旱田種植對地表徑流污染影響淺析

楊洪巖孫佳妮劉雅

(1.通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司大連分公司，遼寧 大連 116011；2.遼寧省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧 沈陽 110161)

隨著環(huán)境污染治理力度的日益加大，農(nóng)業(yè)面源污染越來越受到重視。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活所導(dǎo)致的農(nóng)業(yè)面源污染已成為水環(huán)境質(zhì)量改善的主要影響因素，農(nóng)藥、化肥的不合理使用以及農(nóng)業(yè)廢棄物無害化處理和資源化利用不足而產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)面源污染，加大了對土壤、水體和空氣的環(huán)境壓力，威脅著我國農(nóng)業(yè)和農(nóng)村生態(tài)環(huán)境安全[1,2]。因此，農(nóng)業(yè)面源污染不容忽視，有效做好農(nóng)業(yè)面源污染防控工作，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，對促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)具有積極意義[3,4]。為了解旱田種植對地表徑流的污染情況，開展了旱田面源污染地表徑流調(diào)查研究。

1 實驗部分

1.1 監(jiān)測地塊的選取

依據(jù)監(jiān)測地塊的典型性、代表性、抗干擾性及實地調(diào)研情況，最終確定了撫順清原大石溝村草藥有機(jī)種植區(qū)塊及孤山子塘壩玉米種植區(qū)塊作為旱田研究對象。

1.2 監(jiān)測地塊的基本情況

撫順清原大石溝村草藥有機(jī)種植區(qū)塊位于撫順市清原滿族自治縣英額門鎮(zhèn)砬子前村松樹溝。匯水面積約30萬m2，地勢高程在400～470m，水流處最低，西北方向地勢最高。農(nóng)田面積約4.5萬m2，承包農(nóng)戶9家。

撫順清原孤山子塘壩玉米種植區(qū)塊位于撫順市清原滿族自治縣英額門鎮(zhèn)孤山子村。匯水面積約135萬m2，地勢高程在330～430m，水流北側(cè)最低，東南側(cè)較高360m，地塊南側(cè)地勢最高。農(nóng)田面積約20萬m2，承包農(nóng)戶35家。各農(nóng)戶施肥撒藥情況由當(dāng)?shù)丶夹g(shù)人員統(tǒng)一指導(dǎo)，各種植區(qū)塊肥料施加情況見表1。

表1 肥料施加情況

1.3 監(jiān)測方案

調(diào)查研究從2021年4月中旬開始，10月初截止，覆蓋農(nóng)作物的整個生長周期。開展了河流監(jiān)測、降雨監(jiān)測，具體監(jiān)測方案見表2。

表2 監(jiān)測方案

2 結(jié)果與討論

本次研究選擇農(nóng)田面源對地表水環(huán)境影響較大的幾項指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，包括化學(xué)需氧量、氨氮、總磷、總氮、高錳酸鹽指數(shù)、有機(jī)磷農(nóng)藥(樂果、甲基對硫磷、馬拉硫磷、對硫磷、內(nèi)吸磷、敵敵畏、敵百蟲)、錳、鋅。經(jīng)過前期監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，未發(fā)現(xiàn)有機(jī)磷農(nóng)藥、錳、鋅的檢出，且后期施加的化肥、農(nóng)藥成分中也不包含有機(jī)磷農(nóng)藥的成分，故取消對有機(jī)磷農(nóng)藥、錳、鋅的監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析。依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)(以下簡稱“標(biāo)準(zhǔn)”)，選擇污染物濃度變化較大的指標(biāo)進(jìn)行分析評價。

2.1 徑流過程中污染物濃度分析

分別統(tǒng)計降水產(chǎn)生徑流過程中，2個種植區(qū)塊在徑流前、徑流中、徑流后河流水質(zhì)污染物的平均值，分析徑流過程中污染物濃度變化情況。

2.1.1 撫順清原大石溝村草藥有機(jī)種植區(qū)塊

對草藥有機(jī)種植區(qū)塊監(jiān)測了形成徑流前、中、后的河流水質(zhì)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析，見表3，各類污染物濃度徑流中均高于徑流前和徑流后，濃度變化圖分別見圖1、圖2?；瘜W(xué)需氧量徑流前、徑流后均符合Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，徑流中符合Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；氨氮徑流前、徑流后均符合Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，徑流中符合Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；總磷徑流前、徑流后均符合Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，徑流中符合Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；總氮徑流前符合Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，徑流中、徑流后均劣于Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，分別超Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)0.47倍、0.34倍；高錳酸鹽指數(shù)徑流前符合Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，徑流中符合Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，徑流后符合Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。草藥有機(jī)種植區(qū)塊徑流前、中、后污染物濃度變化見圖1。

圖1 草藥有機(jī)種植區(qū)塊徑流過程CODCr、TN、CODMn污染物濃度變化

圖2 草藥有機(jī)種植區(qū)塊徑流過程NH3-N、TP污染物濃度變化

表3 草藥有機(jī)種植區(qū)塊徑流前、中、后污染物濃度及類別變化

2.1.2 撫順清原孤山子塘壩玉米種植區(qū)塊

對玉米種植區(qū)塊監(jiān)測了形成徑流前、中、后的河流水質(zhì)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，見表4，總氮濃度徑流后最高，徑流中次之，徑流前最低，其余污染物均徑流中最高，徑流后次之，徑流前最低?；瘜W(xué)需氧量徑流前、徑流后均符合Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，徑流中符合Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；氨氮徑流前、徑流后均符合Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，徑流中符合Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；總磷徑流前符合Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，徑流中符合Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，徑流后符合Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；總氮徑流前、徑流中、徑流后均劣于Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，分別超Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)0.15倍、0.20倍、0.35倍；高錳酸鹽指數(shù)徑流前、徑流后符合Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，徑流后符合Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。玉米種植區(qū)塊徑流前、中、后污染物濃度變化見圖3、圖4。

表4 草藥有機(jī)種植區(qū)塊徑流前、中、后污染物濃度及類別變化

圖3 玉米種植區(qū)塊徑流過程CODCr、TN、CODMn污染物濃度變化

圖4 玉米種植區(qū)塊徑流過程NH3-N、TP污染物濃度變化污染物濃度變化

2.2 上下游污染物濃度變化

2.2.1 撫順清原大石溝村草藥有機(jī)種植區(qū)塊

統(tǒng)計草藥有機(jī)種植區(qū)塊河流上游、下游監(jiān)測數(shù)據(jù)平均值，分析上、下游污染物濃度變化?；瘜W(xué)需氧量、氨氮、總氮下游較上游濃度有所上升，總磷、高錳酸鹽指數(shù)濃度有所下降。從水質(zhì)類別來看，化學(xué)需氧量上、下游均符合Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；氨氮上游符合Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，下游符合Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；總磷上、下游均符合Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；總氮上、下游均劣于Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，分別超Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)1.56倍、2.48倍；高錳酸鹽指數(shù)上、下游均符合Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。上下游污染物監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計見表5。

表5 上下游污染物監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計表

2.2.1.1 化學(xué)需氧量

上下游共分析12次，下游較上游濃度值上升6次，占比50.0%；持平1次，占比8.3%；下降5次，占比41.7%。下游化學(xué)需氧量濃度較上游上升趨勢不明顯。上游化學(xué)需氧量出現(xiàn)2次符合Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，3次符合Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，下游出現(xiàn)1次符合Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，2次符合Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，1次符合Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，其余上游、下游水質(zhì)中化學(xué)需氧量指標(biāo)均符合Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.1.2 氨氮

上下游共分析12次，下游較上游濃度值上升6次，占比50.0%；持平1次，占比8.3%；下降5次，占比41.7%。上游氨氮出現(xiàn)4次符合Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，1次劣Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，下游出現(xiàn)1次符合Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，1次劣Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，其余上游、下游水質(zhì)中氨氮指標(biāo)均符合Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.1.3 總磷

上下游共分析12次，下游較上游濃度值上升1次，占比8.3%；持平1次，占比8.3%；下降10次，占比83.4%。上游總磷出現(xiàn)2次符合Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，2次符合Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，1次劣于Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，下游出現(xiàn)1次符合Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，2次符合Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，1次劣于Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，其余上游、下游水質(zhì)中總磷指標(biāo)均符合Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.1.4 總氮

上下游共分析12次，下游較上游濃度值上升4次，占比33.3%；下降8次，占比66.7%。7月11日下游總氮濃度較上游上升明顯，其余時間變化趨勢不明顯。上游總氮出現(xiàn)2次符合Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，下游出現(xiàn)3次符合Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，其余上游、下游水質(zhì)中總氮指標(biāo)均劣于Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.1.5 高錳酸鹽指數(shù)

上下游共分析11次，下游較上游濃度值上升4次，占比36.4%；下降7次，占比63.6%。下游高錳酸鹽指數(shù)濃度較上游上升趨勢不明顯。上游高錳酸鹽指數(shù)出現(xiàn)2次符合Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，1次符合Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，1次符合Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，下游出現(xiàn)2次符合Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，1次符合Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，其余上游、下游水質(zhì)中高錳酸鹽指數(shù)指標(biāo)均符合Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2 撫順清原孤山子塘壩玉米種植區(qū)塊

統(tǒng)計玉米種植區(qū)塊河流上游、下游監(jiān)測數(shù)據(jù)平均值，分析上、下游污染物濃度變化。氨氮、總磷、總氮、高錳酸鹽指數(shù)下游較上游濃度有所上升，化學(xué)需氧量濃度有所下降。從水質(zhì)類別來看，化學(xué)需氧量上、下游均符合Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；氨氮上、下游均符合Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；總磷上游符合Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，下游符合Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；總氮上游符合Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，下游劣于Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，超Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)0.30倍；高錳酸鹽指數(shù)上、下游均符合Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。上、下游污染物監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計見表6。

表6 上下游污染物監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計表單位

2.2.2.1 化學(xué)需氧量

上下游共分析13次，下游較上游濃度值上升6次，占比46.2%；下降7次，占比53.8%。下游化學(xué)需氧量濃度較上游上升趨勢不明顯。上游化學(xué)需氧量出現(xiàn)3次符合Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，6次符合Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，下游出現(xiàn)2次符合Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，4次符合Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，1次符合Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，其余上游、下游水質(zhì)中化學(xué)需氧量指標(biāo)均符合Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2.2 氨氮

上下游共分析13次，下游較上游濃度值上升6次，占比46.2%；持平2次，占比15.4%；下降5次，占比38.4%。上游氨氮出現(xiàn)3次符合Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，1次符合Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，下游出現(xiàn)2次符合Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，1次劣Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，其余上游、下游水質(zhì)中氨氮指標(biāo)均符合Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2.3 總磷

上下游共分析13次，下游較上游濃度值上升8次，占比61.5%；持平1次，占比7.7%；下降4次，占比30.8%。上游總磷出現(xiàn)7次符合Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，1次符合Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，1次符合Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，下游出現(xiàn)3次符合Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，2次符合Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，1次符合Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，1次劣于Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，其余上游、下游水質(zhì)中總磷指標(biāo)均符合Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2.4 總氮

上下游共分析13次，下游較上游濃度值上升11次，占比84.6%；下降2次，占比15.4%。上游總氮出現(xiàn)2次符合Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，4次符合Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，2次符合Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，下游出現(xiàn)3次符合Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，1次符合Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，2次符合Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，其余上游、下游水質(zhì)中總氮指標(biāo)均劣于Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

通過對旱田種植對地表徑流污染影響調(diào)查的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)論如下。

對草藥有機(jī)種植區(qū)塊形成徑流前、中、后的河流水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，各類污染物濃度徑流中均高于徑流前和徑流后，因此徑流中影響最大。

對玉米種植區(qū)塊形成徑流前、中、后的河流水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，總氮濃度徑流后最高，徑流中次之，徑流前最低，其余污染物均徑流中最高，徑流后次之，徑流前最低，總氮的徑流污染最顯著。

統(tǒng)計草藥有機(jī)種植區(qū)塊河流上游、下游監(jiān)測數(shù)據(jù)平均值，化學(xué)需氧量、氨氮、總氮下游較上游濃度有所上升，總磷、高錳酸鹽指數(shù)濃度有所下降。統(tǒng)計玉米種植區(qū)塊河流上游、下游監(jiān)測數(shù)據(jù)平均值，氨氮、總磷、總氮、高錳酸鹽指數(shù)下游較上游濃度有所上升，化學(xué)需氧量濃度有所下降。

建議加強(qiáng)旱田面源對地表徑流的污染控制，控制面源污染影響。