漫水河清遠(yuǎn)段水質(zhì)特征及污染源解析

摘要：漫水河屬于珠江水系，發(fā)源于廣東省廣寧縣，穿過四會(huì)市、清遠(yuǎn)市清新區(qū)，最后經(jīng)佛山市三水區(qū)匯入北江。作為飲用水水源地和重要農(nóng)業(yè)灌溉水源，漫水河清遠(yuǎn)段水質(zhì)污染較為嚴(yán)重，這可能會(huì)引起水體中生物組成的變化，從而影響生態(tài)安全和人體健康。采用單因子指數(shù)法開展水質(zhì)評價(jià)，通過排污系數(shù)法分析漫水河清遠(yuǎn)段的主要污染物及來源，為污染防控提供理論支撐。結(jié)果表明，2019—2021年，漫水河清遠(yuǎn)段各斷面全年平均綜合污染指數(shù)為0.21～0.45，主要污染物為氨氮、總氮和總磷。氨氮、總氮和總磷的排放負(fù)荷分別為364.25、406.73、164.39 t/a。畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖和種植業(yè)是流域污染物的核心來源。因此，有必要引導(dǎo)養(yǎng)殖主體轉(zhuǎn)變家禽養(yǎng)殖模式，提高畜禽糞便的資源化利用率，加強(qiáng)水產(chǎn)養(yǎng)殖源頭控制和尾水處理，優(yōu)化種養(yǎng)結(jié)合模式，有效減少污染物排放量，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境，為漫水河流域的高質(zhì)量發(fā)展

貢獻(xiàn)力量。

關(guān)鍵詞：漫水河清遠(yuǎn)段；水質(zhì)特征；污染源；單因子指數(shù)法；排污系數(shù)法；氨氮；總氮；總磷

中圖分類號：X52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1008-9500（2024）12-0-0678

Analysis of Water Quality Characteristics and Pollution Sources in the Qingyuan Section of Manshui River

LI Sufen1，3， YU Lingwei1， CHEN Fugao2， LI Pu1

（1. Aquatic Environmental Institute of Guangdong Zhongda Xinhua， Dongguan 523000， China;

2. Qingxin District Environmental Monitoring Station of Qingyuan City， Qingyuan 511500， China;

3. CIIC Guangzhou Economic amp; Technical Cooperation Co.， Ltd.， Guangzhou 510225， China）

Abstract： Manshui River belongs to the Pearl River water system， it originates in Guangning county， Guangdong province， passes through Sihui city and Qingxin district of Qingyuan city， and finally flows into Beijiang River through Sanshui district， Foshan city. As a source of drinking water and an important agricultural irrigation water source， the water quality pollution in the Qingyuan section of the Manshui River is relatively serious， which may cause changes in the biological composition of the water body， thereby affecting ecological security and human health. The single factor index method is used for water quality evaluation， and the main pollutants and sources in the clear far section of the flooded river are analyzd through the discharge coefficient method， providing theoretical support for pollution prevention and control. The results show that from 2019 to 2021， the average comprehensive pollution index of each section of the Qingyuan section of the Manshui River is 0.21～0.45， with the main pollutants being ammonia nitrogen， total nitrogen， and total phosphorus. The emission loads of ammonia nitrogen， total nitrogen， and total phosphorus are 364.25， 406.73 and 164.39 t/a， respectively. Livestock and poultry farming， aquaculture， and agriculture are the core sources of pollutants in river basins. Therefore， it is necessary to guide the breeding subjects to transform the poultry breeding mode， improve the resource utilization rate of livestock and poultry manure， strengthen the source control and tail water treatment of aquaculture， optimize the combination of planting and breeding mode， effectively reduce pollutant emissions， improve the regional ecological environment， and contribute to the high-quality development of flooded river areas.

Keywords： Qingyuan section of Manshui River; water quality characteristics; pollution sources; single factor index method; discharge coefficient method; ammonia nitrogen; total nitrogen; total phosphorus

漫水河屬于珠江水系，干流長度為75 km，集水區(qū)面積為791 km2。作為飲用水水源地和重要農(nóng)業(yè)灌溉水源，漫水河清遠(yuǎn)段水質(zhì)污染較為嚴(yán)重，這可能會(huì)引起水體中生物組成的變化，從而影響生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展和人體健康[1]。污染負(fù)荷測定方法一般分為兩類，即直接監(jiān)測法和模型估算法。直接監(jiān)測法需要長期廣泛地布點(diǎn)監(jiān)測，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和費(fèi)用。目前，模型估算法不斷完善和改進(jìn)。陳武權(quán)等[2]將排污系數(shù)法估算結(jié)果和全國污染源普查數(shù)據(jù)對比，發(fā)現(xiàn)測算結(jié)果與實(shí)地大規(guī)模調(diào)查結(jié)果相差不大。因此，以漫水河清遠(yuǎn)段為研究區(qū)，通過水質(zhì)評價(jià)分析2019—2021年的主要污染物，利用排污系數(shù)法估算2020年污染源中總氮、總磷和氨氮的污染負(fù)荷，從而識(shí)別關(guān)鍵污染源。

1 數(shù)據(jù)和方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

清遠(yuǎn)市清新區(qū)在漫水河清遠(yuǎn)段設(shè)有2個(gè)廣東省考核水質(zhì)監(jiān)測斷面，即三青大橋斷面和黃坎橋斷面。2019年三青大橋斷面和黃坎橋斷面水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)由廣東省佛山生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站提供，樣品采集及分析方法參照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002），檢測指標(biāo)包括高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總磷、銅、鋅、氟化物、硒、砷、汞、鎘、六價(jià)鉻、鉛、氟化物、揮發(fā)酚、石油類、陰離子表面活性劑和硫化物。根據(jù)廣東省考核水質(zhì)監(jiān)測斷面要求，漫水河的三青大橋斷面水質(zhì)目標(biāo)為Ⅱ類，黃坎橋斷面水質(zhì)目標(biāo)為Ⅴ類。分類收集2020年各項(xiàng)農(nóng)業(yè)活動(dòng)與人居活動(dòng)涉及的原始數(shù)據(jù)。具體數(shù)據(jù)來源包括實(shí)地調(diào)研、問卷調(diào)查和相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)資料查詢，同時(shí)收集用于負(fù)荷核算的相關(guān)參數(shù)。

1.2 研究方法

一是水質(zhì)評價(jià)。選取單因子指數(shù)法評價(jià)2019年三青大橋斷面和黃坎橋斷面的水質(zhì)污染程度。單因子指數(shù)采用式（1）計(jì)算。根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002），三青大橋斷面的水質(zhì)目標(biāo)為Ⅱ類，黃坎橋斷面的水質(zhì)目標(biāo)為Ⅴ類。二是污染負(fù)荷計(jì)算。采用排污系數(shù)法分別對漫水河清遠(yuǎn)段流域內(nèi)工業(yè)污染源、城鎮(zhèn)生活污染源、畜禽養(yǎng)殖污染源、水產(chǎn)養(yǎng)殖污染源、農(nóng)村生活污染源和種植業(yè)污染源中氨氮、總氮和總磷的污染負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算。參考《排放源統(tǒng)計(jì)調(diào)查產(chǎn)排污核算方法和系數(shù)手冊》，確定排污系數(shù)，計(jì)算各污染源污染負(fù)荷。污染源主要有6種，其污染負(fù)荷計(jì)算方法存在差異。

（1）

式中：Pi為第i項(xiàng)污染物的單因子指數(shù)；Ci為第i項(xiàng)污染物的實(shí)測濃度；Si為第i項(xiàng)污染物的濃度標(biāo)準(zhǔn)限值。

1.2.1 工業(yè)污染源

工業(yè)污染源采用式（2）計(jì)算污染負(fù)荷。根據(jù)《水污染物排放限值》（DB 44/26—2001）和《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002），三青大橋斷面控制單元內(nèi)的企業(yè)污水氨氮、總磷和總氮最高允許排放濃度分別為10、1、20 mg/L，黃坎橋斷面控制單元內(nèi)的企業(yè)污水氨氮、總磷和總氮最高允許排放濃度分別為15、3、20 mg/L。

L=ρ×V（2）

式中：L為工業(yè)污染源的污染負(fù)荷；ρ為各類污染源允許排放濃度；V為企業(yè)污水年排放量。

1.2.2 城鎮(zhèn)生活污染源

城鎮(zhèn)生活污染源采用式（3）計(jì)算污染負(fù)荷。根據(jù)《排放源統(tǒng)計(jì)調(diào)查產(chǎn)排污核算方法和系數(shù)手冊》，漫水河清遠(yuǎn)段屬于五區(qū)。2019年，清遠(yuǎn)市清新區(qū)城鎮(zhèn)居民人均用水量為179 L/d，采用插值法進(jìn)行計(jì)算，得到折污系數(shù)為0.829。根據(jù)《生活污染源產(chǎn)排污系數(shù)手冊》，氨氮、總氮和總磷的產(chǎn)污系數(shù)分別為28.3、39.4、4.1 mg/L。

M=aBKD×365/100 000-Q1（3）

式中：M為城鎮(zhèn)生活污染源的污染負(fù)荷；a為城鎮(zhèn)常住人口數(shù)量；B為人均綜合生活用水量；K為折污系數(shù)；D為產(chǎn)污系數(shù)；Q1為污水處理廠污染物去除量。

1.2.3 農(nóng)村生活污染源

農(nóng)村生活污染源采用式（4）計(jì)算污染負(fù)荷。參考《排放源統(tǒng)計(jì)調(diào)查產(chǎn)排污核算方法和系數(shù)手冊》的推薦值，清遠(yuǎn)市農(nóng)村生活污染源的氨氮、總氮和總磷人均產(chǎn)污強(qiáng)度分別為2.78、4.72、0.36 g/d。

N=bE×365/100-Q2（4）

式中：N為農(nóng)村生活污染源的污染負(fù)荷；b為農(nóng)村常住人口數(shù)量；E為人均產(chǎn)污強(qiáng)度；Q2為污水處理廠污染物去除量。

1.2.4 水產(chǎn)養(yǎng)殖污染源

水產(chǎn)養(yǎng)殖污染源采用式（5）計(jì)算污染物排放量。參考《排放源統(tǒng)計(jì)調(diào)查產(chǎn)排污核算方法和系數(shù)手冊》的推薦值，清遠(yuǎn)市水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)氨氮、總氮和總磷的排放系數(shù)分別為0.46、2.68、0.52 kg/t。

R1=F×G1（5）

式中：R1為污染物排放量；F為捕撈量；G1為污染物排放系數(shù)。

1.2.5 畜禽養(yǎng)殖污染源

畜禽養(yǎng)殖污染源采用式（6）計(jì)算污染物排放量。根據(jù)《排放源統(tǒng)計(jì)調(diào)查產(chǎn)排污核算方法和系數(shù)手冊》，確定生豬、肉牛、蛋雞和肉雞的污染物排放系數(shù)，其他畜禽種類按照《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18596—2001）的換算比例換算成豬當(dāng)量后進(jìn)行估算。

R2=H×G2（6）

式中：R2為污染物排放量；H為養(yǎng)殖量；G2為污染物排放系數(shù)。

1.2.6 種植業(yè)污染源

種植業(yè)污染源采用式（7）計(jì)算污染物排放量。參考《排放源統(tǒng)計(jì)調(diào)查產(chǎn)排污核算方法和系數(shù)手冊》的推薦值，氨氮、總氮和總磷的農(nóng)用地流失系數(shù)分別為1.465、11.554、1.619 kg/hm2，氨氮、總氮和總磷的園地流失系數(shù)分別為1.403、12.995、0.822 kg/hm2。

Pj=（A1×ej+A2×fj ）×10-3（7）

式中：Pj為第j項(xiàng)污染物排放量；A1為農(nóng)用地總播種面積；ej為農(nóng)用地第j項(xiàng)水污染物流失系數(shù)；A2為園地面積；fj為園地第j項(xiàng)水污染物流失系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因子指數(shù)評價(jià)結(jié)果

2019—2021年，黃坎橋斷面水質(zhì)變化如圖1（a）所示。黃坎橋斷面的化學(xué)需氧量標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)為0.18～1.25，超標(biāo)率為3.23%；生化需氧量標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)為0.05～2.92，超標(biāo)率為9.68%；氨氮標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)為0.20～2.46，超標(biāo)率為16.13%；總磷標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)為0.43～2.45，超標(biāo)率為35.48%；總氮標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)為0.96～3.87，超標(biāo)率為93.55%；其他水質(zhì)指標(biāo)均未超過《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）的Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

2019—2021年，三青大橋斷面水質(zhì)變化如圖1（b）所示。三青大橋斷面高錳酸鹽指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)為0.28～1.60，超標(biāo)率為6.45%；化學(xué)需氧量標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)為0.20～1.73，超標(biāo)率為6.45%；生化需氧量標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)為0.17～1.77，超標(biāo)率為9.68%；總磷標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)為0.50～2.40，超標(biāo)率為41.94%；總氮標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)為1.78～4.44，超標(biāo)率為100%；揮發(fā)酚標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)為0.15～1.00，超標(biāo)率為29.03%；石油類標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)為0.20～2.20，超標(biāo)率為3.23%；其他水質(zhì)指標(biāo)均未超過《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）的Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

由上述結(jié)果可知，漫水河清遠(yuǎn)段的主要污染物為氨氮、總氮和總磷。楊茜等[3]研究2011—2020年自貢市釜溪河水質(zhì)變化，發(fā)現(xiàn)氨氮和總磷是水質(zhì)變差的主要影響因素，這與本研究結(jié)果一致。

2.2 污染負(fù)荷分析

利用排污系數(shù)法對氨氮、總氮和總磷的污染負(fù)荷進(jìn)行估算，得到畜禽養(yǎng)殖污染源、農(nóng)村生活污染源、水產(chǎn)養(yǎng)殖污染源、城鎮(zhèn)生活污染源、種植業(yè)污染源和工業(yè)污染源的污染負(fù)荷，結(jié)果如表1所示。漫水河清遠(yuǎn)段氨氮、總氮和總磷的總污染負(fù)荷分別為364.25、406.73、164.39 t/a，主要污染物是總氮，這與斷面監(jiān)測結(jié)果一致。由圖2可知，由高到低，氨氮負(fù)荷貢獻(xiàn)率依次為畜禽養(yǎng)殖污染源（64.51%）＞農(nóng)村生活污染源（11.59%）＞水產(chǎn)養(yǎng)殖污染源（8.29%）＞城鎮(zhèn)生活污染源（8.26%）＞種植業(yè)污染源（6.26%）＞

工業(yè)污染源（1.09%）。由高到低，總氮負(fù)荷貢獻(xiàn)率依次為種植業(yè)污染源（46.78%）＞農(nóng)村生活污染源（28.12%）＞城鎮(zhèn)生活污染源（12.15%）＞畜禽養(yǎng)殖污染源（11.65%）＞工業(yè)污染源（1.30%）。由高到低，總磷負(fù)荷貢獻(xiàn)率依次為水產(chǎn)養(yǎng)殖污染源（42.67%）＞畜禽養(yǎng)殖污染源（35.61%）＞種植業(yè)污染源（12.96%）＞農(nóng)村生活污染源（5.15%）＞城鎮(zhèn)生活污染源（3.13%）＞工業(yè)污染源（0.48%）。

家禽排泄物含有大量未被完全消化的營養(yǎng)物質(zhì)，易對環(huán)境造成污染。已有研究在豬糞污中檢測出氨氮和總磷，平均含量分別為1 254 mg/L和217 mg/L[4]。目前，清遠(yuǎn)市漫水河流域匯水區(qū)開始由農(nóng)村傳統(tǒng)的分散養(yǎng)殖向規(guī)?；B(yǎng)殖轉(zhuǎn)變，但還有部分畜禽采用散養(yǎng)方式，與魚塘一起共建“畜-肥-魚”模式。畜禽糞便長期大量投入魚塘中，會(huì)改變魚塘水體原有平衡，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化和多種病原微生物大量繁殖，池塘水外排，間接進(jìn)入漫水河流域[5]。另外，規(guī)?；B(yǎng)殖會(huì)促進(jìn)糞污的高度集中，但是與之相配套的處理利用模式相對落后，也會(huì)造成水體污染負(fù)荷加重[6]。最后，規(guī)?；B(yǎng)殖糞便大量堆放，對地下水環(huán)境造成污染，在汛期可能會(huì)隨地表徑流進(jìn)入水體[7]。因此，引導(dǎo)家禽養(yǎng)殖模式的轉(zhuǎn)變和提高糞便的資源化利用率有利于減少污染物對漫水河流域的影響。

水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中，過量的飼料投喂、魚類排泄、化學(xué)品和治療劑投入、沉積物釋放等原因都可能會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)殖水體富營養(yǎng)化[8]。污染物會(huì)隨著降雨和換水大量外排，對流域水體造成污染[9]。為有效解決養(yǎng)殖尾水污染問題，目前，相關(guān)研究集中在源頭輸入控制和尾水后期處理。源頭控制方面，有研究認(rèn)為，水產(chǎn)養(yǎng)殖過程的污染負(fù)荷與養(yǎng)殖模式、飼料采用的配方、飼料質(zhì)量和投喂方式密切相關(guān)[10-11]。尾水后期處理方面，目前普遍采用的處理技術(shù)包括物理化學(xué)處理技術(shù)、生物處理技術(shù)和自然生物處理技術(shù)[12]。因此，加強(qiáng)源頭控制和尾水處理有利于減少污染物對漫水河流域的影響。

在氣候因素和人類不合理利用的綜合影響下，水土流失攜帶的化肥、養(yǎng)分等營養(yǎng)物質(zhì)和泥沙是流域污染的主要來源。已有研究表明，施肥方式[13]、灌溉方式[14]以及土地利用情況[15]等都會(huì)影響土壤中氮磷的利用率。其中，氮肥平均利用率為30%～35%，磷肥為10%～20%，過剩的肥料隨著地表徑流和地下水滲漏進(jìn)入水環(huán)境中，同時(shí)破壞土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，造成土壤板結(jié)，影響土壤的通氣透水及其生態(tài)功能，這可能會(huì)加劇氮和磷的流失，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化[16-20]。因此，優(yōu)選出適宜該區(qū)域水肥高效利用的綜合種植模式，有利于減少污染物對漫水河流域的影響。綜合來看，畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖、種植業(yè)是影響漫水河流域氮、磷的核心污染源。研究表明，種植業(yè)、畜禽養(yǎng)殖等排放的污染負(fù)荷對水體污染的貢獻(xiàn)極大[21-22]。

3 結(jié)論

漫水河既是清遠(yuǎn)市的飲用水水源地之一，又是重要農(nóng)業(yè)灌溉水源。但是，漫水河清遠(yuǎn)段水質(zhì)污染較為嚴(yán)重，這可能會(huì)引起水體中生物組成的變化，從而影響生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展和人體健康。通過水質(zhì)評價(jià)分析2019—2021年漫水河清遠(yuǎn)段的主要污染物，利用排污系數(shù)法估算2020年污染源中總氮、總磷和氨氮的污染負(fù)荷，從而識(shí)別關(guān)鍵污染源。結(jié)果顯示，漫水河清遠(yuǎn)段氨氮、總氮和總磷的總污染負(fù)荷分別為364.25、406.73、164.39 t/a，主要污染源為畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖和種植業(yè)。因此，引導(dǎo)家禽養(yǎng)殖模式的轉(zhuǎn)變，提高畜禽糞便的資源化利用率，加強(qiáng)水產(chǎn)養(yǎng)殖源頭控制和尾水處理，優(yōu)化種養(yǎng)結(jié)合模式，有利于減少污染物對漫水河流域的影響。

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基金項(xiàng)目：清遠(yuǎn)市科技計(jì)劃項(xiàng)目（No.2022KJJH024）。

作者簡介：李素芬（1995—），女，廣東江門人，碩士，工程師。研究方向：生態(tài)環(huán)境規(guī)劃、區(qū)域水生態(tài)環(huán)境。

通信作者：於玲蔚（1987—），女，浙江寧波人，碩士，高級工程師。研究方向：生態(tài)環(huán)境規(guī)劃、區(qū)域水生態(tài)環(huán)境。