洞庭湖区沙港河流域农业面源污染调查

摘 要：通过实地调研和采样分析，对洞庭湖区沙港河流域开展农业面源污染调查，旨在探明区域农业面源污染现状，为洞庭湖区典型流域农业面源污染综合治理提供数据支撑。结果表明：洞庭湖区沙港河流域农业面源污染主要来源为畜禽养殖污染，其次为农村生活污染、种植业和水产养殖，调查区农业面源主要污染物总氮（TN）、总磷（TP）和化学需氧量（COD）排放量分别为340.0、45.3和3 833.5 t/a。针对沙港河流域农业面源污染治理，提出了加强畜禽养殖面源污染治理，严格控制村域径流污染，推广应用化肥、农药减量技术，减少农田养分流失，严格控制水产养殖饲料和药物的投放的建议，并建议以畜禽污染治理为主。

关键词：洞庭湖；沙港河；农业；面源污染

中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：1006-060X（2018）06-0056-05

Investigation on Agricultural Non-point Source Pollution in Shagang River Basin

in Dongting Lake Area

WAN Nian-sheng1，HUANG Huo-jun2，ZHU Jian3， 4，JIAN Yan3， 4，PENG Hua3， 4

（1. Yueyang Agricultural Bureau， Yueyang 414100， PRC； 2.Hunan Managing and Protecting Station of Agro-environment Quality， Changsha 410005， PRC；3. Hunan Institute of Agro-environment and Ecology， Hunan Academy of Agricultural Sciences， Changsha 410125， PRC； 4. Key Laboratory of Agro-environment in Midstream of Yangtze Plain， Ministry of Agriculture， Changsha 410125， PRC）

Abstract： Through field investigation and sampling analysis， the investigation of agricultural non-point source pollution is carried out in the Shagang river basin of Dongting Lake area， aiming at exploring the current situation of regional agricultural non-point source pollution and providing data support for the comprehensive treatment of agricultural non-point source pollution in the typical watershed of Dongting Lake area. The results showed that the primary agricultural pollution source in the investigated basin is livestock and poultry breeding， followed by rural domestic pollution， farming and aquaculture. The total discharges of TN， TP and COD within the investigated area were 340.0， 45.3 and 3 833.5 t/a， respectively. Therefore， in view of the pollution control of agricultural non-point sources in the Shagang river basin， it put forward to strengthen the pollution control of livestock and poultry breeding， strictly control the pollution of village runoff， popularize the application of chemical fertilizer and pesticide reduction technology， reduce the loss of farmland nutrients， and strictly control the feeding of aquaculture feed and drugs， and it was suggested to take livestock and poultry pollution as the main control.

Key words： Dongting Lake； Shagang river； agriculture； non-point source pollution

当前，农业面源污染已成为当今世界普遍存在的环境問题，并成为水体保护的主要障碍因子[1]，根据2010年第一次全国污染源普查公报，我国农业面源污染引起的总氮（TN）、总磷（TP）和化学需氧量（COD）的排放量分别占全国污染排放总量的57.19%、67.27%和43.71%，已成为地表水污染的第一大污染源[2]。湖南省农村面源污染问题也日趋严重，给农产品质量安全、人们身体健康和城乡生态环境构成了严重威胁[3]。洞庭湖是长江重要调蓄湖泊和国际重要湿地，在支撑长江流域生态安全、水安全和国家粮食安全方面发挥重要作用[4-5]。近年来伴随着流域社会经济快速发展及受江湖关系、气候变化和人类活动等影响，洞庭湖水生态风险问题日益突出，水质明显下降，富营养化形式严峻，开展洞庭湖流域农业面源污染综合治理对保护洞庭湖水生态资源具有重要意义。

农业面源污染成为我国农业可持续发展的挑战之一，习近平总书记指出，农业发展要打好农业面源污染治理攻坚战。2014年农业部提出了“一控两减三基本”的新常态目标，农业资源环境治理进入了新阶段，力争2020年农业面源污染加剧的趋势得到有效遏制。国家相关部委也相继颁布了系列政策法规，如关于打好农业面源污染防治攻坚战的实施意见（农科教发〔2015〕1号）、《农业突出环境问题治理总体规划（2014—2018）》以及《典型流域农业面源污染综合治理试点建设工作方案》等，这为农业面源污染综合治理奠定了基础。

农业面源污染的综合防治首先必须把握面源污染源及其污染物负荷，科学准确了解农业面源污染源，才能为农业面源污染防控技术的实施提供数据支撑。笔者对洞庭湖区沙港河流域农业面源污染进行调研，探明区域农业面源污染主要污染物及其迁移途径等，为采取农业面源污染防治关键技术，制定科学、合理、低成本、可持续和高效的农业面源污染控制措施与方案提供理论依据。

1 调查区域与方法

1.1 调查方法

调查方法主要包括：通过信息检索、资料收集及现场走访等方式，广泛收集调查区及周边区域的土地利用现状、农业生产情况、地质、水文等信息；对区域开展现场踏勘，察看调查区农业面源污染现状，核实资料收集的准确性，获取与面源污染有关的线索；另外利用遥感、水文图和GPS定位系统精确调查点位；另外对调查区知情人员采取现场咨询等形式进行访谈，内容包括调查区农业面源污染的历史及现状等。

1.2 调查区范围

调查区属于沙港河流域，地点位于湖南省岳阳县筻口镇、柏祥镇相交处的朱仑水库及其流域下游平原区，域流域总面积0.25万hm2，距洞庭湖约20 km，具体包括位于筻口镇的朱仑村、大塘村、释迦寺村、沙南新村以及柏祥镇的十步桥村和七一村，共计6个行政村（图1）。

1.3 调查区基本特征

1.3.1 地形地貌 调查区以丘岗山地和冲积平原为主，地势由南向北呈阶梯状倾斜，调查区南部为冲积平原，主要包括沙南新村、释迦寺村，调查区北部以丘岗山地居多，主要分布于朱仑村、大塘村、十步桥村和七一村，区内水系发达，交错纵横，属于典型的丘岗山地—冲积平原过渡地带。

1.3.2 水 系 调查区为典型丘陵平原过渡地区的小流域地貌，位于沙港河流域（流域面积2 200 hm2）。区内水系自南向北汇入沙港河，经新墙河后进入洞庭湖。区内流域主要水系源自南部柏祥镇丘岗山系，向北自河、渠汇入朱仑水库（面积106.67 hm2），朱仑水库下游通过排渠、灌渠汇入沙港河，后进新墙河汇入东洞庭湖（图2），区内灌排渠道交纵连横，网状分布，功能不分。

1.3.3 气候资源 调查区气地处东亚季风气候区中，气候带上具有中亚热带向北亚热带过渡性质，属湿润的大陆性季风气候。年平均降水量为1 289.8～

1 556.2 mm，呈春夏多、秋冬少，东部多、西部少的格局，春夏雨量占全年的70%～73%，降雨年际分布不均，最多达2 336.5 mm，降雨少的年份只有750.9 mm。年平均气温在16.5～17.2℃之间，极端最高气温为39.3～40.8℃，极端最低气温为-11.4～-18.1℃。城区年平均气温偏高，为17.0℃。年日照时数为1 590.2～

1 722.3 h，呈北部比南部多、西部比东部多的格局。年无霜期256～285 d。主导风向为北风和东北偏北风，年平均风速为2.0～2.7 m/s。湖区气候均一，山地气候差异大；生长季中光热水充足，农业气候条件较好。

1.3.4 耕地面积与种植结构 调查区总面积0.25万hm2，其中耕地0.15万hm2，水库水塘0.02万hm2，林地等0.7万hm2。调查区主要农业结构以双季稻、果园、蔬菜等种植业和生猪、禽类、水产养殖业为主，是岳阳市、县重要的优质稻粮食生产区和生猪生产基地。区内人口∶农田∶生猪的农业结构为1∶1∶1，是当前南方典型的农业种养结构模式，基本代表湖南洞庭湖区农业结构现状。

1.4 样品采集

根据调查区域水系和关键污染源分布状况，筛选了主要灌溉渠道、支流等水系和关键污染源等采样点，采集了水样共11个（具体采样点分布可见图2）。

1.4.1 取样方法 项目采用容量为500 mL的水体取样瓶采样，取样前先用取样水换洗2～3次，并在同一水体三个位置取样混合，以减少试验误差。取样后，水样在恒温冰箱中保存（5℃左右），24 h内运回实验室进行水质检测。

1.4.2 水质检測指标及方法 调查水质主要指标包括：总氮（TN）、总磷（TP）、生化需氧量（COD）、氨氮（AN）和悬浮物（SS）等。TN检测方法：水质总氮的测定碱性过磷酸钾消解紫外分光光度法（HJ626—2012）；TP检测方法：水质总磷的测定钼酸铵分光光度法（GB11893—1989）；COD检测方法：水质化学需氧量的测定重铬酸盐法（HJ828—2017）；AN检测方法：水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法（HJ535—2009）；SS检测方法：水质悬浮物的测定重量法（GB11901—1989）。

1.5 数据分析

按《地表水环境质量标准（GB3838—2002）》Ⅴ类水标准为：TN 2.0 mg/L；TP 0.4 mg/L（湖、库0.05 mg/L）；COD 40 mg/L；氨氮2.0 mg/L对水体水质进行评价，并依据《第一次全国污染源普查畜禽养殖业源产污系数与排污系数手册》[6]测算农业面源污染主要污染物负荷及总量。

2 结果与分析

2.1 调查区水质分析结果

通过实地采样调查分析调查区水体质量状况，水质检测数据见表1。总体而言，调查区主要水体水质较差，主要污染物为TN、TP和COD，整体面源污染问题严重，亟需治理。其中，区域水体TN范围为2.40～8.90 mg/L，平均为4.48 mg/L，TP含量范围为0.18～2.90 mg/L，平均为0.63 mg/L，AN含量范围0.21～4.03 mg/L，平均为1.98 mg/L，COD含量范围20.0～248.0 mg/L，均值为89.2 mg/L，SS含量范围为15.0～86.0 mg/L，均值为47.5 mg/L，TN、TP、AN和COD分别超过地表水环境质量标准V类的2.2、2.1、1.0和2.2倍，表明区域水体水质较差，主要污染物为TN、TP和COD，亟需治理。

2.2 调查区主要农业面源污染源及污染物负荷估算

2.2.1 村域径流 调查区内居民点呈块状或沿路辐射状聚集分布，共有居民6 351户，总人口24 128人，其中柏祥镇十步桥村和七一村分别714和820户，人口数6 730，筻口镇朱仑村、释迦寺村、大塘村、沙南新村分别1 220、900、1 255和1 442户，合计人口数17 398，具体情况见表2。

根据《第一次全国污染源普查城镇生活源产排污系数手册》三区2类标准，人均生活污水产生量以170 L计、人均垃圾产量按0.60 kg/d计，总氮、总磷、COD排污系数分别为10.0、0.72和59.0 g/人·d计。计算区内居民生活污水与地表径流年排放总量为149.7万m3，生活垃圾5 284.0 t；TN 88.1 t、TP 6.3 t和COD 519.6 t，区域以水库南边具名较集中，村域排污大小顺序为：释迦寺村>朱仑村>沙南村>大塘村>七一村>十步桥村。根据实地调查表明，调查区居民点相对集中，依马路而居，基本没有生活污水处理设施，居民生活污水直接排入周边水系（沟、渠、塘、库等），造成居民区水体环境十分恶劣。

2.2.2 畜禽养殖 调查区畜禽养殖主要以分散型生猪和鸡鸭养殖为主，区内现有存栏超过100头的生猪养殖户12户，调查区内生猪年存栏总量27 020头、出栏52 930头，养鸡存栏5.60万羽、出栏16.2万羽，养牛289头、出栏367头，具体情况见表3。

根据《第一次全国污染源普查畜禽养殖业源产排污系数手册》，中南地区—生猪—育肥（74 kg）水冲清粪可产生的TN、TP、COD分别为24.35、3.52和329.91 g/头·d，生猪尿液和粪便的产污系数分别为3.18 L/头·d和1.18 kg/头·d；中南肉牛（316 kg）养殖干清粪TN、TP和COD的排放系数分别取40.84、2.00和415.77 g/头·d，肉牛尿液和粪便的产污系数分别为9.15 L/头·d和13.87 kg/头·d；蛋鸡—产蛋鸡（1.8 kg）干清粪可产生的TN、TP、COD分别为0.03、0.14和0.37 g/头·d，计算调查区畜禽养殖业污染物产生量。调查区畜禽养殖污染物TN、TP和COD分别排放245.1、37.8和3 305.1 t。其中生猪养殖中，以散户养殖排污为主，占排污总量的39.4%；养鸡和牛以养殖大户为主，散户养殖较少。

2.3 种植业农业面源污染问题

调查区种植业以双季稻生产为主，为保障粮食产量，长期以来推行高投入高产的生产模式，现有耕地面积0.15万hm2，其中，稻田910.4 hm2，果蔬旱地631.67 hm2。化肥年均投入量平均达150 kg/667m2，区域内化肥全年投入总量为3 469.7 t，其中氮肥555 t（纯氮），磷肥169 t（纯磷）。通过实地调查走访，笔者发现区域种植业存在化肥施用单位面积用量强度大和化肥施用结构、方式、方法不尽合理等主要问题。由于区域内降雨丰沛、地表径流发达，农田径流废水方面，农田径流排污按源强系数316 L/667m2·a计算，则每年农田径流水排放量为7 309 t。参考《全国农田面源污染排放系数手册》，调查区内农田TN、TP和氨氮的排放系数（纯养分排放量/肥料施用的纯养分量）分别取1.079%、0.616%和0.303%，结合区内肥料施用量可计算得出，每年通过地表径流排放的TN和TP平均达6.0和1.0 t，特别是施肥期间，氮磷流失浓度高，由此可知氮磷流失是造成当地水体污染的重要原因。

2.4 水产养殖农业面源污染问题

调查区内朱仑水库面积为106.67 hm2，常年水储量为580万m3；大小鱼塘454个，面积为75.67 hm2。区域鱼塘主要为粗养鱼塘，年产家鱼约273.8 t。受周边居民生活污染及水产养殖影响，鱼塘水质较差，水产养殖废水对周边区域水体存在污染风险。

参考《水产养殖业污染源产排污系数手册》，区内鱼塘TN、TP和COD的排放系数分别取3.34、0.59和32.36 g/kg，计算出区域内每年TN、TP和COD排放量分别为0.9、0.2和8.9 t，可知调查区域水产养殖污染影响相对较小。

2.5 区域农业面源污染问题

调查区内总污染物（TN、TP和COD）排放總量达4 218.9 t/a，其中畜禽养殖、地表径流、种植业和水产养殖污染物排放量分别为3 587.9、614.0、7.0和9.9 t/a（表4）。区内主要污染物TN、TP和COD总排放量分别为340.0、45.3和3 833.5 t/a。其中，畜禽养殖污染排放最为严重，TN、TP和COD排放量分别占比72.1%、83.4%和86.2%；地表径流排放次之，TN、TP和COD排放量分别占比25.9%、14.0%和13.6%；种植业与水产养殖排污较少，其中种植业TN、TP排放量分别占比1.8%和2.3%；水产养殖TN、TP和COD排放量分别占比0.3%、0.4%和0.2%（图3）。

3 结论及建议

调查结果表明，调查区农业面源污染严重，主要是以畜禽养殖污染为主，亟待开展农业面源污染综合治理。

3.1 加强畜禽养殖面源污染治理，减少其对环境的污染负荷

岳阳是湖南省重要畜禽养殖大县，同时当前养殖场建设选址缺乏科学规划，未考虑周边环境的纳污能力和污染物的输送途径，且大多数养殖场采取水冲粪的管理模式，导致养殖场粪便就地排放，排污量大，且污染严重。畜禽养殖以采取畜禽粪污的资源化利用为主，针对现状采取如下建议：（1）加强畜禽养殖的监督管理，严格执行国家规定限、禁养区的划分，强制拆除不合理不合规畜禽养殖场，强制养殖场对废弃物进行收集和净化处理；（2）畜禽粪污资源化利用：区内推行干清粪工艺，干粪运送至肥料厂生产商品有机肥，废水经厌氧发酵后进行区内果菜茶园的水分一体化；（3）生产沼气，利用畜禽粪便生产沼气，开辟新能源，节约燃料，改善人畜环境；（4）少量粪污利用生态沟渠塘实现消纳减排，最终实现畜禽养殖废弃物资源化利用。

3.2 严格控制村域径流污染，美化乡村环境

针对调查区地表径流面源污染负荷严重的问题，主要对村域径流主要源头实行垃圾分类，资源化利用，雨污分流、无害化处理等，减少面源污染物进入地表径流；通过淋濾菜地、下沉式绿地、植被缓冲带、生态沟渠塘及末端湿地的生态净化作用，实现地表径流面源污染的逐级消纳和净化。针对区域居民生活污水，实行源头控制，因地制宜，建立单户或多户四格净化池，通过雨污分离措施和污水管网建设，将各类生活污水全部收集至四格净化池进行深度净化处理，处理后的排水通过淋滤系统就地消纳于菜地园地，结合生态沟渠和生态塘及末端多级生态湿地得到进一步的净化，实现达标排放；居民生活垃圾的处理主要开展垃圾分类，配套垃圾清洁、清运设备，组建农村清洁队伍，实施上门分类回收垃圾，加强垃圾分类规范化管理和宣传培训，推行“户收集、村分类、镇转运、县处理”的垃圾回收处理模式，并构建长效的垃圾分类收集管理机制。

3.3 推广应用化肥、农药减量技术，减少农田养分流失

肥料、农药作为农业投入来说具有利与弊双重性，兼顾作物生产和生态环境，实施全区域“两减”措施，增强稻田冬闲季和果园绿肥、牧草等绿色覆盖技术，从源头上控制和减少农田养分流失；同时，推行生态种养一体化技术，充分利用农田消纳功能，强化流域种植、养殖高度融合。根据流域的面源污染特征，重点建设和完善果园水肥一体化设施，就地利用厌氧处理后的养殖粪水；完善利用稻草、湿地生物质、有机生活垃圾和干清粪生产有机肥的堆肥工艺和设施，以及稻田利用粪水、稻草等堆沤设施，促进稻田有机肥替代化肥；同时因地制宜利用农户淋滤系统栽培蔬菜，构建流域面源污染生态消纳的种养一体化模式；通过农田灌排水渠清淤疏浚、快速拦截、恢复湿地植被等措施，构建生态沟渠湿地生态系统，强化沟渠对农田地表径流氮磷的生态拦截效果。因地制宜建设生态沟渠梯级小型挡水坎，延缓流速，增强植物修复效果，减少农田排水中氮磷污染物向下游的排放。

3.4 严格控制水产养殖饲料和药物的投放，完善循环利用模式

水产养殖是洞庭湖区重要的产业，然而不当的饲料与药物投入已经对对河流、渠道构成严重污染，对洞庭湖水体构成严重威胁。针对区域的实情，调查区水产养殖污染排放相对较少，污染相对较轻，可针对性实施全面禁止过度投肥促产，推广生态鱼塘种养结合的技术模式；推行水产立体养殖模式，利用浮岛种植、分隔式池塘清洁养殖等技术，实现鱼菜共生、鱼草共生；实施益生菌投放、消毒、曝气增氧等水质调控措施；建立完善的水产养殖水循环利用模式，最终实现水产养殖废水达标排放。

参考文献：

[1] 陈 超，黄东风，邱孝煊，等. 闽江中上游流域农业面源污染调查评估及其防治技术探讨[J]. 农业环境科学学报，2007，（b10）：368-374.

[2]石 嫣，程存旺，朱 艺，等. 中国农业源污染防治的制度创新与组织创新——兼析《第一次全国污染源普查公报》[J]. 农业经济与管理，2011，（2）：27-37.

[3]尹丽辉，刘钦云，谢可军，等. 湖南省农业面源污染现状与防控对策[J]. 湖南农业科学，2011，（23）：61-64.

[4]孙占东，黄 群，姜加虎. 洞庭湖主要生态环境问题变化分析[J]. 长江流域资源与环境，2011，20（9）：1108-1113.

[5]黄金国. 洞庭湖区湿地资源开发中的生态环境问题及对策[J]. 水土保持通报，2003，23（1）：73-75.

[6]第一次全国污染源普查资料编纂委员会. 污染源普查产排污系数手册[M]. 北京：中国环境科学出版社，2011.

（责任编辑：肖彦资）

推荐访问:湖区 河流 洞庭 污染 调查

---