水環境面源污染負荷估算的分析

摘要：面源污染是影響水質模型精度中的重點、難點。因此對面源污染進行量化、影響評價、污染治理是當前研究的重點之一。本文將以某水域為例，利用收集到的相關數據采用單位負荷法進行面源污染負荷的估算，為流域水環境治理提供依據。

關鍵詞：水環境；面源污染；單位負荷法

中圖分類號：X52 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）05-0057-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.034

Abstract： Surface source contamination effect Water quality / scale type accuracy Medium emphasis， difficulty. Causal source pollution progressing quantity， influence evaluation， pollution control before investigation Priority point 1. Body texts， examples of water bodies， examples of use of water bodies， utilization gathering， incoming ministerial functions， stationary loading， progressive surface sources， contaminated loading accounting， support for marine water environment management.

key word：Water environment； Surface source pollution； Body loading method

1 背景

面源污染具有廣泛性、隨機性、不確定性和難監測等特點，其負荷計算遠比點源困難，獲得準確的水體污染負荷量又是對水環境綜合整治的基礎和關鍵，面源污染負荷計算成為不可回避的重要研究內容。

根據對近年來國內外面源污染研究文獻的檢索和分析，目前常用的面源污染負荷計算方法大體可以歸納為以下三大類：單位負荷估算法、統計模型法和機理模型法[1]。其中單位負荷估算法由于方法簡單和數據獲取容易等特點目前在項目中得到廣泛應用。本文將以西南某市為例，利用收集到的相關數據采用單位負荷法進行流域面源污染負荷的估算，為流域水環境治理提供支撐。

2 研究方法

2.1 研究方法

單位負荷估算法根據影響水功能區水質的陸域范圍內入河排污口、污染源和經濟社會狀況，計算污染物入河量。

該方法主要分為兩步：

第一步：根據每個計算單元（人、畜禽或單位土地面積）的污染物產生量，將每個計算單元的平均污染物產生量與總量相乘，估算研究范圍內面源污染的潛在產生量。

上式中L為研究區域的總污染負荷量；n為土地利用（i=1）類型的種類或牲畜、人口等不同的污染來源，Ei為第i種土地利用類型、牲畜或人口的污染物輸出系數；Ai為第i種土地利用類型的面積或牲畜、人口的數量；Ii為第i種污染物的輸出量；p為來自降雨的污染物輸出量。

第二步：來自污染源的面源污染物并不會直接進入水體，一般先滯留在土壤中，只有當有效的降雨徑流產生時，才會隨降雨徑流進入鄰近的水體，由于土壤的吸收和沿途的污染降解，只有一部分污染物會進入水體，進入水體的污染物與第一步中計算出來的潛在污染產生量的比值叫做入河系數。因此需要根據該入河系數進行污染物入河量的估算。

3 實例計算

本文以西南某市為例，利用收集到的相關資料采用單位估算法進行面源污染負荷估算，進行估算時將面源污染負荷分為農村生活污染、畜禽養殖污染、農業面源污染以及城市降雨徑流污染四種類型分別進行估算。

3.1 農村生活污染

研究區域內農村排水系統未成體系。污水一般沿村內道路兩側溝渠排放，村莊內溝渠多為主溝，幾乎沒有排水支渠；另一方面，溝渠淤積嚴重，排水不暢；第三，溝渠不連通，多數溝渠有頭無尾或就近接入農灌渠或依地勢直接散排至村外其他溝渠，屬于沒有污水收集系統的雨、污混合排放。

根據統計年鑒獲取區域農村人口數。參照《云南省地方標準用水定額》，屬于亞熱帶Ⅱ區，農村集中式供水用水定額為60～85L/人·天，分散式供水用水定額為35～50L/人·天，研究區域供水方式為集中式供水，根據現場調查情況，確定村民用水定額取75L/人·天。根據《農村生活污水處理項目建設與投資技術指南》《西南地區農村生活污水處理技術指南》等技術規范和有關報告研究結論[2]，生活污水排放的污染負荷COD、BOD、氨氮、TN、TP分別按26g/人·天、3.0g/人·天、2.4g/人·天、3.4g/人·天、0.15g/人·天計，生活污水排放量取用水量的85%，污染物流失率取70%，最終計算可得污染物負荷入河量。

3.2 禽畜養殖污染

研究區域內的畜禽養殖以散養為主，大牲畜、豬、羊、家禽的規模養殖數量分別占4.1%、15.5%、0%和17.4%。規模養殖可以考慮為點源污染，而散養通常被納入面源污染。從2014年統計年鑒中獲得了各街道、鄉鎮的各種畜禽數量信息。參照《全國水資源綜合規劃》中提供的分散式養殖單位污染負荷，根據不同牲畜和家禽產生的單位污染負荷，對養殖業污染負荷產生量進行估算。經過截留作用和距離降解，養殖業污染負荷入河量遠小于其產生量。

3.3 農業面源污染

農業面源污染考慮化肥施用產生的污染，包括氮肥和復合肥使用量。通過參考氮肥和復合肥的施用折純量，其中氮肥以N計，由于年鑒中沒有提供復合肥的含量比例，根據《全國水資源綜合規劃》工作中的參考值，復合肥N含量為15%，計算得到單位耕地面積的氨氮、TN、TP產生量為100.0kg/hm2，122.5kg/hm2，33.0kg/hm2，單位面積的COD產生量根據《全國水環境容量核定技術指南》選擇180kg/hm2。根據年鑒中獲取各個街道、鄉鎮的耕地面積，氨氮、TN、TP的流出系數選擇20%，計算得到研究區域內農業污染負荷入河量[3]。

3.4 城市降雨徑流污染

城市降雨徑流污染負荷時主要考慮地表污染物累積沖刷過程，通過收集現有的一些地表顆粒物累積量的研究成果，選取與研究區域具有類比性的昆明市地表累積物研究成果，其單位面積COD、BOD、TN、TP污染負荷率分別為697.8kg/hm2·年，123.2kg/hm2·年，75.6kg/hm2·年，8.5kg/hm2·年。通過計算建成區的面積以及沖刷系數估算得到城市降雨徑流污染負荷入河量。

3.5 小結

通過流出效應和距離衰減，有很大一部分污染負荷被削減，所以入河污染負荷量遠遠小于負荷產生量。如圖1所示，比較各類污染負荷的入河量，各類污染負荷入河量極具熱帶季風氣候條件下的西南特色。由于暴雨及紅壤土質易流失的特性，造成了COD、BOD、氨氮污染負荷中，降雨徑流占比較大。對于COD、氨氮指標，未成熟的生活污水收集體系導致農村生活污染負荷占比同樣較高。TN及TP指標中，各類污染源貢獻比例相近[4]。

參考文獻

[1]劉莊，晁建穎，張麗等.中國面源污染負荷計算研究現狀與存在問題[J].水科學進展，2015，（03）：432-442.

[2]孟良，楊建宇.關于城鎮居民生活污水污染負荷核算的探討——以大理市為例[J].環境科學導刊，2017，（S1 ）：41-43.

[3]孫本發，馬友華，胡善寶.農業面源污染模型及其應用研究[J].農業環境與發展，2013，（03）：12.

[4]孫棋棋，張春平，于興修.中國農業面源污染最佳管理措施研究進展[J].生態學雜志，2013，（03）：13-14.

收稿日期：2018-03-28

作者簡介：趙露（1989-），女，碩士研究生，研究方向為水環境。