秦皇島市面源污染的分析與治理

(1.河北省秦皇島水文水資源勘測局，河北 秦皇島 066000；2.云南省廣播電視學校，云南 昆明 650041；3.北京艾力泰爾信息技術股份有限公司，北京 100089)

1 引 言

面源污染通常是指以廣域的、分散的、微量的形式進入地表及地下水體的污染物，具有成因復雜、隨機性強、滯后性、模糊性和潛伏周期長等特點。隨著社會經濟的不斷發展，面源污染對水體的影響日益凸顯，已成為全球范圍內水環境污染的主要來源[1-3]。我國面源污染情況呈現為不同區域的污染源狀況分布不同，客觀上也增大了區域面源評價和治理工作的難度。

近年來，多名學者對秦皇島市面源污染進行了探討[4-5]，但大多集中在農業面源污染的研究，且相關成果多集中在秦皇島市水污染保護行動和重點治理前期。依據最新調查成果顯示，秦皇島市通過對排污口等點源進行關閉或整治后，入河污水量中COD和氨氮等因子排放量已經大量減少，但部分河流水質仍然不達標，故針對面源污染及其具體污染源的研究已經成為秦皇島市進行水生態修復中不可忽視的難題。

為分析秦皇島市面源污染的主要污染源和不同評價指標的主要貢獻污染源，本文采用參數法對2016年秦皇島市面源污染源和對應評價指標的污染量進行計算。

2 面源污染量計算

結合秦皇島市實際污染源分布情況，將秦皇島市面源污染源主要歸類為農藥和化肥污染、分散禽獸養殖污染、農村生活污染和城鎮地表徑流負荷污染4個方面。

2.1 農藥和化肥污染量計算

化肥和農藥污染的計算均需先折算成有效成分，其中化肥施用量以總氮(TN)、總磷(TP)和氨氮計算，農藥施用量以有機氯、有機磷計算；兩者的各項入河量按照流失量的60%計算。

化肥流失量計算公式：

TN=(氮肥+復合肥×0.3+磷肥×0.185)×20%

(1)

TP=(磷肥+復合肥×0.3)×15%

(2)

氨氮= (氮肥+復合肥×0.3+磷肥×0.185)

×20%×10%

(3)

農藥流失量計算方式如下：

有機磷=農藥×20%×39%

(4)

2.2 分散禽獸養殖污染量計算

秦皇島市分散禽畜養殖污染額畜禽排放量、畜禽糞便污染物排放量、牲畜糞便污染物排放量見表1—3。

表1 畜禽排放量單位：kg/(只/頭·d)

表2 畜禽糞便污染物排放表 單位：g/kg

表3 畜禽糞便污染物進入水體流失率 單位：%

2.3 農村生活污染量計算

依據《全國水資源綜合規劃—地表水水質評價及污染物排放量調查估算工作補充技術細則》的相關內容和秦皇島的實際情況，污染物排放系數按照以下數據進行估算：COD為50g/人·天，氨氮為3.2g/人·天，TN為6.4g/人·天，TP為1.3g/人·天。根據《河北省綜合規劃》，灤河山區污水量及其所含污染物的入河量按7%估算，而灤河平原及冀東沿海諸河污水量及其所含污染物的入河量則適當調低至2%估算，農村生活污染量計算見式(5)～(8)：

COD(t/a)= 農村人口(人)×50(g/人·天)

×365×7%(2%)×10-6

(5)

氨氮(t/a)=農村人口(人)×3.2(g/人·天)

×365×7%(2%)×10-6

(6)

TN(t/a)=農村人口(人)×6.4(g/人·天)

×365×7%(2%)×10-6

(7)

TP(t/a)=農村人口(人)×1.3(g/人·天)

×365×7%(2%)×10-6

(8)

2.4 城鎮地表徑流負荷污染量計算

根據《河北省綜合規劃》，秦皇島市城鎮地表徑流的年污染負荷采用簡易模型：

L=R×C×A/106

(9)

式中L——年負荷量,kg；

R——年徑流深,mm；

C——徑流污染物平均濃度,mg/L；

A——集水區面積,m2。

其中徑流系數按0.5計算，不透水系數按0.6計算，不同因子的參考濃度見表4。

表4 地表徑流污染物參考濃度

3 成果分析

結合《2016秦皇島統計年鑒》《秦皇島市水文手冊》(2016)等資料，分別估算秦皇島市不同面源污染源的污染量及相關評價指標的大小，具體成果見表5。

表5 秦皇島市面源污染量估算成果

注青龍滿族自治縣簡寫為青龍縣，秦皇島市經濟技術開發區簡寫為經開區。

3.1 面源污染的分布

3.1.1 不同污染源的分布

由表5可知：秦皇島市面源總污染量為37363.79t/a，其中農村生活污染量為1860.18t/a，占總面源污染量的4.98%；農藥、化肥污染量為35461.77t/a，占總面源污染量的94.91%；禽畜養殖污染量為38.02t/a，占總面源污染量的0.10%；城鎮地表徑流負荷量為3.82t/a，占總面源污染量的0.01%。不同面源污染分類的權重分布柱狀圖如圖1(a)所示。

3.1.2 不同縣(區)污染分布

圖1 面源污染的相關權重分布

由表5可知：海港區污染量為1577.47t/a，占總污染量的4.22%；山海關區污染量為402.60t/a，占總污染量的1.08%；北戴河區污染量為564.13t/a，占總污染量的1.51%；北戴河新區污染量為1452.57t/a，占總污染量的3.89%；撫寧區污染量為5216.48t/a，占總污染量的13.96%；青龍滿族自治縣(簡稱青龍縣)污染量為3360.77t/a，占總污染量的8.99%；昌黎縣污染量為13387.93t/a，占總污染量的35.83%；盧龍縣污染量為11277.51t/a，占總污染量的30.18%；秦皇島經濟技術開發區(簡稱經開區)污染量為124.32t/a，占總污染量的0.33%，不同縣(區)面源污染量的權重分布柱狀圖如圖1(b)所示。

結合以上分析可知：從污染源來說，農藥、化肥污染源對秦皇島市面源污染影響最大，污染量權重高達94.91%；其次是農村生活污染源，城鎮地表徑流負荷污染源影響最小，基本可以忽略；從縣區分布來說，面源污染主要分布在昌黎縣、盧龍縣和撫寧區，污染量權重高達79.98%，其次是青龍縣、海港區等縣區。

3.2 評價指標的分布分析

3.2.1 不同污染源的分布

結合表5，對不同評價指標的具體污染源分布權重進行分析計算，計算成果見表6。

表6 不同污染源的分布權重統計

由表6可知：COD的主要貢獻源是農村生活污染，禽畜養殖污染次之；氨氮的主要貢獻源是農藥和化肥污染，農村生活污染次之；TP的主要貢獻源是農藥、化肥污染，農村生活污染次之；TN的主要貢獻源是農藥、化肥污染，農村生活污染次之。

不同污染源的評價指標分布比重如圖2(a)所示。

3.2.2 不同縣(區)污染分布分析

結合表5對不同評價指標的具體污染源分布進行分析計算，計算成果見表7。

表7 不同縣(區)污染的分布統計

由表7可知：COD主要分布在昌黎縣，撫寧區、盧龍縣和青龍縣等縣區依次次之；氨氮主要分布在昌黎縣，盧龍縣、撫寧區和青龍縣等縣區依次次之；TP主要分布在盧龍縣，昌黎縣、撫寧區和青龍縣等縣區依次次之；TN主要分布在昌黎縣，盧龍縣、撫寧區和青龍縣等縣區依次次之。

不同指標相關的縣(區)污染權重分布如圖2(b)所示。

圖2 不同評價方式的評價指標比重分布

4 治理措施

面源污染的治理是一項復雜與長期的系統工程。為更有針對性地對秦皇島市面源污染進行治理，建議從法律法規、政府投資與引導、公眾參及和科技創新等方面進行。以下是對秦皇島市的面源污染治理方向進行的一定程度的說明，具體如下：

a.建立全市的農業面源污染監測網絡，尤其是盧龍縣、昌黎縣和撫寧區等面源污染嚴重的縣區，開展農業面源污染長期定位監測工作。在全市推進有機肥替代化肥，推廣秸稈還田、綠肥種植等技術，提高化肥利用率，大力扶持綠色農業的發展，減少農藥和化肥施用量。此外在盧龍縣、昌黎縣等地形地貌多變的農田區，在合適區域布設坡耕地生物攔截帶、坡耕地徑流集蓄與再利用設施，降低農田排水的氮、磷等污染物含量，并做好相關污水的導流工程。

b.針對不同研究分區，結合其資源環境承載能力和污染現狀，科學布設畜禽養殖模式，合理確定養殖物種和規模，以地定養，以養促種，加快畜牧業生產方式轉變，推行種養結合和生態養殖模式，同時鼓勵建立養殖糞污處理和循環使用工程，如：回用于農田、果林施肥，實現產業資源循環利用。

c.建立健全全市農村環保相關法律條文，加強環保法制宣傳，提高農村環保意識，積極引導農村污染治理。同時以政府投資為主導，布設農村垃圾收集設施，在污染影響嚴重的鄉鎮興建污水處理設施。

d.建立健全全市城市徑流污染控制相關的政策和法規條例，為城市徑流污染控制與工程設計的結合提供政策支持。積極推廣徑流污染源頭控制措施，如：建設下凹式綠地、采用透水型鋪裝、嚴控雨水口垃圾傾倒并進行雨水口去污整治等，在此基礎上，做好雨洪污染治理和利用。