旱田種植對地表徑流污染影響淺析

楊洪巖孫佳妮劉雅

(1.通標標準技術服務有限公司大連分公司，遼寧 大連 116011；2.遼寧省生態環境監測中心，遼寧 沈陽 110161)

隨著環境污染治理力度的日益加大，農業面源污染越來越受到重視。農業生產生活所導致的農業面源污染已成為水環境質量改善的主要影響因素，農藥、化肥的不合理使用以及農業廢棄物無害化處理和資源化利用不足而產生的農業面源污染，加大了對土壤、水體和空氣的環境壓力，威脅著我國農業和農村生態環境安全[1,2]。因此，農業面源污染不容忽視，有效做好農業面源污染防控工作，改善農業生態環境，對促進生態文明建設具有積極意義[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查研究。

1 實驗部分

1.1 監測地塊的選取

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

1.2 監測地塊的基本情況

撫順清原大石溝村草藥有機種植區塊位于撫順市清原滿族自治縣英額門鎮砬子前村松樹溝。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。農田面積約4.5萬m2，承包農戶9家。

撫順清原孤山子塘壩玉米種植區塊位于撫順市清原滿族自治縣英額門鎮孤山子村。匯水面積約135萬m2，地勢高程在330～430m，水流北側最低，東南側較高360m，地塊南側地勢最高。農田面積約20萬m2，承包農戶35家。各農戶施肥撒藥情況由當地技術人員統一指導，各種植區塊肥料施加情況見表1。

表1 肥料施加情況

1.3 監測方案

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

表2 監測方案

2 結果與討論

本次研究選擇農田面源對地表水環境影響較大的幾項指標進行監測，包括化學需氧量、氨氮、總磷、總氮、高錳酸鹽指數、有機磷農藥(樂果、甲基對硫磷、馬拉硫磷、對硫磷、內吸磷、敵敵畏、敵百蟲)、錳、鋅。經過前期監測數據分析，未發現有機磷農藥、錳、鋅的檢出，且后期施加的化肥、農藥成分中也不包含有機磷農藥的成分，故取消對有機磷農藥、錳、鋅的監測與數據分析。依據《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002)(以下簡稱“標準”)，選擇污染物濃度變化較大的指標進行分析評價。

2.1 徑流過程中污染物濃度分析

分別統計降水產生徑流過程中，2個種植區塊在徑流前、徑流中、徑流后河流水質污染物的平均值，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種植區塊

對草藥有機種植區塊監測了形成徑流前、中、后的河流水質數據，并進行分析，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。化學需氧量徑流前、徑流后均符合Ⅰ類水質標準，徑流中符合Ⅳ類水質標準；氨氮徑流前、徑流后均符合Ⅰ類水質標準，徑流中符合Ⅱ類水質標準；總磷徑流前、徑流后均符合Ⅲ類水質標準，徑流中符合Ⅴ類水質標準；總氮徑流前符合Ⅴ類水質標準，徑流中、徑流后均劣于Ⅴ類水質標準，分別超Ⅴ類水質標準0.47倍、0.34倍；高錳酸鹽指數徑流前符合Ⅱ類水質標準，徑流中符合Ⅳ類水質標準，徑流后符合Ⅲ類水質標準。草藥有機種植區塊徑流前、中、后污染物濃度變化見圖1。

圖1 草藥有機種植區塊徑流過程CODCr、TN、CODMn污染物濃度變化

圖2 草藥有機種植區塊徑流過程NH3-N、TP污染物濃度變化

表3 草藥有機種植區塊徑流前、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塊

對玉米種植區塊監測了形成徑流前、中、后的河流水質數據并進行分析，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。化學需氧量徑流前、徑流后均符合Ⅰ類水質標準，徑流中符合Ⅲ類水質標準；氨氮徑流前、徑流后均符合Ⅰ類水質標準，徑流中符合Ⅱ類水質標準；總磷徑流前符合Ⅱ類水質標準，徑流中符合Ⅴ類水質標準，徑流后符合Ⅲ類水質標準；總氮徑流前、徑流中、徑流后均劣于Ⅴ類水質標準，分別超Ⅴ類水質標準0.15倍、0.20倍、0.35倍；高錳酸鹽指數徑流前、徑流后符合Ⅲ類水質標準，徑流后符合Ⅳ類水質標準。玉米種植區塊徑流前、中、后污染物濃度變化見圖3、圖4。

表4 草藥有機種植區塊徑流前、中、后污染物濃度及類別變化

圖3 玉米種植區塊徑流過程CODCr、TN、CODMn污染物濃度變化

圖4 玉米種植區塊徑流過程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種植區塊

統計草藥有機種植區塊河流上游、下游監測數據平均值，分析上、下游污染物濃度變化。化學需氧量、氨氮、總氮下游較上游濃度有所上升，總磷、高錳酸鹽指數濃度有所下降。從水質類別來看，化學需氧量上、下游均符合Ⅲ類水質標準；氨氮上游符合Ⅲ類水質標準，下游符合Ⅳ類水質標準；總磷上、下游均符合Ⅳ類水質標準；總氮上、下游均劣于Ⅴ類水質標準，分別超Ⅴ類水質標準1.56倍、2.48倍；高錳酸鹽指數上、下游均符合Ⅲ類水質標準。上下游污染物監測結果統計見表5。

表5 上下游污染物監測結果統計表

2.2.1.1 化學需氧量

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%。下游化學需氧量濃度較上游上升趨勢不明顯。上游化學需氧量出現2次符合Ⅲ類標準，3次符合Ⅳ類標準，下游出現1次符合Ⅲ類標準，2次符合Ⅳ類標準，1次符合Ⅴ類標準，其余上游、下游水質中化學需氧量指標均符合Ⅰ類標準。

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4次符合Ⅱ類標準，1次劣Ⅴ類標準，下游出現1次符合Ⅱ類標準，1次劣Ⅴ類標準，其余上游、下游水質中氨氮指標均符合Ⅰ類標準。

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2次符合Ⅳ類標準，2次符合Ⅴ類標準，1次劣于Ⅴ類標準，下游出現1次符合Ⅱ類標準，2次符合Ⅳ類標準，1次劣于Ⅴ類標準，其余上游、下游水質中總磷指標均符合Ⅲ類標準。

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2次符合Ⅴ類標準，下游出現3次符合Ⅴ類標準，其余上游、下游水質中總氮指標均劣于Ⅴ類標準。

2.2.1.5 高錳酸鹽指數

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%。下游高錳酸鹽指數濃度較上游上升趨勢不明顯。上游高錳酸鹽指數出現2次符合Ⅱ類標準，1次符合Ⅳ類標準，1次符合Ⅴ類標準，下游出現2次符合Ⅱ類標準，1次符合Ⅴ類標準，其余上游、下游水質中高錳酸鹽指數指標均符合Ⅲ類標準。

2.2.2 撫順清原孤山子塘壩玉米種植區塊

統計玉米種植區塊河流上游、下游監測數據平均值，分析上、下游污染物濃度變化。氨氮、總磷、總氮、高錳酸鹽指數下游較上游濃度有所上升，化學需氧量濃度有所下降。從水質類別來看，化學需氧量上、下游均符合Ⅲ類水質標準；氨氮上、下游均符合Ⅱ類水質標準；總磷上游符合Ⅱ類水質標準，下游符合Ⅳ類水質標準；總氮上游符合Ⅴ類水質標準，下游劣于Ⅴ類水質標準，超Ⅴ類水質標準0.30倍；高錳酸鹽指數上、下游均符合Ⅲ類水質標準。上、下游污染物監測結果統計見表6。

表6 上下游污染物監測結果統計表單位

2.2.2.1 化學需氧量

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%。下游化學需氧量濃度較上游上升趨勢不明顯。上游化學需氧量出現3次符合Ⅲ類標準，6次符合Ⅳ類標準，下游出現2次符合Ⅲ類標準，4次符合Ⅳ類標準，1次符合Ⅴ類標準，其余上游、下游水質中化學需氧量指標均符合Ⅰ類標準。

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3次符合Ⅱ類標準，1次符合Ⅲ類標準，下游出現2次符合Ⅱ類標準，1次劣Ⅴ類標準，其余上游、下游水質中氨氮指標均符合Ⅰ類標準。

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7次符合Ⅱ類標準，1次符合Ⅳ類標準，1次符合Ⅴ類標準，下游出現3次符合Ⅱ類標準，2次符合Ⅳ類標準，1次符合Ⅴ類標準，1次劣于Ⅴ類標準，其余上游、下游水質中總磷指標均符合Ⅲ類標準。

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2次符合Ⅲ類標準，4次符合Ⅳ類標準，2次符合Ⅴ類標準，下游出現3次符合Ⅲ類標準，1次符合Ⅳ類標準，2次符合Ⅴ類標準，其余上游、下游水質中總氮指標均劣于Ⅴ類標準。

3 結論

通過對旱田種植對地表徑流污染影響調查的監測數據進行分析，結論如下。

對草藥有機種植區塊形成徑流前、中、后的河流水質數據進行分析，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。

對玉米種植區塊形成徑流前、中、后的河流水質數據進行分析，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。

統計草藥有機種植區塊河流上游、下游監測數據平均值，化學需氧量、氨氮、總氮下游較上游濃度有所上升，總磷、高錳酸鹽指數濃度有所下降。統計玉米種植區塊河流上游、下游監測數據平均值，氨氮、總磷、總氮、高錳酸鹽指數下游較上游濃度有所上升，化學需氧量濃度有所下降。

建議加強旱田面源對地表徑流的污染控制，控制面源污染影響。