漫水河清遠段水質特征及污染源解析

摘要：漫水河屬于珠江水系，發源于廣東省廣寧縣，穿過四會市、清遠市清新區，最后經佛山市三水區匯入北江。作為飲用水水源地和重要農業灌溉水源，漫水河清遠段水質污染較為嚴重，這可能會引起水體中生物組成的變化，從而影響生態安全和人體健康。采用單因子指數法開展水質評價，通過排污系數法分析漫水河清遠段的主要污染物及來源，為污染防控提供理論支撐。結果表明，2019—2021年，漫水河清遠段各斷面全年平均綜合污染指數為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荷分別為364.25、406.73、164.39 t/a。畜禽養殖、水產養殖和種植業是流域污染物的核心來源。因此，有必要引導養殖主體轉變家禽養殖模式，提高畜禽糞便的資源化利用率，加強水產養殖源頭控制和尾水處理，優化種養結合模式，有效減少污染物排放量，改善區域生態環境，為漫水河流域的高質量發展

貢獻力量。

關鍵詞：漫水河清遠段；水質特征；污染源；單因子指數法；排污系數法；氨氮；總氮；總磷

中圖分類號：X52 文獻標識碼：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，集水區面積為791 km2。作為飲用水水源地和重要農業灌溉水源，漫水河清遠段水質污染較為嚴重，這可能會引起水體中生物組成的變化，從而影響生態的可持續發展和人體健康[1]。污染負荷測定方法一般分為兩類，即直接監測法和模型估算法。直接監測法需要長期廣泛地布點監測，需要耗費大量的時間和費用。目前，模型估算法不斷完善和改進。陳武權等[2]將排污系數法估算結果和全國污染源普查數據對比，發現測算結果與實地大規模調查結果相差不大。因此，以漫水河清遠段為研究區，通過水質評價分析2019—2021年的主要污染物，利用排污系數法估算2020年污染源中總氮、總磷和氨氮的污染負荷，從而識別關鍵污染源。

1 數據和方法

1.1 數據來源

清遠市清新區在漫水河清遠段設有2個廣東省考核水質監測斷面，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監測數據由廣東省佛山生態環境監測站提供，樣品采集及分析方法參照《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002），檢測指標包括高錳酸鹽指數、化學需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總磷、銅、鋅、氟化物、硒、砷、汞、鎘、六價鉻、鉛、氟化物、揮發酚、石油類、陰離子表面活性劑和硫化物。根據廣東省考核水質監測斷面要求，漫水河的三青大橋斷面水質目標為Ⅱ類，黃坎橋斷面水質目標為Ⅴ類。分類收集2020年各項農業活動與人居活動涉及的原始數據。具體數據來源包括實地調研、問卷調查和相關部門統計數據資料查詢，同時收集用于負荷核算的相關參數。

1.2 研究方法

一是水質評價。選取單因子指數法評價2019年三青大橋斷面和黃坎橋斷面的水質污染程度。單因子指數采用式（1）計算。根據《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002），三青大橋斷面的水質目標為Ⅱ類，黃坎橋斷面的水質目標為Ⅴ類。二是污染負荷計算。采用排污系數法分別對漫水河清遠段流域內工業污染源、城鎮生活污染源、畜禽養殖污染源、水產養殖污染源、農村生活污染源和種植業污染源中氨氮、總氮和總磷的污染負荷進行計算。參考《排放源統計調查產排污核算方法和系數手冊》，確定排污系數，計算各污染源污染負荷。污染源主要有6種，其污染負荷計算方法存在差異。

（1）

式中：Pi為第i項污染物的單因子指數；Ci為第i項污染物的實測濃度；Si為第i項污染物的濃度標準限值。

1.2.1 工業污染源

工業污染源采用式（2）計算污染負荷。根據《水污染物排放限值》（DB 44/26—2001）和《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002），三青大橋斷面控制單元內的企業污水氨氮、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的企業污水氨氮、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為工業污染源的污染負荷；ρ為各類污染源允許排放濃度；V為企業污水年排放量。

1.2.2 城鎮生活污染源

城鎮生活污染源采用式（3）計算污染負荷。根據《排放源統計調查產排污核算方法和系數手冊》，漫水河清遠段屬于五區。2019年，清遠市清新區城鎮居民人均用水量為179 L/d，采用插值法進行計算，得到折污系數為0.829。根據《生活污染源產排污系數手冊》，氨氮、總氮和總磷的產污系數分別為28.3、39.4、4.1 mg/L。

M=aBKD×365/100 000-Q1（3）

式中：M為城鎮生活污染源的污染負荷；a為城鎮常住人口數量；B為人均綜合生活用水量；K為折污系數；D為產污系數；Q1為污水處理廠污染物去除量。

1.2.3 農村生活污染源

農村生活污染源采用式（4）計算污染負荷。參考《排放源統計調查產排污核算方法和系數手冊》的推薦值，清遠市農村生活污染源的氨氮、總氮和總磷人均產污強度分別為2.78、4.72、0.36 g/d。

N=bE×365/100-Q2（4）

式中：N為農村生活污染源的污染負荷；b為農村常住人口數量；E為人均產污強度；Q2為污水處理廠污染物去除量。

1.2.4 水產養殖污染源

水產養殖污染源采用式（5）計算污染物排放量。參考《排放源統計調查產排污核算方法和系數手冊》的推薦值，清遠市水產養殖業氨氮、總氮和總磷的排放系數分別為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。

1.2.5 畜禽養殖污染源

畜禽養殖污染源采用式（6）計算污染物排放量。根據《排放源統計調查產排污核算方法和系數手冊》，確定生豬、肉牛、蛋雞和肉雞的污染物排放系數，其他畜禽種類按照《畜禽養殖業污染物排放標準》（GB 18596—2001）的換算比例換算成豬當量后進行估算。

R2=H×G2（6）

式中：R2為污染物排放量；H為養殖量；G2為污染物排放系數。

1.2.6 種植業污染源

種植業污染源采用式（7）計算污染物排放量。參考《排放源統計調查產排污核算方法和系數手冊》的推薦值，氨氮、總氮和總磷的農用地流失系數分別為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項污染物排放量；A1為農用地總播種面積；ej為農用地第j項水污染物流失系數；A2為園地面積；fj為園地第j項水污染物流失系數。

2 結果與分析

2.1 單因子指數評價結果

2019—2021年，黃坎橋斷面水質變化如圖1（a）所示。黃坎橋斷面的化學需氧量標準指數為0.18～1.25，超標率為3.23%；生化需氧量標準指數為0.05～2.92，超標率為9.68%；氨氮標準指數為0.20～2.46，超標率為16.13%；總磷標準指數為0.43～2.45，超標率為35.48%；總氮標準指數為0.96～3.87，超標率為93.55%；其他水質指標均未超過《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）的Ⅴ類水質標準。

2019—2021年，三青大橋斷面水質變化如圖1（b）所示。三青大橋斷面高錳酸鹽指數的標準指數為0.28～1.60，超標率為6.45%；化學需氧量標準指數為0.20～1.73，超標率為6.45%；生化需氧量標準指數為0.17～1.77，超標率為9.68%；總磷標準指數為0.50～2.40，超標率為41.94%；總氮標準指數為1.78～4.44，超標率為100%；揮發酚標準指數為0.15～1.00，超標率為29.03%；石油類標準指數為0.20～2.20，超標率為3.23%；其他水質指標均未超過《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）的Ⅱ類水質標準。

由上述結果可知，漫水河清遠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變化，發現氨氮和總磷是水質變差的主要影響因素，這與本研究結果一致。

2.2 污染負荷分析

利用排污系數法對氨氮、總氮和總磷的污染負荷進行估算，得到畜禽養殖污染源、農村生活污染源、水產養殖污染源、城鎮生活污染源、種植業污染源和工業污染源的污染負荷，結果如表1所示。漫水河清遠段氨氮、總氮和總磷的總污染負荷分別為364.25、406.73、164.39 t/a，主要污染物是總氮，這與斷面監測結果一致。由圖2可知，由高到低，氨氮負荷貢獻率依次為畜禽養殖污染源（64.51%）＞農村生活污染源（11.59%）＞水產養殖污染源（8.29%）＞城鎮生活污染源（8.26%）＞種植業污染源（6.26%）＞

工業污染源（1.09%）。由高到低，總氮負荷貢獻率依次為種植業污染源（46.78%）＞農村生活污染源（28.12%）＞城鎮生活污染源（12.15%）＞畜禽養殖污染源（11.65%）＞工業污染源（1.30%）。由高到低，總磷負荷貢獻率依次為水產養殖污染源（42.67%）＞畜禽養殖污染源（35.61%）＞種植業污染源（12.96%）＞農村生活污染源（5.15%）＞城鎮生活污染源（3.13%）＞工業污染源（0.48%）。

家禽排泄物含有大量未被完全消化的營養物質，易對環境造成污染。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，清遠市漫水河流域匯水區開始由農村傳統的分散養殖向規模化養殖轉變，但還有部分畜禽采用散養方式，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，會改變魚塘水體原有平衡，導致水體富營養化和多種病原微生物大量繁殖，池塘水外排，間接進入漫水河流域[5]。另外，規模化養殖會促進糞污的高度集中，但是與之相配套的處理利用模式相對落后，也會造成水體污染負荷加重[6]。最后，規模化養殖糞便大量堆放，對地下水環境造成污染，在汛期可能會隨地表徑流進入水體[7]。因此，引導家禽養殖模式的轉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。

水產養殖過程中，過量的飼料投喂、魚類排泄、化學品和治療劑投入、沉積物釋放等原因都可能會導致養殖水體富營養化[8]。污染物會隨著降雨和換水大量外排，對流域水體造成污染[9]。為有效解決養殖尾水污染問題，目前，相關研究集中在源頭輸入控制和尾水后期處理。源頭控制方面，有研究認為，水產養殖過程的污染負荷與養殖模式、飼料采用的配方、飼料質量和投喂方式密切相關[10-11]。尾水后期處理方面，目前普遍采用的處理技術包括物理化學處理技術、生物處理技術和自然生物處理技術[12]。因此，加強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、養分等營養物質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入水環境中，同時破壞土壤的團粒結構，造成土壤板結，影響土壤的通氣透水及其生態功能，這可能會加劇氮和磷的流失，導致水體富營養化[16-20]。因此，優選出適宜該區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，畜禽養殖、水產養殖、種植業是影響漫水河流域氮、磷的核心污染源。研究表明，種植業、畜禽養殖等排放的污染負荷對水體污染的貢獻極大[21-22]。

3 結論

漫水河既是清遠市的飲用水水源地之一，又是重要農業灌溉水源。但是，漫水河清遠段水質污染較為嚴重，這可能會引起水體中生物組成的變化，從而影響生態的可持續發展和人體健康。通過水質評價分析2019—2021年漫水河清遠段的主要污染物，利用排污系數法估算2020年污染源中總氮、總磷和氨氮的污染負荷，從而識別關鍵污染源。結果顯示，漫水河清遠段氨氮、總氮和總磷的總污染負荷分別為364.25、406.73、164.39 t/a，主要污染源為畜禽養殖、水產養殖和種植業。因此，引導家禽養殖模式的轉變，提高畜禽糞便的資源化利用率，加強水產養殖源頭控制和尾水處理，優化種養結合模式，有利于減少污染物對漫水河流域的影響。

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基金項目：清遠市科技計劃項目（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：生態環境規劃、區域水生態環境。

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：生態環境規劃、區域水生態環境。