天津市非點(diǎn)源污染負(fù)荷研究

天津市非點(diǎn)源污染負(fù)荷研究

根據(jù)不同的污染特性，地表水污染的來源可分為兩類：點(diǎn)源和非點(diǎn)源。點(diǎn)源污染(PointSourcePollution)主要包括工業(yè)廢水和城市生活污水污染,通常有固定的排污口集中排放;非點(diǎn)源污染(NonpointSourcePollution)也稱面源污染,指溶解的或固體的污染物從非特定的地點(diǎn),在降水和徑流沖刷作用下,通過徑流過程而匯入受納水體(如河流、湖泊、水庫(kù)、海灣等),引起的水體污染。天津地處海河流域下游,河網(wǎng)密布,洼淀眾多。19條一級(jí)河道流經(jīng)轄區(qū),河水多為Ⅴ類或劣Ⅴ類水,主要超標(biāo)污染物為化學(xué)需氧量、生化需氧量和氨氮,水質(zhì)環(huán)境惡劣。隨著大規(guī)模污水處理廠的興建及運(yùn)行,點(diǎn)源污染逐漸得到了有效的控制,可地表水體水質(zhì)并未得到根本的改善,非點(diǎn)源污染的控制研究勢(shì)在必行。1實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及數(shù)據(jù)來源影響非點(diǎn)源產(chǎn)生和分布的主要因素歸為2大類:自然因素和社會(huì)因素,自然因素包括降雨、植被覆蓋、土壤類型和地形坡度等;社會(huì)因素有土地利用、工農(nóng)業(yè)產(chǎn)值、化肥施用量、人口數(shù)量、城市分布、農(nóng)村居民點(diǎn)等。上述各影響因素綜合作用的結(jié)果表現(xiàn)為不同土地利用類型的排污系數(shù)(對(duì)畜禽養(yǎng)殖則是不同畜禽種類的排污系數(shù)),即是單位土地面積在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的污染負(fù)荷(對(duì)畜禽養(yǎng)殖則是不同畜禽種類在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的污染負(fù)荷),為確定此系數(shù)本課題組進(jìn)行了一系列的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)。根據(jù)天津市不同地區(qū)的特點(diǎn),分別選取天津市區(qū)、薊縣于橋水庫(kù)周圍村鎮(zhèn)作為城市和農(nóng)村有代表性的點(diǎn)位進(jìn)行降雨徑流采樣監(jiān)測(cè)。結(jié)合天津市歷年降雨的時(shí)期特點(diǎn),選定監(jiān)測(cè)時(shí)間為2006年7月至2006年8月,水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要包括:化學(xué)需氧量、氨氮、總氮、總磷、生化需氧量等。天津市畜禽養(yǎng)殖的排污系數(shù)是根據(jù)國(guó)家環(huán)保總局文件(環(huán)發(fā)43號(hào))附件2提供的畜禽養(yǎng)殖排污系數(shù)表計(jì)算而來的。水產(chǎn)養(yǎng)殖換水排污系數(shù)是在實(shí)地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上與上海市郊區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖換水水質(zhì)校核得出的。其它的排污系數(shù)則是根據(jù)大量的實(shí)地采樣監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)計(jì)算而來的。畜禽養(yǎng)殖量數(shù)據(jù)和不同土地利用類型的面積數(shù)據(jù)來自《天津統(tǒng)計(jì)年鑒2005》和《天津市土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)匯編(2004)》。根據(jù)如下公式計(jì)算非點(diǎn)源污染各種污染物負(fù)荷總量:式中:Qij為第j種非點(diǎn)源類型排放第i種污染物的總負(fù)荷,單位t·a-1;Cij為第j種非點(diǎn)源類型排放第i種污染物的排污系數(shù),單位kg·(hm2·a)-1[對(duì)于畜禽養(yǎng)殖,則是某種畜禽排放第i種污染物的排污系數(shù),單位為kg·(頭·a)-1或kg·(只·a)-1];Sj為第j種非點(diǎn)源類型土地面積,單位hm2(對(duì)于畜禽養(yǎng)殖,則是某種畜禽的數(shù)量,單位頭或只);j=1,2,3,4,5,分別代表天津市地表環(huán)境的非點(diǎn)源污染影響的5個(gè)主要方面:畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)田地表徑流、農(nóng)村地表徑流、水產(chǎn)養(yǎng)殖換水、及城市地表徑流。2天津市非點(diǎn)源類型及污染負(fù)荷2.1地面廢水的污染天津市畜禽養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模較大,2004年末生豬出欄532萬(wàn)頭,牛出欄37.9萬(wàn)頭,家禽出欄9184.35萬(wàn)只。由于缺乏有效、科學(xué)的管理,沖刷地面的廢水、以及降雨淋溶露天堆放的糞便產(chǎn)生的廢水多未經(jīng)處理直接排放,對(duì)附近水體造成了不容忽視的污染。各區(qū)縣畜禽養(yǎng)殖污染負(fù)荷量如表2:由上表可知,天津市每年畜禽養(yǎng)殖污染負(fù)荷總量為:CODCr為38947.8t,BOD5為35480.2t,NH3-N為6182t。2.2地表徑流污染地表環(huán)境2004年,天津市共施用化肥折純量22.78萬(wàn)t,農(nóng)藥3032t。農(nóng)藥化肥的大量施用,導(dǎo)致N,P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在雨季會(huì)隨地表徑流流入附近水體,污染地表水環(huán)境。農(nóng)田地表徑流排污系數(shù)見表3。各區(qū)縣農(nóng)田地表徑流污染負(fù)荷見表4:根據(jù)《天津統(tǒng)計(jì)年鑒2005》,全市總耕地面積412143hm2,由此估算出農(nóng)田徑流產(chǎn)生污染物的負(fù)荷總量CODCr為81331.06t·a-1,BOD5為16080.9t·a-1,NH3-N為1585.44t·a-1。2.3地表徑流污染由于農(nóng)村缺乏生活垃圾集中處理設(shè)施,村民日常生活產(chǎn)生的垃圾都在空地堆放,降雨對(duì)垃圾堆及路面的沖刷、淋洗帶走了大量的污染物,混合了這些污染物的地表徑流對(duì)附近水體造成嚴(yán)重危害,見表5。各區(qū)縣農(nóng)村地表徑流污染負(fù)荷見表6:根據(jù)《天津市土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)匯編(2004)》,天津市自然村落占地面積共85903hm2,由此估算出自然村落地表徑流污染物的負(fù)荷總量為:CODCr約23330t·a-1,BOD5約1847t·a-1,NH3-N約1027t·a-1。2.4水產(chǎn)養(yǎng)殖排污系數(shù)及污染負(fù)荷水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)污染是因其養(yǎng)殖水體更換排出,導(dǎo)致受納水體水質(zhì)污染。通過對(duì)天津市水產(chǎn)養(yǎng)殖水域的實(shí)地調(diào)查和水質(zhì)監(jiān)測(cè),推算出的水產(chǎn)養(yǎng)殖排污系數(shù)如表7。各區(qū)縣水產(chǎn)養(yǎng)殖污染負(fù)荷如表8。根據(jù)《天津統(tǒng)計(jì)年鑒2005》,天津市淡水養(yǎng)殖面積為34578hm2,計(jì)算得出水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的污染物負(fù)荷總量為:CODCr約為34000t·a-1,BOD5約為5000t·a-1,NH3-N約為460t·a-1。2.5地表徑流污染負(fù)荷通過對(duì)城市地區(qū)主要用地類型的地表徑流污染特征的分析研究,得出天津城市地區(qū)主要用地類型的地表徑流排污系數(shù)如表9。由《天津統(tǒng)計(jì)年鑒2005》得到天津市城區(qū)年平均降雨量為586.9mm。天津城區(qū)地表徑流污染負(fù)荷如表10:根據(jù)《天津統(tǒng)計(jì)年鑒2005》,天津市城區(qū)總面積為500.14km2,其中工業(yè)用地為205.32km2,交通用地為58.56km2,居住用地為159.46km2。由上表可以看出,居住用地產(chǎn)生的非點(diǎn)源污染物負(fù)荷總量最大,為16269.4t·a-1,其次為居住用地,13593.8t·a-1。3天津市非點(diǎn)源污染分析3.1養(yǎng)殖密度及魚殼生物利用系數(shù)不同非點(diǎn)源污染類型排污系數(shù)對(duì)比見表11。從上表可以看出,水產(chǎn)養(yǎng)殖的排污系數(shù)的各項(xiàng)指標(biāo)最高,這主要是由魚塘的養(yǎng)殖密度高,魚餌投加量大,而且魚塘也無(wú)法形成完整的生態(tài)系統(tǒng)來分解水體里過剩的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等因素造成的;農(nóng)田徑流的排放系數(shù)相對(duì)較小,這是由單位面積施用農(nóng)藥化肥的數(shù)量以及流失率等決定的。3.2非點(diǎn)源污染負(fù)荷總量不同類型非點(diǎn)源污染負(fù)荷總量見表12。從表12中可以看出,非點(diǎn)源個(gè)污染物中,CODCr總污染負(fù)荷量最大,達(dá)到204703.4t·a-1,其中農(nóng)田地表徑流對(duì)它的貢獻(xiàn)最大,達(dá)到39.73%,其他依次為畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖、城區(qū)和村落的地表徑流;BOD5總負(fù)荷量為54100.8t·a-1,畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的BOD5最大,為35480.2t·a-1,占65.58%,其他依次為城區(qū)、農(nóng)田、水產(chǎn)養(yǎng)殖和村落等的地表徑流;NH3-N的總污染負(fù)荷量較小,共計(jì)9881.3t·a-1,其中,畜禽養(yǎng)殖貢獻(xiàn)最大,為6182.2t·a-1,占62.56%,其他依次為農(nóng)田、村落、城區(qū)的地表徑流和水產(chǎn)養(yǎng)殖?？偟目磥?農(nóng)田地表徑流和畜禽養(yǎng)殖在天津市非點(diǎn)源污染負(fù)荷中占很大比重。殘留在土壤中的農(nóng)藥化肥是農(nóng)田徑流污染負(fù)荷的主要來源,而面積遠(yuǎn)大于其他用地類型的農(nóng)業(yè)用地導(dǎo)致了農(nóng)田徑流污染負(fù)荷總量占較大比重。畜禽養(yǎng)殖污染的主要污染物來源是動(dòng)物的糞便,糞便中的有機(jī)物、氨氮含量都較高,再加上龐大的畜禽養(yǎng)殖規(guī)模,使得畜禽養(yǎng)殖污染負(fù)荷中的BOD5占總負(fù)荷的65.58%、NH3-N占總負(fù)荷的62.56%。3.3不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)的污染情況以單位面積污染負(fù)荷量即污染負(fù)荷密度為評(píng)價(jià)因子,郊區(qū)各區(qū)縣中,CODCr負(fù)荷密度最高的是武清區(qū),為21.40t·km-2,其次為寶坻區(qū)和薊縣,分別為19.86t·km-2和18.12t·km-2;BOD5負(fù)荷密度最高的是薊縣,為7.88t·km-2,其次為寶坻區(qū)和武清區(qū),分別為5.69t·km-2和5.18t·km-2;NH3-N負(fù)荷密度最高的是薊縣,為1.63t·km-2,其次為津南區(qū)和西青區(qū),分別為1.14t·km-2和1.04t·km-2。可見武清區(qū)、薊縣和寶坻區(qū)的非點(diǎn)源污染最為嚴(yán)重(見表13,14)。由表14可知,這三個(gè)區(qū)縣經(jīng)濟(jì)均以農(nóng)業(yè)、畜禽養(yǎng)殖業(yè)為主,農(nóng)業(yè)用地面積分別占該區(qū)縣總面積的57.12%,33.99%和49.98%,畜禽養(yǎng)殖數(shù)量也在全市畜禽養(yǎng)殖總量中占很大比例,這些因素就導(dǎo)致了較高的污染負(fù)荷密度。4非點(diǎn)源污染的對(duì)策和建議(1)減少畜禽養(yǎng)殖廢水就地排放的現(xiàn)象發(fā)生畜禽養(yǎng)殖可分為對(duì)于農(nóng)戶散養(yǎng)和規(guī)?；B(yǎng)殖兩部分。對(duì)于農(nóng)戶散養(yǎng),應(yīng)加強(qiáng)宣傳,提高農(nóng)戶的污染防治意識(shí),減少畜禽養(yǎng)殖廢水就地排放的現(xiàn)象發(fā)生;對(duì)于規(guī)?；B(yǎng)殖,應(yīng)嚴(yán)格遵守《畜禽養(yǎng)殖業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)廢水處理、排放,加強(qiáng)環(huán)境管理,對(duì)新建、改建和擴(kuò)建的項(xiàng)目進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià),最大限度地減少其對(duì)周邊環(huán)境的影響。(2)和土壤侵蝕可以采取“免耕-少耕法”,這種方法可以有效地控制徑流污染和土壤侵蝕。另外,N,P等營(yíng)養(yǎng)元素隨地表水流失的一個(gè)重要因素是農(nóng)田中農(nóng)藥投入量的增加及施肥的不科學(xué)性,因此,科學(xué)地施用農(nóng)藥化肥也是控制農(nóng)田地表徑流非點(diǎn)源污染的重要途徑。(3)殘全和投喂,定期清洗殘內(nèi)容為了減少水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)生的非點(diǎn)源污染,應(yīng)優(yōu)化餌料組成和投喂方式,并定期對(duì)殘餌進(jìn)行收集,減少藥物使用,定期清理養(yǎng)殖區(qū)域池底沉積物;另外還要大力推廣水處理裝置的使用,以及根據(jù)養(yǎng)殖生物間的代謝互補(bǔ)性進(jìn)行混養(yǎng)。(4)及時(shí)清理生活垃圾處理首先應(yīng)解決生活垃圾的隨意堆放問題,應(yīng)設(shè)置專門的垃圾堆放地點(diǎn),并保證能夠及時(shí)清理,避免大量生活垃圾長(zhǎng)時(shí)間堆放;大力推廣沼氣能源的使用,可以解決人畜糞便的去向問題;設(shè)置人工濕地系統(tǒng),對(duì)含有大量污染物的地表徑流水進(jìn)行過濾吸附,避免其直接流入地表水體。(5)城市街道的清地應(yīng)從以下兩個(gè)方面進(jìn)行控制管理:一方面要擴(kuò)大城市街道的清掃范圍及清掃頻率,提高清掃質(zhì)量,減少地面污染物累計(jì)量;另一方面要擴(kuò)大綠化面積,改善土地利用結(jié)構(gòu),減少地表徑流污染。5排放污染物較多的污染源較嚴(yán)重綜上可知,