張貴龍，秦 偉，管永祥，邱 丹，楊殿林，趙建寧

(1.農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所，天津300191;2.蘇州市綠色食品行業(yè)協(xié)會(huì)，江蘇蘇州215128;3.江蘇省農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，江蘇南京210036)

近年來，蘇南水網(wǎng)地區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染的突顯，導(dǎo)致重點(diǎn)湖泊、河道水體富營(yíng)養(yǎng)化［1］、暴發(fā)藍(lán)藻［2］、水質(zhì)趨劣［3］等環(huán)境問題，直接制約著區(qū)域農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)力的提高，同時(shí)也嚴(yán)重影響著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)安全.據(jù)2009年江蘇省環(huán)境狀況公報(bào)顯示，太湖湖體21個(gè)測(cè)點(diǎn)中無Ⅰ～Ⅲ類水質(zhì)，劣Ⅴ類占66.6%，水體為重度污染，全湖處于輕度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)［4］.88個(gè)國(guó)控監(jiān)測(cè)斷面中，Ⅰ ～Ⅲ類、Ⅳ類、Ⅴ類和劣Ⅴ類水質(zhì)的斷面比例分別為36.3%，33.0%，11.4%和19.3%，主要污染指標(biāo)為氨態(tài)氮、五日生化需氧量等［5］.目前，這一污染形勢(shì)經(jīng)社會(huì)各界的共同努力，在發(fā)展態(tài)勢(shì)上雖然得到了緩解，但是由于其污染源分散［6］，涉及種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和農(nóng)業(yè)社區(qū)等多方面［7］，監(jiān)測(cè)和溯源體系復(fù)雜等［8］，潛在惡化趨勢(shì)難以徹底消除.因此，全面揭示面源污染的客觀特征，明確致污因子，查清污染源頭，精確評(píng)估污染形勢(shì)，對(duì)于統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，集中優(yōu)勢(shì)資源，制定合理有效防控措施具有積極意義.

農(nóng)業(yè)面源污染的形成主要是由于不合理的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村生活方式引起的氮、磷等作物養(yǎng)分［9～11］、農(nóng)藥［12］、生活垃圾［13］等有機(jī) - 無機(jī)污染物進(jìn)入大氣、水體和土壤環(huán)境，經(jīng)過質(zhì)和量的累積，致污因子超出生態(tài)自凈負(fù)荷，最終導(dǎo)致的環(huán)境污染［14］.在農(nóng)業(yè)集約化程度較高的地區(qū)，農(nóng)用化學(xué)品的高量投入［15，16］，農(nóng)田載負(fù)大量氮磷養(yǎng)分、農(nóng)藥等污染物，遇降水、排澇等以淋溶、徑流形式進(jìn)入水體，是引起流域面源污染的主要原因之一［17～21］.此外，畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖，農(nóng)村生活社區(qū)等也是產(chǎn)排農(nóng)業(yè)面源污染物的重要源［22～25］.

全國(guó)污染源普查結(jié)果表明，農(nóng)業(yè)源污染物排放對(duì)水環(huán)境的影響較大，化學(xué)需氧量、總氮、總磷排放量分別占排放總量的43.7%，57.2%和67.4%.而江蘇省的普查結(jié)果顯示，農(nóng)業(yè)源(種植、畜牧和水產(chǎn))中主要污染物所占份額COD為43.2%，總氮為 50.6%，總磷為 62.6%［26］.因此，本研究在前人研究基礎(chǔ)上，以《第1次全國(guó)污染源普查——農(nóng)業(yè)源》［26］普查數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，對(duì)蘇州市重點(diǎn)流域農(nóng)業(yè)面源污染的現(xiàn)狀及其區(qū)域差異進(jìn)行分析，旨在為流域農(nóng)業(yè)面源污染的綜合治理提供參考.

1 材料與方法

1.1 地理概況

蘇州市位于長(zhǎng)江三角洲中部(31°19'N，120°37'E)，屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)性海洋氣候，四季分明，年均氣溫17℃，降水量1 000 mm.地處太湖為中心的淺碟形平原的底部，以平原為主.東南部地勢(shì)低洼，最低點(diǎn)低洼地海拔低于2 m.西南部多以山地和丘陵為主，最高海拔351.7 m.境內(nèi)河道縱橫，長(zhǎng)江、太湖和陽澄湖3大重要水系流經(jīng)或分布轄區(qū)(圖1).3大水系所跨流域構(gòu)成全市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主體，密集主要農(nóng)村社區(qū).

圖1 蘇州市重點(diǎn)流域分布圖Fig.1 Distribution of key river bisins in Suzhou City

1.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取

1.2.1 種植業(yè)產(chǎn)排污量計(jì)算 肥料氮、磷流失量=氮、磷流失系數(shù)×施肥量;農(nóng)藥流失量=農(nóng)藥流失系數(shù)×施藥量;地膜殘留量=地膜殘留系數(shù)×地膜鋪設(shè)量

肥料氮磷流失系數(shù)、農(nóng)藥流失系數(shù)和地膜殘留系數(shù)分別參考《第1次全國(guó)污染源普查——農(nóng)業(yè)源》種植業(yè)中肥料流失系數(shù)手冊(cè)、農(nóng)藥流失系數(shù)手冊(cè)和地膜殘留系數(shù)手冊(cè)，化肥、農(nóng)藥和農(nóng)膜的施用量，2007—2009年結(jié)合全市農(nóng)業(yè)污染源普查工作，各縣區(qū)成立普查工作小組，通過咨詢農(nóng)戶和發(fā)放問卷的形式，得到農(nóng)戶近3年來每季化肥、農(nóng)藥和農(nóng)膜的施用，共走訪農(nóng)戶3 467戶，發(fā)放問卷8 456份，回收6 781份，去掉信息不全的215份，采納6 549份.結(jié)合各區(qū)縣每年農(nóng)資消費(fèi)統(tǒng)計(jì)和土地資源利用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，匯集得到整個(gè)流域化肥、農(nóng)藥和農(nóng)膜年施用量.

1.2.2 畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)排污量計(jì)算 畜禽存欄數(shù)×FP(FD)default× Wp/Wc.式中，F(xiàn)P(FD)default產(chǎn)(排)污系數(shù)參考《第1次全國(guó)污染源普查——農(nóng)業(yè)源》畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)(排)污系數(shù)手冊(cè)，Wp動(dòng)物實(shí)際體重(kg)，Wc手冊(cè)給出的參考體重(kg).

1.2.3 水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)排污量計(jì)算 水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)(排)污量=產(chǎn)(排)污系數(shù)×養(yǎng)殖增產(chǎn)量;養(yǎng)殖增產(chǎn)量=產(chǎn)量-投放量.

根據(jù)各縣區(qū)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算畜禽年存欄量和水產(chǎn)養(yǎng)殖量.

1.2.4 農(nóng)村生活社區(qū)產(chǎn)(排)污量計(jì)算 農(nóng)村生活社區(qū)產(chǎn)(排)污量=常住人口數(shù) ×產(chǎn)(排)污系數(shù).

根據(jù)各縣區(qū)公安戶口和流動(dòng)人口估算常駐人口數(shù)量.由于研究區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，多數(shù)農(nóng)村已實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)化，因此農(nóng)村生活社區(qū)排污量根據(jù)《第1次全國(guó)污染源普查——城鎮(zhèn)生活源》產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)進(jìn)行計(jì)算.

1.3 農(nóng)業(yè)概況

蘇州市總面積8 848.4 km2，其中丘陵面積為225 km2，占總面積的2.7%;水域面積為3 609 km2，占總面積的42.5%;耕地面積約14.3 萬 hm2，耕地中糧田面積為13.0萬hm2，菜地面積約1.3萬hm2，水田占耕地總面積的71.3%.主要作物輪作方式有單季水稻、水稻—水稻、小麥→水稻、油菜→水稻等，小麥→水稻占作物播種面積67%，油菜→水稻占15%，單季稻占15%，水稻—水稻占1%，其它占2%.

畜禽養(yǎng)殖包括豬、奶牛、蛋雞和肉雞等4大類，其中規(guī)?；B(yǎng)殖占6.5%，集中小區(qū)養(yǎng)殖占0.7%，專業(yè)戶養(yǎng)殖占92.8%.水產(chǎn)養(yǎng)殖均為淡水養(yǎng)殖，總面積為39 188.2 hm2，其中池塘養(yǎng)殖面積34 928.0 hm2，工廠化養(yǎng)殖面積 72.2 hm2，網(wǎng)箱養(yǎng)殖面積105.4 hm2，圍網(wǎng)養(yǎng)殖面積 3 574.9 hm2，其它為507.7 hm2.

2 結(jié)果與分析

2.1 蘇州市種植業(yè)產(chǎn)排污情況

蘇州市所轄3大流域(沿長(zhǎng)江、沿太湖和沿陽澄湖)種植業(yè)生產(chǎn)中年化肥施用總量9.2萬t(表1).其中磷肥約 2.0 萬 t，占總量 21.3%，氮肥約7.2萬 t，占總量的 78.7%.由于投入量大［23］、利用率偏低［20］或降水［19］等原因，通過徑流或淋溶等形式向近域水體中排放.計(jì)算結(jié)果表明，由地表徑流排放的總氮、總磷分別為770.6和79.7 t，通過淋溶損失的總氮約362.4 t.氮、磷排放量分別占投入總量的1.6%和0.4%.

每年農(nóng)藥施用總量約為86.0萬kg，其中殺蟲劑占96.9%(表2).所施用的殺蟲劑中，毒死蜱、氟蟲腈和吡蟲啉分別占19.4%，0.7%和3.7%.其它未有通用商品名的有機(jī)磷類和氨基甲酸脂類農(nóng)藥分別占10.9%和2.7%，菊酯類占 0.4%，另有59.5%的農(nóng)藥不明有效成分.全年施用的除草劑約占農(nóng)藥總量的3.1%，其中丁草胺和乙草胺作為水田除草劑，分別約占除草劑總用量的77.9%和21.7%.根據(jù)蘇州市環(huán)境保護(hù)部門規(guī)定，毒死蜱、丁草胺、乙草胺、氟蟲腈、吡蟲啉、其他有機(jī)磷類、其他菊酯類、其他氨基甲酸酯類可全市施用，阿特拉津僅在太湖流域使用，2，4-D丁酯不能在陽澄湖流域使用，克百威及其他有機(jī)氯類農(nóng)藥僅在長(zhǎng)江流域使用.由監(jiān)測(cè)結(jié)果來看，農(nóng)藥的流失相對(duì)較少.

全市農(nóng)用地膜用量為 1 162.3 t，殘留 203.9 t，回收再利用82.5%.秸稈生產(chǎn)總量為143.7萬 t，除去田間焚燒的21.4萬t，資源化利用122.3萬t，利用率為85.1%(圖2).

表1 蘇州市種植業(yè)氮、磷養(yǎng)分投入與流失情況Table1 The inputs and losses of N and P of planting in Suzhou City t

表2 蘇州市種植業(yè)農(nóng)藥噴施和流失情況Table2 The losses of sprayed pesticide of planting in Suzhou City kg

圖2 蘇州市農(nóng)用地膜和作物秸稈廢棄與利用情況Fig.2 The disuse and reuse of plastic film and crop straw in Suzhou City

2.2 蘇州市畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)排污情況

全市畜禽業(yè)糞便產(chǎn)生量為114.6×104t，其中長(zhǎng)江流域產(chǎn)生81.3萬t，占全市總量的70.9%.太湖流域產(chǎn)生18.7萬 t，占16.3%.陽澄湖流域?yàn)?4.7 萬 t，占 12.8%(表 3).全市畜禽業(yè)尿液和污水產(chǎn)排量為64.5萬t，長(zhǎng)江流域、太湖流域和陽澄湖流域產(chǎn)排比例分別為 47.1%，30.4%，22.5%.

畜禽糞便中氮的總量約為10 107.9 t，環(huán)境流失3 545.6 t，約占總量的35.1%.糞便氮的流失量最多的是長(zhǎng)江流域，接近總流失量的50%，太湖流域和陽澄湖流域畜禽糞便氮流失量分別為總流失量的 25.4%，24.6%.畜禽糞便總磷含量約為2 526.5 t，環(huán)境流失量為 444.6 t，約為總量的17.6%.全市畜禽業(yè) COD 產(chǎn)生量為240 012.2 t，排放量為 40 854.5 t，占總量的 17.0%.

2.3 蘇州市水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)排污情況

水產(chǎn)養(yǎng)殖中人工投餌、病害防控和魚類排泄所產(chǎn)生的污染物通過魚塘換水、清淤等途徑進(jìn)入流域水體，其中以網(wǎng)箱養(yǎng)殖較為嚴(yán)重.全市水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)總氮排放量1 310.9 t，其中太湖流域?yàn)? 045.5 t，占總排放的79.4%，陽澄湖流域和長(zhǎng)江流域氮排放量約為總排放量的11.8%，8.4%(表4).水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)總磷排放量 228.4 t，其中太湖流域占78.6%，陽澄湖流域和長(zhǎng)江流域分別為12.4%和9.0%.水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的 COD 排放量為7633.8 t，排放量最大的是太湖流域，占72.0%，其次是長(zhǎng)江流域，約占17.5%，陽澄湖流域年排放量為802.6 t，在3大流域中所占份額最低，約占總排放量10.5%.

表3 蘇州市畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)排污情況Table3 The pollutants of production and emission in livestock and poultry breeding in Suzhou City

表4 蘇州市水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)排污情況Table4 The pollutants of production and emission of aquaculture in Suzhou City t

2.4 蘇州市農(nóng)村社區(qū)產(chǎn)排污情況

全市農(nóng)村生活污水產(chǎn)生總量為8 057.3萬t，其中含總氮、總磷分別為 6 295.2，735.1 t，COD 的量為77 092.9 t(表5).在這3種污染指標(biāo)中，值得注意的是其環(huán)境排放量均在75%以上，尤其嚴(yán)重的是總氮的排放系數(shù)高達(dá)93.6%.通過生活污水排放 COD的量為 59 798.49 t，排放系數(shù)約為77.6%.從不同地域來看，太湖流域和長(zhǎng)江流域農(nóng)村生活污水中氮的總量相當(dāng)，約是陽澄湖流域的3.5倍.太湖流域農(nóng)村通過生活污水排放磷的量為254.1 t，約占流域產(chǎn)生總量的79.7%，長(zhǎng)江流域排放的量為263.1 t，約占流域產(chǎn)生總量的81.0%，陽澄湖流域排放的量為73.9 t，約為流域產(chǎn)生總量的80.6%.

表5 蘇州市農(nóng)村社區(qū)產(chǎn)排污情況Table5 The pollutions of production and emission of rural communities in Suzhou City

2.5 蘇州市污染源排污強(qiáng)度分析

由上述分析可知，蘇州市農(nóng)業(yè)面源污染中由種植業(yè)、畜禽養(yǎng)殖業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)和農(nóng)村社區(qū)等4大污染源均有氮、磷養(yǎng)分排放，而氮、磷養(yǎng)分不僅是水體富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵因子，而且也是農(nóng)業(yè)面源污染監(jiān)測(cè)和阻控的重要目標(biāo)，因此本研究以氮、磷養(yǎng)分的排放量作為污染源排污強(qiáng)度的評(píng)價(jià)參數(shù).綜合前述結(jié)果，全市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)年排放氮、磷總量分別為11 878.9，1 343.8 t.按流域產(chǎn)排總量分析(圖 3)，長(zhǎng)江流域最高，排放氮、磷量分別為5 180.8和601.9 t，其次是太湖流域，氮、磷排放量分別為4 769.5，531.6 t，再次是陽澄湖流域，氮、磷排放量分別為1 928.7和210.4 t.根據(jù)污染源強(qiáng)弱分析(圖4)，農(nóng)村生活源氮、磷產(chǎn)排放量最大，分別為5 889.4和591.1 t，第 2 是畜禽養(yǎng)殖業(yè)，排放氮、磷量分別為3 545.6和444.6 t，第3是水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，排放氮、磷量分別為1 310.9和228.4 t，第4是種植業(yè)，排放氮、磷量分別為1 133.1 和79.7 t.

3 結(jié)語與討論

種植業(yè)、畜禽養(yǎng)殖業(yè)、農(nóng)村社區(qū)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)等4大產(chǎn)污源對(duì)流域面源污染貢獻(xiàn)因結(jié)構(gòu)、方式、規(guī)模的不同有所差異.張導(dǎo)等［27］對(duì)蘇州環(huán)太湖15個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)或街道的各類農(nóng)業(yè)面源污染源的貢獻(xiàn)大小進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，生活污水＞種植業(yè)＞水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)＞畜禽養(yǎng)殖業(yè).李志宏等［23］對(duì)太湖流域農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀的調(diào)查結(jié)果認(rèn)為，農(nóng)村生活源＞畜牧業(yè)養(yǎng)殖＞種植業(yè)＞水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè).本研究根據(jù)污染源排放氮、磷總量分析，4種排放源中農(nóng)村生活源的污染強(qiáng)度最大，畜禽養(yǎng)殖業(yè)源次之，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)源位列第3位，種植業(yè)源的污染強(qiáng)度最小.以上研究結(jié)果均認(rèn)為農(nóng)村生活社區(qū)是最大的污染源，因此可以把農(nóng)村生活污水的控制作為污染治理的重點(diǎn).其它3個(gè)污染源的貢獻(xiàn)量，3個(gè)研究給出的結(jié)果不盡相同，這可能是研究所涉及的流域面積、產(chǎn)業(yè)規(guī)模、排污參數(shù)等不同造成的差異，具體結(jié)果還需要進(jìn)一步分析論證.

比較4種污染源強(qiáng)度在各水系流域的差異發(fā)現(xiàn)，種植業(yè)、畜牧業(yè)和農(nóng)村社區(qū)等3個(gè)污染源均在長(zhǎng)江流域表現(xiàn)較為嚴(yán)重，而水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)在太湖流域較嚴(yán)重.因此蘇州市農(nóng)業(yè)面源污染的防控在長(zhǎng)江流域需要重點(diǎn)控制種植業(yè)、畜牧業(yè)和農(nóng)村社區(qū)的污染物排放.在太湖流域嚴(yán)格控制水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的擴(kuò)展，尤其控制圍網(wǎng)養(yǎng)殖和網(wǎng)箱養(yǎng)殖面積.根據(jù)流域產(chǎn)污總量分析，3大水系之間，以長(zhǎng)江流域產(chǎn)污量最多，長(zhǎng)江流域是面源污染控防工作的重中之重.

綜上所述，針對(duì)蘇州市農(nóng)業(yè)面源污染的防治，需要本研究按照“源頭控制、過程阻斷和末端攔截”的治理思路，以強(qiáng)化區(qū)域生態(tài)功能建設(shè)為目標(biāo)，實(shí)施清潔生產(chǎn)，控制化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜不合理使用，治理畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染.發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)，促進(jìn)作物秸稈、畜禽糞便、生活垃圾等農(nóng)業(yè)廢棄物有效處理和資源化.以經(jīng)濟(jì)刺激、市場(chǎng)調(diào)節(jié)和物業(yè)化管理為手段，建立長(zhǎng)效防控機(jī)制，從根本治理農(nóng)業(yè)面源污染.其具體措施如下:整合多項(xiàng)生態(tài)工程，集中優(yōu)勢(shì)資源處理農(nóng)村生活污水轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式，優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu);科學(xué)控制肥料和農(nóng)藥的投入，建設(shè)生態(tài)攔截工程;強(qiáng)化廢棄物資源化利用，綜合治理畜禽養(yǎng)殖污染;構(gòu)建政策激勵(lì)與約束并舉機(jī)制，促進(jìn)作物秸稈綜合利用;合理規(guī)劃水產(chǎn)養(yǎng)殖，多層次消減養(yǎng)殖水體污染.

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