代 偉
(中國環(huán)境管理干部學院,河北 秦皇島 066004)
2011年秦皇島市化肥使用量(按實物量計算)為395879 t,其中氮肥182103 t,磷肥369633 t,鉀肥31947 t,復合肥為144866 t,按折純法計算化肥折抵施用量為139520 t,其中氮肥53188 t,磷肥6505 t,鉀肥15016 t,復合肥為64811 t,單位施用量為332.03 kg/hm2,超過發(fā)達國家為防止化肥對土壤和水體造成污染而設置的225 kg/hm2的安全上限,是國際安全標準的1.5倍。
氮、磷、鉀施用比1:0.12:0.28,氮肥比例偏高,磷、鉀肥比例偏低。過量施用化肥造成土壤酸化,導致土壤肥力下降,化肥營養(yǎng)元素的流失,尤其是氮肥的損失構成了農業(yè)面源污染的最重要部分。
近年來,秦皇島市蔬菜、水果生產迅猛發(fā)展,2011年蔬菜播種面積4.52萬hm2,園林水果生產面積73.43萬hm2,秦皇島市農藥使用量為5645 t,單位施用量為7.23 kg/hm2,高于全國的平均水平。過量施用農藥其殘留會通過地表徑流流入河流和近岸海域,造成河流和近岸海域生態(tài)系統(tǒng)富營養(yǎng)化,水藻生長過剩,水體缺氧,水生生物死亡。
農膜技術的推廣在實現(xiàn)了大幅度高產穩(wěn)產的同時,也產生了大量不溶解、不腐爛的廢舊殘留農膜。2000年秦皇島市農用塑料薄膜使用量為2684 t,2011年為4506 t,增長了近1倍,其中地膜使用量為1954 t,有465 t殘留在土壤中,殘留率達23.8%。當土壤中含廢棄農膜過多時,會降低土壤的滲透功能,減少土壤含水量,造成土壤板結,農作物減產,并且對農產品帶來污染,危害健康。
城鄉(xiāng)人民生活水平的拉動使人們對肉類消費要求大增。2000年秦皇島市豬存欄頭數為9766百頭,牛存欄頭數為2262百頭,羊存欄頭數為6329百頭,家禽存欄數為125827百只,2011年分別為13627百頭、2250百頭、11098百頭、171527百只,除牛存欄頭數沒有明顯變化外,其余都有顯著增長。由于缺乏相應的環(huán)境管理機制,帶來了畜禽糞便廢棄物的隨意排放和污水污染問題,使得周邊的河流富營養(yǎng)化程度加劇。
秦皇島的沿海優(yōu)勢及境內水系,使得水產養(yǎng)殖面積也從2000年的22303 hm2猛增到2011年的67226 hm2,其中海水養(yǎng)殖面積60959 hm2,淡水養(yǎng)殖面積6267 hm2。魚類糞便、餌料沉淀以及為使水生植物生長而撒播的各種肥料也對河流、水庫、近岸海域造成很大的污染。
隨著生活水平的提高,農村居民生活垃圾越來越多,按照我國農村人均日生產垃圾為0.86 kg,其中隨意堆放的垃圾為0.32 kg[1],以2011年底秦皇島市159.15萬農民計算,一年內產生生活性垃圾近50萬t,其中19萬t垃圾屬于隨意堆放。居民生活污水和生活固體廢棄物的隨意堆放,有很多甚至堆放在水池邊,這不僅占去了大片可耕地,還可能傳播病毒細菌,其滲漏液嚴重污染了地表水,并通過入滲影響地下水質,導致生態(tài)環(huán)境惡化[2]。
采用源強系數法測算COD(化學需氧量)、NH3-N(氨氮)、TN(總氮)、TP(總磷)4種污染物的排放量。農業(yè)面源污染的來源只考慮種植業(yè)、畜禽養(yǎng)殖、水產養(yǎng)殖和農村生活4種污染源。原始數據主要來自2012年《秦皇島市統(tǒng)計年鑒》、農業(yè)局相關資料以及秦皇島市下轄的7個縣(區(qū))農戶種植農作物種類、施肥狀況、畜禽養(yǎng)殖方式、水產養(yǎng)殖狀況以及生活習慣等進行抽樣調查結果。
參考相關資料[3-7],種植業(yè)、畜禽養(yǎng)殖、水產養(yǎng)殖和農村生活源污染物的排放量計算公式分別為:
式中,P1為種植業(yè)的污染物排放量(kg),Di為源強系數 (kg/hm2/a),Si為播種面積(hm2),Li為流失系數,i為污染物種類;P2為畜禽養(yǎng)殖業(yè)的污染物排放量(kg),Sj為養(yǎng)殖量(頭或只),Mj為養(yǎng)殖比例,Dj為排泄系數(kg/頭/a或kg/只/a),ri為污染物處理利用率,Lj為流失系數,j為畜禽種類;P3為水產養(yǎng)殖業(yè)污染物排放量(kg),Sk為水產養(yǎng)殖面積(hm2),Dk為排污系數(kg/hm2/a),k為水域類型;P4為農村生活污染物排放量(kg),Sn為農村人口數(人),Dn為排污系數(kg/人/a),Ln為流失系數,n為不同區(qū)(縣)。其中,污染物源強系數、流失系數和排污系數參考《第一次全國污染源普查公報》標準取值,并根據秦皇島市實際情況適當矯正。
根據以上方法和數據,計算出2011年秦皇島市農業(yè)面源污染物排放量(見表1)。COD排放總量為38768.27 t,NH3-N為7593.73 t,TN為15684.64 t,TP為7821.18 t。
2.3.1 區(qū)域分布
2011年秦皇島市四縣農業(yè)面源污染的區(qū)域分布見圖1。COD排放量由高到低依次為昌黎縣、撫寧縣、青龍縣、盧龍縣;NH3-N排放量由高到低依次為昌黎縣、撫寧縣、盧龍縣、青龍縣;TN排放量由高到低依次為昌黎縣、盧龍縣、青龍縣、撫寧縣;TP排放量由高到低依次為昌黎縣、撫寧縣、盧龍縣、青龍縣。其中昌黎縣的四項污染物排放量均最高,COD排放量占COD排放總量的38.20%,NH3-N排放量占NH3-N總量的37.19%,TN排放量占TN總量的35.66%,TP排放量占TP總量的40.26%。
表1 2011年秦皇島市農業(yè)面源污染物排放量 t
圖1 2011年秦皇島市四縣污染物排放量
2.3.2 污染源貢獻率
2011年秦皇島市種植業(yè)、畜禽養(yǎng)殖、水產養(yǎng)殖和農村生活源4種污染源對COD、NH3-N、TN和TP排放總量的貢獻率見圖2。農村生活源、畜禽養(yǎng)殖業(yè)和水產養(yǎng)殖業(yè)對COD的排放量貢獻率分別為35.84%、33.40%和30.76%;種植業(yè)、農村生活源、畜禽養(yǎng)殖業(yè)和水產養(yǎng)殖業(yè)對NH3-N的排放量貢獻率分別為52.28%、15.21%、13.28%和19.23%;種植業(yè)、畜禽養(yǎng)殖業(yè)、農村生活源、水產養(yǎng)殖業(yè)對TN的排放量貢獻率分別為49.09%、36.62%、10.24%和4.05%;種植業(yè)、畜禽養(yǎng)殖業(yè)、農村生活源和水產養(yǎng)殖業(yè)對TP的排放量貢獻率分別為85.82%、8.84%、4.52%和0.82%。
圖2 2011年秦皇島市農業(yè)面源污染物貢獻率
秦皇島市農業(yè)面源污染嚴重,且有加重風險。2011年農業(yè)面源COD和NH3-N排放量分別是秦皇島地區(qū)工業(yè)廢水中COD和NH3-N排放量的6倍和25倍。近幾年,秦皇島市經濟快速發(fā)展,實現(xiàn)地區(qū)生產總值年均增長12%以上??梢灶A見,未來隨著秦皇島市經濟的快速發(fā)展,環(huán)境污染問題依然存在,且有加重趨勢,控制和減少農業(yè)面源污染已刻不容緩。
秦皇島市農業(yè)面源污染區(qū)域分布明顯。城區(qū)農業(yè)面源污染遠低于四縣農業(yè)面源污染;昌黎縣為農業(yè)面源污染的最重污染區(qū)域,四項污染物排放量與其他三縣相比均最高,分別占各總量比率的35%以上,其次依次為撫寧、盧龍和青龍縣。
農村生活源、畜禽養(yǎng)殖業(yè)和水產養(yǎng)殖業(yè)對COD排放總量的貢獻差異很小,分別為35.84%、33.40%和30.76%;種植業(yè)和農村生活源是NH3-N的主要來源,其排放量占排放總量的71.5%;種植業(yè)和畜禽養(yǎng)殖業(yè)是TN主要來源,其排放量占排放總量的85.7%;種植業(yè)對TP的排放量貢獻高達85.83%,遠遠超過其他污染源。
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