尹 慶，聶 毅，田 松，徐瑞萍，胡 明

（1.廣州城建職業(yè)學(xué)院；2.廣州市城建規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，廣州 510925）

廣州市飲用水水源地主要分布在西江航道、東江北干流和沙灣水道。流溪河作為西江航道的支流，是廣州市流域面積最大且唯一的全流域河流，位于廣州市西北部，流經(jīng)從化、花都、白云三區(qū)。作為廣州市重要的飲用水水源，流溪河全長為171 km，全流域面積約為2 300 km2[1]。作為江村、石門、西村三個(gè)水廠的取水水源，流溪河所供自來水占廣州市自來水供應(yīng)總量的比重曾達(dá)到驚人的60%，目前也基本維持在30%左右[2]。隨著流溪河流域內(nèi)點(diǎn)源污染的有效控制，面源污染已成為流溪河從化段主要的污染物來源。目前，流溪河從化段的水質(zhì)基本符合廣東省地表水環(huán)境功能區(qū)劃要求，總體水質(zhì)較好。呂田、良口、溫泉三鎮(zhèn)所轄河段長期可穩(wěn)定保持Ⅱ類水質(zhì)，城郊街道、街口街道、江浦街道、太平鎮(zhèn)所轄河段長期可穩(wěn)定保持在Ⅲ類水質(zhì)以上[3]，水質(zhì)總體情況基本符合廣州市對水源地的相關(guān)要求。為保證流溪河從化段水質(zhì)安全和廣州市供水安全，有必要了解流溪河上游段主要污染物的源頭產(chǎn)生總量及各來源的貢獻(xiàn)率，進(jìn)而根據(jù)分析結(jié)果有針對性地制定和實(shí)施適宜的源頭污染控制措施。

1 流溪河從化段水環(huán)境現(xiàn)狀

流溪河發(fā)源于廣州市從化區(qū)呂田鎮(zhèn)桂峰山，其主河段自上游起依次流經(jīng)從化區(qū)呂田鎮(zhèn)、良口鎮(zhèn)、溫泉鎮(zhèn)、城郊街道、街口街道、江浦街道、太平鎮(zhèn)，后進(jìn)入白云區(qū)，最后匯入珠江。流溪河從化段長度約為117 km，約占流溪河全長的68.42%；流域面積約為1 580 km2，約占總流域面積的68.69%。流溪河從化段流域基本覆蓋從化區(qū)除鰲頭鎮(zhèn)部分區(qū)域之外的所有區(qū)域，但從支流分布上看，增城區(qū)的派潭鎮(zhèn)、小樓鎮(zhèn)部分區(qū)域也屬于流溪河從化段流域。因此，流溪河從化段流域面積基本與從化區(qū)面積相當(dāng)。由于流溪河是從化區(qū)唯一的大型河流，區(qū)內(nèi)幾乎所有的自然村與社區(qū)都分布于河道兩側(cè)，因此流溪河從化段也承受了區(qū)內(nèi)幾乎所有的水污染負(fù)荷。

水質(zhì)污染產(chǎn)生的原因既可能是源頭產(chǎn)污超量，也可能是擴(kuò)散過程凈化不足[4]。污染物總量消減方式主要有源頭控制、過程攔截及末端修復(fù)三類。這三類措施共同作用，自源頭排出起，隨著徑流輸移對污染物進(jìn)行消解[5]。從整體上看，若流溪河從化段流域能夠長期保持現(xiàn)狀，則水質(zhì)污染問題并不足慮。但從廣州城市建設(shè)的角度來看，隨著廣州城區(qū)的擴(kuò)張，以往花都區(qū)、白云區(qū)所承擔(dān)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)將逐步北移至從化區(qū)，從化區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級、鄉(xiāng)村旅游開發(fā)等近年來逐步加快[6]；從自然地質(zhì)條件來看，流溪河流域山區(qū)多坡地、多雨水，但土壤層淺薄，不易容納過多水和養(yǎng)分[7]，同時(shí)隨著鄉(xiāng)村基礎(chǔ)排水設(shè)施的完善，堰塘與排水溝渠硬化處理、彎河道拉直等措施也使污染物入河量呈增大趨勢。若過多依靠過程攔截這類措施，則極易造成小流域或微流域內(nèi)水質(zhì)污染。這種局部污染不僅影響小流域水域生態(tài)安全，也不利于美麗鄉(xiāng)村建設(shè)。

從面源污染物進(jìn)入江河的過程來看，面源污染排放具有隨機(jī)性、多源性、多途徑等特點(diǎn)，特別是在流域尺度上，具有極為顯著的多元復(fù)合污染特征[4]。從以往經(jīng)驗(yàn)來看，面源污染治理應(yīng)以預(yù)防為主，治理為輔，源頭控制是面源污染治理的最有效途徑[8-9]。因此，流域范圍的面源污染治理首先應(yīng)溯源，對面源污染進(jìn)行定量分析，再選用適宜的措施進(jìn)行消減，做到源清流清。

2 流溪河從化段面源污染來源

從排出途徑來看，流溪河從化段污染類型可分為點(diǎn)源污染與面源污染。呂田鎮(zhèn)、良口鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)以農(nóng)業(yè)為主，區(qū)域內(nèi)無大型工業(yè)企業(yè)和規(guī)?；那菪箴B(yǎng)殖場，分布有少量淡水魚養(yǎng)殖場，但受廣州市飲用水源保護(hù)區(qū)相關(guān)條例限制，養(yǎng)殖強(qiáng)度不高。溫泉鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)也以農(nóng)業(yè)為主，無大型工業(yè)企業(yè)和規(guī)?；那菪箴B(yǎng)殖場，但區(qū)域內(nèi)分布著多處大中型溫泉養(yǎng)生度假酒店，其排出的污水有別于一般的村鎮(zhèn)生活污水，含有較高比例的溫泉洗浴和餐飲廢水，具有污染物濃度低且水質(zhì)水量變化大的水質(zhì)特征。城郊街道、街口街道、江浦街道作為從化區(qū)的三個(gè)中心街道，地理位置接近，構(gòu)成了從化主城區(qū)，該區(qū)域人口較為集中，城鎮(zhèn)化程度最高；城郊街道還擁有明珠工業(yè)園這一生產(chǎn)企業(yè)較為集中的產(chǎn)業(yè)園，但區(qū)域內(nèi)的生活污水排放與企業(yè)排污基本實(shí)現(xiàn)了污水處理廠集中處理后達(dá)標(biāo)排放，沒有較為明顯的點(diǎn)源污染；三個(gè)街道也是農(nóng)業(yè)用地條件較好的區(qū)域，村落分布比較集中，基本實(shí)現(xiàn)了固體生活垃圾無害化處理，農(nóng)村生活污水基本納入城市污水管道。太平鎮(zhèn)作為最靠近廣州市主城區(qū)的一個(gè)鎮(zhèn)，該鎮(zhèn)工業(yè)企業(yè)分布較多，區(qū)域內(nèi)有從化經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)等幾個(gè)較為集中的產(chǎn)業(yè)園，由于地形條件較好，該鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以集約化的蔬菜種植為主。

隨著多座大型污水處理廠的建成，目前，從化區(qū)6 個(gè)主要污水處理廠的污水處理能力已達(dá)到11.7 萬t/d（4 270.5 萬t/a），年實(shí)際污水處理量已達(dá)到3 468.11 萬t。流域內(nèi)工業(yè)源污染排放已基本實(shí)現(xiàn)100%集中處理，城鎮(zhèn)生活源污水也已實(shí)現(xiàn)91%的集中處理。隨著后續(xù)新修建的兩座污水處理廠投入使用，從化區(qū)點(diǎn)源污染問題將進(jìn)一步得到解決，而點(diǎn)源污染的有效控制使得面源污染所導(dǎo)致的流溪河從化段水污染問題逐漸凸顯。

總的來說，流溪河從化段流域內(nèi)，沿河或沿支流分布有大量分散的村落。近年來，隨著新農(nóng)村建設(shè)的推進(jìn)，當(dāng)?shù)鼗緦?shí)現(xiàn)了固體生活垃圾無害化處理，但生活污水、散養(yǎng)禽畜排泄物等還是普遍直排入河。林地、果林、旱田、水田交混存在，使得流域內(nèi)在雨洪期有較為明顯的隨水土流失析出的面源污染物，在枯水期也存在一定程度的面源污染析出[7]。研究表明，流溪河從化段基本呈現(xiàn)面源污染特征[10-11]。

與廣州市的幾個(gè)主城區(qū)相比，從化區(qū)面積較大，人口密度較低，農(nóng)田園地以低強(qiáng)度農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，這是流溪河從化段水質(zhì)保持的正向影響因素，尤其是復(fù)雜的河道和大量的灘涂以類似濕地的方式消解了大量面源污染；從化區(qū)幾乎所有人口聚集區(qū)集中分布在流溪河及相關(guān)支流附近，各類污染極易直排入河，這又是流溪河從化段水質(zhì)保持的反向影響因素。各種因素綜合作用下，流溪河從化段面源污染的形成主因、治理難點(diǎn)等很難通過直觀的定性描述進(jìn)行分析。

農(nóng)田面源污染主要來源于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，僅靠工程防控、技術(shù)攔截等技術(shù)不能從根本上解決，源頭控制是一種較為符合流溪河從化段自然特點(diǎn)的面源污染治理措施。因此，有必要細(xì)化流溪河從化段流域的面源污染來源，估算主要污染物的源頭產(chǎn)生總量和各來源的貢獻(xiàn)率，確定流溪河從化段各類面源污染的主要產(chǎn)生途徑、強(qiáng)度和貢獻(xiàn)率，并從源頭消減角度討論各類適用的就地消減措施，防止流溪河從化段面源污染問題惡化。

3 流溪河從化段的主要面源污染物估算

3.1 主要污染物種類

根據(jù)2021年生態(tài)環(huán)境部頒布的《排放源統(tǒng)計(jì)調(diào)查產(chǎn)排污核算方法和系數(shù)手冊》（簡稱《手冊》），水體面源污染來源主要分為農(nóng)業(yè)源與生活源兩大類。農(nóng)業(yè)源污染中，種植業(yè)面源污染可分為農(nóng)作面源污染與園地面源污染，根據(jù)養(yǎng)殖種類，養(yǎng)殖業(yè)面源污染主要分為生豬、奶牛、肉牛、肉雞、蛋雞、水產(chǎn)養(yǎng)殖等類別。生活源污染可分為城鎮(zhèn)生活源污染和農(nóng)村生活源污染。主要污染物種類可分為化學(xué)需氧量（CODCr）、總氮（TN）、氨氮（NH3-N）和總磷（TP）等。

3.2 污染物總量估算方法

面源污染估算方法主要分為經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法和機(jī)理模型法兩大類[12]。經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法又可細(xì)分為輸出系數(shù)法和源強(qiáng)系數(shù)法[13]；機(jī)理模型法則主要分為SWAT 模型、HSPF 模型和AnnAGNPS 模型等[14]。經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法主要通過研究區(qū)域內(nèi)土地利用方式、人口、養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來計(jì)算流域污染負(fù)荷總量，對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的要求較低，在對流域面積較大的集水區(qū)進(jìn)行估算時(shí)，準(zhǔn)確度較高[12]。機(jī)理模型法是通過分析水循環(huán)過程中降水、徑流、蒸發(fā)等因素，描述流域內(nèi)不同用地條件下面源污染物的一系列遷移過程，定量分析面源污染物遷移機(jī)理并建立相應(yīng)模型追溯各類污染物的來源。模型分析過程對各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和詳細(xì)度要求極高，如氣溫、日照、降水和蒸發(fā)等，同時(shí)需要水文資料、水質(zhì)監(jiān)測記錄等進(jìn)行校正[14]。

目前，若使用機(jī)理模型法估算流溪河從化段污染負(fù)荷，則存在流域面積過大、所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)嚴(yán)重不足的問題。因此，本研究擬采用輸出系數(shù)法，從生活源、種植業(yè)源和養(yǎng)殖業(yè)源對流溪河從化段面源污染負(fù)荷進(jìn)行核算。計(jì)算方法主要以《手冊》為準(zhǔn)，最終折算數(shù)據(jù)單位為t/a。同時(shí)，本文主要研究目的在于從源頭估算面源污染物排放量，入河系數(shù)統(tǒng)一取1，不做折減。

3.3 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源

流溪河從化段相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源于廣州市統(tǒng)計(jì)局、廣州市水務(wù)局、從化區(qū)統(tǒng)計(jì)局等公開的年鑒、公報(bào)及相關(guān)統(tǒng)計(jì)文獻(xiàn)資料。各類產(chǎn)污系數(shù)、排污系數(shù)、折污系數(shù)及計(jì)算方法等主要根據(jù)《手冊》及相關(guān)統(tǒng)計(jì)文獻(xiàn)資料確定。本研究以2019年為基準(zhǔn)年，以輸出系數(shù)法為基礎(chǔ)，對流溪河從化段面源污染的主要來源、污染物總量和貢獻(xiàn)率進(jìn)行綜合分析。

3.3.1 生活源污染負(fù)荷估算主要數(shù)據(jù)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年，流溪河從化段流域內(nèi)城鎮(zhèn)居民常住人口為29.30 萬人，單位用水量為290.0 L/（人·d），折污系數(shù)根據(jù)《手冊》取0.89，如表1所示。流域內(nèi)污染問題較為嚴(yán)重的點(diǎn)源污染中，工業(yè)源污染排放已實(shí)現(xiàn)100%集中處理，城鎮(zhèn)生活源污水已實(shí)現(xiàn)91%的集中處理。流溪河從化段流域內(nèi)，農(nóng)村常住人口為35.65 萬人，生活污水排放系數(shù)及折污系數(shù)根據(jù)《手冊》及其他相關(guān)資料確定，從化區(qū)71.50%的村實(shí)施生活污水集中處理或部分集中處理，如表2所示。從綜合去除率來看，化學(xué)需氧量為64%，氨氮為53%，總氮為46%，總磷為48%。

表1 從化區(qū)城鎮(zhèn)居民生活污水排放系數(shù)

表2 從化區(qū)農(nóng)村居民生活污水排放系數(shù)

3.3.2 種植業(yè)污染負(fù)荷估算主要數(shù)據(jù)

根據(jù)《手冊》及其他相關(guān)資料，合理確定污染排放（流失）系數(shù)，如表3所示。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年，從化區(qū)農(nóng)作物種植面積為31 412 hm2，園地種植面積為26 932 hm2。

表3 種植業(yè)污染排放系數(shù)

3.3.3 禽畜養(yǎng)殖業(yè)污染負(fù)荷估算主要數(shù)據(jù)

從化區(qū)禽畜養(yǎng)殖的主要種類包括生豬、奶牛、肉牛和肉雞等，禽畜總量計(jì)算以2019年末存欄量+出欄量為準(zhǔn)。同時(shí)，從化區(qū)養(yǎng)殖業(yè)以養(yǎng)殖戶為主，因此參考禽畜養(yǎng)殖戶排污系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)《手冊》及其他相關(guān)資料，確定禽畜養(yǎng)殖業(yè)的排污系數(shù)，如表4所示。

表4 禽畜養(yǎng)殖業(yè)排污系數(shù)

3.3.4 水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)污染負(fù)荷估算主要數(shù)據(jù)

從化區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖以淡水魚為主，2019年，從化區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖總產(chǎn)量為8 149 t，根據(jù)《手冊》及其他相關(guān)資料，確定水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的排污系數(shù)，如表5所示。

表5 水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)排污系數(shù)

4 結(jié)果分析

4.1 化學(xué)需氧量

經(jīng)估算，流溪河從化段面源污染化學(xué)需氧量排放總量約為6 698.05 t/a，各污染源貢獻(xiàn)率如圖1所示，由高至低的排序?yàn)椋恨r(nóng)村生活源（44.55%）＞生豬養(yǎng)殖（17.06%）＞禽類養(yǎng)殖（12.58%）＞城鎮(zhèn)生活源（11.88%）＞奶牛養(yǎng)殖（9.83%）＞肉牛養(yǎng)殖（2.47%）＞水產(chǎn)養(yǎng)殖（1.64%）。種植業(yè)基本沒有化學(xué)需氧量排放?；瘜W(xué)需氧量主要來自農(nóng)村生活源、城鎮(zhèn)生活源、生豬養(yǎng)殖、禽類養(yǎng)殖和奶牛養(yǎng)殖，其總貢獻(xiàn)率超過90%，其中農(nóng)村生活源的貢獻(xiàn)率最高。

圖1 化學(xué)需氧量貢獻(xiàn)率

4.2 總氮

經(jīng)估算，流溪河從化段面源污染總氮排放總量約為1 502.23 t/a，各污染源總氮貢獻(xiàn)率如圖2所示，由高至低的排序?yàn)椋恨r(nóng)村生活源（32.09%）＞農(nóng)作排放（24.16%）＞園地排放（23.30%）＞城鎮(zhèn)生活源（7.32%）＞生豬養(yǎng)殖（5.31%）＞禽類養(yǎng)殖（4.32%）＞奶牛養(yǎng)殖（1.59%）＞水產(chǎn)養(yǎng)殖（1.46%）＞肉牛養(yǎng)殖（0.46%）?？偟饕獊碜赞r(nóng)村生活源、農(nóng)作排放和園地排放，三者的總貢獻(xiàn)率超過80%。

圖2 總氮貢獻(xiàn)率

4.3 氨氮

經(jīng)估算，流溪河從化段面源污染氨氮排放總量約為1 502.23 t/a，各污染源總氮貢獻(xiàn)率如圖3所示，由高至低的排序?yàn)椋恨r(nóng)村生活源（55.31%）＞城鎮(zhèn)生活源（14.24%）＞水產(chǎn)養(yǎng)殖（11.73%）＞農(nóng)作排放（8.31%）＞園地排放（6.82%）＞生豬養(yǎng)殖（2.78%）＞禽類養(yǎng)殖（9.15%）＞奶牛養(yǎng)殖（0.20%）＞肉牛養(yǎng)殖（0.05%）。農(nóng)村生活源對流溪河從化段氨氮的貢獻(xiàn)率明顯偏高，超過總量的一半，城鎮(zhèn)生活源、水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)作排放和園地排放的貢獻(xiàn)率也有一定占比。上述五項(xiàng)占比超過90%。

圖3 氨氮貢獻(xiàn)率

4.4 總磷

經(jīng)估算，流溪河從化段面源污染總磷排放總量約為1 502.23 t/a，各污染源總磷貢獻(xiàn)率如圖4所示，由高至低的排序?yàn)椋恨r(nóng)作排放（28.39%）＞農(nóng)村生活源（26.72%）＞園地排放（12.36%）＞生豬養(yǎng)殖（10.31%）＞禽類養(yǎng)殖（8.79%）＞城鎮(zhèn)生活源（6.39%）＞奶牛養(yǎng)殖（4.28%）＞水產(chǎn)養(yǎng)殖（2.37%）＞肉牛養(yǎng)殖（0.39%）。總磷貢獻(xiàn)中，農(nóng)作排放、農(nóng)村生活源和園地排放是流溪河從化段的主要來源，三者總貢獻(xiàn)率超過60%。

圖4 總磷貢獻(xiàn)率

5 結(jié)論

面源污染是影響流溪河從化段水質(zhì)安全的主要風(fēng)險(xiǎn)。面源污染源識別和排放量估算是加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)管理和實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)辨認(rèn)的有效途徑。本文通過風(fēng)險(xiǎn)辨認(rèn)對流溪河從化段面源污染源及貢獻(xiàn)率進(jìn)行定量分析，以總貢獻(xiàn)率80%以上為標(biāo)準(zhǔn)來綜合判斷面源污染來源，有效評估風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)前期綜合分析，目前，流溪河從化段內(nèi)，化學(xué)需氧量排放主要來自農(nóng)村生活源、生豬養(yǎng)殖、禽類養(yǎng)殖和城鎮(zhèn)生活源，總貢獻(xiàn)率為86.07%；總氮排放主要來自農(nóng)村生活源、農(nóng)作排放、園地排放和城鎮(zhèn)生活源，總貢獻(xiàn)率為86.87%；氨氮排放主要來自農(nóng)村生活源、城鎮(zhèn)生活源和水產(chǎn)養(yǎng)殖，總貢獻(xiàn)率為81.31%；總磷排放主要來自農(nóng)作排放、城鎮(zhèn)生活源、園地排放和禽類養(yǎng)殖，總貢獻(xiàn)率為86.57%?？刂坪蜏p少面源污染物入河量是流溪河從化段水質(zhì)管理的最重要任務(wù)。不同的面源污染防治措施對污染物具有不同的處理效率和處理成本，如人工濕地和化學(xué)處理等[15]。在進(jìn)行面源污染源頭消減時(shí)，要確定各類源頭減量措施的最佳費(fèi)效比，建立各類措施工程量與其成本和減排能力的關(guān)系[5]，因地制宜地進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)施。