摘 要 基于2022年浙江省農(nóng)村水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù),分析了浙江省11個地級市中的80個縣(市、區(qū))農(nóng)村水環(huán)境面源污染總體狀況及特征。結(jié)果表明:1)浙江省農(nóng)村水環(huán)境面源污染狀況呈較明顯差異性,在空間上呈現(xiàn)平原地區(qū)污染高于山溪性地區(qū),在時間上呈現(xiàn)枯水期水質(zhì)差于平水期和豐水期水質(zhì)的總體趨勢。2)寧波、嘉興、金華和臺州等地農(nóng)村面源污染水質(zhì)綜合指數(shù)較高,尤其是嘉興市污染程度在浙江省11個地級市中最為集中。3)聚類分析將80個縣(市、區(qū))劃分為4種不同農(nóng)村面源污染程度片區(qū),并針對不同污染特點開展差異化農(nóng)村水環(huán)境面源污染控制策略,其中錢塘區(qū)、秀洲區(qū)和鄞州區(qū)等農(nóng)業(yè)農(nóng)村生產(chǎn)生活排放水平較高的河網(wǎng)地區(qū)需開展農(nóng)業(yè)面源污染專項治理,位于流域入??诘暮{}縣、海曙區(qū)、江北區(qū)、椒江區(qū)、路橋區(qū)和流動人口比例相對較高的余杭區(qū)需結(jié)合上下游開展農(nóng)業(yè)面源污染的系統(tǒng)治理。4)70%的縣(市、區(qū))農(nóng)村水環(huán)境面源污染與區(qū)域地表水環(huán)境質(zhì)量呈明顯正相關(guān),需進一步加強農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的建設(shè),以及農(nóng)業(yè)種植退水、養(yǎng)殖尾水等污染的系統(tǒng)治理,并逐步完善農(nóng)村面源污染監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。
關(guān)鍵詞 農(nóng)村面源污染;水環(huán)境狀況;農(nóng)村面源污染水質(zhì)綜合指數(shù);浙江省
中圖分類號:X508 文獻標志碼:A DOI:10.19415/j.cnki.1673-890x.2025.01.015
隨著近年來鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的不斷推進,浙江省農(nóng)村人口居住、生產(chǎn)等都趨向于集中化,農(nóng)村生活污水及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的廢水呈明顯增長態(tài)勢,農(nóng)村水環(huán)境質(zhì)量受到嚴峻考驗。根據(jù)《浙江省第二次污染源普查公報》數(shù)據(jù)顯示,2017年浙江省農(nóng)業(yè)污染源化學(xué)需氧量、氨氮、總氮、總磷的排放量分別為5.95萬t、0.59萬t、4.24萬t、0.64萬t,分別占排放總量的14.07%、19.12%、35.15%、65.13%。由此可見,農(nóng)業(yè)污染源已成為浙江省除生活污染源外最重要的污染源[1]。
農(nóng)村水環(huán)境污染是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村生活區(qū)域,氮、磷等營養(yǎng)鹽及其他污染物受水力驅(qū)動等因素影響以各種方式進入受納水體,進而造成水環(huán)境質(zhì)量變差的情況。農(nóng)村水環(huán)境面源污染分布范圍廣而散、影響因素多、潛伏周期相對較長,常通過低濃度、大范圍的緩慢釋放,致使地下水、地表水、土壤等生態(tài)系統(tǒng)遭受影響[2],進而影響整個生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量和穩(wěn)定性。1)從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況看,我國肥料綜合利用率約為50%,氮磷肥利用率為30%~60%,鉀肥利用率僅為10%~20%[3]。由于浙江省土質(zhì)松軟,土壤通透性低,同時河網(wǎng)水系眾多,因此化肥常隨雨水、灌溉水和地表徑流等進入周邊水環(huán)境,導(dǎo)致水環(huán)境污染、土壤肥力降低、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降。2)從農(nóng)村生活情況看,隨著鄉(xiāng)村旅游和農(nóng)家樂的興起,浙江省農(nóng)村生活污水排放表現(xiàn)為排放分散、排放量逐年增大、部分終端工藝落后、運行效果欠佳等特點,導(dǎo)致水環(huán)境污染和水生態(tài)系統(tǒng)破壞。
加強農(nóng)村水環(huán)境面源污染監(jiān)測體系構(gòu)建是評價農(nóng)村面源污染對水環(huán)境質(zhì)量影響的主要手段之一[4]。近年來為推動農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測、農(nóng)業(yè)水環(huán)境面源污染防治和農(nóng)村人居環(huán)境綜合整治等的有機結(jié)合,浙江省根據(jù)中國環(huán)境監(jiān)測總站《關(guān)于農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測工作的補充通知》(總站生字〔2021〕119號)積極探索構(gòu)建以農(nóng)村地表水監(jiān)測為基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)水環(huán)境面源污染監(jiān)測體系。本文對2021—2022年浙江省農(nóng)村地表水的監(jiān)測結(jié)果進行綜合評估分析,并探索農(nóng)村面源污染對農(nóng)村水環(huán)境狀況的影響,以期為浙江省系統(tǒng)性、精準化開展農(nóng)村水環(huán)境面源污染防治提供參考。
1 "數(shù)據(jù)與方法
1.1 "研究區(qū)概況
根據(jù)中國環(huán)境監(jiān)測總站對農(nóng)村水環(huán)境面源污染監(jiān)測的布點要求,浙江省共布設(shè)139個監(jiān)測點位,覆蓋11個地級市中的80個縣(市、區(qū)),包括112個農(nóng)村生活污染控制斷面、13個養(yǎng)殖業(yè)污染控制斷面、14個種植業(yè)流失控制斷面。農(nóng)村水環(huán)境面源污染監(jiān)測重點選擇作為鄉(xiāng)村振興重點的規(guī)模較大的集聚提升類村莊、城市近郊區(qū)及縣城城鎮(zhèn)所在地的城郊融合類村莊進行點位布設(shè),糧食蔬菜大縣等在縣域內(nèi)最大的農(nóng)作物種植區(qū)受納水體下游500 m處設(shè)置1個種植業(yè)流失控制斷面,畜牧大縣等在縣域內(nèi)最大的畜禽或水產(chǎn)養(yǎng)殖集聚區(qū)、最大的規(guī)?;笄莼蛩a(chǎn)養(yǎng)殖場受納水體下游500 m處設(shè)置1個養(yǎng)殖業(yè)污染控制斷面。每個縣至少在監(jiān)控村莊所在的農(nóng)村生活集聚區(qū)受納水體下游500 m處設(shè)置1個農(nóng)村生活污染控制斷面。研究區(qū)域內(nèi)監(jiān)測點位布設(shè)情況詳見圖1。
1.2 "數(shù)據(jù)收集
本研究以浙江省農(nóng)村水環(huán)境面源污染監(jiān)測體系為基礎(chǔ),于2021—2022年開展跟蹤監(jiān)測,監(jiān)測指標為高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、氨氮、總磷和總氮,每季度開展1次監(jiān)測,全年共計4次。2022年為基準監(jiān)測年,2021年為對照年。
高錳酸鹽指數(shù)測定按照GB 11892—89酸性法,化學(xué)需氧量測定按照GB 11914—89重鉻酸鉀法,氨氮測定按照HJ 535—2009納氏試劑分光光度法,總磷測定按照GB 11893—89鉬酸銨分光光度法,總氮測定按照GB 11894—1989堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法。
1.3 "研究方法
根據(jù)《浙江省水功能區(qū)水環(huán)境功能區(qū)劃分方案》(浙政函〔2015〕71號)要求,農(nóng)業(yè)用水區(qū)水環(huán)境功能目標一般為《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB 3838—2002)Ⅲ類。本研究以浙江省農(nóng)村水環(huán)境面源污染監(jiān)測體系為基準,布點均位于受納水體,因此監(jiān)測斷面水質(zhì)類別評價參考《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB 3838—2002)Ⅲ類標準限值。另外,總氮作為參考性指標單獨評價,參考Ⅴ類標準限值。
各監(jiān)測斷面指標濃度除以對應(yīng)標準限值,得到各單因子指數(shù)??h域內(nèi)各監(jiān)測斷面單因子指數(shù)均值加和,得到斷面/縣域農(nóng)村面源污染水質(zhì)綜合指數(shù)[5]。以綜合指數(shù)評價縣域農(nóng)村面源水污染程度,綜合指數(shù)越高,其污染程度越高。數(shù)據(jù)分析與作圖使用Microsoft Excel 2010、SPSS和Arcgis 10.2等軟件。
1.4 "制圖說明
1)浙江省行政邊界矢量圖層和浙江省高程圖為shp格式,來源于浙江省自然資源廳開源服務(wù)資源。
2)論文中所有圖件均以浙江省行政邊界和浙江省高程圖為基礎(chǔ)底圖,基于浙江省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心浙江省農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)進行圖件繪制。
2 "結(jié)果與分析
2.1 "浙江省農(nóng)村水環(huán)境面源污染總體狀況
從縣域情況來看,2022年浙江省80個縣(市、區(qū))農(nóng)村面源污染水質(zhì)綜合指數(shù)范圍為0.79~6.02,平均為3.25,最高為寧波鄞州區(qū),最低為麗水青田縣,約51.2%的縣(市、區(qū))綜合指數(shù)高于平均值,主要集中在寧波、嘉興、金華和臺州等(見圖2)。有48個縣(市、區(qū))農(nóng)村面源污染水質(zhì)綜合指數(shù)與2021年相比有所下降,其中青田縣、義烏市和天臺縣下降幅度最大,分別為51.6%、43.6%和37.7%。與2021年相比,33個縣(市、區(qū))農(nóng)村面源污染水質(zhì)綜合指數(shù)有所上升,其中三門縣、云和縣和浦江縣上升幅度最大,分別為75.3%、53.9%和37.7%。
浙江省農(nóng)村面源污染水質(zhì)綜合指數(shù)在空間上呈現(xiàn)平原地區(qū)污染高于山溪性地區(qū)的總體趨勢,從農(nóng)村生活情況來看,嘉興市農(nóng)村人口密度位居浙江省之首,約為0.039萬人·km-2,其次為臺州,約為0.026萬人·km-2。這說明平原地區(qū)農(nóng)村生活較密集,地勢較緩,河網(wǎng)水動力相對不足,因而農(nóng)村水環(huán)境面源污染相對較重,首要污染因子為總氮的監(jiān)測斷面占絕對比重。從時間變化來看,嘉興、湖州、紹興農(nóng)村面源污染水質(zhì)綜合指數(shù)為一季度最高,臺州二季度最高,寧波、舟山為三季度最高,溫州、金華為四季度最高,其他地區(qū)時間變化不明顯。時間差異性主要來源于農(nóng)村地區(qū)農(nóng)業(yè)種植作物和輪種方式的差異性,如浙江省境內(nèi)主要農(nóng)作物是水稻、小麥、玉米、棉花、大豆、油菜、馬鈴薯、西瓜,主要為嘉興、杭州、湖州、衢州、金華地區(qū)生產(chǎn),其中嘉興市的播種面積為浙江省最大,農(nóng)藥化肥施用量也居于浙江省前列。
從縣(市、區(qū))來看,30%的縣(市、區(qū))農(nóng)村面源污染水質(zhì)綜合指數(shù)為第四季度最高,推測與枯水期水量減少有關(guān)。22.5%的縣(市、區(qū))農(nóng)村面源污染水質(zhì)綜合指數(shù)為第一季度最高,尤其是嘉興市。嘉興市屬7個縣(市、區(qū))中,僅海寧市和桐鄉(xiāng)市農(nóng)村面源污染水質(zhì)綜合指數(shù)為第二季度最高,其余縣(市、區(qū))均為第一季度最高,污染程度在浙江省11個設(shè)區(qū)市中最為集中,主要與嘉興市農(nóng)業(yè)種植、養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)有關(guān)。嘉興市養(yǎng)殖業(yè)污染控制斷面和種植業(yè)污染控制斷面分別占浙江省農(nóng)村面源水污染控制斷面的38.5%和14.3%,春夏季是農(nóng)作物種植和施肥的高峰時期,同時是畜牧業(yè)迅猛生長期,氮磷肥等除部分被農(nóng)作物吸收、畜牧業(yè)飼養(yǎng)利用外,其余大部分經(jīng)徑流、淋溶和農(nóng)田排水等形式流失進入河流[6],而嘉興地區(qū)主要為典型的河網(wǎng)水系,水動力較差,春夏季農(nóng)村面源污染水質(zhì)綜合指數(shù)較高。
2.2 "農(nóng)村水環(huán)境面源污染特征分析
農(nóng)村地表水環(huán)境質(zhì)量由污染物排放至水體的總量與水體的污染消納能力共同決定。各縣(市、區(qū))農(nóng)村面源排放量大小決定農(nóng)村地表水環(huán)境納污能力,因此農(nóng)業(yè)生產(chǎn)強度較大和農(nóng)村人口相對較多的地區(qū)水質(zhì)狀況相對較差。另外,各縣(市、區(qū))水資源量大小決定了水體污染物消納能力,因此水資源較豐富的地區(qū)水環(huán)境質(zhì)量相對較好[7]。
根據(jù)空間尺度對2022年80個縣(市、區(qū))農(nóng)村面源污染水質(zhì)綜合指數(shù)標準化后進行系統(tǒng)聚類分析(見圖4),80個縣(市、區(qū))根據(jù)農(nóng)村面源污染水質(zhì)指數(shù)的差異,可大致分為4類不同農(nóng)村面源污染程度的片區(qū),即Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)、Ⅳ區(qū)(見圖5)。
Ⅰ區(qū)為農(nóng)村面源污染強度較低、農(nóng)村地表水環(huán)境質(zhì)量相對較好的地區(qū),主要涉及浙南麗水、紹興等山區(qū)和錢塘江以北丘陵地帶。這些地區(qū)水資源相對較豐富,農(nóng)村生產(chǎn)活動水平也相對較低,因此農(nóng)村面源水環(huán)境狀況相對較好。例如,麗水市2023年水資源總量為141.1億m3,為浙江省最高,農(nóng)村人口密度為50人·km-2,為浙江省最低,其農(nóng)村生產(chǎn)生活情況與農(nóng)村面源污染強度相一致。
Ⅱ區(qū)為農(nóng)村面源污染強度居中、農(nóng)村地表水環(huán)境質(zhì)量程度一般的地區(qū),主要涉及浙江中部丘陵地帶,以及溫州、臺州、嘉興和湖州等部分地區(qū)。這些地區(qū)水資源相對匱乏,浙中和溫臺地區(qū)以山溪性河流較多,農(nóng)業(yè)農(nóng)村生產(chǎn)生活排放水平適中。嘉湖地區(qū)以河網(wǎng)為主,水資源相對較豐富,農(nóng)村生產(chǎn)生活排放水平也相對較高[8]。
Ⅲ區(qū)為錢塘區(qū)、秀洲區(qū)和鄞州區(qū),主要為農(nóng)業(yè)農(nóng)村生產(chǎn)生活排放水平較高的河網(wǎng)地區(qū)。這些地區(qū)水動力條件不足,水體污染物消納能力較差。但農(nóng)村面源污染負荷相對較大,存在規(guī)模化農(nóng)業(yè)種植、養(yǎng)殖和聚集化農(nóng)村人口,總氮平均濃度相對最高,農(nóng)村面源污染水質(zhì)綜合指數(shù)也相對最高,是農(nóng)業(yè)面源污染治理的重點區(qū)域。
Ⅳ區(qū)為本底農(nóng)村地表水水質(zhì)相對較差,但農(nóng)業(yè)農(nóng)村生產(chǎn)生活排放相對不多的地區(qū),主要為位于流域入??诘暮{}縣、海曙區(qū)、江北區(qū)、椒江區(qū)、路橋區(qū),以及流動人口比例相對較高的余杭區(qū)。這些地區(qū)主要為水系末端,承載上游來水及污染物較多。這些地區(qū)的農(nóng)村地表水環(huán)境質(zhì)量的整體提升,除需開展有針對性的治理外,還需聯(lián)動上下游區(qū)域開展系統(tǒng)性治理[9]。
2.3 "農(nóng)村水環(huán)境面源污染與縣域地表水的相關(guān)性分析
以《浙江省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量報告書》中2022年度各縣(市、區(qū))地表水環(huán)境質(zhì)量為基準,計算農(nóng)村地表水環(huán)境質(zhì)量與縣域地表水環(huán)境質(zhì)量的相關(guān)性。對化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷和總氮等指標的年均值標準化后進行相關(guān)性分析(見圖6)。在浙江省80個縣(市、區(qū))中,農(nóng)村面源污染水質(zhì)綜合指數(shù)與縣域地表水環(huán)境綜合指數(shù)呈明顯正相關(guān)(R>0.9)的有56個,占70%,主要集中在浙江中部區(qū)域和嘉興市東片。這說明這些縣(市、區(qū))地表水環(huán)境質(zhì)量變化主要取決于農(nóng)村環(huán)境狀況,農(nóng)村面源水環(huán)境狀況的改善將直接帶動區(qū)域地表水環(huán)境質(zhì)量的整體提升。這些地區(qū)需將農(nóng)業(yè)面源污染控制和治理作為區(qū)域污染防治攻堅戰(zhàn)的重點方向。
3 "問題與展望
1)浙江省農(nóng)村面源污染水質(zhì)綜合指數(shù)在空間上呈現(xiàn)平原地區(qū)污染高于山溪性地區(qū),在時間上呈現(xiàn)枯水期水質(zhì)差于平水期和豐水期水質(zhì)的總體趨勢。從設(shè)區(qū)市農(nóng)村水環(huán)境面源污染情況來看,嘉興市綜合指數(shù)最高,污染程度也最為集中。從縣(市、區(qū))來看,應(yīng)加強錢塘區(qū)、秀洲區(qū)和鄞州區(qū)等河網(wǎng)地區(qū)的農(nóng)業(yè)種植、養(yǎng)殖的專項治理;加強入??谏嫌蔚貐^(qū)系統(tǒng)性農(nóng)業(yè)面源污染治理。
2)浙江省70%縣(市、區(qū))農(nóng)村水環(huán)境面源污染與區(qū)域地表水環(huán)境質(zhì)量呈明顯正相關(guān),農(nóng)村面源水環(huán)境狀況的改善將直接帶動區(qū)域地表水環(huán)境質(zhì)量的整體提升,加大農(nóng)村生活污水處理設(shè)施及農(nóng)村種植退水、養(yǎng)殖尾水等系統(tǒng)治理,以提升區(qū)域整體水環(huán)境質(zhì)量。
3)浙江省農(nóng)村水環(huán)境面源污染監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)已初步構(gòu)建,但仍需進一步完善,加強對養(yǎng)殖業(yè)污染和種植業(yè)流失等重點區(qū)域的監(jiān)測,加強對暴雨、汛期、枯水期等重點時段的監(jiān)測[10]。同時,根據(jù)地形結(jié)構(gòu)、農(nóng)業(yè)農(nóng)村生產(chǎn)生活方式等差異性,設(shè)置針對性污染控制斷面,以明晰農(nóng)村水環(huán)境面源污染時空變化規(guī)律。
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