苏州市农业面源污染现状与控制研究

张贵龙，秦 伟，管永祥，邱 丹，杨殿林，赵建宁

(1.农业部环境保护科研监测所，天津300191;2.苏州市绿色食品行业协会，江苏苏州215128;3.江苏省农业环境监测站，江苏南京210036)

近年来，苏南水网地区农业面源污染的突显，导致重点湖泊、河道水体富营养化［1］、暴发蓝藻［2］、水质趋劣［3］等环境问题，直接制约着区域农业综合生产力的提高，同时也严重影响着经济发展和生态安全.据2009年江苏省环境状况公报显示，太湖湖体21个测点中无Ⅰ～Ⅲ类水质，劣Ⅴ类占66.6%，水体为重度污染，全湖处于轻度富营养状态［4］.88个国控监测断面中，Ⅰ ～Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为36.3%，33.0%，11.4%和19.3%，主要污染指标为氨态氮、五日生化需氧量等［5］.目前，这一污染形势经社会各界的共同努力，在发展态势上虽然得到了缓解，但是由于其污染源分散［6］，涉及种植业、养殖业和农业社区等多方面［7］，监测和溯源体系复杂等［8］，潜在恶化趋势难以彻底消除.因此，全面揭示面源污染的客观特征，明确致污因子，查清污染源头，精确评估污染形势，对于统一认识，集中优势资源，制定合理有效防控措施具有积极意义.

农业面源污染的形成主要是由于不合理的农业生产和农村生活方式引起的氮、磷等作物养分［9～11］、农药［12］、生活垃圾［13］等有机 - 无机污染物进入大气、水体和土壤环境，经过质和量的累积，致污因子超出生态自净负荷，最终导致的环境污染［14］.在农业集约化程度较高的地区，农用化学品的高量投入［15，16］，农田载负大量氮磷养分、农药等污染物，遇降水、排涝等以淋溶、径流形式进入水体，是引起流域面源污染的主要原因之一［17～21］.此外，畜禽养殖、水产养殖，农村生活社区等也是产排农业面源污染物的重要源［22～25］.

全国污染源普查结果表明，农业源污染物排放对水环境的影响较大，化学需氧量、总氮、总磷排放量分别占排放总量的43.7%，57.2%和67.4%.而江苏省的普查结果显示，农业源(种植、畜牧和水产)中主要污染物所占份额COD为43.2%，总氮为 50.6%，总磷为 62.6%［26］.因此，本研究在前人研究基础上，以《第1次全国污染源普查——农业源》［26］普查数据为基准，对苏州市重点流域农业面源污染的现状及其区域差异进行分析，旨在为流域农业面源污染的综合治理提供参考.

1 材料与方法

1.1 地理概况

苏州市位于长江三角洲中部(31°19'N，120°37'E)，属亚热带湿润季风性海洋气候，四季分明，年均气温17℃，降水量1 000 mm.地处太湖为中心的浅碟形平原的底部，以平原为主.东南部地势低洼，最低点低洼地海拔低于2 m.西南部多以山地和丘陵为主，最高海拔351.7 m.境内河道纵横，长江、太湖和阳澄湖3大重要水系流经或分布辖区(图1).3大水系所跨流域构成全市农业生产的主体，密集主要农村社区.

图1 苏州市重点流域分布图Fig.1 Distribution of key river bisins in Suzhou City

1.2 基础数据获取

1.2.1 种植业产排污量计算 肥料氮、磷流失量=氮、磷流失系数×施肥量;农药流失量=农药流失系数×施药量;地膜残留量=地膜残留系数×地膜铺设量

肥料氮磷流失系数、农药流失系数和地膜残留系数分别参考《第1次全国污染源普查——农业源》种植业中肥料流失系数手册、农药流失系数手册和地膜残留系数手册，化肥、农药和农膜的施用量，2007—2009年结合全市农业污染源普查工作，各县区成立普查工作小组，通过咨询农户和发放问卷的形式，得到农户近3年来每季化肥、农药和农膜的施用，共走访农户3 467户，发放问卷8 456份，回收6 781份，去掉信息不全的215份，采纳6 549份.结合各区县每年农资消费统计和土地资源利用统计数据，汇集得到整个流域化肥、农药和农膜年施用量.

1.2.2 畜禽养殖产排污量计算 畜禽存栏数×FP(FD)default× Wp/Wc.式中，FP(FD)default产(排)污系数参考《第1次全国污染源普查——农业源》畜禽养殖业产(排)污系数手册，Wp动物实际体重(kg)，Wc手册给出的参考体重(kg).

1.2.3 水产养殖产排污量计算 水产养殖业产(排)污量=产(排)污系数×养殖增产量;养殖增产量=产量-投放量.

根据各县区统计数据计算畜禽年存栏量和水产养殖量.

1.2.4 农村生活社区产(排)污量计算 农村生活社区产(排)污量=常住人口数 ×产(排)污系数.

根据各县区公安户口和流动人口估算常驻人口数量.由于研究区经济发达，多数农村已实现城镇化，因此农村生活社区排污量根据《第1次全国污染源普查——城镇生活源》产排污系数手册进行计算.

1.3 农业概况

苏州市总面积8 848.4 km2，其中丘陵面积为225 km2，占总面积的2.7%;水域面积为3 609 km2，占总面积的42.5%;耕地面积约14.3 万 hm2，耕地中粮田面积为13.0万hm2，菜地面积约1.3万hm2，水田占耕地总面积的71.3%.主要作物轮作方式有单季水稻、水稻—水稻、小麦→水稻、油菜→水稻等，小麦→水稻占作物播种面积67%，油菜→水稻占15%，单季稻占15%，水稻—水稻占1%，其它占2%.

畜禽养殖包括猪、奶牛、蛋鸡和肉鸡等4大类，其中规模化养殖占6.5%，集中小区养殖占0.7%，专业户养殖占92.8%.水产养殖均为淡水养殖，总面积为39 188.2 hm2，其中池塘养殖面积34 928.0 hm2，工厂化养殖面积 72.2 hm2，网箱养殖面积105.4 hm2，围网养殖面积 3 574.9 hm2，其它为507.7 hm2.

2 结果与分析

2.1 苏州市种植业产排污情况

苏州市所辖3大流域(沿长江、沿太湖和沿阳澄湖)种植业生产中年化肥施用总量9.2万t(表1).其中磷肥约 2.0 万 t，占总量 21.3%，氮肥约7.2万 t，占总量的 78.7%.由于投入量大［23］、利用率偏低［20］或降水［19］等原因，通过径流或淋溶等形式向近域水体中排放.计算结果表明，由地表径流排放的总氮、总磷分别为770.6和79.7 t，通过淋溶损失的总氮约362.4 t.氮、磷排放量分别占投入总量的1.6%和0.4%.

每年农药施用总量约为86.0万kg，其中杀虫剂占96.9%(表2).所施用的杀虫剂中，毒死蜱、氟虫腈和吡虫啉分别占19.4%，0.7%和3.7%.其它未有通用商品名的有机磷类和氨基甲酸脂类农药分别占10.9%和2.7%，菊酯类占 0.4%，另有59.5%的农药不明有效成分.全年施用的除草剂约占农药总量的3.1%，其中丁草胺和乙草胺作为水田除草剂，分别约占除草剂总用量的77.9%和21.7%.根据苏州市环境保护部门规定，毒死蜱、丁草胺、乙草胺、氟虫腈、吡虫啉、其他有机磷类、其他菊酯类、其他氨基甲酸酯类可全市施用，阿特拉津仅在太湖流域使用，2，4-D丁酯不能在阳澄湖流域使用，克百威及其他有机氯类农药仅在长江流域使用.由监测结果来看，农药的流失相对较少.

全市农用地膜用量为 1 162.3 t，残留 203.9 t，回收再利用82.5%.秸秆生产总量为143.7万 t，除去田间焚烧的21.4万t，资源化利用122.3万t，利用率为85.1%(图2).

表1 苏州市种植业氮、磷养分投入与流失情况Table1 The inputs and losses of N and P of planting in Suzhou City t

表2 苏州市种植业农药喷施和流失情况Table2 The losses of sprayed pesticide of planting in Suzhou City kg

图2 苏州市农用地膜和作物秸秆废弃与利用情况Fig.2 The disuse and reuse of plastic film and crop straw in Suzhou City

2.2 苏州市畜禽养殖业产排污情况

全市畜禽业粪便产生量为114.6×104t，其中长江流域产生81.3万t，占全市总量的70.9%.太湖流域产生18.7万 t，占16.3%.阳澄湖流域为14.7 万 t，占 12.8%(表 3).全市畜禽业尿液和污水产排量为64.5万t，长江流域、太湖流域和阳澄湖流域产排比例分别为 47.1%，30.4%，22.5%.

畜禽粪便中氮的总量约为10 107.9 t，环境流失3 545.6 t，约占总量的35.1%.粪便氮的流失量最多的是长江流域，接近总流失量的50%，太湖流域和阳澄湖流域畜禽粪便氮流失量分别为总流失量的 25.4%，24.6%.畜禽粪便总磷含量约为2 526.5 t，环境流失量为 444.6 t，约为总量的17.6%.全市畜禽业 COD 产生量为240 012.2 t，排放量为 40 854.5 t，占总量的 17.0%.

2.3 苏州市水产养殖业产排污情况

水产养殖中人工投饵、病害防控和鱼类排泄所产生的污染物通过鱼塘换水、清淤等途径进入流域水体，其中以网箱养殖较为严重.全市水产养殖业总氮排放量1 310.9 t，其中太湖流域为1 045.5 t，占总排放的79.4%，阳澄湖流域和长江流域氮排放量约为总排放量的11.8%，8.4%(表4).水产养殖业总磷排放量 228.4 t，其中太湖流域占78.6%，阳澄湖流域和长江流域分别为12.4%和9.0%.水产养殖业的 COD 排放量为7633.8 t，排放量最大的是太湖流域，占72.0%，其次是长江流域，约占17.5%，阳澄湖流域年排放量为802.6 t，在3大流域中所占份额最低，约占总排放量10.5%.

表3 苏州市畜禽养殖业产排污情况Table3 The pollutants of production and emission in livestock and poultry breeding in Suzhou City

表4 苏州市水产养殖业产排污情况Table4 The pollutants of production and emission of aquaculture in Suzhou City t

2.4 苏州市农村社区产排污情况

全市农村生活污水产生总量为8 057.3万t，其中含总氮、总磷分别为 6 295.2，735.1 t，COD 的量为77 092.9 t(表5).在这3种污染指标中，值得注意的是其环境排放量均在75%以上，尤其严重的是总氮的排放系数高达93.6%.通过生活污水排放 COD的量为 59 798.49 t，排放系数约为77.6%.从不同地域来看，太湖流域和长江流域农村生活污水中氮的总量相当，约是阳澄湖流域的3.5倍.太湖流域农村通过生活污水排放磷的量为254.1 t，约占流域产生总量的79.7%，长江流域排放的量为263.1 t，约占流域产生总量的81.0%，阳澄湖流域排放的量为73.9 t，约为流域产生总量的80.6%.

表5 苏州市农村社区产排污情况Table5 The pollutions of production and emission of rural communities in Suzhou City

2.5 苏州市污染源排污强度分析

由上述分析可知，苏州市农业面源污染中由种植业、畜禽养殖业、水产养殖业和农村社区等4大污染源均有氮、磷养分排放，而氮、磷养分不仅是水体富营养化的关键因子，而且也是农业面源污染监测和阻控的重要目标，因此本研究以氮、磷养分的排放量作为污染源排污强度的评价参数.综合前述结果，全市农业生产年排放氮、磷总量分别为11 878.9，1 343.8 t.按流域产排总量分析(图 3)，长江流域最高，排放氮、磷量分别为5 180.8和601.9 t，其次是太湖流域，氮、磷排放量分别为4 769.5，531.6 t，再次是阳澄湖流域，氮、磷排放量分别为1 928.7和210.4 t.根据污染源强弱分析(图4)，农村生活源氮、磷产排放量最大，分别为5 889.4和591.1 t，第 2 是畜禽养殖业，排放氮、磷量分别为3 545.6和444.6 t，第3是水产养殖业，排放氮、磷量分别为1 310.9和228.4 t，第4是种植业，排放氮、磷量分别为1 133.1 和79.7 t.

3 结语与讨论

种植业、畜禽养殖业、农村社区和水产养殖业等4大产污源对流域面源污染贡献因结构、方式、规模的不同有所差异.张导等［27］对苏州环太湖15个乡镇或街道的各类农业面源污染源的贡献大小进行了研究，结果表明，生活污水＞种植业＞水产养殖业＞畜禽养殖业.李志宏等［23］对太湖流域农业面源污染现状的调查结果认为，农村生活源＞畜牧业养殖＞种植业＞水产养殖业.本研究根据污染源排放氮、磷总量分析，4种排放源中农村生活源的污染强度最大，畜禽养殖业源次之，水产养殖业源位列第3位，种植业源的污染强度最小.以上研究结果均认为农村生活社区是最大的污染源，因此可以把农村生活污水的控制作为污染治理的重点.其它3个污染源的贡献量，3个研究给出的结果不尽相同，这可能是研究所涉及的流域面积、产业规模、排污参数等不同造成的差异，具体结果还需要进一步分析论证.

比较4种污染源强度在各水系流域的差异发现，种植业、畜牧业和农村社区等3个污染源均在长江流域表现较为严重，而水产养殖业在太湖流域较严重.因此苏州市农业面源污染的防控在长江流域需要重点控制种植业、畜牧业和农村社区的污染物排放.在太湖流域严格控制水产养殖业的扩展，尤其控制围网养殖和网箱养殖面积.根据流域产污总量分析，3大水系之间，以长江流域产污量最多，长江流域是面源污染控防工作的重中之重.

综上所述，针对苏州市农业面源污染的防治，需要本研究按照“源头控制、过程阻断和末端拦截”的治理思路，以强化区域生态功能建设为目标，实施清洁生产，控制化肥、农药、农膜不合理使用，治理畜禽养殖业污染.发展循环农业，促进作物秸秆、畜禽粪便、生活垃圾等农业废弃物有效处理和资源化.以经济刺激、市场调节和物业化管理为手段，建立长效防控机制，从根本治理农业面源污染.其具体措施如下:整合多项生态工程，集中优势资源处理农村生活污水转变生产方式，优化农业产业结构;科学控制肥料和农药的投入，建设生态拦截工程;强化废弃物资源化利用，综合治理畜禽养殖污染;构建政策激励与约束并举机制，促进作物秸秆综合利用;合理规划水产养殖，多层次消减养殖水体污染.

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