秦皇岛市面源污染的分析与治理

(1.河北省秦皇岛水文水资源勘测局，河北 秦皇岛 066000；2.云南省广播电视学校，云南 昆明 650041；3.北京艾力泰尔信息技术股份有限公司，北京 100089)

1 引 言

面源污染通常是指以广域的、分散的、微量的形式进入地表及地下水体的污染物，具有成因复杂、随机性强、滞后性、模糊性和潜伏周期长等特点。随着社会经济的不断发展，面源污染对水体的影响日益凸显，已成为全球范围内水环境污染的主要来源[1-3]。我国面源污染情况呈现为不同区域的污染源状况分布不同，客观上也增大了区域面源评价和治理工作的难度。

近年来，多名学者对秦皇岛市面源污染进行了探讨[4-5]，但大多集中在农业面源污染的研究，且相关成果多集中在秦皇岛市水污染保护行动和重点治理前期。依据最新调查成果显示，秦皇岛市通过对排污口等点源进行关闭或整治后，入河污水量中COD和氨氮等因子排放量已经大量减少，但部分河流水质仍然不达标，故针对面源污染及其具体污染源的研究已经成为秦皇岛市进行水生态修复中不可忽视的难题。

为分析秦皇岛市面源污染的主要污染源和不同评价指标的主要贡献污染源，本文采用参数法对2016年秦皇岛市面源污染源和对应评价指标的污染量进行计算。

2 面源污染量计算

结合秦皇岛市实际污染源分布情况，将秦皇岛市面源污染源主要归类为农药和化肥污染、分散禽兽养殖污染、农村生活污染和城镇地表径流负荷污染4个方面。

2.1 农药和化肥污染量计算

化肥和农药污染的计算均需先折算成有效成分，其中化肥施用量以总氮(TN)、总磷(TP)和氨氮计算，农药施用量以有机氯、有机磷计算；两者的各项入河量按照流失量的60%计算。

化肥流失量计算公式：

TN=(氮肥+复合肥×0.3+磷肥×0.185)×20%

(1)

TP=(磷肥+复合肥×0.3)×15%

(2)

氨氮= (氮肥+复合肥×0.3+磷肥×0.185)

×20%×10%

(3)

农药流失量计算方式如下：

有机磷=农药×20%×39%

(4)

2.2 分散禽兽养殖污染量计算

秦皇岛市分散禽畜养殖污染额畜禽排放量、畜禽粪便污染物排放量、牲畜粪便污染物排放量见表1—3。

表1 畜禽排放量单位：kg/(只/头·d)

表2 畜禽粪便污染物排放表 单位：g/kg

表3 畜禽粪便污染物进入水体流失率 单位：%

2.3 农村生活污染量计算

依据《全国水资源综合规划—地表水水质评价及污染物排放量调查估算工作补充技术细则》的相关内容和秦皇岛的实际情况，污染物排放系数按照以下数据进行估算：COD为50g/人·天，氨氮为3.2g/人·天，TN为6.4g/人·天，TP为1.3g/人·天。根据《河北省综合规划》，滦河山区污水量及其所含污染物的入河量按7%估算，而滦河平原及冀东沿海诸河污水量及其所含污染物的入河量则适当调低至2%估算，农村生活污染量计算见式(5)～(8)：

COD(t/a)= 农村人口(人)×50(g/人·天)

×365×7%(2%)×10-6

(5)

氨氮(t/a)=农村人口(人)×3.2(g/人·天)

×365×7%(2%)×10-6

(6)

TN(t/a)=农村人口(人)×6.4(g/人·天)

×365×7%(2%)×10-6

(7)

TP(t/a)=农村人口(人)×1.3(g/人·天)

×365×7%(2%)×10-6

(8)

2.4 城镇地表径流负荷污染量计算

根据《河北省综合规划》，秦皇岛市城镇地表径流的年污染负荷采用简易模型：

L=R×C×A/106

(9)

式中L——年负荷量,kg；

R——年径流深,mm；

C——径流污染物平均浓度,mg/L；

A——集水区面积,m2。

其中径流系数按0.5计算，不透水系数按0.6计算，不同因子的参考浓度见表4。

表4 地表径流污染物参考浓度

3 成果分析

结合《2016秦皇岛统计年鉴》《秦皇岛市水文手册》(2016)等资料，分别估算秦皇岛市不同面源污染源的污染量及相关评价指标的大小，具体成果见表5。

表5 秦皇岛市面源污染量估算成果

注青龙满族自治县简写为青龙县，秦皇岛市经济技术开发区简写为经开区。

3.1 面源污染的分布

3.1.1 不同污染源的分布

由表5可知：秦皇岛市面源总污染量为37363.79t/a，其中农村生活污染量为1860.18t/a，占总面源污染量的4.98%；农药、化肥污染量为35461.77t/a，占总面源污染量的94.91%；禽畜养殖污染量为38.02t/a，占总面源污染量的0.10%；城镇地表径流负荷量为3.82t/a，占总面源污染量的0.01%。不同面源污染分类的权重分布柱状图如图1(a)所示。

3.1.2 不同县(区)污染分布

图1 面源污染的相关权重分布

由表5可知：海港区污染量为1577.47t/a，占总污染量的4.22%；山海关区污染量为402.60t/a，占总污染量的1.08%；北戴河区污染量为564.13t/a，占总污染量的1.51%；北戴河新区污染量为1452.57t/a，占总污染量的3.89%；抚宁区污染量为5216.48t/a，占总污染量的13.96%；青龙满族自治县(简称青龙县)污染量为3360.77t/a，占总污染量的8.99%；昌黎县污染量为13387.93t/a，占总污染量的35.83%；卢龙县污染量为11277.51t/a，占总污染量的30.18%；秦皇岛经济技术开发区(简称经开区)污染量为124.32t/a，占总污染量的0.33%，不同县(区)面源污染量的权重分布柱状图如图1(b)所示。

结合以上分析可知：从污染源来说，农药、化肥污染源对秦皇岛市面源污染影响最大，污染量权重高达94.91%；其次是农村生活污染源，城镇地表径流负荷污染源影响最小，基本可以忽略；从县区分布来说，面源污染主要分布在昌黎县、卢龙县和抚宁区，污染量权重高达79.98%，其次是青龙县、海港区等县区。

3.2 评价指标的分布分析

3.2.1 不同污染源的分布

结合表5，对不同评价指标的具体污染源分布权重进行分析计算，计算成果见表6。

表6 不同污染源的分布权重统计

由表6可知：COD的主要贡献源是农村生活污染，禽畜养殖污染次之；氨氮的主要贡献源是农药和化肥污染，农村生活污染次之；TP的主要贡献源是农药、化肥污染，农村生活污染次之；TN的主要贡献源是农药、化肥污染，农村生活污染次之。

不同污染源的评价指标分布比重如图2(a)所示。

3.2.2 不同县(区)污染分布分析

结合表5对不同评价指标的具体污染源分布进行分析计算，计算成果见表7。

表7 不同县(区)污染的分布统计

由表7可知：COD主要分布在昌黎县，抚宁区、卢龙县和青龙县等县区依次次之；氨氮主要分布在昌黎县，卢龙县、抚宁区和青龙县等县区依次次之；TP主要分布在卢龙县，昌黎县、抚宁区和青龙县等县区依次次之；TN主要分布在昌黎县，卢龙县、抚宁区和青龙县等县区依次次之。

不同指标相关的县(区)污染权重分布如图2(b)所示。

图2 不同评价方式的评价指标比重分布

4 治理措施

面源污染的治理是一项复杂与长期的系统工程。为更有针对性地对秦皇岛市面源污染进行治理，建议从法律法规、政府投资与引导、公众参及和科技创新等方面进行。以下是对秦皇岛市的面源污染治理方向进行的一定程度的说明，具体如下：

a.建立全市的农业面源污染监测网络，尤其是卢龙县、昌黎县和抚宁区等面源污染严重的县区，开展农业面源污染长期定位监测工作。在全市推进有机肥替代化肥，推广秸秆还田、绿肥种植等技术，提高化肥利用率，大力扶持绿色农业的发展，减少农药和化肥施用量。此外在卢龙县、昌黎县等地形地貌多变的农田区，在合适区域布设坡耕地生物拦截带、坡耕地径流集蓄与再利用设施，降低农田排水的氮、磷等污染物含量，并做好相关污水的导流工程。

b.针对不同研究分区，结合其资源环境承载能力和污染现状，科学布设畜禽养殖模式，合理确定养殖物种和规模，以地定养，以养促种，加快畜牧业生产方式转变，推行种养结合和生态养殖模式，同时鼓励建立养殖粪污处理和循环使用工程，如：回用于农田、果林施肥，实现产业资源循环利用。

c.建立健全全市农村环保相关法律条文，加强环保法制宣传，提高农村环保意识，积极引导农村污染治理。同时以政府投资为主导，布设农村垃圾收集设施，在污染影响严重的乡镇兴建污水处理设施。

d.建立健全全市城市径流污染控制相关的政策和法规条例，为城市径流污染控制与工程设计的结合提供政策支持。积极推广径流污染源头控制措施，如：建设下凹式绿地、采用透水型铺装、严控雨水口垃圾倾倒并进行雨水口去污整治等，在此基础上，做好雨洪污染治理和利用。