浙江省农村水环境面源污染现状及特征分析

2025-02-27 00:00:00戴昕陈露李华明周衍通楼振纲
南方农业·上旬 2025年1期
关键词:面源环境质量浙江省

摘 要 基于2022年浙江省农村水环境质量监测数据,分析了浙江省11个地级市中的80个县(市、区)农村水环境面源污染总体状况及特征。结果表明:1)浙江省农村水环境面源污染状况呈较明显差异性,在空间上呈现平原地区污染高于山溪性地区,在时间上呈现枯水期水质差于平水期和丰水期水质的总体趋势。2)宁波、嘉兴、金华和台州等地农村面源污染水质综合指数较高,尤其是嘉兴市污染程度在浙江省11个地级市中最为集中。3)聚类分析将80个县(市、区)划分为4种不同农村面源污染程度片区,并针对不同污染特点开展差异化农村水环境面源污染控制策略,其中钱塘区、秀洲区和鄞州区等农业农村生产生活排放水平较高的河网地区需开展农业面源污染专项治理,位于流域入海口的海盐县、海曙区、江北区、椒江区、路桥区和流动人口比例相对较高的余杭区需结合上下游开展农业面源污染的系统治理。4)70%的县(市、区)农村水环境面源污染与区域地表水环境质量呈明显正相关,需进一步加强农村生活污水处理设施的建设,以及农业种植退水、养殖尾水等污染的系统治理,并逐步完善农村面源污染监测网络。

关键词 农村面源污染;水环境状况;农村面源污染水质综合指数;浙江省

中图分类号:X508 文献标志码:A DOI:10.19415/j.cnki.1673-890x.2025.01.015

随着近年来乡村振兴战略的不断推进,浙江省农村人口居住、生产等都趋向于集中化,农村生活污水及农业生产产生的废水呈明显增长态势,农村水环境质量受到严峻考验。根据《浙江省第二次污染源普查公报》数据显示,2017年浙江省农业污染源化学需氧量、氨氮、总氮、总磷的排放量分别为5.95万t、0.59万t、4.24万t、0.64万t,分别占排放总量的14.07%、19.12%、35.15%、65.13%。由此可见,农业污染源已成为浙江省除生活污染源外最重要的污染源[1]。

农村水环境污染是指在农业生产和农村生活区域,氮、磷等营养盐及其他污染物受水力驱动等因素影响以各种方式进入受纳水体,进而造成水环境质量变差的情况。农村水环境面源污染分布范围广而散、影响因素多、潜伏周期相对较长,常通过低浓度、大范围的缓慢释放,致使地下水、地表水、土壤等生态系统遭受影响[2],进而影响整个生态系统的质量和稳定性。1)从农业生产情况看,我国肥料综合利用率约为50%,氮磷肥利用率为30%~60%,钾肥利用率仅为10%~20%[3]。由于浙江省土质松软,土壤通透性低,同时河网水系众多,因此化肥常随雨水、灌溉水和地表径流等进入周边水环境,导致水环境污染、土壤肥力降低、农产品质量下降。2)从农村生活情况看,随着乡村旅游和农家乐的兴起,浙江省农村生活污水排放表现为排放分散、排放量逐年增大、部分终端工艺落后、运行效果欠佳等特点,导致水环境污染和水生态系统破坏。

加强农村水环境面源污染监测体系构建是评价农村面源污染对水环境质量影响的主要手段之一[4]。近年来为推动农村环境质量监测、农业水环境面源污染防治和农村人居环境综合整治等的有机结合,浙江省根据中国环境监测总站《关于农村环境质量监测工作的补充通知》(总站生字〔2021〕119号)积极探索构建以农村地表水监测为基础的农业水环境面源污染监测体系。本文对2021—2022年浙江省农村地表水的监测结果进行综合评估分析,并探索农村面源污染对农村水环境状况的影响,以期为浙江省系统性、精准化开展农村水环境面源污染防治提供参考。

1 "数据与方法

1.1 "研究区概况

根据中国环境监测总站对农村水环境面源污染监测的布点要求,浙江省共布设139个监测点位,覆盖11个地级市中的80个县(市、区),包括112个农村生活污染控制断面、13个养殖业污染控制断面、14个种植业流失控制断面。农村水环境面源污染监测重点选择作为乡村振兴重点的规模较大的集聚提升类村庄、城市近郊区及县城城镇所在地的城郊融合类村庄进行点位布设,粮食蔬菜大县等在县域内最大的农作物种植区受纳水体下游500 m处设置1个种植业流失控制断面,畜牧大县等在县域内最大的畜禽或水产养殖集聚区、最大的规模化畜禽或水产养殖场受纳水体下游500 m处设置1个养殖业污染控制断面。每个县至少在监控村庄所在的农村生活集聚区受纳水体下游500 m处设置1个农村生活污染控制断面。研究区域内监测点位布设情况详见图1。

1.2 "数据收集

本研究以浙江省农村水环境面源污染监测体系为基础,于2021—2022年开展跟踪监测,监测指标为高锰酸盐指数、化学需氧量、氨氮、总磷和总氮,每季度开展1次监测,全年共计4次。2022年为基准监测年,2021年为对照年。

高锰酸盐指数测定按照GB 11892—89酸性法,化学需氧量测定按照GB 11914—89重铬酸钾法,氨氮测定按照HJ 535—2009纳氏试剂分光光度法,总磷测定按照GB 11893—89钼酸铵分光光度法,总氮测定按照GB 11894—1989碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法。

1.3 "研究方法

根据《浙江省水功能区水环境功能区划分方案》(浙政函〔2015〕71号)要求,农业用水区水环境功能目标一般为《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅲ类。本研究以浙江省农村水环境面源污染监测体系为基准,布点均位于受纳水体,因此监测断面水质类别评价参考《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅲ类标准限值。另外,总氮作为参考性指标单独评价,参考Ⅴ类标准限值。

各监测断面指标浓度除以对应标准限值,得到各单因子指数。县域内各监测断面单因子指数均值加和,得到断面/县域农村面源污染水质综合指数[5]。以综合指数评价县域农村面源水污染程度,综合指数越高,其污染程度越高。数据分析与作图使用Microsoft Excel 2010、SPSS和Arcgis 10.2等软件。

1.4 "制图说明

1)浙江省行政边界矢量图层和浙江省高程图为shp格式,来源于浙江省自然资源厅开源服务资源。

2)论文中所有图件均以浙江省行政边界和浙江省高程图为基础底图,基于浙江省生态环境监测中心浙江省农村环境质量监测数据进行图件绘制。

2 "结果与分析

2.1 "浙江省农村水环境面源污染总体状况

从县域情况来看,2022年浙江省80个县(市、区)农村面源污染水质综合指数范围为0.79~6.02,平均为3.25,最高为宁波鄞州区,最低为丽水青田县,约51.2%的县(市、区)综合指数高于平均值,主要集中在宁波、嘉兴、金华和台州等(见图2)。有48个县(市、区)农村面源污染水质综合指数与2021年相比有所下降,其中青田县、义乌市和天台县下降幅度最大,分别为51.6%、43.6%和37.7%。与2021年相比,33个县(市、区)农村面源污染水质综合指数有所上升,其中三门县、云和县和浦江县上升幅度最大,分别为75.3%、53.9%和37.7%。

浙江省农村面源污染水质综合指数在空间上呈现平原地区污染高于山溪性地区的总体趋势,从农村生活情况来看,嘉兴市农村人口密度位居浙江省之首,约为0.039万人·km-2,其次为台州,约为0.026万人·km-2。这说明平原地区农村生活较密集,地势较缓,河网水动力相对不足,因而农村水环境面源污染相对较重,首要污染因子为总氮的监测断面占绝对比重。从时间变化来看,嘉兴、湖州、绍兴农村面源污染水质综合指数为一季度最高,台州二季度最高,宁波、舟山为三季度最高,温州、金华为四季度最高,其他地区时间变化不明显。时间差异性主要来源于农村地区农业种植作物和轮种方式的差异性,如浙江省境内主要农作物是水稻、小麦、玉米、棉花、大豆、油菜、马铃薯、西瓜,主要为嘉兴、杭州、湖州、衢州、金华地区生产,其中嘉兴市的播种面积为浙江省最大,农药化肥施用量也居于浙江省前列。

从县(市、区)来看,30%的县(市、区)农村面源污染水质综合指数为第四季度最高,推测与枯水期水量减少有关。22.5%的县(市、区)农村面源污染水质综合指数为第一季度最高,尤其是嘉兴市。嘉兴市属7个县(市、区)中,仅海宁市和桐乡市农村面源污染水质综合指数为第二季度最高,其余县(市、区)均为第一季度最高,污染程度在浙江省11个设区市中最为集中,主要与嘉兴市农业种植、养殖结构有关。嘉兴市养殖业污染控制断面和种植业污染控制断面分别占浙江省农村面源水污染控制断面的38.5%和14.3%,春夏季是农作物种植和施肥的高峰时期,同时是畜牧业迅猛生长期,氮磷肥等除部分被农作物吸收、畜牧业饲养利用外,其余大部分经径流、淋溶和农田排水等形式流失进入河流[6],而嘉兴地区主要为典型的河网水系,水动力较差,春夏季农村面源污染水质综合指数较高。

2.2 "农村水环境面源污染特征分析

农村地表水环境质量由污染物排放至水体的总量与水体的污染消纳能力共同决定。各县(市、区)农村面源排放量大小决定农村地表水环境纳污能力,因此农业生产强度较大和农村人口相对较多的地区水质状况相对较差。另外,各县(市、区)水资源量大小决定了水体污染物消纳能力,因此水资源较丰富的地区水环境质量相对较好[7]。

根据空间尺度对2022年80个县(市、区)农村面源污染水质综合指数标准化后进行系统聚类分析(见图4),80个县(市、区)根据农村面源污染水质指数的差异,可大致分为4类不同农村面源污染程度的片区,即Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区(见图5)。

Ⅰ区为农村面源污染强度较低、农村地表水环境质量相对较好的地区,主要涉及浙南丽水、绍兴等山区和钱塘江以北丘陵地带。这些地区水资源相对较丰富,农村生产活动水平也相对较低,因此农村面源水环境状况相对较好。例如,丽水市2023年水资源总量为141.1亿m3,为浙江省最高,农村人口密度为50人·km-2,为浙江省最低,其农村生产生活情况与农村面源污染强度相一致。

Ⅱ区为农村面源污染强度居中、农村地表水环境质量程度一般的地区,主要涉及浙江中部丘陵地带,以及温州、台州、嘉兴和湖州等部分地区。这些地区水资源相对匮乏,浙中和温台地区以山溪性河流较多,农业农村生产生活排放水平适中。嘉湖地区以河网为主,水资源相对较丰富,农村生产生活排放水平也相对较高[8]。

Ⅲ区为钱塘区、秀洲区和鄞州区,主要为农业农村生产生活排放水平较高的河网地区。这些地区水动力条件不足,水体污染物消纳能力较差。但农村面源污染负荷相对较大,存在规模化农业种植、养殖和聚集化农村人口,总氮平均浓度相对最高,农村面源污染水质综合指数也相对最高,是农业面源污染治理的重点区域。

Ⅳ区为本底农村地表水水质相对较差,但农业农村生产生活排放相对不多的地区,主要为位于流域入海口的海盐县、海曙区、江北区、椒江区、路桥区,以及流动人口比例相对较高的余杭区。这些地区主要为水系末端,承载上游来水及污染物较多。这些地区的农村地表水环境质量的整体提升,除需开展有针对性的治理外,还需联动上下游区域开展系统性治理[9]。

2.3 "农村水环境面源污染与县域地表水的相关性分析

以《浙江省生态环境质量报告书》中2022年度各县(市、区)地表水环境质量为基准,计算农村地表水环境质量与县域地表水环境质量的相关性。对化学需氧量、高锰酸盐指数、氨氮、总磷和总氮等指标的年均值标准化后进行相关性分析(见图6)。在浙江省80个县(市、区)中,农村面源污染水质综合指数与县域地表水环境综合指数呈明显正相关(R>0.9)的有56个,占70%,主要集中在浙江中部区域和嘉兴市东片。这说明这些县(市、区)地表水环境质量变化主要取决于农村环境状况,农村面源水环境状况的改善将直接带动区域地表水环境质量的整体提升。这些地区需将农业面源污染控制和治理作为区域污染防治攻坚战的重点方向。

3 "问题与展望

1)浙江省农村面源污染水质综合指数在空间上呈现平原地区污染高于山溪性地区,在时间上呈现枯水期水质差于平水期和丰水期水质的总体趋势。从设区市农村水环境面源污染情况来看,嘉兴市综合指数最高,污染程度也最为集中。从县(市、区)来看,应加强钱塘区、秀洲区和鄞州区等河网地区的农业种植、养殖的专项治理;加强入海口上游地区系统性农业面源污染治理。

2)浙江省70%县(市、区)农村水环境面源污染与区域地表水环境质量呈明显正相关,农村面源水环境状况的改善将直接带动区域地表水环境质量的整体提升,加大农村生活污水处理设施及农村种植退水、养殖尾水等系统治理,以提升区域整体水环境质量。

3)浙江省农村水环境面源污染监测网络已初步构建,但仍需进一步完善,加强对养殖业污染和种植业流失等重点区域的监测,加强对暴雨、汛期、枯水期等重点时段的监测[10]。同时,根据地形结构、农业农村生产生活方式等差异性,设置针对性污染控制断面,以明晰农村水环境面源污染时空变化规律。

参考文献:

[1] " 浙江省生态环境厅,浙江省统计局,浙江省农业农村厅,等.关于发布《浙江省第二次全国污染源普查公报》的公告[EB/OL].(2020-11-30)[2024-08-09].http://sthjt.zj.gov.cn/art/2020/11/30/art_1467 139_58927250.html.

[2] " 张德利.“3S”技术在盐城市农业环境面源污染监测中的应用[J].河北农业科学,2008,(11):135-137.

[3] " 郭小玲.农村水污染治理综述[J].资源节约与环保,2021(3):78-79.

[4] " 易霞,欧阳珺,蒿承智,等.海南省农村环境质量监测与评价[J].四川农业科技,2023(8):78-82.

[5] " 陆卫军,张涛.几种河流水质评价方法的比较分析[J].环境科学与管理,2009,34(6):174-176.

[6] " 殷培红,耿润哲,裴晓菲,等.以水环境质量改善为核心建立监督指导农业面源污染治理制度框架[J].环境与可持续发展,2019,44(2):10-15.

[7] " 王晓君,吴敬学,蒋和平.中国农村生态环境质量动态评价及未来发展趋势预测[J].自然资源学报,2017,32(5):864-876.

[8] " 赵健,籍瑶,刘玥,等.长江流域农业面源污染现状、问题与对策[J].环境保护,2022,50(17):30-32.

[9] " 杨滨键,尚杰,于法稳.农业面源污染防治的难点、问题及对策[J].中国生态农业学报(中英文),2019,27(2):236-245.

[10] 王萌,杨生光,耿润哲.农业面源污染防治的监测问题分析[J].中国环境监测,2022,38(2):61-66.

(责任编辑:敬廷桃)

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