胡承婷 李建华

摘 要 为研究苏州市西山岛农业非点源污染现状，运用优化后的输出系数法模型，对西山岛金庭镇2018年的非点源污染进行估算。非点源污染COD、总氮、总磷的年输出总量分别为91.65 t、20.14 t、4.66t。日常污水和果茶园是COD的主要污染源，生活垃圾和果茶园是总氮的主要污染源;总磷的主要污染物来源是生活垃圾和果茶园。并且根据污染负荷输出量的分析，对于研究区的非点源污染控制要集中在对生活污水、生活垃圾和果茶园污染3个方面，提出了相应措施和控制方法。

关键词 非点源污染;输出系数法;污染负荷估算;西山岛

中图分类号：X52 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.32.083

面源污染，又称非点源污染（Non-point source pollution，NSP），是指污染物在降水或径流的冲刷作用下，随径流汇入湖泊河流等水体而引起的污染问题，根据发生区域和发生过程的不同，分为农业面源污染和城市面源污染，而农业污染源占主导[1]。与点源污染相比，非点源污染具有污染发生时间的随机性、发生方式的间歇性、机理过程的复杂性、排放途径及排放量的不确定性、污染负荷的时空变异性、监测模拟与控制的困难性等特点[2]。运用输出系数法估算非点源污染，在国内外已有许多研究[3-4]。利用相对容易得到的土地利用情况等资料，避开了对发生机理的过程研究，所需参数较少，操作简便可行。基于此，对苏州市西山岛的总氮（TN）、总磷（TP）和COD的污染负荷进行分析，并提出了针对性治理措施和控制方法。

1 研究区与研究方法

1.1 研究区域概况

苏州市金庭镇是我国淡水湖泊中最大的岛屿。管辖秉场村、石公村、庭山村等12个行政村。金庭镇总人口43 667人，陆域面积82.36 km2。主岛西山岛，陆地面积79.8 km2，南北宽11 km，东西长15 km，湖岸线逶迤曲折，长达50 km。金庭属北亚热带湿润性季风气候类型，四季分明、温暖湿润、降水丰沛、日照充足和无霜期较长。年平均温度在16 ℃左右，降水一般集中在4—9月，年降水量在1 000～1 500 mm。经济以农业为主，耕地633.3 hm2，园地1 929.9 hm2，林地1 566.87 hm2。太湖流域对于金庭镇的经济发展有不可缺少的作用。

1.2 研究方法

1.2.1 输出系数法

输出系数法是利用半分布式途径计算流域年均污染负荷量的数学模型，最早是20世纪70年代美国和加拿大在研究土地利用-营养负荷-湖泊富营养化关系的过程中提出的，也称为单位面积负荷法。Johnes等[3]针对早期输出系数模型的不足，进行了改进和优化。他们对种植作物不同的耕地采用了不同的输出系数;对不同畜禽养殖根据其数量和分布采用了不同的输出系数;对人口的输出系数则主要根据生活污水的排放和处理情况来选定。本研究采用张敏等[5]所改进后的模型：

式中，L：营养物（污染物）的输出负荷;α：为降雨影响系数;λi：流域损失系数（流域损失系数=污染物入河系数×降解系数）;Ei：第i种营养源（污染来源）的输出系数;Ai：第i类土地利用类型的面积或第i种牲畜的数量、人口数量;Ei：第i种营养源的营养物（污染物）输入量。M为流域多年平均NPS负荷量;Mi为第i年的流域非点源污染负荷量。

1.2.2 输出系数确定

根据统计年鉴、当地农业部门统计数据以及苏州科技学院对金庭镇的总体规划现状调查报告，金庭镇的人口数量、农林用地（水田、旱地和果茶园）面积等基本数据见表1，金庭镇的牲畜与水产中，猪398头、羊211头、家禽1.93万羽、鱼类127 t、虾蟹类762 t。通过查阅大量关于太湖流域的文献，并结合金庭镇太湖流域的实际状况，确定了苏州市金庭镇太湖流域非点源污染负荷的估算系数（表2），并通过公式（1）计算污染物输出量。

（1）污染物输出系数。金庭镇镇区所在的西山岛是太湖流域中最大的岛屿，因此旱地和桑茶果园的COD、TN、TP输出系数参考太湖流域的研究结果[6]，畜禽粪便污染物输出系数参考吴一鸣等[4]的研究;关于太湖东部流域的水产养殖污染物输出系数参考第一次全国污染源普查数据;日常生活污水和人粪尿的COD、TN、TP输出系数参考“原国家环保局确定的太湖流域污染源调查”数据[7]。降雨影响系数根据2017年和2018年同时期西山岛15条河道断面水质指标和年径流量，通过公式（2）计算所得。

（2）入河系数。在降雨期，旱地、桑茶果园的非点源污染负荷会随着地表径流一起进入水体，故在各种污染负荷的入河系数视为相同[8];畜禽粪便入和畜禽污水研究区域缺少相关研究，故参考相关文献[4];水产养殖产生的污染物一般直接留在水体中，污染负荷视为全部入河;农村生活污水入河系数参考太湖流域相关调查数据[9]。在季度采样时对当地居民进行访谈调查，在金庭镇农村地区生活垃圾乱堆乱扔现象较严重，处理率很低，因此农村生活垃圾产生的非点源污染负荷视为全部入河。污染物降解系数：COD降解系数参考《浙江省太湖流域水功能区纳污能力及限制排污总量意见方案》，TN和TP降解系数参考文献[10]。

2 结果与分析

2.1 金庭镇非点源污染负荷输出总量

通過模型计算得到金庭镇非点源污染COD、TN、TP的输出总量分别为91.65 t、20.14 t、4.66 t。由图1可知，果茶园和日常污水的COD输出量最大，分别可达到48.21 t·a-1和31.89 t·a-1;生活垃圾和果茶园对TN输出量贡献最大，分别达到8.69 t·a-1和4.68 t·a-1;TP输出量贡献较大的也是生活垃圾和果茶园，输出量分别为1.88 t·a-1和1.35 t·a-1。

将以上11个污染源分为生活污水、生活垃圾、农林用地、畜禽养殖、水产养殖五大类，并分析污染负荷比。由图2可知，农林用地和生活污水是COD的主要污染源，贡献率分别为57.0%、35.9%;生活垃圾和农林用地是TN的主要污染源，贡献率分别为42.3%和27.2%，生活污水中TN贡献率占比也达到24.5%;TP的主要污染物来源是生活垃圾和农林用地以及生活污水，分别占40.3%、31.5%和20.1%。

农村生活污水中有机物含量较高，大量COD随着生活污水进入水体。由于农村地区生活垃圾的乱堆乱放现象严重，降雨时垃圾中的大量氮磷营养负荷直接释放或者随降雨径流进入河湖水体。因此农村生活污染是金庭镇非点源污染COD和氮磷负荷的重要来源。

金庭镇果园面积占耕地面积的48.7%，茶园面积占耕地面积的31.9%，在降雨集中期，不合理的施肥方式造成果茶园和农田的氮磷流失，果茶园的COD、氮磷贡献率分别占农林用地输出量的92.2%、83.8%和92.2%。

2.2 研究区非点源污染控制措施

根据以上污染负荷输出量的分析可以发现，针对研究区整个小流域的非点源污染控制要集中在对生活污水、生活垃圾和果茶园污染3个方面，具体措施如下。

1）针对农村生活污染严重，需要因地制宜开展农村生活污水、生活垃圾治理，各村生活污水应该建设集中式污水处理措施，生活垃圾不得排入水体。较分散的农户采用小型一体化污水处理设施处理排放，收集处理后水就地回用或达标排放，避免村庄污水以非点源的形式入河[11-12]。

2）在农林用地方面，鼓励农民测土配方施肥、生物防止和精准施药技术，河流周围一定范围内不得种植高耗肥作物[13]。对于果茶园区域，根据金庭镇的丘陵地貌特征和农户个人承包种植业规模小等特点，课题组目前正在开发以模块化生态箱组合技术为主，辅之以生态沟渠往复式植物栅格水质净化技术、退化河道湿地水文过程调控与生态恢复技术、基于面源污染拦截的河流生态护坡与缓冲带构建技术等形成金庭镇果园林地面源污染截留及削减的组合技术体系，实现入河氮磷污染物的有效削减。

3 结论

通过查阅大量文献研究、统计年鉴和当地农业部门统计数据以及苏州科技学院对金庭镇做的总体规划现状调查报告的数据，对2018年西山岛金庭镇的非点源污染进行估算。非点源污染COD、TN、TP的年输出总量分别为91.65 t、20.14 t、4.66 t。日常污水和果茶园是COD的主要污染源，生活垃圾和果茶园是TN的主要污染源;TP的主要污染物来源是生活垃圾和果茶园。并且根据污染负荷输出量的分析，对于研究区的非点源污染控制要集中在对生活污水、生活垃圾和果茶园污染3个方面，提出了相应措施和控制方法。

参考文献：

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