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石潭镇西圳水污染成因及对策建议

2021-10-13清远市清新区环境监测站邓妙清

区域治理 2021年29期
关键词:氨氮水产畜禽

清远市清新区环境监测站 邓妙清

石潭镇西圳水作为滨江河支流之一,发源于东联村委会山根村小组山背和东联村委会狗牯塘水库,西圳水集雨面积10.618平方公里,河流长4.904公里,西圳水途经东联村委会、东安村委会和街道居委会。近年来,西圳水水质不稳定,对滨江干流水质造成一定的影响,影响了人民群众饮用水安全。

一、西圳水环境现状

根据石潭镇西圳水山咀断面2019-2020年监测数据,高锰酸盐指数、化学需氧量、生化需氧量、氨氮和总磷的平均浓度分别为3.66、11.86、2.31、0.51和0.36mg/L,平均水质为V类水质(定类因子为总磷)。其中2019年平均水质为劣V类,主要污染因子为氨氮和总磷,平均浓度分别为0.69和0.49mg/L;其中总磷在5月-8月浓度高,浓度最高月份为8月,达到0.84mg/L,超过III类水质标准3.2倍之后总磷浓度逐月下降;氨氮在5月和8月浓度分别为1.38mg/L和1.1mg/L,分别超III类水质标准0.38倍和0.1倍。2020年平均水质为IV类,总体水质同比有转好趋势,但仍未达到水质目标,主要污染因子依然为总磷和氨氮,平均浓度分别为0.33和0.23mg/L;且总磷浓度在3月份浓度最高,达到0.4mg/L,超过III类水质标准1倍。

二、西圳水加密监测结果

西圳水流经石潭镇,主要包括东安村和东联村,为明确西圳水主要的污染区段,本次结合河长制及行政边界划分情况,于西圳水干流设置东联村、车树岗和大圳面3个监测断面,于支流围石坑水、早禾岗设置监测断面2个,并在新屋村委会附近2个鱼塘设置监测点2个,一共7个监测点位,监测项目为溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮和总磷。监测点位意图见图1。

图1 西圳水监测点位示意图

根据监测结果,西圳水车树岗断面为Ⅱ类,至西圳水干流下游大圳面断面,水质急速恶化为劣Ⅴ类,氨氮浓度由0.139mg/L提高至1.43mg/L,升高9.28倍,总磷浓度由0.1mg/L升高至0.73mg/L,升高了6.3倍,与沿线汇入支流水质较差有关(西圳水支流早禾岗断面水质为Ⅳ类,定类因子为总磷,浓度为0.22mg/L,超过Ⅲ类水质3.4倍),经监测发现上游鱼塘水水质较差为劣Ⅴ类,部分鱼塘氨氮和总磷浓度高达14.7mg/L及5.28mg/L,鱼塘及畜禽养殖场废水排放导致围石坑水质氨氮和总磷分别达到8.87mg/L及2.66mg/L,超过地表水Ⅴ类水质标准3.46倍和5.65倍。

三、西圳水污染排放情况分析

(一)工业源污染物入河量分析

西圳水汇水区范围内不存在工业企业,因此此次西圳水接纳的工业废水排放量为0,污染物入河量为0。

(二)生活源污染物入河量分析

西圳水范围内均为农村用地,涉及自然村21个。经统计,户籍人口5562人,常住人口合计2651人。经调查,目前21个自然村之中已有20个建有人工湿地污水处理池,污水处理池设计处理规模10-40吨/天,污水处理能力合计为425吨/天。参照《清远市水资源公报2018年数据》农村居民人均用水量取127.0L/d,排水系数α取0.85。根据现有农村人口计算,农村生活排水量共计21.92万吨/年(常住人口约为10.44万吨/年),农村生活污染物COD、氨氮和总磷产生量分别为32.87吨/年、4.38吨/年和0.66吨/年,除去处理负荷,农村生活污染物COD、氨氮和总磷散排量分别为19.02吨/年、2.68吨/年和0.32吨/年,因大部分自然村废水直接排放进入周边水体,废水处理设施出水取入河系数0.8,散排农村生活污水入河系数取0.6,则入河量分别为15.22吨/年、2.15吨/年和0.26吨/年(常住人口入河量约为7.25吨/年、1.02吨/年和0.12吨/年)。

(三)畜禽养殖污染物入河量分析

畜禽养殖污染源排放情况根据2020年清新区各河流流域内畜禽养殖现状调研数据进行计算。经统计,2019年西圳水流域范围内共有养殖场18家,2019年生猪总出栏量为2820头,水禽类肉鸡出栏量185000只,鸭出栏量65200只,水禽类均折算为肉鸡类,则水禽类出栏量为315400只。经现状调查,18家畜禽养殖场有12家配有粪污治理设施,另有6家无粪污治理设施,主要采用塘基养殖方式,粪污水冲进入鱼塘进行消纳。参考《全国第二次污染源普查集中式排污系数》相关成果,因此,计算目前西圳水范围内畜禽养殖直排的COD、氨氮和总磷污染物排放量分别为37.92吨/年、0.71吨/年和0.49吨/年,入河系数取0.3,因此2019年西圳水共接纳畜禽养殖污染物COD、氨氮和总磷入河量分别为11.37吨/年、0.21吨/年和0.15吨/年。

(四)水产养殖污染物入河量分析

水产养殖污染物排放量需根据水产养殖模式确定。西圳水范围内面积较大坑塘基本上都存在水产养殖,且都为池塘养殖,无围箱养殖,因此,计算污染物的排放量可用池塘养殖排放系数。根据土地利用数据,水产养殖所涉及的河流水面面积和坑塘面积为877.14亩,合计58.48公顷,因此经计算,西圳水范围内水产养殖COD、氨氮、总磷污染物排放量分别为4.36吨/年、1.34吨/年和0.98吨/年,入河系数取0.3,则2018年水产养殖COD、氨氮和总磷入河量分别为1.31吨/年、0.40吨/年和0.29吨/年。

(五)农田径流污染物入河量分析

参照《全国水环境容量核定技术指南》中推荐的“标准农田法”进行估算。根据石潭镇提供的数据,西圳水范围内水田面积为5037亩,旱地面积5306亩,丰产林1619.3亩,果树林6361亩,合计18323.3亩。据统计,年化肥施用量为921吨,其中氮肥施用量193吨,磷肥施用量100吨。土地利用类型为水田、旱地、水浇地、有林地、果园、茶园、人工牧草地均认为是农业用地,因此结合各行政村农业用地数据计算,西圳水范围内农田径流COD、氨氮和总磷排放量分别为269.79吨/年、53.96吨/年和13.49吨/年,入河系数取0.1,因此目前农田径流COD、氨氮和总磷入河量分别为26.98吨/年、5.40吨/年和1.35吨/年。

(六)城镇径流入河量分析

经结合土地利用数据,此次城镇径流污染物入河主要采用建制镇用地、公路用地等进行统计计算。经核算,西圳水范围内城镇建设用地约为0.04平方公里,COD、氨氮总磷排放入河量分别为0.64吨/年、0.064吨/年和0.013吨/年。

(七)入河污染物分析

经核算,西圳水范围内水体接纳的COD、氨氮和总磷入河总量分别为55.52吨/年、8.22吨/年和2.06吨/年,农田径流污染排放是首要污染原因,COD、氨氮和总磷入河量分别占总量的48.59%、65.62%和65.51%,其次是农村生活源和畜禽养殖排放,农村生活源入河量分别占总量的27.41%、26.15%和12.63%。值得注意的是,水产养殖对总磷贡献率增大,具体来说,主要污染物总磷入河贡献率为农田径流>水产养殖>农村生活源>畜禽养殖>城镇径流。各类型污染源入河量贡献率详见表1。

表1 各类型污染源入河量贡献率

四、西圳水环境问题分析

综合水质加密监测与污染源分析,西圳水的主要污染来源是区域农田径流导致污染物排放,同时,农村生活排放以及畜禽养殖、水产养殖排放的污染物也有一定的贡献率。根据监测结果,西圳水水质从上游西圳水东联村到下游西圳水大圳面,东联村、车树岗和大圳面的流量分别为0.081、0.15和0.28m3/s,但是水质逐渐下降,主要是该河段有围石坑水汇入西圳水,氨氮浓度较高的时间段集中于每年的5月-8月,该时段多为农田施肥浇灌时间,同时也是鱼塘干塘的时间,集中排水将对水质造成较大影响。

(1)农业污染是陆域污染物的主要来源。2019—2020年的常规监测结果显示西圳水的总磷超标问题严重,氨氮偶有超标。2020年10月和11月的监测结果均显示西圳水的水质较好,均未超过地表水III类水质标准。研究区域内陆域污染源的总磷入河量共计2.06吨,主要来自于农业面源,农业面源对总磷入河量的贡献比例达65.51%,对氨氮入河量的贡献比例达65.62%,说明农业污染是影响西圳水水质的主要原因。西圳水范围内的农业种植面积约为9942.4亩,亩均化肥施用量为92.63公斤/亩,超过了全国平均水平,且远远超过了世界平均水平。农业面源污染不能忽视。(2)水产养殖对总磷贡献率增大。水产养殖的总磷入河量为0.29吨,贡献率为14.08%,仅次于农业污染排放。西圳水范围内水产养殖面积达到877.14亩,基本上采用池塘养殖方式,其内部水体的总体稳定性及水体的自身的净化能力不强,同时该种养殖的方式也是一种高产高密度的养殖方式,其内部经常伴有过多的水生动物的粪便及残饵,这些有机质的存在在很大程度上会引发水体的富营养化及水体缺氧,一旦产生上述问题则会非常容易导致水产动物的成群死亡,同时也会诱发水体内部浮游植物短时间内的疯狂生长,从而导致水产养殖的失败。对围石坑水流域范围内的新屋村委会西北面鱼塘和西南面鱼塘水质监测发现,鱼塘水质较差,是引起围石坑水和西圳水水质恶化的直接原因,一旦鱼塘集中排水将对周边河道造成较大影响。(3)农村生活污水散排率高。农村生活源的总磷入河量为0.26吨,贡献率为12.63%。目前,西圳水汇水区范围内的21个自然村中20个自然村建成农村生活污水处理设施,设计污水处理能力合计425吨/天。经计算,农村生活污水中总磷污染物的平均散排率为44%,氨氮的平均散排率为57%。虽然目前流域内处理设施建设能力达到425吨/天,根据现场调查,大部分农村污水处理设施缺乏运维,导致荒废,基本未发挥治理效益,实际有超过50%的生活源污染物未经任何处理直排环境,导致生活源污染仍难以有效控制,污水处理效能未真正发挥。(4)畜禽养殖污染不容忽视。研究区域内畜禽养殖产生的总磷入河量为0.15吨,贡献率为7.16%。根据资料收集情况,各村街上报的畜禽养殖总数量为18家,包括5家养猪场、5家鸭场和8家养鸡场,有6家未建有粪污治理设施,存在较大风险隐患。

五、对策与建议

(一)引导农业产业优化转型,优化农业灌溉方式,推进农业节水

针对农业面源污染应统筹考虑土壤承载力,形成“工程减排-结构减排-管理减排”协同推进的农业污染物削减格局,强化末端治理,根据土壤承载力和环境容量-总量削减要求,此外通过建设生态有机农业,降低化肥使用率,推进有机肥综合利用,强化灌溉节水和农田灌溉渠道、湿地等建设切实降低农业面源污染。突出节水强农,全面加强农田水利建设,形成水源与干、支、斗、农渠相衔接的渠系网络,因地制宜推广渠道防渗、管灌、喷灌、微灌等高效节水灌溉技术,实施节水灌溉等农田水利工程。

(二)强化粪污综合治理

整合资源,规划建设现代化畜禽养殖小区,实行统一规划、统一建设、统一防疫、统一治污,加强养殖粪污资源化利用,发展生猪+蔬菜、生猪+水果产业园区等生态循环农业。建立小、散畜禽养殖退出机制,对不符合自然资源、林业、环保等法律法规的规划和禁养区养殖场(户),坚决予以关闭。

(三)科学布局水产养殖

实施水产养殖池塘标准化改造,鼓励有条件的渔业企业开展集约化养殖。积极推广人工配合饲料,逐步减少冰鲜杂鱼饲料使用。加强养殖投入品管理,依法规范、限制使用抗生素等化学药品。

(四)持续推进农村生活污水治理

针对已建设农村生活污水处理设施的自然村开展运维情况调查,针对缺乏运行维护、处理设施荒废等现象开展专项整治,以镇街为单位,形成统一的农村生活污水运行维护管理模式,委托专业企业开展设施运行维护,切实发挥农村生活污染治理设施处理效益。全面排查已建农村生活污水收集管网建设情况,农村生活污水处理设施应首选自流式无动力密闭式管网进行收集,管网入口应接入家庭化粪池,避免雨水管道接入污水收集管网;对于未建设农村生活污水收集处理设施的村落,完善农户化粪池等相关初级处理设施,构建住户厨房、厕所污水-化粪池-污水收集管网的污水收集通道,避免雨水等混接进入污水收集管网。

(五)保护河流自然形态,促进西圳水自然恢复

严格控制河道内围垦围占,保护现有的河漫滩宽度,以保持河流自然形态,满足河道行洪能力。河道整治时充分考虑生态保护,采取建设河滨生态缓冲带、仿自然河道生境等改善措施,修复河流生态岸线。加强河(湖)带生态建设,鼓励农民退耕退养还湿地。全面排查清理人为拦河堰,确保水体自然流动和下泄,减少死水区形成,提升河道自然修复能力。对于水体流速较低、村镇集中等区域强化垃圾和浮萍清理,保障水体透明度,减少河面覆盖及遮挡,促进底栖和挺水植被的自然恢复。

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