陕西省禽畜粪尿污染和农村生活污染估算研究

来源:用户上传      作者: 周 伟 陈 勇

　　 摘 要: 农业非点源污染是一种十分复杂的污染现象。本文针对农业非点源污染的重要来源――禽畜粪尿污染和农村生活污染,通过排污系数法对陕西省禽畜粪尿污染和农村生活污染进行估算。结果表明:(1)2008年陕西生活污染物排放总量达830154.14t,耕地负荷为292.40kg/hm2;禽畜粪尿污染物排放总量为102.00万t,平均耕地负荷为400.23kg/hm2。(2)全省农村生活污染排放的总体趋势基本保持稳定,但其耕地负荷呈现先上升后下降的趋势。然而,禽畜粪尿污染物排放趋势具有较大的波动,2006年达到最高值,从2007年开始出现显著下降,2008年仅为114.01万t。禽畜粪尿污染耕地负荷变动趋势基本和排放总量变动趋势一致。
　　 关键词: 禽畜粪尿污染; 农村生活污染; 估算; 陕西省
　　中图分类号: S216.1 文献标识码: A 文章编号:1009-8631(2010)04-0008-02
　　
　　 陕西省地处我国内陆腹地,位于东经105°29′～111°15′,北纬31°42′～39°35′之间。南北跨纬度7°52′,东西跨经度5°45′,与山西、河南、湖北、重庆(直辖市)、四川、甘肃、宁夏、内蒙古等8个省、市、区毗邻。陕西是中国农耕文明的发祥地,渭河横穿关中平原,形成了渭河灌区,是我国的粮食和苹果主产区之一。由于地理条件复杂多样,自然条件差异很大,全省形成了三大主要的农业类型区:即关中-旱作农业类型区、陕南-旱稻兼作农业类型区、陕北-农牧结合农业类型区。但是,随着农业的现代化进程的加速,人民物质需求的改变,农业生产经营和农村居民生活过程中造成的农业非点源污染损害逐渐凸显。农业活动在支撑了人民生活、经济发展的同时,也给环境带来了很大的压力。本文在基于相关统计资料和参考文献的基础上,对陕西省禽畜粪尿和农村生活污染进行估算,对于探索陕西养殖业发展和农村居民生活过程中的污染程度,为政府制定有效的污染控制政策与措施具有重要的意义。
　　 一、陕西省农业非点源污染形势
　　 由于特殊的地理气候和农村经济的持续发展,陕西省农业非点源污染的形势日趋严峻。养殖业发展和农村居民生活过程中,产生了大量的禽畜粪尿废弃物和农村生活污水。由于政府的农村环保政策的缺失,导致这些农业非点源污染物没有得到及时处理,绝大多数排入农业环境,造成生态环境的损害。张德英等对关中地区3个点8个畜禽场及部分农村庭院畜牧业的畜禽粪尿处理及利用的实地调查发现,60%～70%的畜禽场缺乏粪尿污水处理设施,大中城市的大型集约化畜禽场粪尿污水处理系统不配套,资源浪费及环境污染严重,庭院畜牧业存在着畜禽舍与民宅混杂,造成大量禽畜粪尿堆积[1]。目前,咸阳90%的规模化禽畜养殖场缺乏必要的污染治理设施[2];而铜川市13个大中型规模畜禽场年产粪尿约6000t,每年流失的畜禽粪尿折算有机污染指标达2 300t;对铜川郊区5个大中型畜禽场周围环境调查显示,其中2个畜禽场周围河道夏季发黑发臭,有的甚至常年发黑发臭[3]。陕西省环保局监测数据显示[4],2008年黄河最大的支流渭河水质呈现重度污染,13个监测断面中,Ⅳ类水质断面2个,劣Ⅴ类水质断面9个,76.9%断面超过水域功能标准。
　　 二、陕西省禽畜粪尿污染和农村生活污染估算
　　 (一)估算方法
　　 禽畜粪尿污染及农村生活污染主要是以水体富营养化的形式表现出来,其主要是通过水介质进行污染。目前对禽畜粪尿污染及农村生活污染的估算应用最多的是排污系数法,也称为源强估算法[5-8]。排污系数法对农业非点源污染进行估算有如下优点:(1)不需要考虑污染的中间过程或机制,直接估算进入水体的农业非点源污染物;(2)形式简单,参数较少,应用性较强。禽畜粪尿污染及农村生活污染包括总氮(TN)、总磷(TP)和化学需氧量(CODcr),排放量根据以下公式进行计算:
　　 总氮排放量(PTN):PTN=Q(TN)i・β(TN)i; (1)
　　 总磷排放量(PTP):PTP=Q(TP)i・β(TP)i;(2)
　　 总化学需氧量排放量(PCODcr):PCODcr=Q(CODcr)i・β(CODcr)i;(3)
　　 式(1)、(2)、(3)中,PTN、PTP、PCODcr分别代表污染物中TN、TP、CODcr的总排放量;Q(TN)i、Q(TP)i、Q(CODcr)i分别代表产生TN、TP、CODcr污染的第i类人口或禽畜的数量;β(TN)i、β(TP)i、β(CODcr)i分别代表第i类人口或禽畜的TN、TP、CODcr年排污系数。
　　 (二)排污系数的确定
　　 农村居民生活污染主要是有机质、氮、磷污染,流入水体导致水体富营养化。农村居民生活污染主要来源于农村居民生活过程中排放的生活污水和人粪尿所产生的污染。根据国家统计标准和相关文献[5-9],农村居民生活污染的排污系数如表1所示。
　　 禽畜养殖业产生的农业非点源污染主要是禽畜粪便和尿液污染。禽畜粪尿污染物的排放量主要依据禽畜粪尿的TN、TP、CODcr的排污系数与禽畜饲养数量进行估算。基于国家统计相关标准和现有研究资料[5-8],汇总禽畜粪尿污染物排污系数见表2。
　　 三、估算结果
　　 (一)2008年禽畜粪尿污染及农村生活污染排污情况
　　 根据全省及各地区的农村人口数及农村生活污染排污系数,估算2008年陕西各地区农村生活污染排放情况见表3所示。从表3可以看出,2008年全年陕西生活污染物排放总量达830154.14t。其中CODcr的排放量710594.65t,占85.6%;总氮排放量100990.91t,占12.17%;总磷排放量18568.58t,占2.24%。然而,陕西省各地区由于农村人口不同,农村生活污染排放量差异较大,其中西安、咸阳、渭南生活污染排放量较高,分别占总排放量的14.58%、14.18%和16.10%;杨凌总人口少,农村生活污染的排放仅占总量的0.31%。农村生活污染的耕地负荷是一个可以衡量生活污染的排放强度的指标。2008年陕西省农村生活污染物平均耕地负荷为292.40kg/hm2,西安、咸阳、汉中、安康、商洛和杨凌超过陕西省的平均水平,分别达到464.73,328.92,437.50,381.38,625.72和625.72kg/hm2,其中杨凌最高,达625.72kg/hm2,是全省平均水平的2.14倍。杨凌农村生活污染耕地负荷高的主要原因是:耕地面积少,但农村人口较多,对农业生态系统的压力大。农村生活污染耕地负荷最小的是榆林,仅为158.42kg/hm2。
　　 根据陕西省畜牧业发展状况的统计资料,估算出2008年陕西省各地区禽畜粪便污染物排放情况(表4)。表4表明,2008年陕西省禽畜粪尿污染物排放总量为102.00万t,其中TN、TP、CODcr污染物分别为18.51,4.27和79.23万t,分别占污染物排放总量的18.14%、4.18%、77.67%。各地区由于养殖业发展的结构和规模不同,禽畜粪尿污染物排放量有较大差异,其中,宝鸡、咸阳、汉中禽畜粪尿污染贡献较大,分别达到16.23,16.02和16.23万t,分别占陕西省总排放量的14.24%、14.06%和14.25%;杨凌最小,仅为0.40万t。然而,禽畜粪尿污染的耕地负荷的地区差异也十分明显,陕西省禽畜粪尿污染的平均耕地负荷为400.23 kg/hm2,其中西安、宝鸡、咸阳、汉中、安康、商洛和杨凌均超过全省平均水平,其中以杨凌最高,达950.33 kg/hm2;渭南最小,仅为201.25 kg/hm2。

　　 (二)陕西省禽畜粪尿污染及农村生活污染排放历史趋势
　　 陕西省农村生活污染排放的总体趋势基本保持稳定,但其耕地负荷是呈现上升后下降的趋势,从1990年的0.23t/hm2上升到2006年的0.30t/hm2,之后开始下降,2008年仅为0.29t/hm2(见图1)。陕西省农村生活污染排放保持稳定的主要原因主要是随着城市化水平的逐渐提高,虽然总人口在不断增加,但是农村人口总数变化不大,甚至出现下降的趋势。
　　 根据陕西省养殖业历史统计资料,估算1996-2008年全省禽畜粪尿污染物排放趋势(图2)。图2表明, 1996-2008年共13年中,禽畜粪尿CODcr的排放占主导地位,其次是TN,TP最小。从总污染排放量的趋势看,出现较大的波动,1996年较高,达156.13万t,1997年下降为120.28万t,之后呈现又呈现上升趋势,2006年达到最高值,为168.13万t,从2007年开始出现大幅下降,2008年仅为114.01万t。2007年开始出现剧烈下降的原因,这是由于陕西农业产业结构深化调整以及奶制品质量安全原因,禽畜养殖量下降较大,引起禽畜粪尿污染排放量出现剧烈波动。禽畜粪尿污染耕地负荷趋势也基本和污染物总量排放趋势一致,2006年达最大值,为0.6 t/hm2,之后出现下降,2008年为0.40t/hm2。
　　 四、结论与讨论
　　 从农业非点源污染排放现状来看,2008年陕西生活污染物排放总量达830154.14t,耕地负荷为292.40 kg/hm2。西安、咸阳、汉中、安康、商洛和杨凌的生活污染耕地负荷超过陕西省的平均水平,延安和榆林仍处于较低水平。2008年陕西省禽畜粪尿污染物排放总量为102.00万t,其中TN、TP、CODcr污染物分别为18.51,4.27和79.23万t。全省禽畜粪尿污染的平均耕地负荷为400.23kg/hm2,其中西安、宝鸡、咸阳、汉中、安康、商洛和杨凌均超过全省平均水平,其中以杨凌最高,达950.33kg/hm2;渭南最小,仅为201.25kg/hm2。
　　 从农业非点源污染排放趋势来看,全省农村生活污染排放的总体趋势基本保持稳定,但其耕地负荷是呈现上升后下降的趋势,从1990年的0.23 t/hm2上升到2006年的0.30 t/hm2,之后开始下降,2008年仅为0.29 t/hm2。禽畜粪尿污染物排放趋势具有较大的波动,1996年较高,达156.13万t,1997年下降为120.28万t,之后呈现又呈现上升趋势,2006年达到最高值,为168.13万t,从2007年开始出现大幅下降,2008年仅为114.01万t。禽畜粪尿污染耕地负荷变动趋势基本和排放总量变动趋势一致。
　　 农业非点源污染是一项十分复杂的污染行为,涉及到农业生产和农村居民生活过程中的许多方面,本文定量估算了禽畜养殖业引起的粪尿和农村生活过程中的污水和人粪尿引起的农业非点源污染。然而,控制农业非点源污染也是政府面临的重大课题,政府应综合运用污染税征收、生态补贴、押金退款和建立排污权交易市场等经济手段,同时通过工程措施、耕作措施和管理措施等手段,综合控制农业非点源污染,保障陕西的农业生态的健康与安全。
　　
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