太湖流域非点源污染特征与控制34386.docx

增刊 李兆富等：太湖流域非点源污染特征与控制 95太湖流域非点源污染特征与控制* 国家自然科学基金项目（编号:40371111）资助. 2004-01-12收稿;2004-08-05收修改稿. 李兆富,男,1977年生,博士生. E_mail:zfli李兆富1,2 杨桂山1（1:中国国科学院院南京地地理与湖湖泊研究究所,南南京 22100008；2:中中国科学学院研究究生院,北京 10000399）提 要 太湖湖流域非非点源污污染已经经相当严严重，直直接威胁胁太湖流流域的水水环境安安全. 本文综综述了太太湖流域域非点源源污染来来源于：农业生生产的化化肥、农农药污染染；畜禽禽水产养养殖污染染；城市市地表径径流面源源和道路路线源污污染；城城镇、农农村生活活污水的的非达标标排放；大气的的干湿沉沉降等. 并分分析了太太湖流域域非点源源污染的的影响因因素以及及时空分分布特点点，最后后从控制制非点源源污染源源和污染染物输移移过程提提出控制制和治理理非点源源污染的的措施. 关键词 太湖流流域 非点源源污染 土地地利用分类号 X8332太湖是我国国第三大大淡水湖湖泊，湖湖泊面积积24228kmm2，流域域面积3365000kmm2. 由由于人口口增加、经经济发展展迅速，产产生大量量污水进进入流域域水体使使得湖泊泊及其流流域的生生态系统统受到严严重破坏坏，造成成水质污污染，富富营养化化日趋严严重，导导致流域域的水质质性水资资源危机机，直接接影响到到流域内内社会经经济的可可持续发发展. 19998年底底实行的的太湖流流域污染染源达标标排放行行动（简简称“零点”行动）在在一定程程度上对对遏制水水环境恶恶化起了了一定作作用，但但从19999年年和20000年年太湖水水质监测测资料分分析，太太湖的水水环境问问题远没没有解决决1. 有有关研究究表明，在在太湖水水体富营营养化的的总氮贡贡献率中中，工业业废水占占16，生活活污水占占25，农业业面源占占59；总磷磷的贡献献率中，工工业废水水占100，生生活污水水占600，农农业面源源占300. 农业生生产与农农村生活活污水是是太湖地地区水体体富营养养化的主主要因子子2. 由由此可见见，太湖湖流域非非点源污污染相当当严重，已已经成为为威胁流流域水环环境健康康的主要要因素. 本文文将对太太湖流域域非点源源污染的的特征、影影响因素素以及时时空分布布进行分分析，并并提出控控制太湖湖流域非非点源污污染的管管理措施施和建议议. 1 太湖湖流域非非点源污污染基本本特征非点源污染染是在较较大范围围内，大大气、地地面和土土壤中的的污染物物通过地地表径流流进入地地表水和和地下水水，并在在水体中中大量富富集从而而导致水水环境污污染. 非点源源对水环环境造成成的污染染主要通通过以营营养物型型和有毒毒害型污污染物污污染水体体环境. 主要要来源于于农业生生产和城城镇生活活污水的的N、PP流失是是引起水水体富营营养化的的重要原原因. 另外，来来自于农农药、除除草剂及及其降解解产物、化化肥中的的重金属属、有毒毒有机物物以及大大气沉降降物中的的毒害型型污染物物引起的的水体环环境污染染也很严严重并最最终影响响到人类类本身. 1.1 农田化化肥、农农药流失失太湖流域农农业的特特点是集集约化程程度高，化化肥与农农药的大大量使用用一方面面促进了了农业增增产，另另一方面面也对生生态环境境带来了了严重的的负面影影响. 过量的的氮肥施施用，氮氮、磷、钾钾比例失失调，加加之不合合理的使使用方法法，使得得氮肥利利用率只只有300%-335，没没有被利利用的氮氮素进入入大气和和水环境境中，造造成非点点源污染染. 据据研究3，苏苏南太湖湖地区，119877年在施施氮肥3345kkg/（hhm2·a），施施磷188 kgg/（hhm2·a）水水平下，农农田流入入水体氮氮素总量量为3.37××104t，净净流失量量为2.55××104t，年年公顷总总输出554.33kg，净净输出335.66kg；农田磷磷总排出出量为4440.4t，每每年2.39gg/hmm2，磷净净排出量量为833.3tt，每年年0.445g/hm22. 农农田使用用的氮肥肥有100的氮氮素流入入水体. 研究究表明农农业面源源氮的入入湖量占占总量的的72-755，目目前太湖湖流域的的农田氮氮肥使用用量为3345kkg/hhm2，是科科学施肥肥量（1120-1800kg/hm22）的两两倍左右右4，大量量面源氮氮的流失失最终汇汇入湖泊泊，加剧剧湖泊富富营养化化. 另另外，大大量高毒毒和水溶溶性农药药使用也也对太湖湖流域的的水环境境质量带带来了很很大的影影响. 据估算算，上海海市郊约约有400t/aa以上的的农药通通过农田田径流和和渗漏进进入水环环境55. 1.2 畜禽水水产养殖殖污染畜禽粪便流流失污染染地表水水环境的的现象已已成为太太湖流域域最引人人注目的的面源污污染问题题之一. 据测测算，苏苏州全市市的猪粪粪利用率率为800，牛牛、羊、禽禽粪900，其其余随冲冲圈废水水和雨水水流失；家畜尿尿液利用用率在110左左右，其其余流入入低洼地地和河水水中. 上海市市郊全年年畜禽粪粪尿产生生量7000万吨吨左右，其其中猪粪粪尿占665，耕耕地平均均负荷量量为188t/hhm2. 全全年进入入水环境境的粪尿尿量为2206万万吨，占占总量的的29.64. 这这些粪尿尿严重污污染了水水体，畜畜禽粪尿尿高负荷荷区的河河水溶解解氧几乎乎为零，CCODCCr高达达2000mg/L55. 此外，水水产围网网养殖面面积扩大大，养殖殖密度增增加和缺缺乏有效效的管理理，剩余余饵料及及水产排排泄物在在一定程程度上加加剧了水水质污染染和富营营养化进进程66. 1.3 城镇地地表径流流面源和和道路线线源污染染城镇地表如如商业区区、街道道、停车车场、建建筑工地地等，聚聚集了一一系列污污染物，如如油类、盐盐分、氮氮、磷、有有毒物质质及城市市垃圾，在在降雨过过程中雨雨水及其其形成的的地表径径流冲刷刷地面污污染物，通通过排水水渠道或或直接进进入河流流湖泊等等水体，造造成地表表水污染染. 太太湖流域域快速的的城市化化进程可可能带来来的非点点源污染染加剧不不容忽视视. 此此外，来来自于道道路交通通的线源源污染也也很严重重，研究究发现，交交通直接接贡献大大约0.7g/(kmm·辆)的的固体颗颗粒物，汽汽车排放放大约00.2gg/(kkm·辆)废废物和00.1225 gg/(kkm·辆)的的轮胎磨磨损77. 太湖流流域路网网发达，对对于道路路径流引引起的非非点源污污染负荷荷还有待待于进一一步研究究. 1.4 城镇、农农村生活活污水的的非达标标排放 太太湖流域域城镇化化建设发发展很快快，流域域的中小小城市、农农村乡镇镇及农户户居民点点的生活活污染是是非点源源污染不不断增长长的一个个重要原原因. 生活污污染包括括生活污污水和人人粪尿. 有研研究表明明8，19993年年上海市市郊农村村人口3393.6万人人，居民民人口1165.7万人人，年产产生活污污水2.98××108t，进进入水环环境的污污染量TTN为331799t/aa、TPP为7995.44t/aa；COODCrr为3117933t/aa；人类类尿2004×104t，进进入水环环境污染染量TNN为15574.8 tt/a，TTP为2270.0 tt/a，CCODCCr为1101998t/a. 生活污污染P值值仅次于于畜禽粪粪尿占等等标排放放量的221.771. 对太太湖一级级保护区区雪堰镇镇各种类类型非点点源氮污污染研究究结果显显示，农农村、城城镇居民民生活污污水和人人粪尿排排放分别别占排放放总量的的18.9和和7.2299. 1.5 大气干干湿沉降降污染 大大气干湿湿沉降与与大气污污染及气气象条件件有关. 干沉沉降仅在在降雨之之间才显显著，其其沉降率率通常比比湿沉降降小些. 重力力作用是是决定大大气干沉沉降的主主要机制制，但表表面撞击击、静电电吸引、吸吸附和化化学反应应等，是是细小粒粒子（小小于1m）沉沉降的重重要原因因. 降降水是大大气污染染物的良良好载体体和清除除者，降降水中含含有的大大量污染染物，如如酸类、有有毒金属属、有机机物、氮氮磷物质质等，致致使地表表水体受受到污染染. 太太湖流域域雨量丰丰沛，年年平均降降雨量110100-14400mmm，酸酸雨出现现频率很很高. 有研究究表面，因因降雨带带进太湖湖的TIIN、PPO43-和CCOD分分别占同同期入湖湖TN、TTP和CCOD总总量的99.8-155.5、1.9-2.22和33.5-6.00110. 由此此可见，太太湖流域域由大气气污染引引起的湿湿沉降，特特别是酸酸性降水水引入的的氮化合合物污染染，在太太湖富营营养化过过程中占占有很重重要的位位置，是是重要的的面源污污染之一一. 2 太湖湖流域非非点源污污染影响响因素分分析2.1 不同土土地利用用类型对对污染物物流失量量的影响响不同的土地地利用类类型和土土地利用用结构对对污染物物的流失失有显著著的影响响. 不不同的土土地利用用类型具具有不同同的地表表覆被，影影响降水水-产流流过程，进进而影响响污染物物的输出出量，导导致不同同土地利利用类型型的非点点源污染染负荷差差异显著著. 张张大弟对对上海市市郊4种种（稻田田、旱田田、村、镇镇）地表表径流污污染负荷荷调查的的结果显显示村径径流的总总磷和氨氨氮浓度度最高分分别为11.688mg/L、33.288mg/L55. 于兴修修、梁涛涛等在太太湖上游游西苕溪溪流域模模拟试验验结果表表明，在在相同的的降雨条条件下，氮氮、磷的的流失速速率和流流失量随随土地利利用/土土地覆被被类型的的不同表表现出明明显差异异，地表表径流水水相总氮氮的流失失量桑林林最大，水水田最小小. 总总磷的流流失量也也是桑林林最大，高高出水田田和松林林的5倍倍111,122,133. 对苏州州河不同同土地利利用类型型研究显显示，水水田、旱旱地、苗苗园、村村、镇等等的平均均单位TTN污染染年负荷荷量分别别为199.199kg/hm22、199.488kg/hm22、6.30kkg/hhm2、244.811kg/hm22、144.966kg/hm22，TPP单位污污染负荷荷量分别别为2.86kkg/hhm2、3.19kkg/hhm2、2.24kkg/hhm2、9.60kkg/hhm2、4.26kkg/hhm2 144. 由此分分析，不不同的土土地利用用类型对对非点源源污染物物的流失失影响较较大，进进入太湖湖的污染染物中，总总氮排放放量最多多的是太太湖流域域的农业业非点源源污染，总总磷排放放量最多多的是城城镇居民民的生活活污水. 另外，许多多自然因因素，如如不同的的土壤（土土壤种类类、土壤壤结构、土土壤质地地）、地地形、坡坡度以及及降雨强强度、历历时等因因素影响响土壤被被侵蚀以以及可溶溶性污染染物流失失的能力力，从而而对非点点源污染染的发生生有相当当的影响响. 2.2 农田管管理对农农业非点点源污染染的影响响农田管理包包括农田田的耕作作方式，化化肥、农农药的种种类、使使用量、使使用时间间和方式式，农田田灌溉方方式等. 张大大弟等研研究了农农药施用用量、施施用期等等对水溶溶性农药药流失的的影响，单单位耕地地面积农农药用量量，农药药使用时时期和农农药在稻稻田水中中的消解解速度，直直接关系系到农药药流失时时的浓度度155. 潘根兴兴等提出出合理高高效的施施肥技术术有利于于控制NN、P的的农业非非点源污污染116. 太湖湖地区农农田生态态系统NN、P等等主要水水污染物物的迁移移、淋失失状况随随轮作方方式、作作物种类类及施肥肥状况而而变化，农农田与沟沟渠间的的缓冲林林带有利利于截留留和净化化土壤径径流中的的N、PP等物质质，从而而在一定定程度上上控制农农业非点点源污染染177. 3 非点点源污染染时空分分布特点点降雨径流是是非点源源污染发发生的直直接动力力，因此此，流域域内降雨雨的时间间分布决决定着非非点源污污染发生生的时间间特征. 太湖湖流域全全年有33个明显显的雨季季，即：4、55月的春春雨，66、7月月的梅雨雨，8、99月的台台风雨. 农业业面源污污染负荷荷量随年年降水量量的增加加而增大大3. 苏苏州河流流域内非非点源污污染是主主要的污污染源，非非点源污污染负荷荷表现为为梅雨>>秋雨>>春雨>>冬雨的的季节性性规律14. 为为了减少少农田氮氮磷的流流失，应应该把握握施肥的的时间，以以免施肥肥不久就就遭到冲冲洗流失失. 因受自然和和人为等等多因素素的影响响和不同同因子对对污染物物的贡献献率大小小不同，造造成了非非点源污污染物流流失的空空间差异异. 浙浙西西苕苕溪流域域从上游游到下游游水质逐逐渐变差差，分析析表明，非非点源污污染是西西苕溪流流域水质质恶化的的重要原原因，其其来源主主要是农农田和竹竹林的肥肥料流失失、城镇镇径流及及居民生生活污水水等118. 对杭杭嘉湖水水网平原原地区开开展的农农业非点点源污染染调查表表明，畜畜禽粪尿尿污染、乡乡镇生活活污染和和地表径径流污染染对水体体污染的的负荷贡贡献率分分别为443.881、229.991和和22.43199. 上海市市郊非点点源污染染负荷量量大，进进入水环环境的CCODCCr、总总氮、总总磷分别别为166.733×104t、22.544×104t和00.4773×104t，严严重影响响市郊的的水环境境质量8. 苏南南太湖地地区土地地利用集集约，年年均施氮氮、磷量量分别为为3455kg/hm22、188kg/hm22，19987年年的农业业面源氮氮、磷负负荷总量量分别为为3.337×104t和4440.4t20. 对对太湖一一级保护护区武进进市雪堰堰镇各种种类型非非点源氮氮污染负负荷研究究结果表表明，在在各种类类型农业业非点源源污染中中，农田田氮排放放负荷占占72.7，农农村居民民氮排放放占188.9，城镇镇居民氮氮排放占占7.22，养养殖业氮氮排放占占1.22221. 由此此可见农农田氮素素流失施施主要的的非点源源污染来来源. 太湖流流域西部部的宜溧溧河流域域的农业业面源污污染也日日趋严重重222，220011年宜兴兴湖滏镇镇农田总总氮输出出平均为为4.6643kkg/(hm22·a)223. 4 非点点源污染染的管理理与控制制对非点源污污染的控控制与管管理可以以考虑从从污染源源头和污污染物传传输路径径的控制制着手，同同时加强强污染形形成机理理和运移移规律等等的科学学研究. 4.1 非点源源污染源源的管理理和控制制对不同的非非点源污污染类型型采取不不同的控控制措施施. 农农田非点点源污染染是太湖湖流域非非点源污污染最为为严重的的类型之之一，在在改变农农田耕作作方式和和灌溉方方式以减减少非点点源污染染发生的的同时，重重点应该该加强对对农药、化化肥使用用的管理理. 鼓鼓励引导导农民科科学施用用化肥、农农药，提提倡科学学测土施施肥，以以最佳经经济、生生态效益益施肥量量施肥，发发展生态态农业，从从源头上上控制农农田非点点源污染染. 对对于城市市非点源源污染，从从源头上上考虑应应该保持持城市的的清洁，减减少污染染物的存存在，加加强城市市垃圾回回收管理理. 4.2 非点源源污染扩扩散的管管理和控控制加强对污染染物扩散散途径的的控制，采采取适当当的措施施，减少少污染物物排入地地下或地地表水体体的数量量. 利利用不同同植被对对土壤养养分吸收收能力的的互补作作用和景景观因子子对非点点源污染染物的截截留和过过滤能力力，通过过建立适适当的人人工溪沟沟、湿地地244、沙沙层过滤滤带及植植被缓冲冲带117等等，可以以有效地地减少农农田地表表河地下下径流带带来地非非点源污污染. 在城镇镇地区，要要加快生生活污水水收集处处理管网网设备建建设，提提高对生生活污水水处理率率. 4.3 加强非非点源污污染科学学研究和和监测管管理 目目前对非非点源污污染形成成的机理理和非点点源污染染物空间间运移地地规律尚尚不清楚楚，导致致在控制制和治理理非点源源污染时时困难较较大，应应该加强强科学研研究. 在不同同性质和和不同层层次部门门，建立立相应的的非点源源污染监监测与管管理机构构，随时时监测研研究非点点源污染染的起源源、特点点和变化化. 研研究非点点源污染染的形成成特征和和输移机机制，监监测非点点源污染染的源和和汇尤为为重要， 成为非非点源污污染控制制和管理理的基础础. 参 考 文 献1 黄文文钰,杨杨桂山,许朋柱柱. 太太湖流域域“零点”行动的的环境效效果分析析.湖泊泊科学,20002,114(11):667-7712 杨桂桂山,王王德建等等. 太太湖流域域经济发发展、水环境境、水灾害害.北京京:科学学出版社社, 2200333 马立立珊,汪汪祖强,张水铭铭等. 苏南太太湖水系系农业面面源污染染及其控控制对策策研究. 环境境科学学学报, 19997,117(11):339-4474 孙顺顺才,黄黄漪平. 太湖湖 .北北京:海海洋出版版社,119933:1-27115 张大大弟,章章家骐,汪雅谷谷. 上上海市郊郊主要的的非点源源污染及及防治对对策. 上海环环境科学学,19997,16(33):11-36 谷孝孝鸿,王王晓蓉,胡维平平. 东东太湖渔渔业发展展对水环环境的影影响及其其生态对对策. 上海环环境科学学,20003,22(110):7022-70047 U S EEnviironnmenntall Prroteectiion Ageencyy. 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Baasedd onn thhe sstuddiess inn reecennt yyearrs, thiis ppapeer ssummmariizess thhe rreseearcch rresuultss off noon-ppoinnt ssourrce pollluttionn inn Taaihuu Reegioon. Non-poiint souurcee poolluutioon iis ccaussed by soiil eerossionn frrom crooplaand andd frrom pessticcidee annd fferttiliizerr apppliicattionns, livvesttockk inndusstryy, uurbaan rrunooff andd viillaage livvingg seewagge, andd weet aand dryy deepossitiion. The efffectt faactoors on NPSSP aare disscusssedd annd tthe disstriibuttionn off NPPSP in timme aand spaace is anaalyzzed. At llastt, wwe ppropposee seeverral meaasurremeentss too coontrrol andd maanaggemeent NPSSP.Keywoordss: TTaihhu LLakee reegioon; nonn-poointt soourcce ppolllutiion; laand usee