湖北省農村生活面源污染現狀及時空特征

張富林+夏穎+許樹斌+范先鵬+黃敏+熊桂云+劉冬碧+楊利

摘 要：本文采用系數法對湖北省農村生活面源污染產生和排放現狀及時空特征進行了研究。結果表明，湖北省2007、2010和2012年農村生活源生活污水、垃圾、有機垃圾、COD、總氮、總磷、氨氮的年平均產生量分別為44 514.55萬t、407.31萬t、212.26萬t、 456 279.68 t、35 412.59 t、5 456.51 t、12 604.63 t，年均排放量分別為36 996.53萬t、237.55萬t、63.58萬t、364 910.13 t、28 202.75t、3 866.51 t、11 818.72 t，各污染物的產生和排放量呈增加趨勢，年增幅約0.15%；不管氮素還是磷素，農村生活污水都是其產生和排放的主要貢獻者。此外，從污染物的空間分布來看，江漢平原和鄂東沿江平原是各污染物的主要產生和排放區域。

關鍵詞：農村生活；面源污染；現狀；特征；湖北省

中圖分類號：X508 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.12.025

Abstract：The situation and spatio-temporal characteristics of rural living non-point source pollution in Hubei were studied based on producing and discharge coefficients method. The results showed that the annual producing quantities of wastewater， garbage， organic garbage， COD， TN， TP and ammonia nitrogen from rural living were 445.14 million tons， 4.07 million tons， 2.13 million tons， 456 279.68 tons， 35 412.59 tons， 5 456.51 tons， and 12 604.63 tons respectively in Hubei province， the annual discharge quantities of these pollutants were 369.96 million tons， 2.38 million tons， 0.64 million tons， 364 910.13 tons， 28 202.75 tons， 3 866.51 tons， and 11 818.72 tons respectively. The producing and discharge quantities of these pollutants increased at the rate of 0.15% per year. No matter nitrogen or phosphorus， the rural wastewater was the main contributor to producing and discharge. From the view of spatial distribution， Jianghan Plain and Eastern Hubei Plain along the Yangtze River were the main producing and discharge regions of all pollutants from rural living in Hubei province.

Key words：rural living； non-point source pollution； situation； characteristics； Hubei province

當前，我國農業面源污染問題日益突出[1-2]。據2007年開展的第一次全國污染源普查結果，我國農業源氮、磷和化學需氧量排放數量已達270.46萬t、28.47萬t和1 324.09萬t，分別占各類污染源總排放量的57.2%、67.4%和43.7%[3]。農業面源污染特別是在集約化農區，已成為農田生態環境質量下降、地表水富營養化、地下水硝酸鹽污染、農田生產能力降低的重要原因[4-5]。

農村生活面源污染是農業面源污染的重要組成部分，其污染物隨意排放不僅會產生臭氣、滋生病菌，也會對當地水體和土壤的質量產生影響，進而影響農業可持續發展[6]。隨著農村經濟的發展和生活水平的提高，我國農村生活面源污染變得日益不可忽視[7]。湖北省是農業大省，但關于湖北省農村生活面源污染的現狀和趨勢鮮有系統研究報道。本文對湖北省農村生活面源污染現狀和時空變化特點進行了研究，以期為開展相關治理提供科學支撐。

1 研究方法

本文農村生活源污染物研究類別為農村生活污水的污水量及COD、總磷、總氮量，生活垃圾的垃圾量、有機垃圾量及總氮、總磷量。其中有機垃圾主要指剩菜、剩飯等食品類廢物和動植物纖維類。湖北省2007、2010和2012年農村生活各污染物產生與排放量通過系數法計算。具體方法是：先根據生態類型、經濟發展程度將湖北省各縣區分類，并通過查閱湖北農業統計年鑒獲得各縣區農村常住人口數量，再參考全國第一次污染源中三峽庫區、太湖流域和巢湖流域的污染物產排系數計算各縣區各種污染物的產排量。參照污染物產生排放系數見表1和表2。具體各污染物的產排量計算方法如下。

其中N為污染物產生排放總量（t·年-1），ki 為第i個縣區市的污染物產生排放系數，ni為第i個縣區市的農村人口數（萬人）。

2 結果與分析

2.1 農村生活源污染物產排總量endprint

對湖北省農村生活源各污染物的產生、排放量進行了3年調查分析，結果顯示，全省農村生活源污水、垃圾、有機垃圾、COD、總氮、總磷、氨氮的年平均產生量分別為44 514.55萬t、407.31萬t、212.26 萬t、456 279.68 t、35 412.59 t、5 456.51 t、12 604.63 t，各污染物的產生量呈小幅增加趨勢，年增幅約0.15%（表3）。全省農村生活源污水、垃圾、有機垃圾、COD、總氮、總磷、氨氮的年平均排放量分別為36 996.53萬t、237.55萬t、63.58萬t、364 910.13 t、28 202.75 t、3 866.51 t、11 818.72 t，各污染物的排放量也以年0.15%的幅度增加（表4）。

2.2 農村生活源氮磷產排組成特征

對農村生活源氮素產生和排放的組成進行分析可知，不管是哪個年份，農村生活源氮素的產生都以農村生活污水為主，農村生活污水產生總氮量平均為85 061.99 t·年-1，占總產生量的比例平均為80.1%，生活垃圾中有機垃圾產生氮素較少，僅為7 058.6 t·年-1。農村生活源排放氮素也以生活污水為主，其排放量平均為25 936.03 t·年-1，占總排放量的比重高達92.0%，有機垃圾排放氮素占比也較低，僅為8.0%（圖1）。

農村生活源磷素的產生和排放特點與氮素類似，農村生活污水也是磷素的主要產生和排放貢獻者，其產生量和排放量分別為3 575.83 t·年-1和3 288.47 t·年-1，占總產生量和排放量的比重分別高達65.5%和85.0%（圖2）。

2.3 農村生活源污染物產生排放的空間分布特征

湖北省農村生活源生活污水、有機垃圾、COD、總氮、總磷和氨氮等污染物的產生量空間分布見圖3。從圖中可以看出，江漢平原和鄂東沿江平原地區，特別是江漢平原地區是上述污染物的主要產生區域，兩個區域農村生活污水、有機垃圾、COD、總氮、總磷和氨氮的產生量分別占總產生量的51.6%，44.9%，49.8%，59.0%，58.0%和64.4%。

從污染物排放的空間分布來看，江漢平原和鄂東沿江平原地區，特別是江漢平原地區也是上述污染物的主要排放區域，兩個區域農村生活污水、有機垃圾、COD、總氮、總磷和氨氮的排放量占總排放量的比例分別60.2%，34.0%，60.5%，64.5%，62.3%和68.2%。

3 討 論

農村生活源污染是農業面源污染的重要組成部分，其污染物包括生活污水和生活垃圾以及伴隨的氮素、磷素及COD等。農村生活面源污染的產生和排放與農村常住人口數、生活水平、生活習慣、水資源的享有狀況等有關。有研究表明，收入水平越高，生活污水、有機垃圾以及伴隨氮磷的產生和排放量都越大[8-9]。本研究發現江漢平原和鄂東沿江平原地區是湖北省農村生活面源污染的主要產生和排放區域，可能與這些地區經濟比較發達、農民生活水平較高有關。

從本研究來看，生活污水是湖北省農村面源污染氮素和磷素產生和排放的主要貢獻者，特別是排放的主要貢獻者，其排放的氮素和磷素占農村生活源排放總量的比例分別高達92.0%，85.0%；江漢平原和鄂東沿江平原地區是農村生活面源污染的主要排放區域。因此，防治湖北省農村生活面源污染應重點防治生活污水，并重點在江漢平原和鄂東沿江平原地區進行。

此外，本研究中的污染物排放是以農戶庭院為界限，即只要污染物離開農戶庭院這個小環境就認為是排放到環境中，而污染物要對水體產生污染，還需要從農戶庭院外遷移到次級河流、湖泊等水體，在此過程中污染物還會轉化、衰減[10-11]。因此，本研究雖然已初步摸清了湖北省農村生活面源污染產生、排放現狀及空間分布，但為了更準確掌握全省農村生活面源污染的狀況和貢獻，還需要進一步監測研究污染物的入河湖系數，測算全省農村生活面源污染的入河入湖量。

4 結 論

（1）湖北省農村生活污水、垃圾、有機垃圾、COD、總氮、總磷、氨氮等污染物在2007、2010和2012年的平均產生量分別為44 514.55萬t、407.31萬t、212.26萬t、456 279.68 t、35 412.59 t、5 456.51 t、12 604.63 t，平均排放量分別為36 996.53萬t、237.55萬t、63.58萬t、364 910.13 t、28 202.75 t、3 866.51 t、11 818.72 t，各污染物的產生和排放量呈增加趨勢，年增幅約0.15%。

（2）從排放源來看，不管氮素還是磷素，農村生活污水都是其產生和排放的主要貢獻者。

（3）從空間分布來看，江漢平原和鄂東沿江平原是農村生活各污染物的主要產生和排放區域。

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