关于非点源性污染的研究--毕业论文.doc
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1、摘 要本文研究了临沂市各种类型非点源磷污染的负荷分配情况。结果表明,临沂市各种类型非点源污染中,农业磷排放量为28533.6t,占排放总量的59.05%;养殖业磷排放总量为12544.24t,占排放总量的25.96%;村庄居民磷排放总量为6010.99t,占排放总量的12.4%;城镇居民磷排放总量为1230.75,占排放总量的2.55%。在当前的非点源磷污染治理中,除采取有力措施治理农业和养殖业污染外,对于城镇和农村居民生活污水和人粪尿的排放也应引起重视。据临沂市污染特点,该文提出了防治非点源磷污染的一些具体对策和措施。关键词:临沂市;非点源污染;磷;污染防治;对策ABSTRACTThis p
2、aper researches on the distribution of various kinds of non-point sources phosphorus pollution in Linyi, Shandong province. The results showed that of all kinds of phosphorus pollution, about 59.05%(28533.6t P) was from farming, 25.96%(12544.24t P) was from livestock, 12.4%(6010.99t P) was from vill
3、age residents, and 2.55%(1230.75t P) was from town residents. Besides the strict control of the phosphorus pollution from farming and livestock, attention should also be paid on the control of domestic water pollution from towns and villages. According to the pollution feature of Linyi, it offers ce
4、rtain specific strategies and measures to address and prevent the non-point pollution of phosphorus. Key words: Linyi; Non-point sources pollution; Phosphorus; Prevention of pollution; Countermeasure目 录1 引言52 研究地区与研究方法52.1 研究范围52.2 城镇居民生活磷排放负荷估算52.3 村庄居民生活磷排放负荷估算52.4 农业生产磷排放负荷估算62.5 养殖业磷排放负荷估算62.5.1
5、 陆地畜禽养殖业磷负荷估算62.5.2 水产养殖业磷负荷估算63 结果与讨论73.1 城镇居民生活磷排放负荷73.2 村庄居民生活磷排放负荷73.3 农业生产污染磷排放负荷73.4 养殖业磷污染排放负荷83.4.1 陆地畜禽养殖业磷排放负荷83.4.2 水产养殖业磷排放负荷93.5 临沂市磷污染各污染源负荷统计94 结论105 非点源磷污染控制管理措施115.1 农业非点源磷污染防治对策与措施115.1.1 科学施肥,防治肥料污染125.1.2 建立农田缓冲带125.1.3 改善灌溉方式、农事活动时间、土地利用方式125.1.4 提高防治农业非点源磷污染的认识135.1.5 加强环保系统的作用
6、135.1.6 建立机制,确保污染控制的长效运行145.2 养殖业非点源磷污染防治措施145.3 村庄居民生活磷污染防治措施145.4 城镇居民生活磷污染防治措施156 问题与展望15参 考 文 献16致 谢171 引言随着我国社会经济的快速发展,环境中磷的污染现状愈加严重,造成水体的富营养化尤为明显,这已成为当前重大的环境问题。临沂市也不例外,甚至达到了一个较严重的水平。关于非点源磷污染的负荷研究,应将之与点源污染处在同样重要的位置,而目前对于非点源污染的研究还比较有限。非点源污染的成分复杂、类型多样,具有不同于点源的特征。其具有三个不确定性,即在不确定的时间内,.通过不确定的途径,排放数量
7、不确定的污染物质1。因此,治理非点源磷的污染,首先需要确定其不同污染源的污染负荷,只有这样,才能具有针对性的实施有效的措施加以改善。随着该地区国民经济的飞速发展,农业生产对人粪尿、畜禽粪尿的依赖性减少,在工业、生活污染日益加重的同时,种植业、养殖业等对环境污染也愈来愈重。因此,有必要针对新情况重新对该地区各种各种污染源磷排放量进行研究,以期为减轻该地区磷污染负荷提供有益参考,这里仅从人为原因切入研究,即从初始源头研究人类活动给周围环境带来的污染负荷,并不考虑间接污染或二次污染途径,如雨水、地表径流等。本文研究临沂市一年中典型类型2,3非点源磷污染的负荷及其贡献率。2 研究地区与研究方法2.1
8、研究范围本文研究的范围涉及到临沂市全境。临沂市位于山东省的东南部,南北最大长距228km,东西最大宽度161km,总面积17184km2,本区地貌类型多样,境内西部、北部为山区,东部为丘陵区,中南部为平原。临沂市人口1034.5万,其中乡村人口数为8661359,城镇人口数为1683641(2008年),是山东省面积最大和人口最多的地级市。2.2 城镇居民生活磷排放负荷估算生活污染生活污染包括生活污水和人粪尿)的排污系数采用张大弟4等的研究结果, 镇人口生活污水TP排污系数为0. 183 kg年-1人-1;人粪尿的产生量易采用黄文钰2等的研究结果进行计算,即人粪尿总磷以0.548 kg年-1人
9、-1计。2.3 村庄居民生活磷排放负荷估算农村居住区内,由于农民的传统生活习惯简单,如垃圾随地丢弃、养殖牲畜方式简单、家庭粪便疏于管理、生活污水随意排放,造成生活居住区磷流失严重,这里同样采用张大弟等的研究结果,即村生活污水TP以0.146 kg年-1人-1计4,人粪尿TP污染物排放系数为0.548 kg年-1人-1计5。2.4 农业生产磷排放负荷估算这里指的农业是在生产过程中使用化肥耕作的种植业。农业生产中当年磷排放到环境中的负荷主要体现在历次向农田在所施的磷肥量。一年中TP负荷应为磷肥使用量与植物吸收量的差值。这里植物对于磷素的当年使用量采用孔令权6的研究结果,据测定一般地块磷肥利用率只有
10、20左右。2.5 养殖业磷排放负荷估算2.5.1 陆地畜禽养殖业磷负荷估算 综合国内外有关研究结果,尤其是华北地区研究结果,畜禽养殖选取如下系数4(表1)表1畜禽粪尿磷排放量及进入水体流失率(%)Table 1 Livestock manure and urine discharge amount and percentage discharged into water畜禽Animals and birds总磷排放量Discharge of feces (kgyr-1head-1)进入水体流失率Percent of fecesinto water bodies(%)牛粪Cow feces8.6
11、15.5牛尿Cow urine1.4650猪粪 Pig feces1.360.17猪尿 Pig urine0.3425羊粪 sheep feces0.455.2家禽 Poultry0.1151.162.5.2 水产养殖业磷负荷估算 水产业的TP负荷以水产业的养殖面积进行估算,这里用到李慧7等关于新沂市水产养殖非点源污染负荷评价中的研究结果,因临沂市与之接壤,能尽可能的缩小估算误差。即将水产养殖鱼塘主要分为精养鱼塘和粗养鱼塘分别进行计算,区分两者的资金投入、投放密度、鱼产量,,以及换水频率,综合得出在正常的平均投入管理水平下,每公顷水产养殖鱼塘每年向环境排放TP为5. 4kg/hm-2。3 结果
12、与讨论3.1 城镇居民生活磷排放负荷 临沂市2008年城镇居民人口为1683641人,根据排污系数,城镇生活污水总磷为0. 183 kg年-1人-1,人粪尿TP污染物排放系数为0.548 kg年-1人-1。可计算出临沂市城镇居民全年的磷排放总量为1230.75t,其中生活污水贡献308.11t,人粪尿贡献922.64t。这里需要指出的是,虽然城镇居民粪尿一般都经过简易化粪池处理后排入水体,一定程度上减少了对水体环境的直接污染,但本文不仅仅局限于对水体的磷污染负荷估算,而是包括了对于整个环境磷污染负荷。也就是说,处理的粪尿成分仍会以有机肥等其他方式进入环境,增加环境的磷污染负荷。3.2 村庄居民
13、生活磷排放负荷 居民的生活污水均直接或间接排入小河,粪便等排泄物部分归田,有些则直接或经过过滤池后排入小河。所以相对于城镇居民,乡村居民生活污染磷排放入环境更为直接。临沂市2008年乡村居民人口为8661359人,根据排污系数,乡村居民生活污水总磷以0.146 kg年-1人-1计,人粪尿TP污染物排放系数为0.548kg年-1人-1计,可计算出临沂市城镇居民全年的磷排放总量为6010.99t,其中生活污水贡献1264.56t,人粪尿贡献4746.43t。此数据虽然较城镇居民污染负荷大,但主要因乡村人口乡村人口不城镇人口多。两者主要差别在于乡镇居民人均生活污水含磷量大,这是因城市生活水平高,含磷
14、洗涤用品等一系列生活用品较乡村消费量大。3.3 农业生产污染磷排放负荷之前的研究学者对于农业污染中磷的负荷估算多是针对于具有类似特征的某一流域或小范围区域进行定点观测,往往通过实验的方法获取数据进行估算,这其中要考虑到植被类型,耕作类型等。此种方法对于临沂市这一面积广阔、种植类型繁杂的区域来说将是一个浩大且不易操作的。因此,在本次对于临沂全境进行磷污染负荷估算时进行有益尝试,采用临沂市全年的磷肥消费量及植物磷肥吸收率进行折合计算。根据相关统计及研究,2008年临沂市磷肥施用量为180653t,按折纯法计算磷肥施用量为35667t。据测定一般地块磷肥利用率只有20左右,这里我们选取20%进行估算
15、,得植物吸收量为7133.4t,从而的最终进入环境的磷负荷为28533.6t。这里需要说明的是,施用到田间的未被吸收的磷肥到下一年可能还会被部分吸收,但下一年还会有一定量的磷肥施用到田间,磷素会部分迁移转化,我们这里估算的是对整个大环境一年的累积污染负荷量。3.4 养殖业磷污染排放负荷3.4.1 陆地畜禽养殖业磷排放负荷2008年临沂市共饲养生猪814.4万头,饲养牛61.8941头,饲养羊498.3万只,家禽饲养17204.9万只,以上数据结尾存栏量和出栏量之和,具体数据如下(表2)表2 2008年临沂市畜禽养殖数量(出栏量及存栏量)Tab2 Animal and poultry raisi
16、ng total amount in Linyi area in 2008( sold out & kept in stall)生猪/万头牛/万只羊/万只家禽/万只出栏量475.427.6282.312512.9年末存栏量33934.29412164692总数814.461.8941498.317204.9生猪和家禽的生长期一般为100天2,而牛和羊的生长期一般为1年2,4,所以计算时应区别对待,在之前的研究中,学者一般多总数即出栏量及存栏量之和8与排污系数相乘得出估算结果,这样易造成较大误差,在这里我们做出有益尝试,加入修正系数,即采取以下算法:猪粪磷生产量=(出栏量+存栏量)*排污系数*(
17、100/365)*(9/12)kg猪尿磷生产量=(出栏量+存栏量)*排污系数*(100/365)*(9/12)kg家禽磷生产量=(出栏量+存栏量)*排污系数*(100/365)*(9/12)kg牛粪磷生产量=(出栏量+存栏量)*排污系数*1*(1 /2)kg牛尿磷生产量=(出栏量+存栏量)*排污系数*1*(1 /2)kg羊粪磷生产量=(出栏量+存栏量)*排污系数*1*(1 /2)kg生猪及家禽在估算时乘以系数9/12是因为这里使用的生猪及家禽数据是统计年鉴中一年的数据,其缺陷在于不能体现出年初和年末畜禽数量在统计时间上的跨度,即年初的部分畜禽前期生长于前一年度,其粪尿不应计入本年;年末的畜禽后
18、期生长于后一年度,其粪尿不应计入本年。按照随机概率事件进行粗略统计,可将当年第一季度的生猪生长时间折半,第四季度的事件折半,即视为9个月。最终在不改变统计数据的前提下,通过算入这一数据进行修正。同理牛羊也需算入一个修正系数,因其生长周期为一年,可得修正系数为1/2。根据以上统计数据、算法及排污系数可得,临沂市生猪一年的磷生产量为2844.82t,其中猪粪磷生产量为2275.86t,猪尿磷生产量为568.96t;牛一年的磷生产量为3116.37t,其中牛粪磷生产量为2664.54t,牛尿磷生产量为451.83t;羊粪一年的磷生产量为1121.18t;家禽一年的磷生产量为4065.54t。通过以上
19、计算数据可以看出,虽然牛数量较少,但牛粪的磷污染负荷较其它畜禽大;家禽虽然平均磷污染负荷小,但数量庞大,对环境同样造成了较大影响。羊粪对于环境的磷污染负荷相对较小,其污染系数为0.45kgyr-1head-1,而羊尿相应负荷更小,没有统计先例,在此同样不做统计。3.4.2 水产养殖业磷排放负荷根据与临沂市相邻的新沂市水产养殖磷污染负荷系数推算,临沂市258579hm2,在正常的平均投入管理水平下,每公顷水产养殖鱼塘每年向环境排放TP为5. 4kg/hm-2,得临沂市一年中磷的污染负荷为1396.33t。综合以上陆地畜禽家畜养殖业TP污染负荷和水产养殖业TP污染负荷,可得养殖业的TP污染负荷为1
20、2544.24t。3.5 临沂市磷污染各污染源负荷统计通过以上各污染源磷污染负荷的估算,临沂市磷污染各污染源负荷统计如下(表3):表 3 临沂市磷污染各污染源负荷统计城镇生活污染/t村庄生活污染/t养殖业污染/t农业污染/t1230.756010.9912544.2428533.6城镇生活污水城镇粪尿污染村庄生活污水村庄粪尿污染牛粪尿猪粪尿家禽粪羊粪308.11308.111264.564746.433116.372844.824065.541121.18由上述负荷量可以看出,临沂市非点源磷污染负荷的最大污染源为农业生产污染,这主要反映出了临沂目前的磷污染现状,临沂地域广阔,尤其农业种植面积大
21、,为了增产增收,近年化肥的使用量日益增长,且农民施肥经验欠缺,不合理施肥现象普遍,在减少磷排放时应重点实施改善农业的措施。养殖业污染贡献率次之,在此的估算较其他区域研究的比重偏小,主要是因为计算过程中根据畜禽的生长周期加入了修正系数,但更能反映出养殖业污染的真实水平。村庄居民生活污染第三,临沂市乡村居民较城镇多,在此计入的城镇和乡村居民生活污染都是未经处理排放到环境的初始值,考虑到城镇居民生活污染一般经过一些处理然后排放,而乡村的则较为粗放,为减少对环境的磷负荷,村庄的污水及粪便也应着手处理。4 结论各污染源负荷大小依次为农业生产污染、养殖业污染、村庄居民生活污染、城镇居民生活污染。村庄居民生
22、活污染和城镇居民生活污染共占15%。用饼图表示如下(图1):图1 养殖业、农业生产、村庄及城镇居民污染磷贡献比重将以上污染源进一步细分,其磷贡献比重用饼图表示如下(图2)图2 各污染源磷贡献比重(细分)在养殖业中,各种养殖业的磷贡献比例如下图(图3)图 3 养殖业中各污染源磷贡献比重 由上图可知,家禽养殖业贡献率最高,主要因其养殖规模大。而牛数量虽少但磷的生产量大,应着重进行治理。而猪粪尿、水产养殖及羊粪的贡献率靠后。5 非点源磷污染控制管理措施5.1 农业非点源磷污染防治对策与措施 非点源污染的三个不确定性增加了其防治的困难程度,既不能套用防治点源的策略和措施,又因非点源污染与农业生产密切相
23、关,必须考虑其特点而提出相应的对策措施。在我国,非点源污染的系统研究还处于起始阶段,缺乏成套的防治经验,为此我们结合临沂市自身特点提出一些对策和措施仅供研讨。5.1.1 科学施肥,防治肥料污染根据气候、土壤类型,按作物对养分的吸收规律,科学预算作物需肥量中氮、磷、钾三要素配比,适时适量施肥,以提高肥料的经济效益,并减少化肥在土壤中的淋失和污染。研究开发施用有机-无机复合肥及生物肥料,推广应用控释或缓释化肥,采取深施或混施,分次施肥及平衡施肥等方法,避免化学肥料使用过量对农业生态环境的污染。5.1.2 建立农田缓冲带应用于水土保持生态治理的常见缓冲带包括:坡地等高缓冲带、水体周边缓冲带、风蚀区缓
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