【摘要】： 三峽庫區(qū)是重慶市重要的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)生態(tài)區(qū)域和國家生態(tài)環(huán)境建設(shè)重點(diǎn)治理區(qū)域,其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量不僅涉及到三峽工程的長期安全運(yùn)行,也關(guān)系到本地區(qū)乃至全國的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展。近年來,三峽庫區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有了飛速的發(fā)展,農(nóng)村生活也有了很大的改善,但非持續(xù)發(fā)展、高消耗的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與生活方式依然廣泛存在,由此帶米的農(nóng)業(yè)資源環(huán)境問題積重難返,其中農(nóng)業(yè)面源污染在相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)已成為制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一,已引起國家和地方政府的高度重視。雖然三峽庫區(qū)重慶段農(nóng)業(yè)面源污染的研究較多,但利用“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”模型分析三峽庫區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染還是首次。 本文首先構(gòu)建了農(nóng)業(yè)面源污染的“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”模型,隨后在區(qū)縣級尺度上,采用清單分析方法,核算了三峽庫區(qū)重慶段21個(gè)區(qū)縣化肥施用、有機(jī)肥施用、農(nóng)作物秸稈、畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)村生活污水、生活垃圾和農(nóng)田侵蝕等7個(gè)來源對農(nóng)業(yè)面源污染COD、BOD_5、TN、TP排放負(fù)荷及其貢獻(xiàn);評價(jià)農(nóng)業(yè)面源污染的負(fù)荷程度;確定農(nóng)業(yè)面源污染的主要污染物、主要污染源、主要影響因子、主要污染區(qū)域:確定農(nóng)業(yè)面源污染的空間與時(shí)間序列特征。然后采用灰色模型預(yù)測了農(nóng)業(yè)面源污染的發(fā)展趨勢,在此基礎(chǔ)上,計(jì)算了農(nóng)業(yè)面源污染環(huán)境容量及其削減量。最后從沼氣為紐帶的循環(huán)農(nóng)業(yè)角度,探討了循環(huán)農(nóng)業(yè)的發(fā)展度、協(xié)調(diào)度、障礙度及其與農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷的耦合模型。論文最后以涪陵區(qū)王家溝小流域?yàn)榘咐?重點(diǎn)探討了發(fā)展戶用沼氣池對農(nóng)業(yè)面源污染削減的響應(yīng),從而為重慶市制定農(nóng)業(yè)面源污染防治、三峽庫區(qū)水環(huán)境保護(hù)政策和管理策略提供科學(xué)依據(jù)。 通過對農(nóng)業(yè)面源污染的系統(tǒng)研究,引入了農(nóng)業(yè)面源污染系統(tǒng)的壓力-狀態(tài)-響應(yīng)(P-S-R)的概念模型,農(nóng)業(yè)面源污染的排放量與排放系數(shù)可視為“壓力”;由面源污染排放引起的水質(zhì)變化可視為“狀態(tài)”;由此反饋的人類活動(dòng)可視為“響應(yīng)”。根據(jù)該概念模型,設(shè)計(jì)了農(nóng)業(yè)面源污染壓力-狀態(tài)-響應(yīng)模型中基于污染源的理論指標(biāo)體系和基于污染物的實(shí)際指標(biāo)體系。理論指標(biāo)體系中,壓力指標(biāo)為化肥、有機(jī)肥、農(nóng)作物秸稈、畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)村生活污水、生活垃圾和農(nóng)田侵蝕的等標(biāo)排放系數(shù),狀態(tài)指標(biāo)為化肥、有機(jī)肥、農(nóng)作物秸稈、畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)村生活污水、生活垃圾和農(nóng)田侵蝕等排放造成的質(zhì)量指數(shù),響應(yīng)指標(biāo)為化肥使用削減水平、有機(jī)肥使用水平、作物秸稈利用率、畜禽糞便利用率、生活污水處理率和生活垃圾處置率。實(shí)際指標(biāo)體系中,壓力指標(biāo)為COD、BOD_5、TN、TP的實(shí)物絕對排放量、等標(biāo)絕對排放量、等標(biāo)相對排放量(國土基、產(chǎn)值基、人口基);狀態(tài)指標(biāo)為地表水COD、BOD_5、TN、TP的濃度以及由此產(chǎn)生的地表水質(zhì)綜合指數(shù)、地表水質(zhì)等級;響應(yīng)指標(biāo)為地表水環(huán)境容量與削減量、循環(huán)農(nóng)業(yè)測度、戶用沼氣響應(yīng)參數(shù)及沼氣普及率。 采用清單法核算2007年三峽庫區(qū)重慶段農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷,由化肥施用、有機(jī)肥施用、秸稈排放、畜禽養(yǎng)殖、生活污水、生活垃圾、農(nóng)田侵蝕等7個(gè)污染源排放的COD、BOD_5、TN、TP量分別為26.64×10~4、14.71×10~4、8.07×10~4、1.52×10~4t/a,其污染排放量均超過當(dāng)年工業(yè)、生活排放的總和。其等標(biāo)絕對排放量分別為53555、12739、6492、120325、11086、917、1672t/a。畜禽養(yǎng)殖排放最多,其次為化肥施用、有機(jī)肥施用和生活污水。全段基于國土面積的等標(biāo)相對排放量為5.01t/km~2,其中種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、村民生活和農(nóng)田土壤侵蝕分別排放1.91、2.74、0.32、0.03t/km~2,說明農(nóng)業(yè)面源污染主要由畜牧養(yǎng)殖和農(nóng)田種植造成。 以三峽庫區(qū)重慶段COD、BOD_5、TN、TP的實(shí)物絕對排放量為基礎(chǔ),暫不考慮水體凈化過程,計(jì)算地表水COD、BOD_5、TN、TP的排放濃度,由此推導(dǎo)出三峽庫區(qū)重慶段因農(nóng)業(yè)面源污染導(dǎo)致的COD、BOD_5、TN、TP的平均濃度分別為10.04、5.44、2.98、0.67mg/L。據(jù)此確定水質(zhì)污染嚴(yán)重的區(qū)縣是沙坪壩區(qū)、大渡口區(qū)、巴南區(qū)、江北區(qū)和江津區(qū),全部位于三峽庫區(qū)重慶段上游;污染較輕的區(qū)縣則是巫溪縣、石柱縣、巫山縣、奉節(jié)縣和開縣,全部位于三峽庫區(qū)重慶段下游(核心區(qū))。集對分析認(rèn)為,三峽庫區(qū)重慶段中,農(nóng)業(yè)面源污染理論負(fù)荷(不考慮水體凈化過程)將會(huì)使奉節(jié)、巫山、巫溪、石柱等四縣水質(zhì)接近Ⅱ類;沙坪壩、巴南等兩區(qū)水質(zhì)接近劣Ⅴ類,其余15個(gè)區(qū)縣水質(zhì)接近Ⅴ類。 三峽庫區(qū)重慶段農(nóng)業(yè)面源污染的主要污染物是TP、TN,貢獻(xiàn)率分別為40.08%和36.83%:主要污染源是畜禽養(yǎng)殖和化肥施用,貢獻(xiàn)率分別為58.21%和27.24%;主要影響因子是農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值,貢獻(xiàn)率達(dá)到90%以上。主要污染區(qū)域?yàn)榇蠖煽趨^(qū)、沙坪壩區(qū)、渝北區(qū)、江北區(qū)和忠縣。主要影響因子為農(nóng)業(yè)產(chǎn)值,說明COD、BOD_5、TN、TP排放量主要由農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生。 三峽庫區(qū)重慶段農(nóng)業(yè)面源污染具有典型的空間與時(shí)間分布特征。空間方面,采用離差平方和分別對壓力、狀態(tài)以及壓力-狀態(tài)進(jìn)行了聚類分析,有助于農(nóng)業(yè)面源污染控制的分類指導(dǎo)。防治農(nóng)業(yè)面源污染,既要預(yù)防面源污染“壓力”,又要治理污染“狀態(tài)”。時(shí)間方面,農(nóng)業(yè)面源污染壓力指標(biāo)(實(shí)物排放量)沒有明顯的分形特征,而狀態(tài)指標(biāo)(水質(zhì)濃度)則具有分形特征,由此以2005年為標(biāo)志,將直轄以來三峽庫區(qū)重慶段農(nóng)業(yè)面源污染劃分為兩個(gè)時(shí)段。 根據(jù)三峽庫區(qū)重慶段農(nóng)業(yè)面源污染的現(xiàn)狀,建立了農(nóng)業(yè)面源污染的灰色預(yù)測模型,測算出2010年因農(nóng)業(yè)面源污染而排放COD、BOD_5、TN、TP的總量分別為268533、147976、81643、15013t/a。在此基礎(chǔ)上,若按照地表水平均三類水域標(biāo)準(zhǔn),測算出COD、BOD_5、TN、TP的水環(huán)境容量分別為575096、115019、28754、5750t/a,污染物削減量分別為173956、95859、52889、9726t/a,并按照污染分擔(dān)原則,分配到各區(qū)域、各污染源、各污染物等。 循環(huán)農(nóng)業(yè)對農(nóng)業(yè)面源污染有著深刻的影響,循環(huán)農(nóng)業(yè)的障礙度與農(nóng)業(yè)面源污染的壓力指數(shù)與相關(guān)關(guān)系較為顯著,即障礙度越大,農(nóng)業(yè)面源污染風(fēng)險(xiǎn)越大,意味著要想削減農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷,就必須克服循環(huán)農(nóng)業(yè)障礙因子。在循環(huán)農(nóng)業(yè)因子中,主導(dǎo)影響因子是代表畜牧業(yè)的糞便承載系數(shù)、代表種植業(yè)的耕地面積和代表農(nóng)民生活的人均收入,其中糞便承載系數(shù)顯示抑制作用,而耕地面積和人均收入則促進(jìn)面源污染的加重,且它們均以直接作用的形式影響農(nóng)業(yè)面源污染。 以沼氣為主導(dǎo)的循環(huán)農(nóng)業(yè)對化肥施用、有機(jī)肥施用、農(nóng)作物秸稈、畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)村生活污水、農(nóng)村生活垃圾、農(nóng)田侵蝕等7個(gè)污染源的控制既有直接作用,也有間接作用;既有促進(jìn)作用,也有抑制作用。1個(gè)8～10m~3的戶用沼氣池全年可減少COD230.65kg、BOD_5146.87kg、TN38.00kg、TP11.84kg的污染物進(jìn)入水體。王家溝小流域?qū)嵶C研究表明,2008年該流域農(nóng)業(yè)面源污染物COD、BOD_5、TN、TP的絕對排放量分別為12099、6414、1780、327kg,主要污染物仍然為TN、TP,主要污染源仍然為畜禽糞便、化肥、作物秸稈。COD、BOD_5、TN、TP年平均濃度分別為22.23、11.44、3.15、0.58mg/L,與實(shí)測濃度無顯著差異,說明大尺度的農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷計(jì)算與小尺度的農(nóng)業(yè)面源污染實(shí)測是相容的。為了使面源污染物達(dá)標(biāo),在考慮水環(huán)境容量的基礎(chǔ)上,需要新建戶用沼氣池32口,最終沼氣池入戶率將達(dá)到49.2%。 論文的特色之處在于:(1)采用壓力-狀態(tài)-響應(yīng)模型全面分析農(nóng)業(yè)面源污染,建立了農(nóng)業(yè)面源污染壓力-狀態(tài)-響應(yīng)模型中基于污染源的理論指標(biāo)體系和基于污染物的實(shí)際指標(biāo)體系;(2)將基于清單法的大尺度農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷測算與小尺度實(shí)測相結(jié)合,定量表征各農(nóng)業(yè)面源各污染源的負(fù)荷貢獻(xiàn)。(3)從數(shù)量化角度探討沼氣、循環(huán)農(nóng)業(yè)對農(nóng)業(yè)面源污染削減的響應(yīng)關(guān)系,確立了戶用沼氣對農(nóng)業(yè)面源污染削減的響應(yīng)參數(shù)。但由于大部分?jǐn)?shù)據(jù)來源于各種相關(guān)統(tǒng)計(jì)年報(bào)上的“面”上資料和現(xiàn)場抽樣調(diào)查訪問的“點(diǎn)”上資料,今后應(yīng)對有關(guān)由計(jì)算所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)際樣品的抽樣驗(yàn)證,以及運(yùn)用釋放動(dòng)力學(xué)來優(yōu)化污染物的“入河系數(shù)”等。
【圖文】：

江北區(qū)、大渡口區(qū)、南岸區(qū)、九龍坡區(qū)、北磅區(qū)、渝北區(qū)、巴南區(qū))等22個(gè)區(qū)縣。研究區(qū)域總面積46136km“，鄉(xiāng)村人口1304.8萬，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值426.8億元。考慮到渝中區(qū)沒有農(nóng)業(yè)，因此本研究只包括21個(gè)區(qū)縣(圖3.1)，以下稱三峽庫區(qū)重慶段(C加 ngqingSeetionoftheThreeGorges，CSTG)。研究區(qū)域的基本情況見表3.1。陜西.目.省.泌月區(qū)峨口二州.遇鏟研匹承口.:次.***幣姿幣腳叭在泛區(qū)且界 界...區(qū)皿日治一愈也河議 議省 省界三映應(yīng)區(qū) 區(qū)壇 壇七巨巨圖3.1三峽庫區(qū)重慶段示意圖 Figure3.1TheloeationofCSTGinChongqingcity(1)地形地貌二峽庫區(qū)位于長江上游段尾端，轄區(qū)內(nèi)江南屬武陵山區(qū)、江北跨秦巴山區(qū)，全國地貌區(qū)劃為板內(nèi)隆升蝕余中低山地，地處我國地勢第二級階梯的東緣，總體地勢西高東低。庫區(qū)內(nèi)除長江干流外，主要支流有嘉陵江、御臨河、烏江、渠溪河、龍河、小江、磨刀溪、湯溪河、梅溪河、人芍‘河。沿江地勢自西向石、分為西東兩段，西段從江津至本節(jié)為四川盆地，主要為砂巖、泥巖組成的川東侵蝕低山丘陵區(qū);為、段從奉}丁開始為著名的長江三峽河段，屬川鄂褶皺山地

(6)生活污水污染信息:總?cè)丝?95人，人均污水排放系數(shù)86.9Ud。(7)生活垃圾污染信息:總?cè)丝?95人，人均垃圾排放系數(shù)0.67k刃d。圖10.1涪陵區(qū)王家溝小流域Fi四 re]0.1根據(jù)上述基本信息，可以計(jì)算出王家溝小流域2008年農(nóng)業(yè)面源污染物絕對排放量(表10.4)，即每年有12099kgeoD、 6414kgBODS、17sokgTN、327kgTP進(jìn)入水體。表10.4王家溝小流域的農(nóng)業(yè)面源污染物絕對排放量(k沙)Table10.4TheabsolutedischargeamountofANpSPin節(jié)/an自ia即uvalley(kg/a)COD44-，，r)不卜 [66115 8526541608622362872BODS1950)45)2拓050卿5028衛(wèi)仗1

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