【摘要】： 三峽庫區(qū)是重慶市重要的農業(yè)經(jīng)濟生態(tài)區(qū)域和國家生態(tài)環(huán)境建設重點治理區(qū)域,其生態(tài)環(huán)境質量不僅涉及到三峽工程的長期安全運行,也關系到本地區(qū)乃至全國的生態(tài)、經(jīng)濟和社會發(fā)展。近年來,三峽庫區(qū)農業(yè)生產(chǎn)有了飛速的發(fā)展,農村生活也有了很大的改善,但非持續(xù)發(fā)展、高消耗的農業(yè)生產(chǎn)與生活方式依然廣泛存在,由此帶米的農業(yè)資源環(huán)境問題積重難返,其中農業(yè)面源污染在相當長的時期內已成為制約農業(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)重慶段農業(yè)面源污染的研究較多,但利用“壓力-狀態(tài)-響應”模型分析三峽庫區(qū)農業(yè)面源污染還是首次。 本文首先構建了農業(yè)面源污染的“壓力-狀態(tài)-響應”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個區(qū)縣化肥施用、有機肥施用、農作物秸稈、畜禽養(yǎng)殖、農村生活污水、生活垃圾和農田侵蝕等7個來源對農業(yè)面源污染COD、BOD_5、TN、TP排放負荷及其貢獻;評價農業(yè)面源污染的負荷程度;確定農業(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:確定農業(yè)面源污染的空間與時間序列特征。然后采用灰色模型預測了農業(yè)面源污染的發(fā)展趨勢,在此基礎上,計算了農業(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)農業(yè)角度,探討了循環(huán)農業(yè)的發(fā)展度、協(xié)調度、障礙度及其與農業(yè)面源污染負荷的耦合模型。論文最后以涪陵區(qū)王家溝小流域為案例,重點探討了發(fā)展戶用沼氣池對農業(yè)面源污染削減的響應,從而為重慶市制定農業(yè)面源污染防治、三峽庫區(qū)水環(huán)境保護政策和管理策略提供科學依據(jù)。 通過對農業(yè)面源污染的系統(tǒng)研究,引入了農業(yè)面源污染系統(tǒng)的壓力-狀態(tài)-響應(P-S-R)的概念模型,農業(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變化可視為“狀態(tài)”;由此反饋的人類活動可視為“響應”。根據(jù)該概念模型,設計了農業(yè)面源污染壓力-狀態(tài)-響應模型中基于污染源的理論指標體系和基于污染物的實際指標體系。理論指標體系中,壓力指標為化肥、有機肥、農作物秸稈、畜禽養(yǎng)殖、農村生活污水、生活垃圾和農田侵蝕的等標排放系數(shù),狀態(tài)指標為化肥、有機肥、農作物秸稈、畜禽養(yǎng)殖、農村生活污水、生活垃圾和農田侵蝕等排放造成的質量指數(shù),響應指標為化肥使用削減水平、有機肥使用水平、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。實際指標體系中,壓力指標為COD、BOD_5、TN、TP的實物絕對排放量、等標絕對排放量、等標相對排放量(國土基、產(chǎn)值基、人口基);狀態(tài)指標為地表水COD、BOD_5、TN、TP的濃度以及由此產(chǎn)生的地表水質綜合指數(shù)、地表水質等級;響應指標為地表水環(huán)境容量與削減量、循環(huán)農業(yè)測度、戶用沼氣響應參數(shù)及沼氣普及率。 采用清單法核算2007年三峽庫區(qū)重慶段農業(yè)面源污染負荷,由化肥施用、有機肥施用、秸稈排放、畜禽養(yǎng)殖、生活污水、生活垃圾、農田侵蝕等7個污染源排放的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年工業(yè)、生活排放的總和。其等標絕對排放量分別為53555、12739、6492、120325、11086、917、1672t/a。畜禽養(yǎng)殖排放最多,其次為化肥施用、有機肥施用和生活污水。全段基于國土面積的等標相對排放量為5.01t/km~2,其中種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、村民生活和農田土壤侵蝕分別排放1.91、2.74、0.32、0.03t/km~2,說明農業(yè)面源污染主要由畜牧養(yǎng)殖和農田種植造成。 以三峽庫區(qū)重慶段COD、BOD_5、TN、TP的實物絕對排放量為基礎,暫不考慮水體凈化過程,計算地表水COD、BOD_5、TN、TP的排放濃度,由此推導出三峽庫區(qū)重慶段因農業(yè)面源污染導致的COD、BOD_5、TN、TP的平均濃度分別為10.04、5.44、2.98、0.67mg/L。據(jù)此確定水質污染嚴重的區(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))。集對分析認為,三峽庫區(qū)重慶段中,農業(yè)面源污染理論負荷(不考慮水體凈化過程)將會使奉節(jié)、巫山、巫溪、石柱等四縣水質接近Ⅱ類;沙坪壩、巴南等兩區(qū)水質接近劣Ⅴ類,其余15個區(qū)縣水質接近Ⅴ類。 三峽庫區(qū)重慶段農業(yè)面源污染的主要污染物是TP、TN,貢獻率分別為40.08%和36.83%:主要污染源是畜禽養(yǎng)殖和化肥施用,貢獻率分別為58.21%和27.24%;主要影響因子是農業(yè)總產(chǎn)值,貢獻率達到90%以上。主要污染區(qū)域為大渡口區(qū)、沙坪壩區(qū)、渝北區(qū)、江北區(qū)和忠縣。主要影響因子為農業(yè)產(chǎn)值,說明COD、BOD_5、TN、TP排放量主要由農業(yè)生產(chǎn)活動產(chǎn)生。 三峽庫區(qū)重慶段農業(yè)面源污染具有典型的空間與時間分布特征�？臻g方面,采用離差平方和分別對壓力、狀態(tài)以及壓力-狀態(tài)進行了聚類分析,有助于農業(yè)面源污染控制的分類指導。防治農業(yè)面源污染,既要預防面源污染“壓力”,又要治理污染“狀態(tài)”。時間方面,農業(yè)面源污染壓力指標(實物排放量)沒有明顯的分形特征,而狀態(tài)指標(水質濃度)則具有分形特征,由此以2005年為標志,將直轄以來三峽庫區(qū)重慶段農業(yè)面源污染劃分為兩個時段。 根據(jù)三峽庫區(qū)重慶段農業(yè)面源污染的現(xiàn)狀,建立了農業(yè)面源污染的灰色預測模型,測算出2010年因農業(yè)面源污染而排放COD、BOD_5、TN、TP的總量分別為268533、147976、81643、15013t/a。在此基礎上,若按照地表水平均三類水域標準,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,并按照污染分擔原則,分配到各區(qū)域、各污染源、各污染物等。 循環(huán)農業(yè)對農業(yè)面源污染有著深刻的影響,循環(huán)農業(yè)的障礙度與農業(yè)面源污染的壓力指數(shù)與相關關系較為顯著,即障礙度越大,農業(yè)面源污染風險越大,意味著要想削減農業(yè)面源污染負荷,就必須克服循環(huán)農業(yè)障礙因子。在循環(huán)農業(yè)因子中,主導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面源污染的加重,且它們均以直接作用的形式影響農業(yè)面源污染。 以沼氣為主導的循環(huán)農業(yè)對化肥施用、有機肥施用、農作物秸稈、畜禽養(yǎng)殖、農村生活污水、農村生活垃圾、農田侵蝕等7個污染源的控制既有直接作用,也有間接作用;既有促進作用,也有抑制作用。1個8～10m~3的戶用沼氣池全年可減少COD230.65kg、BOD_5146.87kg、TN38.00kg、TP11.84kg的污染物進入水體。王家溝小流域實證研究表明,2008年該流域農業(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,與實測濃度無顯著差異,說明大尺度的農業(yè)面源污染負荷計算與小尺度的農業(yè)面源污染實測是相容的。為了使面源污染物達標,在考慮水環(huán)境容量的基礎上,需要新建戶用沼氣池32口,最終沼氣池入戶率將達到49.2%。 論文的特色之處在于:(1)采用壓力-狀態(tài)-響應模型全面分析農業(yè)面源污染,建立了農業(yè)面源污染壓力-狀態(tài)-響應模型中基于污染源的理論指標體系和基于污染物的實際指標體系;(2)將基于清單法的大尺度農業(yè)面源污染負荷測算與小尺度實測相結合,定量表征各農業(yè)面源各污染源的負荷貢獻。(3)從數(shù)量化角度探討沼氣、循環(huán)農業(yè)對農業(yè)面源污染削減的響應關系,確立了戶用沼氣對農業(yè)面源污染削減的響應參數(shù)。但由于大部分數(shù)據(jù)來源于各種相關統(tǒng)計年報上的“面”上資料和現(xiàn)場抽樣調查訪問的“點”上資料,今后應對有關由計算所得的數(shù)據(jù)進行實際樣品的抽樣驗證,以及運用釋放動力學來優(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個區(qū)縣。研究區(qū)域總面積46136km“，鄉(xiāng)村人口1304.8萬，農業(yè)生產(chǎn)總值426.8億元�？紤]到渝中區(qū)沒有農業(yè)，因此本研究只包括21個區(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:總人口495人，人均污水排放系數(shù)86.9Ud。(7)生活垃圾污染信息:總人口495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，可以計算出王家溝小流域2008年農業(yè)面源污染物絕對排放量(表10.4)，即每年有12099kgeoD、 6414kgBODS、17sokgTN、327kgTP進入水體。表10.4王家溝小流域的農業(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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