苏北盐城海岸带陆源氮磷污染负荷估算初探

1、苏北盐城海岸带陆源氮磷污染负荷估算初探欧维新1，高建华2，杨桂山31. 南京农业大学国际资源与环境经济研究中心，江苏 南京 210095；2. 南京大学海岸与海岛开发教育部重点实验室，江苏 南京 210093；3. 中国科学院南京地理与湖泊研究所，江苏 南京 210008摘要：海岸带陆源氮磷污染输入是导致近海赤潮的主要原因，但目前尚缺乏系统的调查研究。文章采用野外实地调查和文献调研相结合的方法，从农田径流、养殖废水排放、居民生活污水和工业废水排放等几个方面，初步估算了盐城海岸带陆源氮磷污染负荷的分配情况。结果表明，盐城海岸带主要陆源污染源中，养殖水域氮磷排放总量为7641 t和480 t，分别

2、占排放总量的75.1%、63.5%；其次为居民工矿的生活生产污水，其氮磷排放量为2083 t和232 t，占总排放量的20.5%、30.7%；农田目前看来不是盐城海岸带主要的陆源污染源，排放量仅占4.4%和5.8%。在当前海岸带陆源污染源治理中，除采取有力措施控制养殖水域养分流失外，农村和乡镇生活生产污水的排放也应引起重视。关键词：海岸带；盐城；陆源污染；氮；磷；估算中图分类号：X13 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2006）03-0495-04海岸带陆源氮磷污染输入是导致近海赤潮的主要原因。现今对海岸带陆源氮磷污染负荷的调查和研究，主要是通过对入海径流监测来实现的1-2，尚缺

3、乏从各土地利用类型和不同人类开发利用活动方式的角度，系统地调查研究海岸带陆源氮磷污染负荷的分配情况。江苏盐城海岸带位于中国海岸的中部，是典型的粉砂淤泥质海岸，沿海滩涂湿地面积为45.7万hm2，约占江苏省海岸带的70、全国的14.3%，是江苏乃至中国沿海面积最大的后备土地资源。据江苏省海洋污染基线调查报告资料显示3，1998年江苏沿海海域因受陆源污染物质的大量输入，沿海水域水质污染严重，尤其是引发赤潮的限制性因子的污染。随着人口和经济的增长，盐城海岸带近海水体的污染问题日益严重，原因之一就是海岸带陆源污染包括农业污染、水产养殖业污染、村镇生活污水污染等的治理没有跟上。因此，弄清各种来源的陆源污

4、染对水体污染的贡献和不同土地利用类型营养元素的定量迁移规律，对防治海岸带近岸水体污染将具有十分重要的理论指导意义。本文利用野外实地调查和文献调研相结合的方法，调查估算了盐城海岸带农田、养殖水域、居民工矿用地等主要陆源污染源对水体氮磷污染的贡献率。1 研究方法及产污因子的确定1.1 农田氮磷流失农业面源氮磷的输出主要通过地表径流和地下渗漏的方式排出，其中旱地主要以地表径流的方式排出氮磷等污染元素4。利用SCS法，根据降雨量的历史数据、海岸带土壤性状、植被条件和地形等因子，对SCS法中的前期损失量（Ia）、径流曲线数（CN）进行修正，以获取盐城海岸带水田、旱地的地表径流量5。另外，根据马立珊的研究

5、结果与杨青松2000年对盐城农田径流氮磷核算所确定的系数6-7，结合盐城海岸带农田渗漏量、降雨量、化肥施用强度、灌溉水量等对其进行修正与估算。其中农田径流氮磷含量，根据2003年7月几次降雨农田径流氮磷质量浓度的实测值和化肥的施用强度来修正；灌溉水质量浓度取值盐城海岸带新洋港、斗龙港、射阳河五个断面中实测氮磷含量的平均值；农田渗漏量根据盐城海岸带的土壤性状来修订(稻田渗漏量地区性变化幅度较大，苏南稻区的渗漏量占田间耗水量的25%38%，而盐城新稻区和砂性土地区的老稻区，其渗漏量占田间耗水量的60%70%)8，其渗漏水氮磷含量按地下潜流水质量浓度计；降水雨水中的氮磷含量采用马立珊所确定的1988

6、年的均值。1.2 养殖水域氮磷流失目前关于水产养殖过程中产生的氮磷污染负荷的估算主要是用化学分析法，即对排出鱼塘的养殖废水进行水质分析，然后根据鱼塘总排水量，估算氮、磷排出量。1.3 居民用地氮磷流失根据张大弟、钱秀红等人确定的生活污水和人体排泄物的污染系数(表1)，即每人每天平均排粪0.25 kg，尿1.0 kg9-10进行计算。盐城海岸带居民粪尿等排泄物，乡镇有90%被运到附近回归农田，农村则有80%左右归田，余下部分直接或间接排入水体中。表2 工业污水中氮磷质量浓度系数Tab. 2 The concentration coefficient of N and P in industria

7、l sewage mg·L-1污染物工业污水类型造纸无机化工食品机械纺织有机化工建材电力TN4.6332.2610.6524.675.036.537.411.02TP0.421.420.691.960.280.590.340.02工业污水排放系数，根据盐城海岸带8个主要工业类型的48个直接或间接排污入海的工矿企业的产值、污水排放量，利用杨龙元等所确定的各类工业污水中TN、TP负荷参数（表2）11，修订和换算盐城海岸带工业污染的万元排放系数。2 结果分析2.1 盐城海岸带农田氮磷流失初步估算盐城海岸带农田土壤大部分为潮土，2000年降水量为836 mm，农田面积有20.19×

8、104 hm2，其中水田有1.77×104 hm2、旱地18.42×104 hm2，当年氮肥施用量453 kg·hm-2、磷肥为173 kg·hm-2（折纯量）。通过对盐城海岸带农田氮磷产污因子的确定，初步估算了海岸带氮、磷元素的排出量（表3），2000年农田氮、磷排放量分别是448.6 t、43.81 t。2.2 海岸带养殖水域氮磷污染物排放负荷量估算从20世纪90年代以后，盐城海岸带的养殖水体由小面积的内塘养殖向几十到上百公顷的大匡围滩地养殖转变；养殖品种由鳊、鲤、鲢、草鱼和虾类向以银鲫、虾类为主体的多品种复合养殖转变；饲料投喂由以草带料为主向以植物

9、配方饲料为主的转变。这一转变使得水体质量下降，影响了水产品与海岸带生态环境的质量和安全。表1 生活污染的排污系数Tab. 1 The discharge coefficient in domestic sewage kg·人-1·a-1污染源污染物TNTP生活污水乡镇0.730.183农村0.5840.146人粪尿乡镇(10%)0.3060.0524农村(20%)0.6120.1048表4 盐城海岸带养殖水体氮磷质量浓度变化Table 4 Variation of N and P concentration of aquiculturalwater in the coast

10、al zone of Yancheng养殖类型水域面积/hm2平均水深/m换水频次/(次·年-1)污染元素样品数平均进水质量浓度/(mg·L-1)平均出水质量浓度/(mg·L-1)平均质量浓度差值/(mg·L-1)鱼类280441.53氮102.955.372.419磷100.040.160.12虾类181051.16氮82.816.293.84磷80.0380.350.312根据2003年7月、9月对盐城海岸带不同养殖类型以及用于池塘灌水的水源地采取水样，并作室内分析，总氮、总磷均用过硫酸盐氧化还原法测定（表4）。由表4可计算出两种养殖水域全年换水量，

11、从而估算出盐城海岸带鱼类养殖水域全年排出的氮、磷负荷分别为3053 t、107 t，虾类养殖水域全年排出的氮、磷负荷分别为4588 t、373 t。因此，按照化学分析法计算，盐城海岸带养殖水域每年换水导致的氮、磷净流失量为7641 t、480 t。2.3 居民工矿用地氮磷流失的估算表3 2000年盐城海岸带农田氮磷排污Tab.3 The N and P drainage of farmland in the coastal zone of Yancheng in 2000利用类型水田旱地合计面积/(×104hm2)1.7718.4220.19污染因子NPNPNP地表排水负荷地表径流量

12、/(t·hm-2·a-1)2520252022802280质量浓度/(mg·L-1)6.290.1373.720.095地表排水负荷量/(t·a-1)280.686.111562.339.91842.9845.97渗漏负荷渗漏水量/(t·hm-2·a-1)63976397质量浓度/(mg·L-1)2.80.098渗漏负荷量/(t·a-1)317.0311.09317.0311.09灌溉负荷灌溉水量/(t·hm-2·a-1)53005300质量浓度/(mg·L-1)2.950.14灌溉水

13、负荷量/(t·a-1)276.7413.13276.7413.13降雨负荷降雨量/(t· hm-2·a)8360836083608360质量浓度/(mg·L-1)0.850.000080.850.00008降雨负荷量/(t·a-1)125.780.01181308.90.1131434.680.1248农田氮磷排出污染系数/( hm-2 a-1)11.0370.231.380.222.250.217农田氮磷污染负荷差额排出量/(t a-1)195.24.06253.439.74448.643.81盐城海岸带的居民用地快速扩张，1983年居民地面

14、积为481 hm2，2000年已达1808 hm2，增长了将近3倍。居民地面积快速增长一方面反映了人口的增长，从而加大了生活污染的排放量；另一方面随着经济的发展，海岸带城镇建设水平和农民收入水平也逐步提高，极大促进了农民生活方式和消费行为的城镇化，从而对水污染的排放方式和程度发生改变。同时，海岸带农村工业化的发展建设，工业污染的排放也不断增加。 居民工矿地生活污水氮磷流失估算据调查，盐城海岸带居民人均生活用水量在66102 L·人-1·d-1，乡镇居民人均日生活用水在85L以上，如果按照生活污水排放系数0.8计算，则人均日排放到环境中的污水分别有53 L和68 L。2000

15、年盐城海岸带农村居民为495094人，乡镇居民为79526人，年产生活污水3.94万t、粪尿718 t，向水体排放的TN、TP量分别为674.5 t、142.9 t；平均每公顷居民用地的排放量分别为0.373 t、0.079 t（表5）。表5 2000年盐城海岸带生活污染的负荷量Tab. 5 The charge of N and P from domestic sewage in the coastal zone of Yancheng in 2000污染源生活污水/(t·a-1)人粪尿/(t·a-1)总排放量单位居民工矿地面积排放量/(t·hm-2·

16、a-1)乡镇农村乡镇(10%)农村(20%)TN58.1289.124.3303674.50.373TP14.672.34.251.9142.90.079 居民工矿地工业污水氮磷流失估算盐城海岸带的乡镇工业企业主要有造纸、无机化工、食品、机械、纺织、有机化工、建材、电力等8大类型。根据环保部门资料，统计1996年盐城海岸带8个主要工业类型的48个直接或间接排污入海的工矿企业的产值、污水排放量，利用（表2）11的结果，修订和换算盐城海岸带工业污染的万元排放系数，从而在可比价格下，估算2000年盐城海岸带居民工矿用地工业污染导致的TN、TP的污染量（表6）。表6 2000年盐城海岸带工业行业年排污

17、负荷Table 6 The charge of N and P from industrial sewage in the coastal zone of Yancheng in 2000行业名称造纸无机化工食品机械纺织有机化工建材电力累计工业产值/万元155361279937620586463877533020520437155238755万元产值排污系数/(kg·万元-1)TN2.0949.1670.1690.25318.18712.6790.0883.05TP0.190.4030.0110.021.0121.1450.0040.059行业年排污负荷/tTN32.5117.36.

18、414.8705.2418.70.5113.31408.8TP2.95.20.41.239.237.80.022.289在8个主要行业中，造纸业的有机污染万元产值排污系数最高，达732.3 kg·万元-1，其次是化工、纺织等行业；而TN、TP万元产值排污系数最高的行业分别是纺织、有机化工，其值分别为18.187 kg·万元-1、1.145 kg·万元-1。2000年盐城海岸带居民工矿用地的工业生产所导致的TN、TP进入水体的量分别为1408.8 t、89 t，每公顷居民工矿用地所产生的工业污染负荷分别为0.779 t、0.049 t。3 结论与讨论通过本调查研究，

19、初步确定了盐城海岸带作为主要陆源污染源的各种利用类型氮磷污染的分配情况，其中养殖水域氮、磷排放量达7641 t、480 t，分别占总排放量的75.1%、63.5%，其次为居民工矿用地，其生活生产污水中氮磷负荷排放量为2083 t、231 t，占总排放量的20.5%、30.7%，种植用地目前看来不是盐城海岸带主要的陆源污染源，排放量仅占4.4%和5.8%。因此，在海岸带陆源污染源治理中，除采取有力措施控制养殖水域养分流失外，农村和乡镇生活生产污水的排放也应引起重视。应该通过选用优质常规原料，开辟新的饲料源和改进饲料加工方法，研发既能提高饲料利用率又能提高鱼虾生长速度的新型饲、饵料。同时，进一步研

20、究鱼虾类的营养需要量及饲料对养殖环境的影响，从而达到减少养殖水域污染物排放的目的。盐城海岸带具有广袤滩涂和沿海湿地，环境容量大是其发展工农业生产的最大的优势之一。随着内地环境容量的逐年变小，一些环境污染严重的产业，如化工、印染、造纸等产生大量TN、TP的行业也将逐步向海岸带迁移，这势必将严重影响海岸带水环境的质量。因此，建立污水废水处理厂，建立健全环境法规制度，加强乡镇企业职工的环保意识，将是保护海岸带这一块净土生态环境质量另一主要的途径。参考文献：1 孟宪伟, 刘焱光, 王湘芹. 河流入海物质通量对海、陆环境变化的响应J. 海洋科学进展, 2005, 23 (4): 391-398. MEN

21、G Xianwei, LIU Yanguang, WANG Xiangqin. Material flux from river to sea and its response to land and sea environment changes J. Advances in Marine Science, 2005, 23(4): 391-398.2 李杨帆, 朱晓东, 邹欣庆, 等. 江苏海岸湿地水质污染特征与海陆一体化调控J. 环境污染及防治, 2004, 26(5): 348-351.LI Yangfan, ZHU Xiaodong, ZOU Xinqing, et al. Wate

22、r quality characteristics and ocean-land integrated cybernetics of coastal wetlands in Jiangsu province J. Environmental Pollution and Control, 2004, 26(5): 348-351.3 江苏省海洋污染基线调查队. 江苏省海洋污染基线调查报告M. 南京: 河海大学出版社, 2001: 12-19. Jiangsu Ocean Polution Baseline Survey Team. The Bulletin of Ocean Polution B

23、aseline Survey in Jiangsu ProvinceM. Nanjing: Publishing House of Hohai University, 2001: 12-19.4 冯绍元, 郑耀泉. 农田氮素的转化与损失及其对水环境的影响J. 农业环境保护, 1996, 15(6): 277-278.FENG Shaoyuan, ZHENG Yaoquan. Transformations and losses of the agricultural nitrogen and its effects on water qualityJ. Agriculture-Environm

24、ental Protection, 1996, 15(6): 277-278.5 贺宝根, 周乃晟, 高效江, 等. 农田非点源污染研究中的降雨径流关系: SCS法的修正J. 环境科学研究, 2001, 14(3): 49-51.HE Baogen, ZHOU Naisheng, GAO Xiaojiang, et al. Precipitation run off relationship in farmland nonpoint source pollution research: amending coeffcient of SCS hydrologic method J. Resear

25、ch of Environment Sciences, 2001, 14(3): 4951.6 马立珊, 汪祖强, 张水铭, 等. 苏南太湖水系农业面源污染及其控制对策研究J. 环境科学学报, 1997, 17(1): 40-47.MA Lishan, WANG Zuqiang, ZHANG Shuiming, et al. Pollution from agricultural non-point sources and its control in river system of Taihu Lake JiangsuJ. Acta Scientiae Circumstantiae, 199

26、7, 17(1): 40-47.7 刘青松, 盛静芬, 王颖. 苏北地区农业环境问题及管理方案的探讨J.环境污染及防治, 2003, 25(1): 6-9. LIU Qingsong, SHENG Jingfen, WANG Ying. Discussion about agricultural pollution and management strategies in the north of Jiangsu provinceJ. Environmental Pollution and Control, 2003, 25(1): 6-9.8 江苏土壤普查办公室. 江苏土壤M. 北京: 中国

27、农业出版社, 1995: 324-327.Office of Widespread Investigating Jiangsu Oil. Oil in Jiangsu ProvinceM. Beijing: China Agriculture Press, 1995: 324-327.9 张大弟, 张晓红, 章家骐, 等. 上海市郊区非点源污染综合调查评价J. 上海农业学报, 1997, 13(1): 31-36.ZHANG Dadi, ZHANG Xiaohong, ZHANG Jiaqi, et al. Integrated research and evaluation on nonpo

28、int source pollution in Shanghai suburbsJ. Acta Agricultural Shanghai, 1997, 13(1): 31-36.10 钱秀红, 徐建民, 施加春, 等. 杭嘉湖水网平原农业非点源污染的综合调查和评价J. 浙江大学学报: 农业与生命科学版, 2002, 28(2): 147-150.QIAN Xiuhong, XU Jianmin, SHI Jiachun, et al. Comprehensive surrey and evaluation of agricultural nonpoint source pollution i

29、n Hang-Jia-Hu waternet plainJ. Journal of Zhejiang University: Agriculture and Life Science, 2002, 28(2): 147-150.11 杨龙元, 范成新, 张路. 太湖典型地区工矿企业废水中主要污染物排放特征研究: 以江苏溧阳市为例J. 湖泊科学, 2003, 5(2): 139-146.YANG Longyuan, FAN Chengxin, ZHANG Lu. Characteristics of industrial wastewater discharge in a typical dis

30、trict of Taihu watershed: A case study of Liyang city, Jiangsu provinceJ. Journal of Lake Sciences, 2003, 15(2): 139-146.Estimation of nitrogen and phosphorus pollution loads from inlandin the coastal zone of Yancheng, JiangsuOU Weixin1, GAO Jianhua2, YANG Guishan31. International Centre of Resource

31、s, Enviroment and Development Study, Nanjing Agriculture University, Nanjing 210095, China; 2. Ministry of Education Key Laboratory for Coast and Island Development, Nanjing University, Nanjing 210093, China;3. Nanjing Institute of Geography and Limnology, Chinese Academy of Science, Nanjing 210008, ChinaAbstract: Although the terrestrial input of nitrogen and phosphorus are main factors that cause the red tide in the near shore, little systematic research and investigation has been undertaken. In the coastal zone of Yangcheng, terrestrial pollutions include the farmland