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摘要为了评估农村非点源污染对水库水体营养水平的影响，以三亚市半岭水库为研究对象，分析了库区非点源污染的构成类型及其污染量，同时，根据模型预测了非点源污染对水库水体TN、TP的贡献浓度。在此基础上，以非点源污染对水库水体TN、TP贡献浓度与实际监测浓度之比来评估农村非点源污染对水库水体营养水平的影响。结果表明，非点源污染大部分来自于农业生产活动，其污染物COD、TN和TP的贡献率分别达到了77.5%、68.5%和43.3%，其次为禽畜养殖，其污染物COD、TN和TP的贡献率分别为12.2%、124%和41.4%，农村生活污染贡献相对较小。库区农村非点源污染对水库水体TN质量浓度的贡献为0.171 mg/L，TP质量浓度的贡献为0.006 8 mg/L。农村非点源污染的TN和TP对水库的N和P的营养水平的贡献率分别为55.4%和75.6%，可见农村非点源污染是水库水体营养负荷的主要污染源。
关键词半岭水库；农村非点源污染；营养水平
中图分类号S181.3；X521文献标识码A文章编号0517-6611（2015）26-247-02
AbstractFor assessment the effects of rural nonpoint source pollution on water trophic state level， as a case study of Banling Reservoir， the composition and load of nonpoint pollution in Banling Reservoir area were studied， at the meaning time， based on model prediction of water TN， TP concentration due to the rural nonpoint source pollution， the effects of rural nonpoint source pollution on water trophic level of Banling Reservoir were also studied. The results showed that agricultural production activities played main important role in rural nonpoint pollution， and their contribution ratio to COD， TN and TP nutrient load were 77.5%， 68.5% and 43.3% respectively. The main pollution types were in order of important： agricultural production activities， poultry and livestock breeding and rural domestic pollution. The TN and TP load caused by the total rural nonpoint source pollutant reached to 0.171 and 0.006 8 mg/L respectively， their contribution ratio to nutrient level were 55.4% and 75.6% respectively， which indicated that the main contributor to water trophic state level of Banling Reservoir was rural nonpoint source pollution.
Key words Banling Reservoir； Rural nonpoint source pollution； Trophic level
淡水資源的匮乏，往往是限制岛屿经济发展的重要因素之一。海南岛四面环海，与大陆没有水域联系，水库是其主要的水源之一，是调节岛内水资源分配不均和蓄水的主要途径。保护水库水体的健康，对当地的经济发展和生态环境的保护起着举足轻重的作用。
水体的富营养化是水库水质下降最常见的表现形式，常导致水体透明度和溶解氧变化，造成水体水质恶化，从而使生态系统和水功能受到阻碍和破坏，严重的甚至会给水资源的利用，如饮用水、工农业供水、水产养殖、旅游以及水上运输带来巨大损失。自从20 世纪初以来，大量工业废水和生活污水的排放，逐步增加的化肥施用量及肥料流失造成水体富营养化日趋严重[1-3 ]。水体富营养化主要是由于水体中N、P 浓度增加造成的，注意力大多放在控制营养物质的来源上，特别是点源污染，例如对重污染企业进行彻底整治和城市污水集中处理等，这些措施有效地降低了水体营养物质的负荷量，但水体营养状态并没有得到明显改善[4]。人们逐渐意识到农业非点源污染在水体富营养化中同样扮演着重要角色，特别是农业生产大量地使用工业化肥，加上环境恶化而造成的水土流失，给受纳水体带来了大量的营养物质[5-7]。所以，农业非点源污染对水体富营养化的影响十分重大，已成为水体富营养化最主要的污染源之一。
该研究以三亚市主要的供水水库——半岭水库为研究对象，在分析了半岭水库库区周边非点源污染概况、水库水质的环境特征和预测模型的基础上，对水库的营养状况进行了预测，并就农村非点源污染对水库的营养状态的贡献率进行了探讨，以期对半岭水库水质保护措施和管理提供一些有效的信息，同时，为评估农村非点源污染对水库水体营养化水平的影响提供一些参考。
1半岭水库概况
半岭水库位于三亚市三亚河半岭水上游的荔枝沟镇境内，是一座集供水、防洪、灌溉等多种功能于一体的综合利用型水利工程。坝址以上河流长18.1 km，控制流域面积24.0 km2，总库容1 355万m3，相应水位15.8 m，水面面积3.1 km2。水库实际供水量超过548万m3/a，是该市目前主要的六大供水水库之一，在该市社会和经济发展中具有重要作用。 2 库区水体污染源分析
该研究中，对于污染源所造成的污染分析，统一采用COD、TP和TN 3个指标来进行量化研究。库区内没有大的集镇，也没有工业厂矿和企事业单位等，不存在大的污染点源，因此，整个水库的污染来源可以认为是库区周边的农村非点源污染。库区的非点源污染可以分为农业生产活动、禽畜养殖和农村生活3类。
2.1农业生产活动产生的污染库区农业种植地坡度大部分在25°以下，主要种植水果、经济林和蔬菜。水果以芒果、香蕉为主，经济林以橡胶、槟榔为主，蔬菜以反季节瓜菜为主，种植总面积为1 315.6 hm2。该地区土壤以壤土为主，化肥使用氮、磷、钾肥，化肥使用量790.7 t/a。因农业活动而进入水库的非点源污染物总量采用土地输出系数法进行估算[8]。经计算，污染负荷COD、TN和TP分别为227.0、33.1和2.6 t/a。
2.2禽畜养殖污染目前，库区养殖家禽2万余只、猪7 000余头、牛50余头、羊1 300余头。畜禽养殖污染物产生量按原环境保护总局给出的、统一的畜禽粪尿排泄量和污染物排放量计算方法[9-10]（表1和表2）估算。
经计算，库区禽畜养殖污染物产生量：COD为594.4 t/a、TN为100.6 t/a 、TP为39.7 t/a。参考相关研究资料[11]，禽畜粪尿总体流失率取值6%，则进入水库的禽畜养殖污染物：COD为35.7 t/a，TN为6.0 t/a，TP为2.4 t/a。
2.3农村生活污染水库流域内除居民现共有5 272人。这部分人在库区分布较分散，其日常生活产生的污染物的排放也相对分散，可视作非点源污染。通过经验方法估算，进入水库的污染负荷：COD为30.1 t/a，TN为9.2 t/a ，TP为0.8 t/a。
2.4农村非点源污染各类型对污染总量的贡献率根据上述半岭水库库区农村非点源污染的分析结果，对各类型农村非点源污染占整个库区污染的贡献比例（贡献率）进行统计和计算，结果见表3。统计和分析结果表明，半岭水库库区的农村非点源污染大部分来自于农业生产活动，其污染物COD、TN和TP的贡献率分别达到了77.5%、68.5%和43.3%。其次为禽畜养殖，其污染物COD、TN和TP的贡献率分别为12.2%、124%和41.4%。农村生活污染贡献相对较小。
3库区非点源污染对水库富营养化水平的影响
该研究采用狄隆模型预测库区农村非点源污染对水库水体稳定时N、P的平均浓度的贡献负荷。模型如下[12]：
ρ（N/P）=L（1-R）/Hρw
ρw=Qv/V
式中，ρ（N/P）为非点源污染造成的N或P的年平均质量浓度， mg/L；L为水库单位面积非点源污染N或P年均负荷量，g/（m2·a）；H为水库平均水深，m；ρw为水力冲刷系数，a-1；R为N或P滞留系数， a-1；Qv为入库水量，m3/a；V为水库容积，m3。N或P负荷量为库区内所有非点源排污进入水库的N或P所产生的负荷量，水量采用90%保证率的年径流量。根据模型和前述的非点源污染分析结果进行计算可以得到，由于库区农村非点源污染对半岭水库TN质量浓度的贡献为0.171 mg/L，TP质量浓度的贡献为0.006 8 mg/L。
该研究中，采用预测的非点源污染对半岭水库水体TN和TP浓度的贡献跟实际的水库水质监测结果进行比较，计算得出由于非点源污染造成的营养盐浓度占整个水库水体营养盐水平的比例，从而来预测和表达库区非点源污染对半岭水库营养水平的影响。半岭水库水体的TN和TP的测定分别采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法和钼酸盐分光光度法进行测定，所测项目的水样均在水面0.5 m下采样。由于三亚干湿季节明显，所以全年分别在丰水期和枯水期两次采样，取两次水样的平均值作为监测结果。TN、TP监测结果分别为0.313和0.009 mg/L。
从检测结果可知，半岭水库的水质达到国家地表水环境质量标准Ⅱ类标准，根据相关研究，半岭水库的TN、TP水平处于中营养后期状态。该研究中，采用预测的农村非点源污染对半岭水库水体TN、TP的贡献浓度与实际监测的浓度之比，来表示农村非点源污染对半岭水库水体营养水平的贡献率。据此可以计算得出，农村非点源污染的TN和TP对水库的营养水平的贡献率分别为55.4%和75.6%。从这个结果可以推测，农村非点源污染对于半岭水库营养水平的影响占比较大，其中，TP占比达到了70%以上。目前，半岭水库水质并没有处于富营养化水平，但是，已经处于中营养状态的后期，富营养化趋势较明显，而非点源污染对营养水平的贡献率较高，因此，库区农村非点源污染的控制显得尤为重要。而非点源污染当中，以农业生产活动造成的污染占比最大，污染物COD、TN和TP综合贡献率平均达到了63.6%，因此，必须严格控制农业生产活动造成的非点源污染。
4 结论
（1）通过对半岭水库库区农村非点源污染进行分析和研究，发现半岭水库库区的非点源污染大部分来自于农业生产活动，污染物COD、TN和TP的贡献率分别达到了77.5%、68.5%和43.3%。其次为禽畜养殖，其污染物COD、TN和TP的贡献率分别为12.2%、12.4%和41.4%。农村生活污染贡献相对较小。
（2）根据模型和非点源污染分析结果，计算得出库区农村非点源污染对半岭水库TN质量浓度的贡献为0.171 mg/L，TP质量浓度的贡献为0.006 8 mg/L。
（3）采用预测的农村非点源污染对半岭水库水体TN、TP的贡献浓度与实际监测浓度之比，来表示农村非点源污染对半岭水库水体营养水平的贡献率。结果表明，农村非点源污染的TN和TP对水库营养水平的贡献率分别为55.4%和75.6%，农村非点源污染是水库水体营养负荷的主要污染源。
参考文献
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[6] 彭畅，朱平，牛红红.农田氮磷流失与农业非点源污染及其防治[J].土壤通报，2010，41（2）：508-512.
[7] 高超，朱建国，窦贻俭.农业非点源污染对太湖水质的影响：发展态势与研究重点[J].长江流域资源与环境，2002，11（3）：260-263.
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[9] 赵虹，韩永升.沈阳市畜禽养殖环境污染分析及防治对策[J].环境保护科学，2007，33（4）：118-120.
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[11] 刘凌岩，王红军.大伙房水库上游禽畜业污染现状及其防治对策[J].环境保护科学，2002，28（3）：21-22.
[12] 韩菲，陈永灿，刘昭伟.湖泊及水库富营养化模型研究综述[J].水科学进展，2003，14（6）：785-791.安徽农业科学，Journal of Anhui Agri. Sci.2015，43（26）：253-255
关键词半岭水库；农村非点源污染；营养水平
中图分类号S181.3；X521文献标识码A文章编号0517-6611（2015）26-247-02
AbstractFor assessment the effects of rural nonpoint source pollution on water trophic state level， as a case study of Banling Reservoir， the composition and load of nonpoint pollution in Banling Reservoir area were studied， at the meaning time， based on model prediction of water TN， TP concentration due to the rural nonpoint source pollution， the effects of rural nonpoint source pollution on water trophic level of Banling Reservoir were also studied. The results showed that agricultural production activities played main important role in rural nonpoint pollution， and their contribution ratio to COD， TN and TP nutrient load were 77.5%， 68.5% and 43.3% respectively. The main pollution types were in order of important： agricultural production activities， poultry and livestock breeding and rural domestic pollution. The TN and TP load caused by the total rural nonpoint source pollutant reached to 0.171 and 0.006 8 mg/L respectively， their contribution ratio to nutrient level were 55.4% and 75.6% respectively， which indicated that the main contributor to water trophic state level of Banling Reservoir was rural nonpoint source pollution.
Key words Banling Reservoir； Rural nonpoint source pollution； Trophic level
淡水資源的匮乏，往往是限制岛屿经济发展的重要因素之一。海南岛四面环海，与大陆没有水域联系，水库是其主要的水源之一，是调节岛内水资源分配不均和蓄水的主要途径。保护水库水体的健康，对当地的经济发展和生态环境的保护起着举足轻重的作用。
水体的富营养化是水库水质下降最常见的表现形式，常导致水体透明度和溶解氧变化，造成水体水质恶化，从而使生态系统和水功能受到阻碍和破坏，严重的甚至会给水资源的利用，如饮用水、工农业供水、水产养殖、旅游以及水上运输带来巨大损失。自从20 世纪初以来，大量工业废水和生活污水的排放，逐步增加的化肥施用量及肥料流失造成水体富营养化日趋严重[1-3 ]。水体富营养化主要是由于水体中N、P 浓度增加造成的，注意力大多放在控制营养物质的来源上，特别是点源污染，例如对重污染企业进行彻底整治和城市污水集中处理等，这些措施有效地降低了水体营养物质的负荷量，但水体营养状态并没有得到明显改善[4]。人们逐渐意识到农业非点源污染在水体富营养化中同样扮演着重要角色，特别是农业生产大量地使用工业化肥，加上环境恶化而造成的水土流失，给受纳水体带来了大量的营养物质[5-7]。所以，农业非点源污染对水体富营养化的影响十分重大，已成为水体富营养化最主要的污染源之一。
该研究以三亚市主要的供水水库——半岭水库为研究对象，在分析了半岭水库库区周边非点源污染概况、水库水质的环境特征和预测模型的基础上，对水库的营养状况进行了预测，并就农村非点源污染对水库的营养状态的贡献率进行了探讨，以期对半岭水库水质保护措施和管理提供一些有效的信息，同时，为评估农村非点源污染对水库水体营养化水平的影响提供一些参考。
1半岭水库概况
半岭水库位于三亚市三亚河半岭水上游的荔枝沟镇境内，是一座集供水、防洪、灌溉等多种功能于一体的综合利用型水利工程。坝址以上河流长18.1 km，控制流域面积24.0 km2，总库容1 355万m3，相应水位15.8 m，水面面积3.1 km2。水库实际供水量超过548万m3/a，是该市目前主要的六大供水水库之一，在该市社会和经济发展中具有重要作用。 2 库区水体污染源分析
该研究中，对于污染源所造成的污染分析，统一采用COD、TP和TN 3个指标来进行量化研究。库区内没有大的集镇，也没有工业厂矿和企事业单位等，不存在大的污染点源，因此，整个水库的污染来源可以认为是库区周边的农村非点源污染。库区的非点源污染可以分为农业生产活动、禽畜养殖和农村生活3类。
2.1农业生产活动产生的污染库区农业种植地坡度大部分在25°以下，主要种植水果、经济林和蔬菜。水果以芒果、香蕉为主，经济林以橡胶、槟榔为主，蔬菜以反季节瓜菜为主，种植总面积为1 315.6 hm2。该地区土壤以壤土为主，化肥使用氮、磷、钾肥，化肥使用量790.7 t/a。因农业活动而进入水库的非点源污染物总量采用土地输出系数法进行估算[8]。经计算，污染负荷COD、TN和TP分别为227.0、33.1和2.6 t/a。
2.2禽畜养殖污染目前，库区养殖家禽2万余只、猪7 000余头、牛50余头、羊1 300余头。畜禽养殖污染物产生量按原环境保护总局给出的、统一的畜禽粪尿排泄量和污染物排放量计算方法[9-10]（表1和表2）估算。
经计算，库区禽畜养殖污染物产生量：COD为594.4 t/a、TN为100.6 t/a 、TP为39.7 t/a。参考相关研究资料[11]，禽畜粪尿总体流失率取值6%，则进入水库的禽畜养殖污染物：COD为35.7 t/a，TN为6.0 t/a，TP为2.4 t/a。
2.3农村生活污染水库流域内除居民现共有5 272人。这部分人在库区分布较分散，其日常生活产生的污染物的排放也相对分散，可视作非点源污染。通过经验方法估算，进入水库的污染负荷：COD为30.1 t/a，TN为9.2 t/a ，TP为0.8 t/a。
2.4农村非点源污染各类型对污染总量的贡献率根据上述半岭水库库区农村非点源污染的分析结果，对各类型农村非点源污染占整个库区污染的贡献比例（贡献率）进行统计和计算，结果见表3。统计和分析结果表明，半岭水库库区的农村非点源污染大部分来自于农业生产活动，其污染物COD、TN和TP的贡献率分别达到了77.5%、68.5%和43.3%。其次为禽畜养殖，其污染物COD、TN和TP的贡献率分别为12.2%、124%和41.4%。农村生活污染贡献相对较小。
3库区非点源污染对水库富营养化水平的影响
该研究采用狄隆模型预测库区农村非点源污染对水库水体稳定时N、P的平均浓度的贡献负荷。模型如下[12]：
ρ（N/P）=L（1-R）/Hρw
ρw=Qv/V
式中，ρ（N/P）为非点源污染造成的N或P的年平均质量浓度， mg/L；L为水库单位面积非点源污染N或P年均负荷量，g/（m2·a）；H为水库平均水深，m；ρw为水力冲刷系数，a-1；R为N或P滞留系数， a-1；Qv为入库水量，m3/a；V为水库容积，m3。N或P负荷量为库区内所有非点源排污进入水库的N或P所产生的负荷量，水量采用90%保证率的年径流量。根据模型和前述的非点源污染分析结果进行计算可以得到，由于库区农村非点源污染对半岭水库TN质量浓度的贡献为0.171 mg/L，TP质量浓度的贡献为0.006 8 mg/L。
该研究中，采用预测的非点源污染对半岭水库水体TN和TP浓度的贡献跟实际的水库水质监测结果进行比较，计算得出由于非点源污染造成的营养盐浓度占整个水库水体营养盐水平的比例，从而来预测和表达库区非点源污染对半岭水库营养水平的影响。半岭水库水体的TN和TP的测定分别采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法和钼酸盐分光光度法进行测定，所测项目的水样均在水面0.5 m下采样。由于三亚干湿季节明显，所以全年分别在丰水期和枯水期两次采样，取两次水样的平均值作为监测结果。TN、TP监测结果分别为0.313和0.009 mg/L。
从检测结果可知，半岭水库的水质达到国家地表水环境质量标准Ⅱ类标准，根据相关研究，半岭水库的TN、TP水平处于中营养后期状态。该研究中，采用预测的农村非点源污染对半岭水库水体TN、TP的贡献浓度与实际监测的浓度之比，来表示农村非点源污染对半岭水库水体营养水平的贡献率。据此可以计算得出，农村非点源污染的TN和TP对水库的营养水平的贡献率分别为55.4%和75.6%。从这个结果可以推测，农村非点源污染对于半岭水库营养水平的影响占比较大，其中，TP占比达到了70%以上。目前，半岭水库水质并没有处于富营养化水平，但是，已经处于中营养状态的后期，富营养化趋势较明显，而非点源污染对营养水平的贡献率较高，因此，库区农村非点源污染的控制显得尤为重要。而非点源污染当中，以农业生产活动造成的污染占比最大，污染物COD、TN和TP综合贡献率平均达到了63.6%，因此，必须严格控制农业生产活动造成的非点源污染。
4 结论
（1）通过对半岭水库库区农村非点源污染进行分析和研究，发现半岭水库库区的非点源污染大部分来自于农业生产活动，污染物COD、TN和TP的贡献率分别达到了77.5%、68.5%和43.3%。其次为禽畜养殖，其污染物COD、TN和TP的贡献率分别为12.2%、12.4%和41.4%。农村生活污染贡献相对较小。
（2）根据模型和非点源污染分析结果，计算得出库区农村非点源污染对半岭水库TN质量浓度的贡献为0.171 mg/L，TP质量浓度的贡献为0.006 8 mg/L。
（3）采用预测的农村非点源污染对半岭水库水体TN、TP的贡献浓度与实际监测浓度之比，来表示农村非点源污染对半岭水库水体营养水平的贡献率。结果表明，农村非点源污染的TN和TP对水库营养水平的贡献率分别为55.4%和75.6%，农村非点源污染是水库水体营养负荷的主要污染源。
参考文献
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