平原河网地区农村生活污染入河机制

平原河网地区农村生活污染入河机制李卉;苏保林;张倩;袁军营;罗运祥【摘要】以太滆运河流域前黄镇和雪堰镇为研究区，设计〃农村生活非点源污染调查问卷”，采用随机抽样的方法，调查了39个行政村中85个自然村的农村生活污染情况.通过对问卷的统计分析得到了厕所使用类型的比例、化粪池中上清液和固体残渣的去向以及生活垃圾处置等信息.在对农村生活污染进行分类的基础上,估算出该地区农村生活污染入河系数为:CODCr,6.6%-13.3%;TN,18.1%-18.6%;TP,8.2%-12.5%.%Aquestionnaireaboutruraldomesticnon-pointsourcepollutionwasdesignedandusedduringtheinvestigationof85naturalvillagesinQianhuangandXueyanTownsoftheTaigeCanalWatershedbymeansofrandomsampling.Throughstatisticanalysisofthefeedbackinthequestionnaires,informationaboutratioofdifferenttypesoftoilets,andfateofthesupernatantandsolidresidueintheseptic-tank,anddisposalofdomesticwastewereobtainedandsummarized.Basedontheclassificationofruraldomesticpollutions,coefficientsofthepollutionflowingintotheriverwereestimatedasfollows:CODCr6.6%-13.3%;TN18.1%-18.6%;andTP8.2%-12.5%.【期刊名称】《生态与农村环境学报》【年(卷)，期】2011(027)004【总页数】3页(P110-112)【关键词】平原河网;农村生活污染;人河系数;抽样调查;太滆运河流域【作者】李卉;苏保林涨倩;袁军营;罗运祥【作者单位】北京师范大学水科学研究院水沙科学教育部重点实验室，北京100875;北京师范大学水科学研究院水沙科学教育部重点实验室，北京100875;北京师范大学水科学研究院水沙科学教育部重点实验室，北京100875;北京师范大学水科学研究院水沙科学教育部重点实验室，北京100875;北京师范大学水科学研究院水沙科学教育部重点实验室，北京100875【正文语种】中文【中图分类】X321平原河网地区一般经济发达，人口稠密，其生活污染是面源污染的重要组成部分［1］。目前对于生活污染的入河机制及入河量估算研究较少，相关研究主要集中在农村生活垃圾的成分及产生量［2-7］,生活污水排放量和水质监测［4,8-9］,及其治理措施等方面［1,10］。对于分散的农村生活污染，目前主要的污染负荷核定思路是先按负荷当量法估算污染物产生量，再由入河系数来计算最终的入河量。由于入河系数的确定非常困难并且有较大的随意性，导致生活污染入河负荷估算存在较大的不确定性。为了更准确地估算农村生活污染的入河量，必须了解其迁移和入河过程。笔者选择典型平原河网地区——太滆运河流域作为研究区，进行农村生活非点源污染调查，研究农村生活污染的来源、去向、迁移和入河过程，并对研究区域农村生活污染入河系数进行估算。1调查区域概况太滆运河流域主要位于江苏省常州市，流域内河网纵横交错，水体污染较严重，主要污染源为农业面源，包括农村生活污染、畜禽养殖污染和农田径流污染等。太滆运河由西向东分别贯穿武进区前黄镇和雪堰镇，前黄镇总人口3.8万，此外还有外来人口1.2万，总面积50km2。雪堰镇南濒太湖，陆地总面积35km2，太湖水域面积15km2，总人口3万余人。太滆运河流域范围以及调查点如图1所示。2调查方法农村生活污染来源主要包括生活垃圾流失、生活污水排放以及家庭畜禽养殖污染排放等方面。通过设计〃农村生活非点源污染调查问卷”来详细调查该地区各农户的生活污染排放情况，问卷共包括13个方面，内容涵盖住房类型、厕所类型、化粪池、家庭饲养畜禽状况、生活污水处理状况及生活垃圾处理状况等方面。遵循均匀分布、代表性、典型性原则，共调查了2个镇39个行政村中的85个自然村，每个自然村随机抽取3~5户进行入户访问调查，最终完成调查问卷201份。图1太滆运河流域农村生活污染调查点示意Fig.1SketchmapoftheinvestigationareaonruraldomesticpollutionintheTaigeCanalWatershed3结果与分析3.1厕所类型该区域厕所主要包括干厕及水冲厕2种类型。农户使用情况分为3种：单独使用干厕、单独使用水冲厕以及混合使用干厕和水冲厕（表1）。从表1可以看出，使用水冲厕的家庭超过一半，仅使用干厕的家庭所占比例最小，另外有接近1/3的家庭既使用干厕也使用水冲厕。表1农户厕所类型统计Table1Statisticsoftypesoftoiletsusedinruralhouseholds厕所类型数量/户比例3617.9水冲厕11054.7混合5527.4合计/%干厕2011003.2化粪池使用情况绝大多数家庭都建有化粪池，化粪池一般由村委会统一规划和修建。对于使用干厕的农户，化粪池没有投入使用（未投入使用的化粪池不计入统计数据）。经过统计调查问卷，发现使用水冲厕和混合使用干厕和水冲厕的农户均使用化粪池，化粪池在该地区的使用率达到81.2%。该地区的化粪池为3格化粪池，即由3个相互连通的密封粪池组成，粪便由进粪管进入第1池并依次顺流至第3池，粪便在池中经过发酵、分解、沉淀等作用逐步消解后，可达到无害化要求。化粪池中的粪便剩余成分一般分为固体残渣和上清液2个部分，由于该地区绝大多数农户都有自留地，一般设在自家房屋前后用于种植蔬菜，因此大部分固体残渣被用作肥料施入菜地或者果树下;而上清液的去向比较复杂，包括下渗、直接入河、经过管道收集进入污水处理站及还田等。在统计调查问卷时发现，有1份问卷该部分没有作答，但其他部分填写正确，因此采用〃逐对剔除”原则，在统计该项内容时，不考虑该样本;另1份问卷回答内容前后矛盾，经过分析后，采用指派数值法［11］进行处理。因此该项内容的统计样本为200个，在这200个样本中，化粪池的数量为167个，通过统计得到化粪池中上清液和固体残渣的处理方式，结果见图2。图2化粪池中固体残渣及上清液处理方式Fig.2Fateofthesupernatantandsolidresiduesintheseptic-tank统计表明，超过一半的农户化粪池中上清液及残渣都还田，其余农户化粪池中上清液的主要去向为直接入河。这是因为化粪池一般留有1个出口，当池内液体到达出口高度时，化粪池会发生溢流，导致上清液进入河流，该部分的比例约占上清液总量的30%。由于部分农户的化粪池使用年限较短或者家庭人口较少等缘故，产生的固体残渣较少，从建成至今暂未清理过，该部分的比例接近25%。调查也显示该部分最终会被清理并还田。3.3生活垃圾调查区域的生活垃圾有专门的投放地点一一由水泥修筑的小房子或者垃圾桶。投放处有专人负责转运，转运时间从1-10d不等，一般夏季的转运时间短于冬季。垃圾被转运到垃圾填埋场进行统一填埋。在调查中也发现，部分投放点垃圾堆放于垃圾房外，这种情况下若发生降雨，则会产生污染，但是这部分生活垃圾的比例以及发生频率不容易确定，暂时未考虑在农村生活污染负荷中。总体来说，生活垃圾定点投放，定期转运、填埋，基本上不会对河流造成污染。3.4家庭畜禽养殖统计结果表明，研究区域内饲养畜禽的农户较少，仅有68户，占全体农户数量的34%，养殖类型主要为鸡和鸭，养殖数量一般为每户5~15只，主要用于自家食用，只有极个别农户会养殖兔子和猪。家庭饲养形式均为圈养，一般养殖在自家门前或屋后的空地上，畜禽粪便会定期清理后作为肥料还田。该部分污染可与农田径流污染一并考虑。4入河系数估算通过在太滆运河流域前黄镇和雪堰镇的问卷调查可以发现，在该地区生活垃圾有固定投放地点，专人负责转运，除个别情况会有垃圾渗滤液流出及不及时转运的垃圾可能会随暴雨流失外，基本不会产生污染;家庭畜禽养殖均为圈养，畜禽粪便作为肥料施入菜地或者果园，该部分污染可与农田径流污染一起考虑;干厕中粪尿用来还田，其污染也可与农田径流污染一起考虑。因此，产生污染的来源主要是生活污水排放。针对调查结果，并结合笔者已有研究成果[12],得出农村生活污染入河系数计算公式：式(1)中，入为农村生活污染入河系数;a为水冲厕使用率，%;b为干厕使用率，%,b=1-a;q1为化粪池污染物去除效率，%;n2为化粪池中污染物直接排入河道的比例，％;n3为化粪池污染物排入污水处理设施的比例，％;n4为生活污水处理设施污染物去除效率，%;节为使用干厕的村民粪尿还田比例，％。通过统计调查得到，水冲厕使用率a值为68.4%，因此b值也可以确定，为31.6%。化粪池污染物去除效率(n1)采用王玉华等［13］的研究结果，即：CODCr,34.9%~67.7%;TN,9.1%~11.6%;TP,38.9%~59.7%。通过统计分析调查结果，得到门2为29.9%。调查中发现，尽管有些村庄建有污水处理站，但真正投入使用的不多，加之排水管道系统不完善，很多村民家里的生活污水并不能进入污水处理站得到处理，农村生活污水的处理率可以忽略不计，因此n3取值为0。使用干厕的农户粪尿全部用来还田，因此n5取值为100%。利用式(1)计算得到农村生活污染入河系数为：CODCr,6.6%~13.3%;TN,18.1%~18.6%;TP,8.2%~12.5%。由于在统计数据时，进入任何地表水体(包括池塘、河流等)的污染物部分都统计在入河负荷中，因此估算的入河系数可能会有所偏大。在估算距离主要河道较远的污染源入河负荷时，需要根据其与主要河道的距离(或污染物迁移进入主要河道的实际距离)，考虑迁移过程中的降解等因素对该系数作适当修正。参考文献：［1］ 王焕升，王凯军，崔志峰，等.中国农村地区生活污染调查及控制模式探讨［J］.中国给水排水，2008,24(20):20-22.［2］ 毛晓梅，潘建清，冯宗富.太湖流域长兴地区农村生活污染源现状调查与分析［J］.农业环境与发展，2009,26(4):4-7.［3］ 朱明.农村生活污染源的调查与数据分析［J］.污染防治技术，2008,21(2):47-49.［4］ 冯庆，王晓燕，王连荣.水源保护区农村生活污染排放特征研究［J］.安徽农业科学，2009,37(24)：11681-11685.［5］ 张利民，刘伟京，尤本胜，等.太湖流域漕桥河污染物来源特征［J］.环境科学研究，2009,22(10)：1150-1155.［6］ 刘永德，何品晶，邵立明，等.太湖流域农村生活垃圾产生特征及其影响因素［J］.农业环境科学学报，2005,24(3):533-537.刘永德，何品晶，邵立明.太湖流域农村生活垃圾面源污染贡献值估算[J].农业环境科学学报，2008,27(4):1442-1445.尹微琴，王小治，王爱礼，等.太湖流域农村生活污水污染物排放系数研究：以昆山为例[J].农业环境科学学报，2010,29(7):1369-1373.徐洪斌，吕锡武，李先宁，等.太湖流域农村生活污水污染现状调查研究[J].农业环境科学学报，2007