四川省红层地区农业面源污染初步研究

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摘要：以四川省科技厅科技支撑计划项目《四川省红层地区农业面源污染与水环境保护研究》（2011SZ0172）为依托，从水文地质角度讲，其不仅影响着地表水，同时由于金堂转龙地区特殊的红层含水层系统，面源污染严重威胁着地下水的质量，从而影响着当地人的生命安全。通过对当地进行实地考察，调查了当地的农业面源污染类型和地层情况。从而得出了面源污染主要由于施肥污染、工业污染、农药污染等。指出了这些污染均可能由于降雨随含水层进入地下水，对地下水造成污染。

关键词：红层；农业面源污染；地下水；含水层

中图分类号：X32 文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2013）01-0005-03

1 研究区地形地貌分析

转龙位于金堂县城东南60km左右（图1），属川中丘陵之西部边缘，海拔400～560m。转龙场至土桥镇一带县境之最东南部地貌形态为羽状谷串珠状深丘，地层岩性以侏罗系蓬莱镇组（J3p）为主，岩性为紫红色泥岩为主夹数层细沙岩的河湖相沉积建造，所夹砂岩厚10～20m，蓬莱镇组总厚度1086～1162m，在区内东南部仅其上段部分地层出露，出露厚度150m。

研究区所在的金堂县位于四川省东部地区，跨四川盆地中部及西部两大褶皱带，属丘陵低山区，地形复杂，地貌多样，山、丘、坝皆有，有典型的三分性，地貌格局呈明显的过渡性。地势总体是中部高，东西两侧低。整个地形由西北斜向东南，形成西北至东南距离长，南北距离短的狭长地形特点。出露地层多为中生代中上时期红色砂岩。地貌分为构造剥蚀型、侵蚀型造型、侵蚀堆积型三大类，转龙主要为深丘构造剥蚀型（图2）。经调查得知转龙地区山丘主要以种植桑树和玉米为主。而在其低洼处则主要以水稻为主。其对不同化肥的需求，导致其同一地区同时受不同污染物的污染，由于其种植面积大，直接导致施肥引起的污染面广。

由上地形分析可知转龙地区河水补给地下水，因此工业废水直接可能进入地下水含水层，使部分离子含量超标，危害人类健康。废渣则直接导致土地的板结，不能使用，造成土地浪费等问题。

根据图2得出其地貌相对高程参考如表1。

2 研究区气象、水文概述

2.1 气象特征

金堂县属中国亚热带湿润季风气候区，气候温和、四季分明、冬无严寒、夏无酷暑、湿度大、日照少、无雾期长等特点，年均温17.3°，秋季气温下降快，带有秋绵雨。冬季较冷，少有结冰，霜期短，无霜期可达300d以上。全县多年平均降雨量为910mm，多年平均日照1256.5h。多年平均降雨量920.5mm，2003年全年降水量500.4mm。降雨量时空分布不均，主要集中在6月～9月，占全年降雨量的62.1%，12月～次年2月降雨量仅占全年的2.3%，见表2。

冬春干旱频率在90%以上，夏旱频率在77.0%，伏旱频率在37%。由于夏旱发生频率较高，直接影响大春作物的播种、出苗及生长，造成十分严重的损失。在地域上降雨量自西北和东南向中部递减，西北部平坝区和龙泉山区及东南部的土桥地区年降雨量在900mm以上，而龙泉山东侧的高板、三溪、金龙等地年降雨量在800mm左右，形成干热气候区。这样的降雨量对于一个受农业面源污染的地区，造成了地下水资源的更加紧缺。

由于受大气环流支配，金堂县丘陵区年降雨量和年径流深均属全省盆地低质区，年平均降雨量与全省平均比较少20%～50%，年平均径流深少54%左右，与全省比较约少300mm左右。同时，由于降雨的季节分配和地区分布很不均匀，年内各季节降雨变化十分大。最多年降雨量达1620.3mm（1961年），最少年降雨仅487.9mm（1996年），降雨主要分布在6～9月，该时段降雨量占全年的76.6%，所以又极易出现洪涝灾害。而在春季农业用水高峰期，降雨量仅占全年的4%左右。根据1980年以来的多年平均降雨量统计计算，不同保证率降水量是：平水年（P=50%）降水量是854.8mm，偏枯年（P=75%）降水量是764.4mm，枯水年（P=95%）降水量是563.3mm。降雨量较1980年以前有所降低。由于降雨在时间和空间的分布不均匀在当地造成的地下水分布不均匀。降雨直接影响农民的施肥和种植情况，同时导致不同的农业面源污染类型。

2.2 水文特征

金堂县境内流域面积大于50km2的河流有13条，均属沱江水系。沱江是长江的一级支流，也是四川省的主要河流之一，发源于德阳市绵竹九顶山，金堂三皇庙水文站以上流域面积6590km2，县境内沱江干流长60.25km（含北河）。据三皇庙径流统计，沱江多年平均径流量为277m3/s，多年平均径流量71.6亿m3，多年平均径流深1086mm。其次为资水河，县境以上流域面积577km2，多年平均流量3.7m3/s，径流总量1.25亿m3。除沱江及其主干支流毗河、中河、北河外，其余河流，流短量少。

本县境内多年平均径流总量3.26亿m3，地下水蕴藏可开发量0.6亿m3，全县水资源总量为75.46亿m3。

面源污染具有很大的随机性、不稳定性和复杂性，受外界气候、水文条件的影响很大。由于境内河流较多，因而面源污染会直接影响到整个流域，以分散的形式间歇地向水体排放污染物，这种时间上的间歇便与降水过程有关。农作物施用的化肥会由于降雨径流的携带渗入土壤深部从而影响地下水水质。而流域内生活污染源主要来自居民的生活用水排放，以及富含大量营养物质。

地下水资源量主要补给来源于降水，因而地下水补给量则很大一部分决定于大气降水量，而大气降水污染是影响地下水各离子浓度和酸化程度变化的主要因素[1]。

3 研究区红层地层初步分析

金堂域内出露地层为侏罗系及白垩系、第四系地层[2]。

3.1 侏罗系（J）

侏罗系上统蓬莱镇组（J3p）：是组成境内龙泉山的主体地层，除在龙泉山出露外，在区内东南部的土桥镇和竹篙以南也有所展布。岩性为紫红色泥岩为主夹数层细砂岩的河湖相沉积建造，所夹砂岩厚10～20m，蓬莱镇组总厚度1086～1162m，在区内东南部仅其上段部分地层出露，出露厚度150m。

3.2 白垩系（K）

3.2.1 白垩系下统天马山组（K1t）

（1）天马山组下段（K11t）：淡紫红色块状含长石细砂岩为主，夹细砾岩和泥岩，主要分布在分布于谢家坝――高板桥一线以北西，砂岩单层厚5～9m。

（2）天马山组上段（K21t）在丘陵区普遍，岩性为灰紫、褐红色块状细砂岩夹泥岩和砾岩透镜体，厚140m，砂岩占全段岩层的60%左右。

3.2.2. 白垩系上统夹关组（K3j）

仅分布于龙泉山西北角，岩性为浅砖红色泥岩、砂质泥岩夹紫红色块状粉砂岩，厚度约100m。

3.3 第四系（Q4）

（1）全新统冲洪积层（Qal+pl4）。主要分布于西部平原和境内河谷地区，组成沿河分布的河漫滩和一级阶地，表面为砂质粘土，其下为砂砾石层，厚10～15m。

（2）上更新统风积成都粘土层（Qeol3）。分布于东部台地和西部丘陵之西北部，为鲜黄棕色粉质粘土，厚度变化0～21m之间。

（3）上更新统（Qgl+fgl3）、中更新统（Qgl+fgl2）冰碛和冰水堆积层。在靠龙泉山麓的平原边缘河毗河、北河、中河河间由零星分布，为褐黄色含泥砂砾石层。

4.1 农业面源污染的成因及其分类

在美国，20世纪60年代以来，虽然农业点源污染得到了一定的控制。但是水体的质量并未因此而有所改善，人们逐渐意识到农业面源污染在水体富营养化中所起的作用[3]。经统计，面源污染约占总污染量的2/3，其中农业面源污染占面源污染总量的68%～83%，农业已经成为全美河流污染的第一污染源[4]。同时面源污染严重影响着当地地下水的质量。因此想要农业面源污染有所改善，必须首先查清其成因和分类。

近年来，土地资源在衰退，从而促使人们在农业施肥的使用量上不断增加，大大加剧了农业面源污染，同时也给农业面源污染的研究和治理加大了难度。众多学者从不同角度对农业面源污染进行的分类如下：从污染物来源角度[5]分为城乡结合部无污水管网的城区面源、农田特别是集约化种植的菜果花农田和农村养殖业；然而部分学者从其成因上[6]分为了化肥污染、农药污染和集约化养殖污染等。

综上所述，农业面源污染分类大同小异，通过笔者对金堂转龙地区实地考察及其资料查询分析。提出以下分类。

（1）农田及其山地瓜果庄稼化肥使用污染。由于金堂转龙属于川东丘陵之西部边缘，主要为构造剥蚀深丘地貌，其地形高低不等，山丘主要以种植桑树和玉米为主。而在其低洼处则主要以水稻为主。其对不同化肥的需求，导致其同一地区同时受不同污染物的污染，由于其种植面积大，直接导致施肥引起的污染面广。更加严重的是化肥随降雨通过包气带入渗到地下水，从而对地下水造成了污染。

（2）农业废渣处理不当而导致的农业面源污染。其中包括农业中使用的薄膜在使用后未统一处理而使其直接埋藏于土壤，导致土壤固结等严重后果。其次农业秸秆的腐烂，使大量有机物随降雨渗到地下进入地下含水层，或是随地表水流入河流，而导致水体富营养化。

（3）农药污染。随着生活水平的提高，农业科技的不断进步，农药已经成为人们种植业赖以生存的物品。不管是除草还是杀虫，都依赖于农药简便快捷的操作。然而农药喷洒于植被表面，可能通过吸收，以生物链的传递方式进入动物或是人体内，其次是未经吸收部分于土壤表面，进入土壤层，进而可能进入含水层导致更加严重的后果。

（4）集约化养殖污染，其中主要是针对家禽粪便处理不当，而导致的面源污染。

（5）工业三废的排放，废气排向大气再通过降雨导致大面积的土壤水域污染，废水通常直接排向河流导致流域污染，由上地形分析可知转龙地区河水补给地下水，因此工业废水直接可能进入地下水含水层，使部分离子含量超标，危害人类健康。废渣则直接导致土地的板结，不能使用。造成土地浪费等问题。

4.2 农业面源污染的特点及其治理相关意见

农业面源污染以其污染面广、绝对量大、形成机理复杂、潜伏性强等特点威胁着人类的生存和发展。只有通过对其污染类型、形成机理、污染途径的研究才能得出相应的解决方案。为此笔者从农业可持续发展角度提出以下几点意见。

（1）尽量控制和改进农药、化肥的使用数量及其使用方法，比如在处理畜禽粪便的可将其粪便作为其农家肥使用，这样不仅解决了化肥导致的土壤板结，同时也解决了畜禽粪便所导致的面源污染。而在农药使用上尽量不要采取大面积喷洒。可研发新型农药使用方法，比如对体积较大的植被可采用注射法等。

（2）做好工业排放的控制，废渣尽量做到回收利用，避免原材料的大量浪费也可减少其污染。废水的排放，可在其排放口安置一个过滤网装置，将过滤后的水排出，减少对水体的危害。或是部分方便反应的废水可先排入沉淀池，反应沉淀后再排出。废气排放亦可采用过滤反应装置，将有害气体转换成无污染、无公害类型再给以排放。

5 结语

通过笔者对金堂转龙当地的调查，对当地的水文、气象、地质地貌等进行了一系列的分析。并针对当地的情况，把农业面源污染大致分为农业污染、化肥污染、养殖污染、工业污染，这些污染都严重的影响当地的地下水质量，使原本属于大片粉砂地层的红层地区，其合格地下输含量可能相对减少。并提出了部分治理方案，希望通过该调查使众多学者对此加以重视，能够提出更加有建设性的意见。

参考文献：

[1] 罗先香，杨建强.大气降水对地下水化学特征的影响[J].世界地质，1997（3）：52～54.

[2] 孙璐璐.红层风化裂隙弱含水层水文地质特征及储水单元类型研究――以金堂城东南地区为例[D].成都：成都理工大学，2011.

[3] 仓恒瑾.农业非点源污染控制中的最佳管理措施及其发展趋势[J].生态科学，2005，2（24）：173～177.

[4] 蒋茂贵，方 芳，望志方.MCR技术在农业面源污染防治中的应用[J].环境科学与技术，2001（1）：4～5.

[5] 张维理，徐爱国，冀宏杰，等.中国农业面源污染形势估计及控制对策Ⅲ.中国农业面源污染控制中存在问题分析[J].中国农业科学，2004，37（7）：1026～1033.

[6] 刘鸿渊，闫 泓.农业面源污染形成机理的实证研究――以四川省1982-2006年统计数据为例[J].农村经济，2010（5）：98～101.