庞庄水库水源地村落畜禽粪便污染调查与分析

武拴平

（太谷县庞庄水库管理处，山西 太谷 030800）

我国城市饮用水水源安全形势严峻，局部地区的连续干旱，降雨量不均造成水库库存量不稳定，影响城市供水，给城镇居民生活造成影响，城市供水短缺也制约了城市的整体发展；城市水域也不乐观，水体富营养化，水性疾病种类明显增加，且发病率也逐年升高，水域污染已经威协到人们的身体健康。由于水域监控系统不完善，应对饮用水污染的应急能力不足，很容易造成饮用水污染[1]。城市饮用水安全受到社会高度关注，而城市饮用水水源地安全更是饮用水安全的重中之重。

太谷县庞庄水库地处山西太行山脉，主要为乌马河流经城镇的阳邑乡、候城乡、太谷城、水秀乡、北汪乡提供饮用水，已代替地下水供给成为主要的饮用水源地。庞庄水库主要水源由降雨和山泉水组成[2]。降雨经水库水生态自我调控和修复，达到国家级饮用水标准；山泉水源于支流的各个水系，水质超过国家级饮水安全标准，库区水质符合国家级饮用水标准。

由于地方政府鼓励，山区农民大力发展养殖业[3]。形成了靠山吃山，粗犷型放养禽畜的养殖模式，导致水源地河流附近产生太量粪便，增加了水源地水源的有机物污染，使饮用水富营养化，严重时会打破水环境生态平衡，催毁水库生态自我调节和恢复能力，造成不可修复的污染后果。

1 区域畜禽信息调

为明确庞庄水库上游各流经村落畜禽存栏现状，便于分析水源地有机污染源原因，共调查距库区10 km范围内，地表径流区域的4个支流内的22个村落，详细调查结果见表1。

表1 庞庄水库4条支流调查的村落

主要调查了各村离水库距离及猪、牛、羊、鸡的存栏情况，见表2。其中牛、鸡、羊以散养为主，在庄头村和南庄村为散养，其它村落猪为圈养。

调查发现，水源地内养猪的村落离库区较远，在5 km以外的支流上；养羊的村落零星分布，养牛的主要集中在黑峰支流。各村落养鸡比较零散，黑峰支流个别村落建有小规模鸡舍，养殖水平较高。距离库区水源地越远畜禽存栏量增加，特别是牛和羊的数量占绝对优势。

调查发现，各支流畜禽存栏，羊最多，达到2800头，依次是鸡2 540只，牛442头，猪296头。同时2016年沿村整改后，官寨养羊和猪下降为0；窑子头养鸡场经整改养鸡量为0，但有零星养殖；杨庄经整改养羊量为0，沿主干流的村落经整改取得了一定的效果。

2 污染分析

2.1 粪和尿的年排泄量

将牛、猪、羊、家禽，采用以下计算方法:存栏量×年排泄量，可获取畜禽的粪、尿排泄总量，其中，各畜禽日排泄量(以湿基为标准)采用国家环境保护总局公布的数据，详见图1。年排泄物污染物中羊和猪的粪便污染物最多，每年可达2 660 t；其次是猪的，达到2 160.8 t。尿的排泄猪最多，每年可达到1 080.4 t，其次是牛的达到了290.3 t。

表2 各村畜禽存栏情况

从图2可以看出，猪的各项污染指标最重，依次是牛，再次是羊，鸡。特别猪产生的各项污染指标都高，CODcr每年产生73.47 kg，BOD达到57.34 kg，TN污染达到了18.09 kg。

图1 畜禽粪、尿排泄物年排泄量

图2 畜禽BOD5 CODcr NH3－N TP TN污染量

按水质分类标准饮用水属于Ⅱ类水，主要适用于集中式生活饮用水，根据庞庄水库库容991万m3，将污染物与库存水量相比可得每1L水污染物含量，与国家II类水污染标准相比，污染水平远远低于国家二类水污染指标。由此可知虽然庞庄水库上游水系村落存在畜禽污染源，但污染水平远远小于II类水标准，庞庄水库水源地安全属于安全饮用水级别。污染指标见表3。

表3 各项污染指标 单位：mg·L－1

3 讨论和结论

3.1 污染物的危害

畜禽粪便中公认的污染物质包括悬浮物、沉积物、有机质、微生物，以及N、P、K及其它养分[4]。

调查发现，水体污染主要来源于粪便中氮、磷随雨水地表径流进入河流；畜粪便贮存时氮、磷养分的随地表水渗漏，容易污染地下水；更甚者污染物未经处理直接排入水体，随各支流进入水库。据资料显示，地下水污染后很难快速恢复，在自然情况下，估计300年恢复到饮用水水平。这地下水下从各支流泉眼流入水库，进而造成持久性的污染。

水库富营养化是因N、P、物质量增加，导致水体藻类微生物生长发育，进而影响水质和水库水生生态系统。畜禽粪中存在以无机氮和有机氮两种形式，无机氮易溶于水能直接被植物的根系吸收用于生长，土壤中的有机氮随时间的推移能逐渐形成无机氮[3]。无机氮有NH4+和NO3+两种形态，硝态氮是地下水的主要污染物。氨态氮在水源地地表水中的标准是0.2 mg/L，超标会对鱼类造成毒害；而氨态氮的毒性与水的PH相关联，安全PH值为6.5～8.5，低于6.5肥效不能正常发挥优势，氨氮、硫化氢等毒性增大，氨态氮的毒性标准降低为0.1 mg/L，超过时鱼类将致死[5]。当水体中的含氮量过高，就会造成水体的富营养化，对水体造成污染。水体富营养化，能促使水中藻类疯长，与水体中的鱼类、贝类等其他生物争夺阳光、氧气和空间，水中微生物和其它生物的氧气供给受到限制，严重威胁水生物生存，水源生态平衡被破坏，不利于水源生态安全的自我调节。如果长期饮用硝态氮含量超标的水源，极易患癌症；6个月以下的新生儿能增加高铁血红蛋白症的发病率，身体健康难以保障。

磷是造成大多数水源地富营养化的主要因素。畜禽粪便中的磷元素以颗粒态和溶解态的形式存在于粪便中，水流侵蚀的土壤部分所吸附大多数磷，在与地表径流作用的土表含有丰富的可溶态的磷[6]。正是由于侵蚀和渗透作用，磷会进入水体，逐步使水源富营养化。磷会加速水源生态中藻类和杂草的生长，使水中溶氧量下降，导致水生生物的死亡，破坏水源生态平衡，严重污染水源。

畜禽粪便含铜、砷、铁等有毒重金属元素，主要存在于粪便固液分离后的固体中。通过雨水冲刷，这些粪便的有毒元素就会随着地表径流在水库中大量积累，对水质造成极大的危害。不仅如此，畜禽粪便中也含有很多细菌，这些细菌随着粪便进入水库后，能在水库中存活数个月，通过供水管道流入饮用水中，会严重影响人们的身体健康，对人体造成损害[7]。

3.2 畜禽粪便污染物的对策

3.2.1 立法保护

国家环保总局和国家质量监督检验检疫总局在2001年12月28日颁布了《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001），于2003年1月1日开始实施[8]。标准明确指出，养猪场每100 ml粪便悬浮物低于80个才能达到国家标准，需氧量和氨、氮去除率更严格。水源地饮用水安全问题直接关系到城镇居民的健康安全问题，同时水源地污染也涉及社会安定的问题，一方面除法律约束外，另一方面也需要各媒体加强水源地保护意识的宣传和推广工作，积极配合水库管理部门对影响水源地安全的治理工作，达到思想上和行动上的和谐和统一。

3.2.2 保护水源与扶贫同步进行

由于山区村落经济收入的局限性，各地方政府又有扶贫脱困的压力，大力发展畜牧业成为扶贫的主要方式[9]，所以从政府层面正确引导山区脱贫致富，合理解决保护水源与地方脱贫的矛盾。

3.2.3 将粗犷型放养模式向集约型圈养过渡

调查表明，牛、羊、猪的放养，一方面破坏了山区林地及草甸，对水土保持有直接的破坏作用，增加了地表径流，易破坏土表结构；另一方面粪、尿下渗影响地下水水质。所以向科学集约型圈养过渡，可有效减少畜禽排泄物的污染。

4 结语

规模化、集约化畜禽养殖，可以对畜禽粪便进行发酵、腐熟的后续处理，转化为有机肥，产生新的应用价值。太谷县庞庄水库饮用水水源地供水对象是太谷县城，涉及人口众多，具有高度的敏感性，在满足水质合格、水量有保障要求的同时，应保障饮用水安全。水库水源地存栏畜禽对饮用水源地造成了一定的污染，经过2016—2017年的治理，一些村落已收到良好的效果，但距离水源地10 km的上游支流，仍存在较多的潜在污染源。目前虽未给水质安全带来严重的后果，应引起相关部门的足够重视，实现水源安全的长治久安。