农业面源污染

浅析水环境农业面源污染治理现状及进展

张仲宇

浙江仁欣环科院有限责任公司,浙江宁波 315199

摘要：随着我国农业经济的快速发展，在农业生产过程中大量使用化肥、农药和农膜等农用化学品，造成了严重的农业面源污染。农业面源污染会导致土壤板结、水体富营养化，影响农产品质量安全，威胁人体健康，破坏生物多样性和生态系统平衡。本文主要介绍了农业面源水环境污染的特征以及目前的主要控制和防治技术。

关键词：农业面源；水环境；污染；治理；

面源污染又可称之为非点源污染，是相对于点源污染而言的。按照美国联邦水污染控制法所作的界定，凡是向环境排放污染物是不连续的分散过程，而又不能用一般常规处理方法获得改善的排放源，即称为非点源污染或者散在污染。美国《清洁水法修正案》定义面源污染为“污染物以广域的、分散的、微量的形式进入地表及地下水体”。农业面源污染则主要是指来自于农业生产与农村生活活动中所形成的面源污染,是最为重要且分布最为广泛的面源污染。来自农业的污染除了农业面源污染之外，还有农业点源污染。本文研究重点是农业面源污染，并特指以降雨为载体并在降雨冲击和淋溶作用下,通过地表径流和地下渗漏过程将污染物质携入受纳水体而引起的水质污染，没有考虑进入水体以外的污染。

1 农业面源污染的特征

（1）分散性和隐蔽性。与点源污染的集中性相反，面源污染具有分散性和隐蔽性的特征，它随流域内土地利用状况、地形地貌、水文特征、气候、天气等的不同而具有空间异质性和时间上的不均匀性。

（2）随机性和不确定。农业面源污染具有随机性和不确定性的特点，识别面源污染进入污染系统中的随机性和不确定性的研究是相当重要的。如农作物生产中过量施用的化肥进入水体的量与自然条件有关，包括降雨大小、密度、温度、湿度、土地类型等。

（3）不易监测性和空间异质性。面源污染的不易监测性是指一旦面源污染产生，很难监测到单个污染者的排放量，其原因在于面源污染往往会涉及到多个污染者，在给定的区域内他们的排放是相互交叉的，加之不同的地理、气象、水文条件对污染物的迁移转化影响很大，因此，很难具体监测到单个污染者。但从理论上讲，农业面源污染并非不能识别，只是识别成本和监测成本高，近年来，运用遥感、地理信息系统可以对农业面源污染进行模型化描述和模拟，为其监控、预测和检验提供有力的数据支持。空间异质性是指同样的行为在不同的位置会有不同的污染结果，以施肥为例，由于土壤原有氮、磷元素丰缺度不同，因此，相同的施肥量也可能会导致不同的氮、磷排放结果。有效的环境管理必须认识到这些差异，并结合空间异质性特点制订农业面源污染治理政策，当然，这一点给环境管理提出了巨大的挑战。

（4）潜伏性和滞后性。降雨和地表径流是农业面源污染产生的主要动力，降雨发生之前施用于农田的农药化肥在可能长期累积在地表，不会发生现实的污染，这就是面源污染的潜伏期。当降雨产生产汇流过程时，潜伏期累积的污染物才会在降雨的驱动下随径流流失导致污染发生，实际发生的污染相比污染物的排放时间具有滞后性，所以，面源污染的危害也具有滞后性。而且，潜伏期的长短和污染危害关系重大，研究表明，施肥和降雨的间隔期越短，污染后果越严重。

总体而言，农业面源污染具有发生时间的随机性、发生方式的间歇性、机理过程复杂性、排放途径及排放量的不确定性、污染负荷时空变异性和监测、模拟与控制困难性等特点。

2农业面源水污染防治技术

2.1 农业污染物质的生态拦截技术

农业面源污染物质大部分随降雨径流进入水体，在其进入水体前，通过建立生物(生态)拦截系统，有效阻断径流水中的N、P 等污染物进入水环境，是控制农业面源污染物的重要技术手段。国外主要是设置宽广的生物隔离带来控制N、P 的径流迁移，如加拿大一种“草地-树木过滤带系统”，可以显著降低径流的污染物含量。杨林章等结合太湖地区实际情况提出了生态拦截型沟渠系统，它主要由工程部分和植物部分组成，能减缓流速，促进流水携带颗粒物质的沉淀，有利于构建植物对沟壁、水体和沟底中逸出养分的立体式吸收和拦截，从而实现对农田排出养分的控制。沟渠系统对农田径流中TN、TP的去除效果分别达到48.1%和40.2%。但是，在生态沟渠的农田规划和设计标准、两侧及岸边植物品种筛选及空间配置技术、水生经济植物的品种筛选及空间配置技术、浮床植物的肥药管理技术、浮床植物残体的再利用技术以及植物的高效N、P 利用机制等的研究还需要进一步拓展和深化。

2.2 生活垃圾和农业废弃物处理技术

生活垃圾、农作物秸秆、畜禽养殖废弃物等是我国农村主要的固体废弃物，实现农村固体废弃物的资源化是当前农村生态环境建设的重要内容。由于生活垃圾来源和成分复杂，目前的主要处理方式以“村收集−镇转运−县集中处理”为主，大部分被集中填埋或焚烧，少部分与农作物秸秆、畜禽养殖废弃物等进行堆肥化处理。高温堆肥过程中如何减少N 的损失是高温堆肥要解决的关键技术。农作物秸秆是农村主要的固体废弃物，目前其资源化率还比较低，部分地区农作物秸秆的焚烧已导致严重的生态环境问题，尤其在我国的东部地区。目前，农作物秸秆的处理以还田为主，包括部分还田或全量还田。随着作物收获机械的改进，秸秆全量还田已成为主要还田方式。此外，秸秆打捆收获后用作能源、建筑材料、花卉盆钵等新型资源化方式也已形成一定的规模。畜禽粪便是农业面源污染的主要来源，已经成为经济发达地区或水环境敏感地区优先控制的污染源。在中国的传统农业中，畜禽粪便是优质的农家肥，不仅能提供农作物生长所需的养分，也能改善土壤物理化性质，是中国农业数千年持续发展的重要物质基础。畜禽粪便资源化的主要途径是农肥化，固体部分经发酵后生产优质有机肥，再进行还田以实现循环利用。液体部分目前主要处理方式包括厌氧发酵生产沼气，或直接进入污水处理工程进行净化，或与农村的固体废弃物如秸秆、生活垃圾等进行联合发酵。其中沼液的安全处置是当前急需要解决的关键问题。

2.3 农业用肥改进控制N、P流失率

施加土壤改良剂控制N、P 流失，生物质炭由于其良好的吸附性能、低廉的成本以及良好的生物亲和性, 将其运用于农田营养盐释放控制，受到研究人员的关注。姬红利等以滇池设施农业土壤和坡耕地土壤为研究对象, 采用外源施用土壤改良剂(硫酸亚铁、硫酸铝和聚丙烯酰胺)和土壤消毒剂(五氯硝基苯)的办法，研究了土壤改良剂对土壤解吸过滤液中TP 和TDP 浓度变化的影响。野外田间试验表明: 施加改良剂后, 径流雨水中TP 和TDP 值明显降低，上述土壤改良剂的施用对降低P 流失具有明显效果。但是其经济性与环境风险如何尚待进一步研究。