农业面源污染理论研究及展望

建立统计模型, 预测预报农业面源污染负荷与土地利用、 径流量之间 的关 系。 其中 最出 名的 是 径流 曲线 方程 ( SCS, Soil Curve Number System )[ 16] 和美国水土保持局 的通用土 壤流失方程 (U SLA, U n iversal So il Losses As2 sessmen t) 。 [17]
关键词: 农业面源污染; 源头控制; 途径控制; 模型 中图分类号: X171 文献标识码: A 文章编号: 1001- 8581( 2009) 01- 0137- 06
Theor etic Study and E xpecta tion on N on- poin t Source P ollution from A gr iculture
2 农ຫໍສະໝຸດ Baidu面源污染的研究进展
20世纪 60年代, 人们在治理湖泊和海湾水体富营 养化时, 发现流域内的点源污染得到有效控制后, 湖泊、 海湾等的水质并没有得到有效改善, 并有进一步恶化趋 势, 经研究表明: 这是由于农业面源污染的潜在危害, 由 此引起了社会的关注。尤其是农药、化肥的大量不合理 使用, 对地表径流的水质和生态的破坏。从此, 人类开始 研究农业面源污染对水体富营养化、水生生物的多样性、 水质的影响, 分析农业面源污染的时空特征、迁移路径、 预测污染负荷。最初, 依据因果分析和统计分析的方法
20世纪 80年代, 研究的重点转向农业面源污染的 管理和控制, 相继出现了 EPIC( E rosion /Productiv ity Im2 pact Calcu lator) [23]、AGNPS (A gricu ltu ral Nonpoin t Pollu2 tion Sou rce) [ 24]、CNSP ( CNSP Pastu re Model )[ 25] 、AN2 SWERS ( A real Nonpoin t Sou rce W atersh ed E nvironm en t Response Smi u lation) [26]、SWRRBWQ ( Smi u lator forWater Resource in Ru ral Basins- W ater Qu ality) [ 27] 、NM ( N itro2 gen M ovem en t in SoilM odel)[ 28] 和 CLEAMS(G roundwater Load ing E ffects ofA gricultu ralM anagemen t Systems) 等 [29] 监测与评估模型, 农业面源污染的控制与管理措施得到 广泛研究与实施。 1989年欧盟委员会第一次在官方文 件中明确提出面源污染的问题, 指出水质问题是由农田 与城市硝酸排放引起。美国的 5安全 饮用水法 6 (修订 版 )、5食品安全法 6、5联邦环境杀虫剂控制法 6、5农业发
水是地球和人类的生命之源, 水污染是社会文明和 经济发展的制约因素。在全球范围内, 30% ~ 50% 的地 球表面已受面源污染的影响, 全世界内不同程度退化的 12亿 hm2 耕地 中, 约 12% 是 由于 农 业面 源污 染引 起 的 [ 1] 。多年以来, 环境科学家们逐渐认识到农业生产是 水环境污染的主要来源之一, 尤其是田间地表径流中的 盐分、养分、农药、病原体及其它污染物进入地表水, 破坏 水体生态系统和水生物, 危害饮用水安全, 损害人畜健 康, 影响经济发展 [2] 。据相关统计, 美国 80% 的河流与 湖泊受到面源污染, 60%以上的地表水环境影响问题是 由农业生产引起的 [ 3]。丹麦的 270 条河流中 94% 的氮 负荷和 52%的磷负荷是由农业面源污染造成 [ 4]。瑞典 西海岸的拉霍尔姆湾, 来自农业的氮负荷占流域总输入 量的 84% ~ 87% [ 5]。
收稿日期: 2008- 10- 20 基金项目: 农业部科教司生态处 / 鄱阳湖农业面源污染监测 0项目。
作者简介: 余进祥 ( 1975- ), 男, 江西婺源人, 农艺师, 在读博士, 从事农业生态环境保护研究工作。
13 8
江西农业学报
21 卷
仅科学地描述了农业面源污染的法律含义, 还明确了农 业面源污染控制的法律法规、政策, 显然不同于点源污 染, 不能采取强制性的法律措施, 而应以鼓励或奖惩等手 段为主。 1. 2 分类定义 凡是通过特定的、连续的管网进行集中 收集、统一排放的污染, 称之为点源污染, 反之, 称为面源 污染 [14]。也就是说, 在农业生产中, 农业污染物以广域 的、分散的、微量的形式进入地表水及地下水, 称之为农 业面源污染。这种定义明确指出了点源污染与面源污染 的分类依据, 即污染源 ( Pollu tants)、输移途径 ( T ranspor2 tation )和环境受体 ( Environmen tal A ccep tor)的不同。点 源污染具有特定的排污管道、排污地点和环境受体, 末端 控制 (E nd M anagemen t)措施有效控制了点源污染问题。 但是在农业面源污染中, 具有污染源的多样性、输移途径 的非特定性、排放地点的地域性 ( Site- Sp ecific)的特点, 这些都决定我们无法将农业面源污染源进行集中收集、 统一排放, 末端控制措施也就不可能对其进行有效控制, 源头 控 制 ( Source M anagement )和 途 径 控 制 ( Pathway M anagem en t)就成为农业面源污染控制的首要举措。 1. 3 环境定义 农业面源污染是指在农业生产中, 化 肥、农药、农膜等农业化学投入品、秸秆和畜禽粪便等农 业废弃物及其他有机污染物, 经过地表径流、淋溶、渗漏 等方式, 从非特定区域进入受纳水体, 形成的水环境问 题 [ 15] 。首先, 农业面源污染是水污染的重要组成, 其环 境受体是受纳水体, 包括地表水和地下水, 地表水又分为 淡水和海水, 其中淡水的一般江、河、湖等地表径流。其 次, 农业面源污染源大多本身是农业生产资料 (化肥、农 药等 )和可再生、再利用的农业资源 (秸秆、粪便等 ), 在 农区内是可用的投入品, 只有进入水环境时, 造成水污染 时, 它们才是污染源, 这为农业面源污染的途径控制策略 提供理论依据。再次, 农业面源污染的 / 非特定区域 0体 现了污染量大面广、扩散性的特点。同时也意味着农业 面源污染监测、评估的复杂性和随机性, 简单的点位监测 和评价并不能科学、准确地反映农业面源污染的真实状 况。因为在农业面源污染形成过程中, 受到土壤类型、农 业生产方式、作物品种、气候条件、地形地貌、径流特性等 众多因素的影响, 会发生一系列的生物、化学、物理过程。
在国内, 早在 20世纪 80年代, 因湖水富营养化的加 剧造成水质恶化已成为我国水环境的焦点问题 [ 6, 7]。太
湖流域 湖 水 中 大 约 50% 污染 负 荷 来 自 农 业 面 源 污 染 [ 8, 9] 。杭州湾水体中氮污染负荷的 80% 来源于农业生 产, 滇池、洱海、巢湖等水体富营养化的主要污染均与农 业生产显著相关 [ 10~ 12] 。
20世纪 70年代中期, 是农业面源污染机理 (水文、 土壤侵蚀、污染物迁移等 )研究大发展时期。研究者们 对农业面源污染的物理、化学过程进行了深入研究, 开发 了农药输移和径流模型 ( PRZM, Pesticide Root ZoneM od2 el) [ 18] 、城市暴雨管理模型 ( SWMM, Storm W aterM an age2 m entM odel) [ 19] 、STORM( Storage T reatment O verflow Run2 offModel) [ 20] 、LAND - EVAL ( L and E valuation II- land U se System Analys is) [21]、CREAM ( Chem icals, Runoff and E ros ion from Agricu lturalM anagement Systems) [22] 等监测 模型, 加大对面源污染的监测。 1972年美国 5清洁水法 6
YU Jin- xiang1, LI U Ya- fe i2 ( 1. Jiangx iAgr icultura lUniversity, Nanchang 330045, Ch ina; 2. Jiangxi P rovinc ial Agricu ltura lEnvironm entMonitoring Division, Nanchang 330046, Ch ina) Abstra ct: Based on the defin ition, research advance, m onitor ing and assessm ent mode ls, and m anagement practice of non- point source pollution from agr iculture in the world, the advantage and disadvantage of m anagement m easures for agricu ltura l non- point source pollution in China were ana lyzed, and the good strategies, laws and regulates, polic ies, and agricu ltura lmanagem ent practices for controlling agr icultura l non- point source pollution were explored according to Chinese situation. Then we suggested that it is of significance to establish and perfect lega ,l mon itoring and assessing, techn ica l supporting, adm inistrative, and funds fram eworks for non- point source pollution from agricu lture. K ey wor ds: Non- point source pollution from agr icu lture; Source m anagem ent; P athway managem ent; Model
江西农业学报 2009, 21( 1): 137~ 142 Acta Agr iculturae Jiangxi
农业面源污染理论研究及展望
余进祥1, 刘娅菲 2
( 1. 江西农业大学, 江西 南昌 330045; 2. 江西省农业环境监测站, 江西 南昌 330046)
摘 要: 从国内外农业面源污染的概念、研究进展、监测评价模型及农业政策和经济等控 制措施, 分析了我国农业面源污 染控制研究的现状, 探讨了适合我国国情的农业面源 污染控制策略、法律法规、政策 和农业管理体系。提出了建 立健全我国 农业面源污染控制的法律法规、监测评估、技术支撑、行政管理和资金保障五大体系, 这是控制农业面源污染的关键。
农业面 源污染, 又 称农业 非点 源污 染 (N o- po int source pollu tion from agricu ltu re), 也称农 业扩散性 污染
( D iffu sion pollut ion from agricu lture), 具有随机 性、潜在 性、间歇性、滞后性和量大面广等鲜明特点, 控制难度大、 涉及面广、投入多和见效慢。我国是农业生产大国, 农业 生产集约化、现代化、产业化发展迅速, 农业生产中的化 学投入品快速增长, 畜禽养殖业粪尿量增加迅猛, 秸秆等 农业废弃物产生量增加迅速, 农业面源污染日益显现, 太 湖、巢湖、鄱阳湖等受纳水体的富营养化进一步加剧。
本文研究农业面源污染的理论体系, 探讨农业面源 污染的概念、监测、评估、法律法规、政策、控制措施等内 容, 为农业面源污染控制提供科学理论依据, 促进农业的 可持续发展。
1 概念
农业面源污染的相关定义很多, 其中有 3个定义很 科学, 下面分别从法律、环境和分类等角度对农业面源污 染进行阐述。 1. 1 法规定义 农业面源污染是必须进行合理规范的, 却是国家法律允许的 [ 13]。它表明农业面源污染的存在 是法律许可的, 不可能进行根除和禁止, 但农业面源污染 却是对人类生态环境有害的, 必须进行规范和控制, 把环 境风险降到最小。这体现了农业面源污染存在的客观 性, 是伴随着农业生产的存在而客观存在的。该定义不
( Clean W aterA ct)首次将农业面源污染写入国家法规, 提出了著名的 / 最大日负荷量 (TMDL )计划 0。 5联邦水 污染控制法 6大力倡导以土地利用方式合理化为基础的 /最佳管理 措施 0 ( BMPs, th e Best Managem en t Practice) 以控制农业面源污染。