农业面源污染及其控制技术研究.

第２０卷第６期２００６年１２月水土保持学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｉｌａｎｄＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎＶ０１．２０Ｎｏ．６Ｄｅｅ．，２００６农业面源污染及其控制技术研究柴世伟１’２，裴晓梅３，张亚雷２，李建华２，赵建夭１’。

（１．同济大学环境科学与工程学院，污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海２０００９２；２．同济大学环境科学与工程学院，长江水环境教育部重点实验室，上海２０００９２；３．同济大学，上海２０００９２）摘要：水环境面源污染的严重性已受到国内外普遍关注，面源污染业已成为国际上水环境问题研究的活跃领域。

从农业面源污染的发生机理和农业面源污染的特点出发，通过分析农业面源污染与水体环境之间的关系，探讨了农业面源污染对水环境的影响。

对于面源污染的控制，最佳管理措施（ＢＭＰＳ）现已得到广泛应用。

其中，人工湿地、前置库、缓冲带、水陆交错带、水土保持和农业生态工程等是目前研究和应用较多的农业面源污染控制技术。

关键词：农业面源污染；水环境；控制技术中图分类号；Ｘ５２文献标识码：Ａ文章编号：１００９—２２４２（２００６）０６—０１９２—０４ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＤｉｆｆｕｓｅＰｏｌｌｕｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣＨＡＩＳｈｉ—ｗｅｉｌ～，ＰＥＩＸｉａｏ—ｍｅｉ３，ＺＨＡＮＧＹａ—ｌｅｉ２，ＬＩＪｉａｎ—ｈｕａ２，ＺＨＡＯＪｉａｎ—ｆｕｌ’’（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｏｌｌｕｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃ；ｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２；２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＷａｔｅｒＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２；３．ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓ靠ｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｏｎｄｅｒａｎｃｅｏｆｄｉｆｆｕｓｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｈａｓｂｅｅｎａｔｔｅｎｔｉｏｎｅｄｔｏｇｅｎｅｒａｌｌｙ，ａｎｄｔｈｅｄｉｆ—ｆｕｓｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｗａｓａｌｒｅａｄｙｔｈｅａｃｔｉｖｅｆｉｅｌｄｆｏｒｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎｔｈｅｗｏｒｌｄ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｔａｒｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｔｈｅｏｃｃｕｒｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｄｉｆｆｕｓｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，ａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｉｎｔｅｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｄｉｆｆｕｓｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆａｇｒｉ—ｃｕｌｔｕｒａｌｄｉｆｆｕｓｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｏｎｔｈｅｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｈｅｂｅｓｔｍａｎａｇｅｍｅｎｔｐｒａｃｔｉｃｅｓ（ＢＭＰｓ）ｉｓａｐｐｌｉｅｄｂｒｏａｄｌｙｉｎｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｏｆｄｉｆｆｕｓｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎ．Ａｎｄｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｗｅｔｌａｎｄｓ，ｐｒｉｍａｒｙｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ，ｂｕｆｆｅｒａｎｄｉｎｔｅｒｌａｃｅｄｓｔｒｉｐｂｅｔｗｅｅｎｗａｔｅｒａｎｄｌａｎｄ，ｓｏｌｌａｎｄｗａｔｅｒｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎａｎｄａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｅｃｏ—ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｒｅｔｈｅｍａｉｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｏｆａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｄｉｆｆｕｓｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｐｐｌｙｉｎｇｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｄｉｆｆｕｓｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎ；ｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ；ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ１引言水体环境污染源按照排放方式可分为点污染源和面污染源（或称非点污染源）两种。

２０世纪９０年代以前，人们一直认为点源是造成水污染的主要原因，对环境污染的控制主要集中在工业点源上，而没有认识到面源污染的严重性。

但是，在点源污染治理取得显著成效后，水体环境并未得到很好的改善，这是因为除了点源污染外，还有很大一部分水体受到面源的污染（ｔｇ萍等，１９９９；Ｋｎａｐｐ，２００５）。

目前，水环境面源污染的严重性已受到国内外普遍的关注（Ａｎｄｅｒｓｏｎ等，１９９５；尹澄清等，２００２３）。

面污染源一般来自农业、森林砍伐、矿业、建筑与城市等几个方面，其中对水体危害最大、程度最重的首推农业面污染源。

２国内外农业面源污染概况从２０世纪６０年代开始，由于农业活动的加强，地表水体中氮的含量稳步上升。

Ａｎｄｅｒｓｏｎ等（１９９５）的研究表明，在２０世纪８０年代后期，每年大约有３４５０ｔ的磷以动物饲料、化学肥料和人类消费品的形式输入到佛罗里达州的Ｏｋｅｅｃｈｏｅｅ湖，其余３００ｔ是以降雨的形式进入Ｏｋｅｅｃｈｏｅｅ湖。

据美国１９ｑｏ年的调查评估报告称（蒋茂贵等，２００１），美国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％，影响到５０％～７０％受污染或威胁的地面水体。

Ｋｒｏｎｖａｎｇ等（１９９６）认为，营养物质的面污染源（主要是农业面源）是丹麦水体环境富营养化的主要原因，面源污染可以解释１９９３年河流水体中９４％的赛污染负荷和５２％的磷污染负荷；在１９８９～１９９３年间，由面源产生的农业区河流年平均氮污染负荷（中值为２３．４ｋｇＮ／ｈｍ２）是自然区河流年平均氮污染负荷（中值为２．２ｋｇＮ／ｈｍ２）的１０倍多，相对应的农业区河流年平均磷污染负荷（中值为０．２９收稿日期：２００６—０８—３０＊通讯作者第６期柴世伟等：农业面源污染及其控制技术研究１９３ｋｇＰ／ｈｍ２）是自然区河流年平均氮污染负荷（中值为０．０７ｋｇＰ／ｈｍ２）的３．５倍多；同时，随着区域农业土地比例的增加，氮污染负荷和磷污染负荷还在增加。

我国农业面源污染的状况也不容乐观。

研究表明（史志华等，２００２），面源污染是汉江水质恶化的重要因素。

孙皓等（２０００）对连云港市部分农田地下４～７ｍ深水质监测表明：Ｎ０。

一Ｎ超标率为８７％，地下水中ＮＯ。

一Ｎ含量随施肥量的增加而增加。

曹秀玲（２００３）的研究表明，农业面源污染近年来已上升为“三湖（位于云南省玉溪市３个高原湖泊抚仙湖、星云湖和杞麓湖）”水污染的重要因素。

潘洁（２００３）对丽水市农业面源污染的调查结果表明，农用化肥、农药及畜禽水产养殖是引起农业面源污染的主要原因，本市农业面源污染已经比较严重。

近年来，我国三河（淮河、海河、辽河）、三湖（太湖、滇池、巢湖）和一库区（三峡库区）等重点水域的农业面源污染比重也在不断上升。

２０００年３种污染源对我国滇池水域污染的贡献率见表ｌ。

３农业面源污染特征分析３．１农业面源污染发生机理农业面源污染主要是由于耕作或者砍伐扰动土壤而引起，土壤类型、气候、管理措施和地形等因素也会影响污染负荷（珠江水资源管理办公室，１９８７）。

污染物来源于广泛使用的肥料和农药，在降雨或灌溉过程中，经地表径流、农田排水、地下渗漏等途径而造成水体污染。

降雨径流是农业面源污染的主要诱因，是面源污染负荷产生的动力和输移条件的载体，下垫面地表污染物质类型及其积累数量是面源污染的物质基础（徐祖信，２００３），这２个条件随时空差异具有显著的随机性，常使面源污染负荷变化范围超过几个数量级。

３．２农业面源污染的特点美国清洁水法修正案（Ｌｅｅ，１９７９）定义非点源（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”。

与点源污染相比，面源污染的时空范围更广，不确定性更大，成分、过程更复杂，因而加深了相应研究、治理和管理政策制定的难度。

总的来说，农业面源污染具有污染发生时间的随机性、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。

４农业面源污染与水体环境４．１农业面源污染对地表水体环境的影响近年来，尽管人们对农业面源污染识别和治理能力越来越强，但农业面源污染所占的负荷越来越大，农业面源污染逐渐成为地表水污染物质的主要来源（Ｓｉｍｓ等，１９９９）。

据美国、Ｅｌ本等发达国家报道（何萍等，１９９９），即使点源污染全面控制之后，但如果面源污染控制不好，水体仍无法达标。

在芬兰，，弋多数作物种植区域内的水体都表现出严重的富营养化，地表径流中的总氮、硝态氮和亚硝态氮含量与作物种植面积百分比呈明显的正相关（Ｓｉｍｓ等，１９９９）。

米玉华等（２０００）认为，从近年来我国河北省山区７２个水质水量控制站的地表水水质水量年内变化规律来看，由于这些河流在长达８～９个月的时间内处于无地表径流加入的状态，各种污染物在流域面上日积月累，待到雨季来临，流域产生暴雨洪水，雨水淋溶和径流输送使积存于流域面上的各种污染物随洪水从四面八方汇入河流、水库，使地表水体的水质明显变差。

计算结果还表明，洪水期间地表水中的污染物含量主要来源于面污染源，面污染源输送量占其总输送量的９９％以上，占全年污染物输送量的８０％以上。

马立珊等（１９９７）的研究结果也表明，苏南太湖水系农业面源氮素污染负荷量随年降水量和灌溉量的增加而增大。

由此可见，面污染源对地表水环境造成的影响非常严重。

４．２农业面源污染对地下水体环境的影响一般认为，地下水相对而言不易受到工农业废水和生活污水的直接污染，污水人渗需经土层的过滤，因此地下水水质较好。

然而，当上覆土层和含水层中的污染物质积累到相当数量后，受滤污作用限制，随着地表水体的入渗，地下水水质也会受到污染，而且这种污染会持续发生。

米玉华等（２０００）为研究地下水水质变化规律，曾在石家庄山前滏西平原设立了一个地下水水质水量结合评价的试验区（面积８７３．７ｋｍ２，水质井１９眼，井网密度为４６ｋｍ２／眼），对受“９６．８”暴雨影响前后的地下水水质状况进行评价，结果发现，“９６．８”暴雨发生后，试验区除承接该区的降雨外，还要承接来自山区的河道洪水，使地下水位特别是行洪河道沿岸的地下水位大幅度上１９４水土保持学报第２０卷标率高达９４．７％，足以证明面污染源对地下水环境的影响不仅范围广，而且危害大。

５农业面源污染控制技术对于面源污染的控制，目前普遍认为由美国环保署（ＵＳＥＰＡ）提出的“最佳管理措施（ＢＭＰＳ）”是值得采用的（Ｗｅｉｇｈｔｍａｎ，１９９６）。