农村面源污染及其防治措施

面源污染是指在大面积范围内以弥散或大量小点源形 式排放污染物造成的，在自然环境（如大气、土壤、水体 等）中混入危害人体、降低环境质量或破坏生态平衡的现 象。农村面源污染是指农村生活和农业生产活动中，溶解 的或固体的污染物，如农田中的土粒、氮素、磷素、农药 重金属、农村畜禽粪便与生活垃圾等有机或无机物质，从 非特定的地域，在降水和径流冲 刷作用下，通过农田地表径流、 农田排水和地下渗漏，使大量污 染物进入受纳水体，如河流、湖 泊、水库、海湾等所引起的污 染，其特征为产生的区域广泛、 受气候影响、污染发生的随机性 和突发性时空变化大、无法准确 确定源区，可以在地表任何位置 发生。
盆罐村引进农业部环境保护科研监测所研究开发的“厌氧 折流板反应器-廊道式人工湿地”组合处理技术，建成集 厌氧消化与三级人工湿地的日处理60m3污水的组合处理 工程处理焦油废水与村民生活污水。再生水部分回用于秸 秆产气过程中喷淋和冷却，既节约了地下水资源又实现水 资源的循环利用，同时，剩余的水体又可补充村内景观用 水，改善村容村貌和居民生活环境。 2 核心技术 （1）秸秆制气技术及配套技术 秸秆气焦油净化、水封、贮存、输送及安全利用 技术，最终秸秆气焦油含量＜10m g • m-3，产气率约 2.5m3•kg-1，秸秆气热值达5800kJ•m-3。 （2）污水无害化处理技术 分散农户污水收集、回用水在秸秆气化及景观灌溉 中的利用技术，最终出水C O D C r＜80m g • L-1，B O D5＜
时减少化肥和农药的施用；用沼气代替煤或柴薪，可以减 少CO2的排放，为温室气体减排做贡献。 3.2 乡村清洁工程模式 该模式主要为“秸秆气化和农村污水处理资源化循环 利用”，为农业部环境保护科研监测所在天津市宁河县板 桥镇盆罐村推广应用的一种模式，该模式包括秸秆制气系 统和污水处理利用系统，见图2，该模式适用于以种植业为 主，且具有一定经济基础的农村地区。 盆罐村位于天津市宁河县东北部，距天津市区90公 里，距滨海新区30公里，全村幅员面积447公顷，有农 户375户，总人口1460人，劳动力760个，耕地面积3800 亩，以棉花、蔬菜、玉米、花卉为主。2005年全村工农业 总产值5300万元，其中农业产值1300万元，农民人均纯收 入9520元，居全市农业区县中上水平。 2000年以来，盆罐村加快农业产业化经营，大力发展 循环农业，在秸秆综合利用、污水资源化等方面开展了大 量的工作，进行了有益探索，形成了以秸秆气化和污水处 理资源化利用为核心的循环农业发展模式。
3 案例分析 3.1 养殖清洁工程模式 该模式主要为“养殖-种植一体化废弃物循环利用技 术”，为农业部环境保护科研监测所在天津市益利来养 殖有限公司推广应用的一种模式，该模式包括猪场废水 处理系统和种植业资源利用系统见图1，该模式适用于华 北缺水地区以及场区周边具有一定消纳沼液土地的规模 化猪场。
1、建立系统的法律框架。 2、实施由一系列标准与关键控制技术组 成的BMPs模式；推进操作简单、价格便宜 的环境友好的替代技术和生物环境控制工 程技术。 3、农业生态环境补偿制度。
据统计，美国 农业面源污染面 积减少了65％。
欧盟
自80年代末以来，地表 水体中，硝态氮和磷超标现 象严重，而农业生态系统是 主要来源。
2 国内外主要防控措施 美国、欧盟、日本等国家和地区对农村面源污染研究 较早，积累了一些经验和措施，取得了较好的效果，见表 1。
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国家/区域
污染状况
表1 国外的面源污染防控措施 控制手段
取得效果
美国
1990年面源污染约占 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％。
日趋集中，农村生活污水的排放量 不断增加，据估测，到2010年，中 国村镇污水排放量约270亿吨，绝大 多数生活污水和垃圾未经处理，随 意倾倒、丢弃和排放。 2006年主要农作物秸秆产量近 7亿吨，除少部分用来直接还田、工 业原料和能源燃料外，大部分被焚 烧，严重污染大气环境，破坏秸秆 的所有有机物和营养物，降低土壤 的肥力。 水产养殖在我国渔业生产中发 挥着主导作用，2006年中国水产养 殖总产量达3595.0万吨，水产品产 量持续增加已连续17年位居世界首 位。水产养殖过程中产生的大量废 水和池底淤积的污泥，也对水体本 身及地下水构成了严重的威胁。 2005 年中国农用塑膜消费量 达到176.23万吨，是1991年的2.74 倍，年均增长率达到12.46%，每年1000万吨的塑料残余 物，残留在农村地区，农膜残留污染凸现，农田年残留量 在45k g • h m-2，影响土壤通透性和农作物根系生长，形成白 色污染，破坏生态环境。
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地区提供可用的非常规水源。 （3）废物资源化增值 通过养殖场固定的清粪和销售机制，不仅为有机肥的 生产提供了原材料，同时也增加了企业的收益，实现废物 资源化增值。 3 效益分析 （1）经济效益 目前年产鲜粪3650吨，市场价60元•吨-1，年收入21.9 万元；处理后废水中营养元素可满足10h m2作物需水需肥 量，节约尿素投入11吨，折合收入1.1万元；沼气池日产气 10m3，所产沼气满足猪场炊事燃气，按沼气1.4元• m-3，每 天节约14元，全年0.51万元。小计年效益为23.51万元。 （2）社会效益 明显改善养殖区的环境卫生面貌，消除粪便污染，减 少疾病传播，降低了疾病发病率，该模式在大型猪场起到 良好的示范作用。 （3）生态效益 改善环境质量，减少农田灌溉对淡水资源的消耗，同
表2 猪场废水排水水质 / mg•L-1
项目
pH值
COD
NH4+-N
TP
SS
含量 6.68～8.34 2120.48～7722.94 145.49～899.99
95.27～276.59
890.38～3056.67
1 模式组成 （1）废弃物处理系统 猪场废水处理系统包括收集系统、厌氧预处理系统、 增温保温系统、沼气利用系统和深度处理系统，该处理系 统为日处理猪场废水20m3，每天所产沼气可满足猪场炊事 和烧水用气。经过处理系统的废水水质C O D、S S去除率 分别达到90%、92%以上，p H值在6.5～7.5之间，色度稀 释倍数不大于80倍，大肠杆菌群减少98%以上。 （2）种植业资源利用系统 猪场废水经过厌氧处理和仿生态塘处理后，根据土壤 水分动态、作物耗水需肥规律、气候条件、作物生育状
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况等建立的养殖废水回灌农田灌溉制度和农田控制技术规 范，进行水肥一体化利用，满足周边10h m2农田灌溉和施肥 的需要，既解决了养殖废水污染问题，又实现养殖废水资 源化利用。 2 模式特点 （1）低成本处理 通过养殖废水的厌氧-生态的低成本有效治理，不仅降 低排污费用和生产成本，也是改善场区环境的重要途径。 （2）废物资源化利用 通过养殖废水农田灌溉技术，实现种养殖一体化，既 消除了污染，又充分利用了资源，为农业用水短缺的华北
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猪场养殖
干清粪
废水
猪粪
格栅过滤
集水池
有机肥料厂
太阳能加热系统 泵 自动控制系统
Baidu Nhomakorabea高效厌氧系统
沼渣
沼液 稳定贮存系统
废弃物处理
饲料 种植
玉米、小麦等
沼液、有机肥
图1 养殖-种植一体化废弃物循环利用技术示意图
益利来养殖有限公司是以农业生产为主的民营企业单位，经营业务包括淡水养殖、种猪繁殖等多个方面，总占地面积 800多亩，种植小麦、玉米、棉花等。现存栏基础母猪500头，年提供优质种猪3000头、商品转肥猪5000多头。猪场采用 干清粪工艺，废水产生量为80 m3•天-1，猪粪产生量为10吨•天-1。猪场废水排水水质见表2。
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农村面源污染及其防治措施
张克强 黄治平 王 风 杨鹏 李军幸 杜连柱 于 丹 李晓光 杨 军 农业部环境保护科研监测所
摘 要：农村面源污染主要来源于农田化肥农药、畜禽养殖粪污、农村污水、生活垃圾和农作物秸秆等， 本文针对典型区域主要农村面源污染物质特征，分别以养殖清洁工程模式、乡村清洁工程模式和 种植清洁工程模式三种综合防控技术模式为案例进行分析，实践表明，这三种模式能有效防控农 村面源污染。 关键词：农村面源污染 防治措施 模式
1 面源污染的来源分析 农村面源污染主要来源于化 肥和农药、畜禽粪便、生活垃圾 和污水、秸秆、水产养殖及农膜 等。 2005年中国化肥年施用量高 达4700多万吨，约占世界总量 35%，有机肥施用量仅占肥料施 用总量的25%。2005年中国农药 消耗145.99万吨，利用率仅为30%左右，60～70%散落于 环境中，残留农药经过降水、地表径流和土壤渗滤进入水 体中，会导致土壤和水环境质量的恶化，一些农产品中农 药残留等超标检出率达30%，残留农药还会破坏生态、影 响生物多样性。 中国集约化畜禽业发展很快，畜禽粪便年产生量达27 亿吨，粪便中的化学需氧量(C O D)含量近8000万吨，约为 全国工业和生活污水排放的5倍，在2003年1月1日《畜牧 养殖废弃物排放标准》正式实施时，有90％左右的大型畜
1、实行硬件补贴、无息贷款以及税收减 免等优惠政策支持以及进行配套立法；实 施严格的环境标准。 2、环保型农业发展模式。包括减少化学 品投入，促进品种改良，加强农村污水处 理。
农业环境及水 源环境得到了极 大的改善。
中国农村面 源污染问题一 直受到党和国 家领导人的高度 重视，针对现有 的污染问题建立 了相应的管理体 制，重点围绕人 畜粪便、生活垃 圾和污水处理工 艺与配套设备领 域进行技术研 发，并制定了相 关的技术标准和 施工规范，建立 了一批农业面源 污染监测和防治
农田种植
农作物秸秆
灰渣 厌氧污泥
气 秸秆气化
水
农村污水处理工程
贮气柜
炊事、采暖 生活污水
废水 景观灌溉
图2 秸秆气化和农村污水处理资源化循环利用示意图
1 模式组成 （1）秸秆制气系统 2004年，盆罐村以秸秆气化为突破口，引进先进技 术，投资近130万元建成华北最大的秸秆气化站，该气化站 由制气车间、浮罩式贮气柜和输气管道组成，作物秸秆通 过空气氧化获得以CO为主的低热值可燃气，年可利用秸秆 275吨以上，产气55万m3，供全村居民生活之用。同时以 秸秆气化后的灰渣为原料，生产多元素肥料，用于农田生 产、花卉和苗木栽培等。由此形成了“种植-秸秆气化-农 户-种植”的农业生态循环模式，即农户种植棉花、玉米等 作物，产生的秸秆经气化后，燃气供农户炊事之用，灰渣 直接还田的多元化农业生产良性循环模式。 （2）污水处理利用系统 秸秆气在喷淋净化过程中产生生物质气化焦油废水， 日排放废水量约60m3。针对焦油废水难处理的实际问题，
1、将农业环境保护措施引进共同农业政 策；开展生态农业；成立专门的机构加强 农业面源污染防治的监督和执行。 2、推广环境友好型农业生产技术；启动 了一系列流域环境计划。 3、加大农业环境政策补贴补贴力度。
农业面源污染 得到了有效的控 制。农药、化肥 及畜禽废水等排 污量显著减少。
日本
20世纪60年代，随着战 后经济快速增长，污染物排 放量急剧增加，农业生态环 境不断恶化。
示范区，在农业面源污染监测、技术试点示范以及“清 洁生产”和“清洁生活”等方面开展了卓有成效的工 作，具体在“三河三湖”水专项治理项目中，建立了以 农业资源高效、循环和安全利用为目的的养殖清洁工程 模式、乡村清洁工程模式和种植清洁工程模式，极大地 改善当地的农业面源污染引起的环境问题[11]。笔者主要 以3个案例来分析面源污染综合防治的措施。
禽养殖场达不到排放控制标准，大量粪便、污水未经有效 处理直接排入水体，造成严重的环境污染。 随着中国城镇化的迅速发展和人口的增长，农村生活 污水和垃圾不断增加，目前全国农村每年有超过2500万吨 的生活污水直接排放。随着乡镇、农村迅速发展和广大农 村人民生活水平迅速提高及生活条件明显改善，人口居住