化肥污染控制

国内外化肥污染现状及发展趋势

化肥是农业持续发展的物质保证，是粮食增产的基础。世界农业发展的历史实践证明，不论是发达国家还是发展中国家，施肥(尤其是化肥)都是最快、最有效、最重要的增产措施。据联合国粮农组织统计，1961~1999年世界氮肥用量(以纯氮计)从11.6×106吨增加到85.5×106吨，提高了7.4倍。而我国在同期内氮肥用量增加了43.8倍。我国稻田单季氮肥用量平均为180kg/hm2，比世界平均用量高75%左右，同期粮食总产从8.77亿吨增加到21.06亿吨，单位面积产量从1.35吨/公顷增加到3.11吨/公顷（金继运等，2006）。美国科学家Hoeft认为，如果立即停止使用氮肥，全世界农作物将会减产40%~50%（林葆，2003）化肥作为一种重要的现代化学投入要素，对我国的农业生产起了很大的作用。我国农业要不断发展才能满足人口逐年增加和国民经济持续发展的需要，农业的发展离不开化肥的供给，农业要增产就要增施化肥。伍宏业等认为:施肥使我国粮食作物单产增加了50%左右。

改革开放以来，随着农业生产的发展，我国的化肥工业也不断发展。目前，中国不仅已经成为世界上最大的化肥生产国，也是世界上最大的化肥消费国。从化肥施用强度来看，中国处于世界第四位，远高于世界平均水平，我国的化肥施用强度已达到世界平均水平的1.6倍以上(江苏省农科院科技情报所等，2005)。化肥的过量施用或不合理施用会增加土壤重金属与有毒元素，导致作物价养失调与NO3-积累和土壤结构破坏，促使土壤酸化以及降低微生物活性等，从而造成日趋严重的面源污染，在全球范围内都带来严重的环境问题。据报道，农业的面源污染已经成为中国水污染的主要根源和空气污染的重要来源。由于农业面源污染涉及范围大，分布区域广，污染分量小但总量极大，污染源极度分散，其治理难度远远大于工业污染，因此农业面源污染已经逐渐成为制约世界经济持续、健康和协调发展的障碍因子之一。

（一）国外发展现状

面源污染，国际上最早在20世纪30年代被提出，但对于农业面源污染的全面认识和研究始十20世纪60年代（胡雪涛等，2002）。最先是农药，特别是DDT 对河流水质的影响引起关注，人们才逐渐意识到农业污染的潜在危害。到上个世纪末，全球范围约有30%-50%的地表水体受到面源污染的影响。根据美国1992

年的调查评估报告显示，美国的面源污染约占污染总量的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；农业面源污染已经成为全美河流污染的第一污染源。丹麦根据270条河流的监测统计，94%的氮负荷和52%的磷负荷是由农业非点源引起的；根据OECE报告，成员国中，硝酸盐和农药是最大的面源污染物。

西方国家在点源污染得以控制的背景下开始关注面源污染，研究工作从概念、理论、研究方法、管理手段乃至新经济技术应用等方面逐步展开。上个世纪60年代，日、英等一些发达国家开始关注农业面源污染研究，主要研究内容是非点源污染的分类特征，多局限于定性分析。进入70年代，面源污染受到西方国家的普遍关注和重视，对面源污染过程的研究和监测，从简单经验模型发展到复杂的机理模型,开发了大量数学模型估算流域面源污染物负荷量，应用相关数学模型研究降雨一径流及污染物迁移转化过程，以及对面源污染的发生、迁移转化和影响的具体过程进行描述。开发的模型主要有用于预测预报的RUSLE, WEPP和EPIC；用于流域水文过程模拟的CREAM和ANSWERS,以及用于流域管理措施评价的AGNPS等。80年代以后，随着非点源污染因素分析和污染物迁移转化机理研究更加深入，开发了如CREAM,CLEAMS,HSPF,SWMM等研究流域尺度污染迁移转化的模型，用于研究农药、化肥的迁移运动规律。90年代以后，随着算机技术和3S技术的结合应用，进一步开发摆脱单纯的数学运算，集合空间信息处理，数据库，数学计算，可视化模拟，多维评价等功能于一身的更加强大的超大型模型。

国外的研究资料表明，农业施肥是主要的面源污染来源之一。并且在全世界不同程度退化的12亿hm2耕地中，约12%由农业面源污染引起(Dennis L, Corwin, et al. 1998)。美国环保局2003年的调查结果显示，农业面源污染是美国河流和湖泊污染的第一大污染源，导致约40%的河流和湖泊水体水质不合格，是造成地下水污染和湿地退化的主要原因（US Enviromnental Protection Agency. 2003）。在欧洲国家，农业面源污染同样是造成水体、特别是地下水硝酸盐污染的首要来源，也是造成地表水中磷富集的最主要原因，由农业面源排放的磷为地表水污染总负荷的24%~71%（Vighi M, et al.），例如在瑞典，来自农业的氮占流域总输入量的60%~87%（Lena B V）。爱尔兰大多数富价养化的湖泊流域内并没有明显的点源

污染（Foy R H, et al.1995）。芬兰20%的湖泊水质恶化，而农业面源排放的磷素和氮素在各种污染源中所占比重最大，占总排放量的50%以上，各流域内高投入农业比例大的湖区更容易导致氮、磷等价养物质的富集（Uunk E J B.）。荷兰农业面源污染提供的总氮、总磷分别占环境污染的60%, 40%~50%（Boers P C M.1996）。德国一些流域也因过量施用化肥导致河流中磷的浓度超过0. 2mg/L。农业区域的面源污染在挪威地表水污染方面是主要的人为污染源，导致地表水富价养化和水质降低（Borgvang S A,2001；Tjomslang T,2001）。这种结果是由于现代农业强度不断增长，结合小溪流、湿地和植被过渡带这些能够降低价养在农业景观区域聚集的元素的消失造成的。同样的发展趋势在美国和欧洲其他地区也存在（Mander Ue , et al.1997；Lowrance R et al.2000）。

在农业面源污染控制方面，欧洲一些国家先后采取税收手段试图控制化肥的使用量，如挪威的化肥税、丹麦的氮税等，但对环境质量的改善作用不明显，且对农民收入和农业发展产生了较大的负面影响。

美国主要使用基于自愿和奖励的最佳管理措施(BMPs)控制农业面源（US EPA. 1999），BMPs可以分为工程措施和非工程(管理)措施。工程措施主要为增加湿地或植被缓冲区，降低污水地表径流速度，以拦截、降解、沉降污染物：非工程(管理)措施包括规划、农户教育、奖励等形式，促使农民自觉使用廉价的环境友好技术。BMPs具体分成4类：一是减少粪便中的磷含景，例如对牲畜的精细喂养；二是改变水文状态，例如排水管、排水渠的改变；二是土地使用功能的改变，例如将临近水域的土地变为河岸缓冲带；四是农村土地上磷的重新分配，如分散牲畜粪便。BMPs具有较大的灵活性，也不会对本国的农业发展造成负面影响。

日本主要通过立法和技术措施控制农业面源污染。先后出台了《可持续农业法》、《家畜排泄物法》及《肥料管理法(修订)》等法律法规，对农业生产方式、畜禽养殖业基础设施、肥料使用等都做了明确规定。对危害农业环境的行为处以严厉的处罚，甚至提升到刑罚的高度，并规定了具体的执行标准，执行起来有法可循，也有利十监管措施的落实。技术措施主要包括降低农场外部如化肥、农药等投放来保护环境，防止土地盐碱化，保持和逐步提高土地肥力。同时利用现代生物技术培育适十水地、盐碱地、荒漠和生态敏感区耕作的作物品种，扩大耕地