农业面源污染及防治措施

农业面源污染及防治措施
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。

农业面源污染是指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。

一、农业面源污染来源分析
农业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(COD)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。

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45kg•hm-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。

二、国外主要做法
欧盟、美国、日本等国家和地区对农业面源污染研究较早，积累了一些经验和措施，取得了较好的效果，基本情况见表1。

表1 欧盟、美国、日本农业面源污染防控措施及效果
欧盟作为防治农业面源污染先进地区的典型代表，其主要做法是：一是定政策、投资金。

1992年6 月，欧盟部长会议正式采纳了共同农业政策。

把对农民的直接补贴与环保标准挂钩，同时大幅度增加用于环保措施的资金，建立严格的农药和化肥登记制度。

许多国家和地方政府在原有农业部的基础上，设立了农业与环境保护部，将减少污染、维护生态环境作为农业部门的职能之一。

农业环境法规的监督和执行主要由各级政府部门委托地方农科院、地方农协等相应机构进行。

欧盟在治理农业面源污染的相关投资每年已达1700 亿欧元，为欧盟财政预算总支出的80% 以上, 各欧盟国家联邦政府、地方政府还有各自的相应投入。

政府每年对每公顷农田实施的环境政策补贴可达50 至1000 欧元。

二是推技术、奖农民。

欧盟大力研究和发展环境友好的农业生产新技术，并通过政府奖惩措施，推动农民采用新的替代技术，如，农田最佳养分管理，有机农业或综合农业管理模式，农业水土保持技术措施等。

这些技术的主要优点是操作简单、很少或基本不增加农民的费用，使农民自愿使用。

在重要的水源保护区和流域，制定和执行限定性农业生产技术标准，减少农田、畜禽养殖业和农村地区的氮、磷含量，从源头加以控制。

即使在对农民有巨额补贴的欧盟，能够采用污水处理设备的畜禽养殖场也很少。

畜禽场主要通过制定畜禽场农田最低配置（指畜禽场饲养量必须与周边可蓄纳畜禽粪
便的农田面积相匹配）、畜禽场化粪池容量及密封性等方面的规定进行污染控制。

管理部门在进行监控时，主要不是检查农村畜禽场排放污水是否达标，而重点检查农田最低配置、畜禽场化粪池容量等。

三是治环境、保发展。

在治理面源污染的同时，欧盟特别关注整个农村大环境的综合保护与治理，进行了挖掘农村多功能价值的乡村发展政策。

它的措施主要有：通过专项基金项目帮助农村进行生产结构性调整；帮助农民适应市场的变化和创造新的经济收入来源；积极推行造林和环境保护的有关政策措施；研究推广农业再生资源的保护和利用。

通过这些政策，维护乡村发展的生命力，提高农业竞争性和发展农村经济的多样性。

如今，欧盟关于乡村发展的措施已经扩展到鼓励发展乡村旅游业和工艺品投资、村落改造、乡村保护和景观恢复等方面。

欧盟的经验显示，治理农业面源污染既要重视技术的作用，更要重视软环境建设，如发挥农业科研部门、政府机构、监督部门和农民协作配合的积极作用等。

同时，在治理污染的过程中，要始终坚持增加农民收入、减少贫困，综合规划、发展农村的原则。

三、国内主要做法
我国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。

（一）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。

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。

表2 猪场废水排水水质/ mg•L-1
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COD、SS去除率分别达到90%、92%以上，pH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10hm2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10hm2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。

（二）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。

图2 秸秆气化和农村污水处理资源化循环利用示意图
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。

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，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＜10mg •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CODCr＜80mg•L-1，BOD5＜60mg•L-1，TN＜10mg•L-1，SS＜5mg•L-1,废水中焦油去除率＞97%，满足制气车间及景观灌溉水水质要求。

3、效益分析
（1）经济效益
秸秆气化站为福利性气化站，所产燃气无偿提供给农户，每户年可节省12Kg液化气6瓶，按每瓶75元计算，户可节省开支450元。

同时由于水资源的循环利用，仅用于秸秆气化冷却水每年即可节约地下水18250m3，以2元•吨-1计算，年可节省水费3.65万元。

（2）生态效益
秸秆回收利用、变废为宝，使村容村貌得到了很大的改观，减少了秸秆随意焚烧造成的污染，避免了秸秆随意堆积引起的火灾，改善了家庭生活卫生条件。

同时，焦油废水与
生活污水处理后回用于秸秆燃气的冷却和景观用水，实现了水资源的循环利用。

秸秆气化产生的灰渣和厌氧污泥用于生产有机复合肥，可改善土壤结构，提高作物产量。

（3）社会效益
减轻了农民在厨房的劳动强度，让农民可以有更多的时间从事养殖业、种植业生产。

另外，使用秸秆燃气实现了我国能源战略多元化，能有效缓解我国能源紧张的局面，对发展循环农业和实现能源的可持续发展具有重要意义。

（三）种植清洁工程模式
该模式主要为“入湖河流农田面源污染综合防控”技术，为昆明市西山区海口镇海丰村委会芦柴湾村污染防控推广应用的一种模式，该模式包括农田径流防控技术和固体有机废弃物技术，见图3。

图3 入湖河流农田面源污染综合防控示意图芦柴湾村为典型设施大棚种植农业村，群众经济收入主要靠种植大棚蔬菜。

通过多年的建设和发展，大棚设施齐全，群众运用农业科技能力较强，生产水平和经济收入相对较高。

该村农业面源污染主要表现为：一是作物秸秆随意堆放，有机粪肥堆放在路边、地头，腐烂的作物秸秆和粪肥随雨水流入沟渠流进滇池；二是未实行雨污分流，未经处理的村庄污水直接排入滇池；三是露地径流和大棚雨水携带着氮、磷和有机污染物进入滇池，芦柴湾村氮磷产生量和流失量，见表3。

表3 芦柴湾村氮磷产生和流失量（kg）
1、模式简介
对农业废弃物和畜禽粪便采取“强化管理，有效处理，安全利用”的方式进行整治并资源化利用；对生活污水边收集边处理、耕地径流水边处理边利用、暴雨径流水边利用边净化，对农作物秸秆、畜禽粪便采取就近处理、就地利用，以人工湿地、土地处理以及三室堆沤池、分散式好氧发酵池为核心，采取“源头控制、过程阻断和末端治理”相结合的综合防控技术。

同时建立乡村物业综合服务站，以村为单元，建立物业管理站或物业管理服务公司，招聘专人收集处理农村生活垃圾、污水、秸秆等废弃物，并负责沼气、垃圾处理、污水处理及公共厕所等设施的运行、维护和服务。

站内设有设备间、垃圾分类间、抽渣车、秸秆粉碎机和传输机等。

2、关键技术
（1）农田径流污染物防控技术
主要采用杀虫灯、黄板诱杀、药剂熏蒸等综合防止病虫害的方式，减少农药的施用；采用测土平衡施肥的方式减少化肥的施用。

耕地径流水通过截污沟渠截污，沉淀池沉淀后进入湿地处理；对生活污水通过截污、厌氧发酵、沟渠曝气后进入湿地处理。

（2）固体有机废弃物技术
对蔬菜大棚配建“三室堆沤池（蓄水池、秸秆堆沤池、粪水池）”，大棚流下的雨水流入蓄水池，大棚蔬菜浇水时由蓄水池中抽取浇灌。

农作物秸秆放入秸秆堆沤池，堆沤后做有机肥返回农田，堆沤的粪水流入粪水池，作为液肥施用。

通过大棚与“三室堆沤池”有机结合，使大棚形成一个良性
循环系统。

分类后的有机生活垃圾同样在堆沤池中处理。

3、效益分析
（1）经济效益
秸秆和粪便堆沤池容积3.3m3，蓄水池3m3、粪水池1m3。

每个堆沤池年可堆沤有机肥20吨，按每吨40元计算，每池年可减少化肥投入800元。

每个蓄水池年可节约用水240m3，按0.5元/m3计算，可节约120元。

安装杀虫灯，年可减少在农药投入62元/亩。

（2）社会效益和生态效益
村容村貌有了很大改观，村庄干净整洁，污水横流、垃圾遍地的状况得到了根本改变。

耕地径流水，村庄污水得到了有效治理，污水中氮磷含量明显降低；农产品质量显著提高，达到无公害农产品标准；村民保护滇池的意识增强；基本实现了家园清洁，水源清洁，田园清洁。

滇池农业面源污染的防治的实践探索出了流域农业清洁生产和面源污染防治的方法和模式，对其他区域农业面源污染防治、保护滇池和其他湖泊具有很好的示范和促进作用。

（四）启示
农业面源污染主要是农田氮磷施用严重过量、畜禽养殖污染问题突出以及农村污水、生活垃圾和农作物秸秆未能有效处理，因此，需对面源污染地区有针对性地建立分类控制机制和行之有效的策略、管理和技术支持，具体污染控制技术上的研究成果与实际污染控制工作需建立有效的沟通桥梁，同时要调动农民的环境保护意识和自主参与污染控制工。