农业面源污染的现状及处理方法

农业面源污染的现状及处理方法

1农田尾水

1.1农田退水的现状

世界人口的快速增长，导致人们对粮食的刚性需求与日俱增。通过多施化肥来提高产量和收益已成为绝大多数农民的定式思维和习惯。为了提高粮食单产，化肥、农药施用量逐年增加，但利用率却较低，未被利用的化肥和农药随地表径流、农田排水等流入地表水环境引起面源污染问题。较之工业源污染实施清洁生产得到有效治理，过量施肥导致的农田面源污染已成为水体污染最大的污染源，农业面源污染不仅影响水体质量，而且也阻碍农业持续、健康地发展，成为社会经济发展需要解决的热点和难点问题。

面源污染与点源污染是相对的。农业面源污染是指在农业生产过程中所产生的溶解性或非溶解性的污染物，如泥沙、化肥、农药等，在降水或灌溉过程中，通过地表径流、农田排水等方式流入受纳水体而造成的面源污染。氮、磷是农业面源污染引起水体富营养化的主要限制性因子。据美国环保局调查，农业面源污染是导致美国40%的河流和湖泊水质不合格的主要污染源。在瑞典，农业源占流域中氮的来源的60%~87%。在荷兰，农业面源污染的总氮、总磷分别占流域污染总量的60%和40%~50%。相比之下，我国作为化肥的生产和应用大国，氮肥的使用居世界之首，农业面源污染问题亦不容乐观。据估计，在我国水体污染中，来自农业源的氮占到了水体污染的81%，磷占到93%。而农田生产中，又以水稻生产中不合理田间肥水管理方式导致的营养流失较大，其中氮肥的损失达30%~70%。我国水稻种植面积占总耕地面积的26.18%，种植区域广泛；而大面积的水稻种植区主要分布在秦岭黄河以南，占到70.19%。因此，由稻田直渗、侧渗、地表径流（含人工排水）等方式所带来的水体污染不可忽视。有研究表明，南方太湖流域稻季氮素环境排放总量与施氮量之间呈显著正相关，约占总施氮量的30%，其中径流和渗漏分别占到排放总量的25%和18%。而宁夏引黄灌区作为我国西北内陆大型人工灌区，有大小排水沟200 多条，水稻生产上的大水大肥方式导致氮肥随农田沟渠退水流失进入黄河达到20%~65%；灌溉期排水沟水

质总体为重度污染，劣吁类水质占70.0%。

1.2农田尾水的特点

农村面源污染具有排放年内变化量较大、路径随机、排放区域广泛等特征，同时，其产流、汇流具有较大的空间异质性，对区域内河道、水塘等水体的水环境质量影响较为严重，以太湖流域的直湖港为例，2007年全年水体中的总氮（TN）和总磷（TP）浓度分别平均高达8.98 mg·L-1和0.35 mg·L-1，其主要支流的龙延河近直湖港段，2009 年下半年至2010 年上半年分别平均达7.57 mg·L-1和0.28 mg·L-1。据统计，农村面源污染是造成直湖港流域水质恶化的主要因素，其中的总氮和总磷排放量分别占到总排放量的56.8%和65.6%。同时由于不合理的开发利用等原因，造成水系堵塞、淤积，更加剧了水体水质的恶化。

农田退水中氮和磷元素含量较高，是导致接受其水体富营养化的主要因素之一。农田退水的氮、磷污染特征主要表现在4个方面：一是农田沟渠退水氮、磷污染发生与水稻整个生长季同步，且与田间施肥和灌溉时间保持高度一致。二是农田退水中氮、磷浓度指标不同程度地超过了地表水环境质量标准，达到中度污染、甚至重度污染水质标准。三是农田沟渠退水中氮、磷输出主要形态是氨氮、硝氮和可溶性磷酸盐；灌溉和降雨时，农田沟渠退水中氮、磷迁移转化规律相似，氨氮、总氮、可溶性磷和总磷均沿程和随时间呈指数递减变化，硝态氮呈二次多项式曲线变化。四是绝大多数农田退水并没有因其富集氮、磷养分回灌农田，而是自由排放流入地势低洼或下游的池塘、湖泊或河流，成为下游水体的污染源。农田退水中的氮、磷是湖泊、河流水质退化的主要贡献者。

1.3农田尾水的处理状况

据调查，我国设市城市污水处理率已经从2006年的55.7%上升到2013年的99.1%，接近饱和；县城污水处理率从13.6 %上升至82.6 %，相比之下，长期以来对农村面源污染重视不够、投入很少，导致农田面源污染已成为水体污染最大的污染源。据《全国环境统计公报(2015)》显示，2015年农业源化学需氧量排放量高达1068.6万吨，占比全国废水中化学需氧量排放总量的48.06 %；农业源氨氮排放量高达72.6万吨，占比全国废水中氨氮排放总量的31.6 %。因此，农村农田退水的治理将是我国下阶段污水处理的“主战场”。

导致我国农田退水处理困难的原因主要有：1）我国是农业大国，但是生产技术相对落后，粗狂型的生产模式浪费了大量的化肥农药；2）我国现行家庭联产承包责任制的土地政策，导致难以实现有效统一的管理；3）长期以来，我国把主要精力放在工业废水和城镇生活污水的治理上，对农田退水的危害意识不足，导致了农业面源污染问题日益严重，成为了湖泊、河流水质退化的主要污染源。2农田退水处理技术

农田退水中所含氮、磷污染物将沿着沟渠流向区域低位的湖泊或河流，是小流域中湖泊或河流水体污染的源。因此，在农田退水进入湖泊或河流之前，高效去除农田退水中过量的氮、磷营养物质成为确保湖泊和河流良好水质的关键。国际上，受污染水体的修复方法通常有物理、化学和生物-生态法3种。从应用趋势和综合环境效益角度，生物-生态方法是水体环境修复中最应推崇的举措之一。近年来，应用于处理农田尾水的工程性措施主要有生态沟渠技术、生态浮床技术、稳定塘处理技术、生态滤池技术、水生植物塘与人工湿地技术等。

2.1生态沟渠技术

生态沟渠是在农田系统中构建成一定的沟渠，是农田非点源污染排放物和收纳水体之间的过渡带，在沟渠中配置多种植物，并在沟渠中设置辅助性工程设施，如透水坝、拦截坝等，对沟渠水体中氮、磷等污染物质进行拦截和吸附，其中包括沟渠基质吸附、植物吸收、底泥吸附，以及沟渠辅助物所产生的减缓流速和沉降泥沙等，从而达到净化水质的目的。植物是生态拦截沟渠塘的重要组成部分，