農(nóng)業(yè)面源污染防治新進展

李立新 張 亞

(中國地質調查局西安地質調查中心環(huán)境評價治理研究中心西安 710054)

農(nóng)業(yè)面源污染防治新進展

李立新 張 亞

(中國地質調查局西安地質調查中心環(huán)境評價治理研究中心西安 710054)

面源污染是全世界普遍存在的環(huán)境問題,而農(nóng)業(yè)面源污染又是其中最為突出的一部分。農(nóng)業(yè)面源污染是相對于集中排放的生活污水、工業(yè)廢水的點源污染而言,是面源污染的最重要組成部分。本文著重介紹了農(nóng)業(yè)面源污染形成的基本原理、形成的原因,以及防治的措施。

農(nóng)業(yè);面源污染;原理;防治

1 農(nóng)業(yè)面源污染

面源污染是相對于點源污染而言的。點源污染主要指工業(yè)生產(chǎn)過程中與部分城市生活中產(chǎn)生的污染物,這種污染形式具有排污點位集中、排污途徑明確等特征;而面源污染是指由于暴雨徑流沖刷地面污染漫性進入水體而造成的污染,降低了水體功能。其污染物包括泥沙、細菌、需氧物質重金屬、有機物等。

面污染源一般來自五個方面：農(nóng)業(yè)、森林砍伐、礦業(yè)、建筑與城市。其中,農(nóng)業(yè)徑流的污染最為普遍,它的主要特征可以概括為：發(fā)生區(qū)域的隨機性、排放途徑及排放污染物的不確定性及污染負荷空間分布的差異性。面源污染是全世界普遍存在的環(huán)境問題,而農(nóng)業(yè)面源污染又是其中最為突出的一部分。

農(nóng)業(yè)面源污染是當今世界各國環(huán)境污染治理最棘手的難題之一。其污染物主要是農(nóng)村家畜糞便,N、P素肥料使用過程中的硝酸鹽、NH4+、磷酸根離子,以及生活過程中產(chǎn)生并排入水體的有機磷、COD,農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)過程中排放出的病毒、病原微生物、農(nóng)藥殘留、塑料增塑劑、重金屬、放射性物質,以及隨著水土流失、生活污水、城市徑流途徑所攜帶的分散性固、液態(tài)廢棄物等。這些污染物在非特定的地點隨著暴雨、農(nóng)田灌排水、土壤侵蝕產(chǎn)生的地面徑流和地下滲漏途徑,進入河流、湖泊、水庫、地下水等水體,最終造成水體污染的一種污染類型。主要包括化肥污染、農(nóng)藥污染、集約化養(yǎng)殖場污染。目前它已經(jīng)成為了我國水體氮、磷富營養(yǎng)化的主要原因。

農(nóng)業(yè)面源污染最終對水體的影響就是導致水體富營養(yǎng)化加劇。引起水體富營養(yǎng)化的關鍵因子是水體的氮、磷含量。對于封閉性湖泊水域,當水體無機態(tài)總氮大于 0.2mg/L,總磷的濃度達到0.02mg/L時,就可能導致藍藻等種群的爆發(fā)。富營養(yǎng)化是當今世界水污染治理的難點和熱點,而N、P則是導致大多數(shù)淡水湖泊、水庫等水體中藻類生長的最主要關鍵因子。目前,對我國 22個湖泊的調查結果表明,除 2個屬貧營養(yǎng)湖外,其他的 63.3%的湖泊屬營養(yǎng)湖泊,如滇池、巢湖、太湖、西湖、東湖等。以巢湖為例,1997年巢湖西半湖水體的總氮、總磷分別超過國家三類水質標準的 3.14和 5.2倍,劣于五類水標準。

2 農(nóng)業(yè)面源污染形成的原因

不合理使用農(nóng)藥、化肥,能夠影響土壤、水體和大氣的環(huán)境質量。農(nóng)田面源污染的成因中,化肥、農(nóng)藥、沒有綜合利用的農(nóng)作物秸稈等都是造成污染的重要因子。農(nóng)田面源污染途徑,主要包括以下幾個方面。

(1)化肥用量過高,肥料配比不合理和流失嚴重。我國化肥的施用量遠遠超過國際上為防止水體污染而設置的化肥使用安全上限。在肥料配比上 ,全國 N∶P∶K比例為 1∶0.45∶0.17。氮肥用量偏高,重化肥,輕有機肥,造成土壤酸化、地力下降等。化肥營養(yǎng)元素的流失構成了農(nóng)業(yè)面源污染的最重要部分。另外,我國的氮肥平均利用率只有 35%,大部分除以氨和氮氧化物的形態(tài)進入大氣外,其余大都隨降水和灌溉進入水體,導致地下水中氮、磷物質含量增高,江河湖泊富營養(yǎng)化,成為重要農(nóng)業(yè)面源污染物,致使相當一部分地區(qū)生產(chǎn)的蔬菜、水果中的硝酸鹽等有害物質殘留量超標,直接威脅人們身體健康。

(2)農(nóng)藥的污染嚴重。農(nóng)藥使用水平不高,品種搭配不合理,尤其是高毒農(nóng)藥使用,通過各種渠道匯流到水體中,引起水質污染。在我國,農(nóng)田中施用的農(nóng)藥,除少部分被作物吸收外,大部分進入了水體、土壤及農(nóng)產(chǎn)品中。

(3)水土流失、傳統(tǒng)灌溉技術落后。水土流失是導致發(fā)生面源污染的重要因素,很多營養(yǎng)物流失都與土壤流失有關。這些加重了農(nóng)田面源污染和生態(tài)環(huán)境的惡化。農(nóng)業(yè)耕種帶來的擾動活動,實際上也加速了農(nóng)田的侵蝕。

3 農(nóng)業(yè)面源污染的防治技術和措施

3.1 面源污染的農(nóng)業(yè)治理

隨著我國農(nóng)業(yè)集約化程度不斷提高和養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展,化肥農(nóng)藥等農(nóng)用化學品的不合理和過量施用,以及畜禽糞便排放造成的農(nóng)業(yè)面源污染問題日益突出。針對這種情況,近些年來,研究人員提出了很多有關農(nóng)田面源污染防治的對策與措施。防治農(nóng)業(yè)面源污染,減少源頭污染量是關鍵,即減少化肥、農(nóng)藥的施用量,科學處理養(yǎng)殖場畜禽糞便等;其次,是減少湖泊流域污水流人量,即減少地表徑流和地下滲漏量,減少農(nóng)田排水,進行流域水土保持和其他生態(tài)治理。

(1)治理農(nóng)村固體廢棄物和生活污水。農(nóng)村固體廢棄物主要是指農(nóng)村生活和生產(chǎn)中產(chǎn)生的固體垃圾。參照城鎮(zhèn)固體廢棄物處理方式,對農(nóng)戶的固體垃圾實行以自然村莊為單位,集中收集處理。設立自然村垃圾衛(wèi)生保潔員,負責農(nóng)戶垃圾的集中、分檢,把垃圾分成能回收利用的、可堆漚還田的、有毒有害不可利用的等三類分別處理,最大限度地削減固體廢棄物對環(huán)境的污染。農(nóng)村生活污水主要是農(nóng)戶生活洗漱用水,可以通過污水收集管網(wǎng)進入污水處理池集中治理亦可分戶處理。

(2)治理養(yǎng)殖業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖對水體污染。養(yǎng)殖業(yè)污染主要是農(nóng)戶畜禽養(yǎng)殖和大中型畜禽養(yǎng)殖場以及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)對環(huán)境的污染。水產(chǎn)養(yǎng)殖對水體污染提高餌料和藥品利用率,減少投餌和用藥量;設置增氧機;通過種植水生植物、撒播光合細菌,吸收降解和轉化水中氮磷和有機污染物;定期清淤,減少魚病進而減少施藥量。

(3)治理種植業(yè)污染源。種植業(yè)污染源主要是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中過量使用化肥、農(nóng)藥、農(nóng)用地膜、作物秸稈等對生態(tài)環(huán)境和水體的污染。其主要治理措施：

①削減農(nóng)藥使用量,提高農(nóng)藥利用率。一是通過建立健全農(nóng)作物病蟲害測報體系,實施達標防治,避免盲目用藥;二是通過開發(fā)、推廣和應用生物防治病蟲害技術,推廣應用高效低毒農(nóng)藥、生物農(nóng)藥、植物源農(nóng)藥,發(fā)展低毒、高效、低殘留量的生物農(nóng)藥。減少劇毒、高毒高殘留農(nóng)藥對環(huán)境的污染;三是實施病蟲害的綜合防治,擴大物理防治、生物防治等控害措施,推廣“以蟲治蟲”“以菌治蟲”“燈光誘殺蟲”“黃板誘殺蟲”,以及使用防蟲網(wǎng)等措施削減化學合成農(nóng)藥的使用量。

②大力推廣應用有機肥,削減化肥使用量?？茖W施肥、防治肥料污染。根據(jù)氣候、土壤類型、按作物對養(yǎng)分的吸收規(guī)律科學預算作物需肥量中氮、磷、鉀三要素配比,適時適量施肥,以提高肥料的經(jīng)濟效益,并減少化肥在土壤中的淋失和污染,研究開發(fā)施用有機-無機復合肥及生物肥料,采取深施或混施,以水帶氮,分次施肥及平衡施肥等方法,避免化學肥料使用過量對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的污染。一是實施測土配方施肥,測土施肥是通過土壤肥力檢測,結合作物需肥規(guī)律,為作物提供最佳經(jīng)濟施肥方案,滿足作物生長需要,最大限度的減少肥料的流失和殘留。推廣平衡施肥技術,開發(fā)新型緩釋化肥,開發(fā)基于精準測土施肥理論的新型緩釋化肥產(chǎn)品和應用技術,是減少和消除因施肥造成的嚴重的農(nóng)業(yè)面源污染效應的關鍵性措施,也是水污染治理的真正治本措施;二是實施化肥深施技術;三是實施增施有機肥措施。目前,我國農(nóng)民在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中過量施用化肥和農(nóng)藥,已很少施用農(nóng)家肥,其主要原因是施用農(nóng)家肥的農(nóng)產(chǎn)品在生產(chǎn)周期上多消耗的時間在價值表現(xiàn)上大于由此節(jié)約的化肥價值,且施用農(nóng)家肥的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)出價值與化肥產(chǎn)品的產(chǎn)出價值沒有差別。要想鼓勵農(nóng)民放棄施用化肥,使有機農(nóng)業(yè)得到大力發(fā)展,政府應出臺相關鼓勵和優(yōu)惠政策,規(guī)范和促進有機農(nóng)產(chǎn)品市場的發(fā)展,對有機農(nóng)業(yè)給予扶持,可通過對化肥征收氮稅、磷稅或環(huán)境濃度稅的方法來補貼有機農(nóng)業(yè)。

③農(nóng)用殘膜的集中回收再利用。農(nóng)用殘膜再利用性能較好,只要集中回收,就可進入再利用循環(huán)系統(tǒng)。

④調整耕作制度。從水田流走的植物營養(yǎng)素在農(nóng)業(yè)面源,污染負荷中占主要部分,水田植物營養(yǎng)元素的流失途徑是降雨徑流和灌溉回歸水,其濃度與土壤類型、作物狀態(tài)和施肥等因素有關,控制它的最佳途徑是改進耕作制度。

(4)收集廢棄物,農(nóng)作物的收獲季節(jié)產(chǎn)生大量的廢物,綜合利用農(nóng)作物秸稈。因地制宜搞好秸稈還田,既可直接粉碎還田,也可粉碎堆漚發(fā)酵后還田;大力推行秸稈過腹還田,在有條件的飼養(yǎng)小區(qū),積極推廣秸稈青貯、氨化、微貯等技術,實行過腹還田;利用農(nóng)作物秸稈大力發(fā)展食用菌生產(chǎn)。

3.2 面源污染的生態(tài)的修復

治理面源污染還需要從生態(tài)方面著手。

(1)治理水土流失。面源污染的主要來源是水土流失,對水土流失的整治要通過小流域治理。農(nóng)業(yè)面源污染對環(huán)境的主要營養(yǎng)表現(xiàn)是對水環(huán)境的污染,該污染主要由地表徑流引起,因而,有效治理水土流失是解決水體污染的根本。通過產(chǎn)業(yè)結構的調整,做好退耕還林、還草、還濕,能有效抑制水土流失、土地沙漠化。另外,在適當?shù)膮^(qū)域構筑必要的攔水截沙飲水槽、攔沙壩、山塘等工程設施,能有效減少泥沙沖刷,對防治水體污染有較好的效果。在山地區(qū)域,要全面封山育林,保護森林,宜林荒山植樹造林,涵養(yǎng)水源,堅持控制污染源與生態(tài)修復相結合,促進生態(tài)環(huán)境良性循環(huán);對25°以上坡耕地退耕還林、還草、加速發(fā)展經(jīng)濟林,營造竹子等速生林,對不能退耕的,要進行坡改梯地。

(2)開發(fā)無公害農(nóng)產(chǎn)品,發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)。生態(tài)農(nóng)業(yè)不僅促進農(nóng)業(yè)資源持續(xù)高效利用,生態(tài)環(huán)境顯著改善,而且使土壤沙化和水土流失得到有效控制,還增加了土壤中的有機質含量。改善對農(nóng)田耕作的管理,特別是對湖濱區(qū)域的農(nóng)田,推廣使用沼氣、垃圾堆肥處置,促進緩效性肥料的應用,增加農(nóng)家肥的施用量,逐步推廣“微生物菌肥”的合理使用,把發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)當做一項工程來抓,把農(nóng)、牧、副、漁協(xié)調規(guī)劃作為政府工作的一個重要內(nèi)容,通過實現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)鄉(xiāng)、鎮(zhèn)縣,把我們的農(nóng)業(yè)建成高效清潔農(nóng)業(yè)。

(3)利用生態(tài)技術,削減徑流量,降低污染源、污染物的輸出濃度。生態(tài)技術主要包括：多水塘系統(tǒng)、緩沖帶、濕地系統(tǒng)、土壤滲濾等。緩沖帶是與受納水體鄰近、具有一定寬度和植被、在管理上與農(nóng)田分割的地帶,能避免污染源與河流、湖泊貫通,減少侵蝕遷移的土壤進入水體,截持土壤侵蝕的養(yǎng)分污染物,改善水質。濕地系統(tǒng)作為陸生系統(tǒng)和水生系統(tǒng)的過渡帶,通過土壤吸附、植被吸附、生物降解等一系列作用,能有效減少進入水體的氮、磷含量。土壤滲濾技術進行污水地下回灌,能有效減少面源污染,同時還能提供一定的地下水補給。該技術在發(fā)達國家已應用于工程實踐中,并取得了一定的成果。

(4)最后也同樣需要進一步完善農(nóng)村政策和管理體制,來大力發(fā)展有機農(nóng)業(yè)。有機農(nóng)業(yè)強調不使用化學肥料和農(nóng)藥的純有機栽培,其核心是建立和恢復農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性和良性循環(huán),使農(nóng)業(yè)得到可持續(xù)發(fā)展。通過上述具體措施推動有機農(nóng)業(yè)的發(fā)展,可有效解決禽畜糞便廢水的無序排放問題,同時使化肥和農(nóng)藥的施用得到有效控制,可使水體富營養(yǎng)化的污染問題得到很大程度的控制和改善。

4 結束語

除文中論述的面源污染防治措施外,還應該進一步加強相關法律法規(guī)的建立,加強對化肥、農(nóng)藥的生產(chǎn)、銷售、施用等環(huán)節(jié)的監(jiān)管,保證化肥、農(nóng)藥質量和施用嚴格按照國家規(guī)定的標準執(zhí)行,以保證面源污染得到有效控制,使農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和現(xiàn)代化進程得到實現(xiàn)。

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A

1673-288X(2010)06-0039-04

李立新 (1969—),陜西西安人,研究方向為環(huán)境影響評價。