農(nóng)田水污染物排放控制標(biāo)準(zhǔn)研究

王迎春 李 峰 朱昌雄 楊正禮

(1．中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京100081;2．中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京100081)

標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)重復(fù)性事物和概念所做的統(tǒng)一規(guī)定，是科學(xué)、技術(shù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的高度綜合和集中體現(xiàn)。由于水環(huán)境令人堪憂的現(xiàn)狀以及環(huán)境法規(guī)的不斷完善，水資源保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作也順勢(shì)發(fā)展起來。我國(guó)從20世紀(jì)70年代開始水污染防治和水環(huán)境管理逐步走上標(biāo)準(zhǔn)化與制度化軌道;1973年頒布了第一個(gè)涵蓋19項(xiàng)水污染控制項(xiàng)目的《工業(yè)三廢排放標(biāo)準(zhǔn)》，之后的30年間相繼出臺(tái)了一系列行業(yè)和地方水環(huán)境污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，逐步形成以保護(hù)水體功能為目標(biāo)，按著制定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)行總量控制的一種水污染防治的運(yùn)作模式;由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地域廣而分散、污染物排放差異大而隨機(jī)，所以相應(yīng)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和污染物控制標(biāo)準(zhǔn)不明確，除了控制養(yǎng)殖業(yè)點(diǎn)源污染的《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》外，關(guān)于農(nóng)田種植業(yè)污染物排放的標(biāo)準(zhǔn)化仍處于空白狀態(tài)。近年來，隨著中國(guó)水環(huán)境污染形勢(shì)的日益嚴(yán)峻，由農(nóng)田產(chǎn)生的非點(diǎn)源污染不斷凸顯，尤其在農(nóng)業(yè)集約化程度較高或者農(nóng)田水網(wǎng)的東中部地區(qū)，水體污染物負(fù)荷已經(jīng)逼近或超過水體污染物的臨界閾值，所以非常有必要對(duì)農(nóng)田生產(chǎn)的過程與污染物排放的指標(biāo)和水平進(jìn)行控制。

目前，在世界范圍內(nèi)對(duì)水環(huán)境的控制與管理強(qiáng)度不斷加大，并認(rèn)識(shí)到點(diǎn)源污染逐步得到控制后的農(nóng)田非點(diǎn)源污染對(duì)水環(huán)境的影響不容忽視。美國(guó)在2002年11月修訂了聯(lián)邦水污染控制法(The Federal Water Pollution Control Act)就提出了被污染水體的恢復(fù)和對(duì)非點(diǎn)源污染的控制法規(guī);歐洲在2009年的第二屆水務(wù)大會(huì)上，將農(nóng)業(yè)和水環(huán)境關(guān)系列為水質(zhì)管理挑戰(zhàn)計(jì)劃的核心問題，通過水框架指令(WFD Water Framework Directive)要求所有的歐洲成員國(guó)建立110條河流的流域管理計(jì)劃，確保在2015年以前所有的歐洲水體達(dá)到良好的狀態(tài)。在中國(guó)基于農(nóng)田管理的水污染物控制一直是水環(huán)境污染防治盲點(diǎn)，農(nóng)田水污染物控制標(biāo)準(zhǔn)尚處空白狀態(tài)。所以本文重點(diǎn)闡釋建立農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)排放水污染物控制標(biāo)準(zhǔn)的必要性、建立的原則、標(biāo)準(zhǔn)的框架與體系，探討構(gòu)建該標(biāo)準(zhǔn)的理論意義和實(shí)踐的可操作性。

1 研究與制定農(nóng)業(yè)水污染排放的必要性

目前困擾中國(guó)水環(huán)境污染的最突出問題就是由氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽引起的水體富營(yíng)養(yǎng)化。氮和磷是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)釋放到系統(tǒng)之外的典型特征性污染物。在東南地區(qū)水體污染嚴(yán)重的流域，農(nóng)田、農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖和城鄉(xiāng)結(jié)合地帶的生活排污是造成流域水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因，其貢獻(xiàn)大大超過來自城市的生活點(diǎn)源污染和工業(yè)點(diǎn)源污染。而且化肥使用在農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染中的作用越來越明顯，有數(shù)據(jù)顯示，1980－2000年期間中國(guó)2 300個(gè)縣單位播種面積化肥用量從 87kg·ha－1增加到 234 kg·ha－1［4］;從 20 世紀(jì) 60年代到目前為止，構(gòu)成磷素發(fā)生總量的農(nóng)田化肥、畜禽排放和農(nóng)村人口排污比例，由1:5:4演變到6:3:1。第一次農(nóng)業(yè)源污染物普查結(jié)果顯示:我國(guó)地表水總體平均來說，所含總氮和總磷的59．3%和39．3%來自種植業(yè);據(jù)韓鳳朋對(duì)黃河6個(gè)子流域的氮磷排放量進(jìn)行研究與估算［5］，結(jié)果表明，95%的全磷和大于53%的全氮來自于非點(diǎn)源污染，非點(diǎn)源污染是造成黃河污染的主要原因。在太湖，農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源氮量占入湖總氮量的77% ，磷占33．4%。而且對(duì)于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)而言，化肥仍然是農(nóng)田氮、磷投入的最主要的來源，分別占農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)氮、磷投入量的52．5%和50．7%。因此，占這樣大份額的農(nóng)業(yè)水污染物質(zhì)必須得到科學(xué)合理的管理和控制，并且農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的氮肥和磷肥的管理應(yīng)該是解決水環(huán)境污染的切入點(diǎn)。此外，最近幾年農(nóng)田施用的農(nóng)藥和除草劑的殘留給水環(huán)境帶來的持久性有機(jī)污染物(POPs)成為更全球環(huán)境關(guān)注的熱點(diǎn)，2001年通過的聯(lián)合國(guó)《斯德哥爾摩公約》里專門提到限制或禁止生產(chǎn)和使用12種Pops中，前9種主要來自農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用的有機(jī)農(nóng)藥或殺蟲劑［7］。因此，農(nóng)田產(chǎn)生的特征性污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)以及農(nóng)田管理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)亟待出現(xiàn)。

通過制定農(nóng)業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)，可以規(guī)范農(nóng)田管理的合理化與標(biāo)準(zhǔn)化，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步、管理水平的提高，推動(dòng)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的平衡和利用效率的最大化，減少和控制農(nóng)田污染物的產(chǎn)生和遷移，維持水環(huán)境和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)平衡，有助于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)。

2 建立農(nóng)業(yè)水污染排放控制標(biāo)準(zhǔn)的原則

2．1 保證糧食供給與糧食安全的原則

解決13億人口的吃飯問題、保證國(guó)家的糧食安全是農(nóng)業(yè)發(fā)展的首要之務(wù)。過去50年中國(guó)糧食產(chǎn)量增加了4．5倍，基本解決了人們的溫飽問題，化肥在其中所起的作用不可低估;在未來30年中，隨著人口的剛性增長(zhǎng)和耕地儲(chǔ)備資源的限制，要保證中國(guó)的糧食安全，必須要在單產(chǎn)增加上挖潛力找出路，因此化肥的使用是必需的和必要的。由于化肥不合理施用而帶來的環(huán)境污染加重的現(xiàn)象，而否定或放棄化肥的使用，為尋求環(huán)境的改善而放棄糧食生產(chǎn)的穩(wěn)定供給，當(dāng)然是不現(xiàn)實(shí)、也是不可取的。合理施用化肥、控制化肥散逸到農(nóng)田以外是控制水污染的重要任務(wù)，在研究和制定農(nóng)業(yè)水污染排放控制標(biāo)準(zhǔn)時(shí)以穩(wěn)定發(fā)展糧食生產(chǎn)，保證糧食安全為前提，優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)工程和產(chǎn)業(yè)化的升級(jí)。

2．2 區(qū)域性原則

由于中國(guó)土壤類型、氣候條件、地形因素、種植制度以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不均衡，導(dǎo)致中國(guó)氮磷平衡區(qū)域分布的不平衡，中國(guó)東中部地區(qū)土壤表觀面臨巨大的氮磷盈余壓力，而在地廣人稀的西部面臨土壤氮磷的虧損。據(jù)陳敏鵬應(yīng)用模型估算［7］，2003年中國(guó)土壤表觀氮、磷盈余強(qiáng)度的平均值分別是16．56kg/hm2和2．53 kg/hm2，但在不同區(qū)域間的變異非常大，安徽、福建、廣東、海南、湖北、江西和云南的43個(gè)地市的氮盈余超過1 200 kg/hm2，全國(guó)337個(gè)地級(jí)市當(dāng)中，氮盈余強(qiáng)度超過270kg/hm2的地級(jí)市有224個(gè)，磷盈余強(qiáng)度超過 300 kg/hm2地級(jí)市有 53個(gè)，超過70kg/hm2的有223個(gè);在青海、西藏和內(nèi)蒙古部分地區(qū)農(nóng)業(yè)集約化程度低，氮磷盈余強(qiáng)度很低甚至是負(fù)值，全國(guó)氮磷虧損的地級(jí)市分別有28個(gè)和16個(gè)。農(nóng)田氮磷的排放是不同地域條件下氣候、土壤、地形、作物布局、種植制度與植被覆蓋等多因子函數(shù)，所以區(qū)域性應(yīng)該作為農(nóng)田氮磷的控制標(biāo)準(zhǔn)的最重要的參數(shù)考慮到標(biāo)準(zhǔn)的制定當(dāng)中。

2．3 分階段逐步控制原則

對(duì)農(nóng)田污染物標(biāo)準(zhǔn)化管理涉及到很多操作層面的問題，包括農(nóng)田管理技術(shù)、工程技術(shù)、政府政策、市場(chǎng)調(diào)節(jié)、農(nóng)民教育、農(nóng)民收益等方面;所有這些問題的解決都需要循序漸進(jìn)的推進(jìn)，根據(jù)不同地域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況、農(nóng)業(yè)的集約化程度和污染程度，按著分階段達(dá)標(biāo)、相應(yīng)的控制技術(shù)和配套政策同步跟進(jìn)的原則，逐步改善和控制水環(huán)境污染。例如在東江作為珠江流域第3大水系污染相當(dāng)嚴(yán)重，為整治農(nóng)業(yè)排污、控制水污染，2007年底東江流經(jīng)的廣東東莞市頒布一項(xiàng)規(guī)定，從2009年1月1日起全市范圍內(nèi)禁止養(yǎng)豬，顯而易見，有污染就全面禁止的做法并不能從根本上改變東江流域的水環(huán)境［9］。農(nóng)田種植業(yè)也是同樣，要給農(nóng)田減排一段過渡時(shí)間，可以在1－5年之內(nèi)分階段達(dá)標(biāo)，給農(nóng)民有一個(gè)適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)、掌握新管理技術(shù)的過程，而且在東、中、西部農(nóng)田污染程度不同的地區(qū)和不同的作物的種植區(qū)過渡時(shí)間應(yīng)該有所區(qū)別。

2．4 注重可操作性和科學(xué)性原則

農(nóng)田水污染物控制標(biāo)準(zhǔn)與工業(yè)類的標(biāo)準(zhǔn)不同，農(nóng)田水污染控制標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施面向廣大農(nóng)村和眾多農(nóng)民，標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行需要盡量簡(jiǎn)化以便于農(nóng)民接受，監(jiān)測(cè)方法盡量便捷易于管理者監(jiān)察，標(biāo)準(zhǔn)給出的達(dá)標(biāo)數(shù)據(jù)一定要科學(xué)可靠，真正起到改善和控制水環(huán)境的作用。由于農(nóng)田污染水環(huán)境具有潛伏性、模糊性、隨機(jī)性和污染途徑多樣性［10］，如何科學(xué)的評(píng)價(jià)農(nóng)田對(duì)水體的環(huán)境效應(yīng)，如何掌握污染的時(shí)空變異性和發(fā)生規(guī)律，這是該標(biāo)準(zhǔn)的制定過程中需要解決的一些理論問題。中國(guó)開始關(guān)注農(nóng)田非點(diǎn)源污染的研究比較晚，但目前已從初期的定性化研究轉(zhuǎn)向定量化，由統(tǒng)計(jì)、調(diào)查轉(zhuǎn)向模型分析與系統(tǒng)研究，由小區(qū)單次徑流監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)向流域地形、氣象、土地利用等對(duì)非點(diǎn)源污染時(shí)空變異研究。一些新的方法和工具的運(yùn)用也是越來越普遍，如模型分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、地統(tǒng)計(jì)學(xué)逐漸應(yīng)用到農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染研究當(dāng)中。農(nóng)田水污染的標(biāo)準(zhǔn)化工作必須以這些研究為基礎(chǔ)和依據(jù)，才能具有可操作性和可行性。

3 農(nóng)田水污染排放控制標(biāo)準(zhǔn)建立的框架

圖1 農(nóng)田水污染物排放控制標(biāo)準(zhǔn)框架圖

污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)水體功能的定位、水環(huán)境容量的限量和農(nóng)田污染的特點(diǎn)對(duì)具體的污染物質(zhì)做出排放濃度或排放量的限制和規(guī)范;監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)以國(guó)家已頒布的監(jiān)測(cè)規(guī)范為基礎(chǔ)，考慮方便性和便捷性，是對(duì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)采樣點(diǎn)、采樣頻率、排水量、統(tǒng)計(jì)、測(cè)定方法等做出規(guī)定和規(guī)范。該標(biāo)準(zhǔn)以農(nóng)田管理標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)分為兩大部分標(biāo)準(zhǔn)，一方面是排放污染物的標(biāo)準(zhǔn)，另一方面是關(guān)于監(jiān)測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)(見圖1)。由于農(nóng)田的排污具有隱蔽性，直接進(jìn)入江河湖海的農(nóng)田出水口并不多見，很難找到所要監(jiān)測(cè)的排污出水口，所以控制農(nóng)業(yè)污染物的產(chǎn)生更要注重過程管理，對(duì)農(nóng)田的生產(chǎn)管理方式做出規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn)，這是農(nóng)田水污染控制標(biāo)準(zhǔn)和其它行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在框架思路上的不同之處，也是制定該標(biāo)準(zhǔn)的難點(diǎn)。

4 農(nóng)田水污染排放標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)與推行機(jī)制

4．1 農(nóng)田水污染排放控制指標(biāo)體系

農(nóng)田對(duì)水環(huán)境的特征性污染物主要是化肥和農(nóng)藥、除草劑，由此引起的氮素、磷素以及持久性有機(jī)污染物等，將控制指標(biāo)系統(tǒng)列于表1。這些指標(biāo)按著水體功能的限定給出具體的數(shù)據(jù)或其范圍，并在標(biāo)準(zhǔn)體系的建立過程中兼顧標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一性和地域的差異性。

4．2 標(biāo)準(zhǔn)推行的機(jī)制

標(biāo)準(zhǔn)的有效實(shí)施必須要有質(zhì)量控制機(jī)制，保證農(nóng)田水污染物控制標(biāo)準(zhǔn)的有效實(shí)施，切實(shí)減少農(nóng)田污染物的排放和水環(huán)境的改善，需要有強(qiáng)有力的政府作為和不斷提高自覺性的大眾行為，需要形成以命令控制為主，以經(jīng)濟(jì)激勵(lì)為補(bǔ)充，以大眾參與為基礎(chǔ)的質(zhì)量控制機(jī)制。以“命令為主”是因?yàn)樵诮鉀Q環(huán)境問題、避免“共有地悲劇”的最有效手段，只有政府從全流域水資源保護(hù)的高度實(shí)行強(qiáng)制性的管理，摒棄地方保護(hù)主義，依據(jù)政策、法規(guī)實(shí)現(xiàn)對(duì)水污染的統(tǒng)一控制管理，排除個(gè)體間對(duì)水資源的自由選擇與利用所引起的破壞性競(jìng)爭(zhēng)。與此同時(shí)“經(jīng)濟(jì)激勵(lì)為補(bǔ)充”是由于政府在強(qiáng)制農(nóng)民減少目前的農(nóng)田污染物的貢獻(xiàn)量，可能會(huì)對(duì)農(nóng)民的當(dāng)前經(jīng)濟(jì)收入帶來損失［11］，這需要政府來給予補(bǔ)償，并有更為樂觀的經(jīng)濟(jì)鼓勵(lì)機(jī)制引導(dǎo)農(nóng)民改變一些不合理的農(nóng)田管理方式，按著新的管理措施來種植作物。

表1 農(nóng)田水污染排放控制指標(biāo)體系

5 結(jié)語

目前，我國(guó)的水管理正在從單一的水質(zhì)管理向綜合的水資源統(tǒng)一管理方向轉(zhuǎn)變，關(guān)于水體—水生生態(tài)系統(tǒng)—陸地生態(tài)系統(tǒng)相互作用的水資源保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)體系優(yōu)先發(fā)展的方向［12］。本文根據(jù)我國(guó)農(nóng)田污染的現(xiàn)狀及特點(diǎn)重點(diǎn)闡釋了農(nóng)田水污染物排放和控制標(biāo)準(zhǔn)制定的意義與必要性、制定的原則、框架與指標(biāo)體系，以及標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量控制機(jī)制，集中體現(xiàn)了制定農(nóng)田水污染控制標(biāo)準(zhǔn)在理論上的科學(xué)性和實(shí)踐上的可操作性，以期為該標(biāo)準(zhǔn)的制定做基礎(chǔ)研究和充分論證。

農(nóng)田水污染控制標(biāo)準(zhǔn)的制定意義重大，而農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)與水生生態(tài)系統(tǒng)的相互作用錯(cuò)綜復(fù)雜，標(biāo)準(zhǔn)制定前期需要研究的工作內(nèi)容還有很多，例如，如何量化的評(píng)價(jià)農(nóng)田帶給地表水和地下水當(dāng)前和潛在的污染負(fù)荷，怎樣的評(píng)價(jià)方法才能更加科學(xué)、更能接近事實(shí)，在流域水平如何估算污染的產(chǎn)生和遷移，這都將是今后研究的重點(diǎn)，也是制定農(nóng)田水污染的控制標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)所在。

(編輯:王愛萍)

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