農村水環境治理現狀及采用生態浮島技術可行性探討

陳戰利,劉佐丞,許德金,黃 驥,王文哲

(南昌大學 建筑工程學院，江西 南昌 330031)

1 農村水環境污染現狀及存在的問題

1.1 城市污染向農村轉移

目前，國家對工業生產的環保要求越來越重視，但由于技術、資金等因素制約，很多企業為了降低處理排污的成本，選擇將一些污染重的生產工廠遷移至郊區或農村進行生產。隨著城市化的加速，城市環境污染嚴重，并大有向農村擴散的趨勢。同時農村的很多小企業主觀和客觀上也無力對污染物進行有效處理，亂排亂放，隨排隨放的現象十分嚴重，這對農村現有的環境造成了極不利的影響。

1.2 農業生產過程中的環境污染

農業產業快速發展導致面源污染加劇。種植業、養殖業規模擴大，化肥、農藥、農膜使用量也隨之劇增，多種農作物由零星種植發展到規模種植，由自然半自然狀態發展到精耕細作。據統計，農村化肥年施用量約4700萬t，農藥年施用量約130萬t，農膜年殘留量45萬t?；?、地膜的大量使用造成當前農業用地板結現象嚴重，極大地影響了生產力的進一步提高。大量的農藥使用不但加大了農產品的農藥殘留，也對土壤和水源造成了影響，使得毒素含量超標。不合理的開荒破壞了原有的灌溉系統和生態系統，加劇了旱澇災害的影響。當前，國內大約有2300萬家鄉鎮企業，其中制磚、水泥、鑄造、煉焦4個行業能耗占整個鄉鎮企業能耗的56%，二氧化碳排放量占全國的1/6。以上數字說明，農業產業快速發展加劇了農村面源污染，加大了土壤有毒物質的積累和河流水質的污染[1]。

1.3 農村居民日常生活造成的環境污染

受農村基礎設施建設的限制以及農村居民的綜合素質的影響，農村大量的生活垃圾常年得不到妥善的處理，隨處可見無序丟棄的生活垃圾，生活污水就地排放匯聚在地表低洼處、池塘里或者隨水渠溝匯入小溪。大量的固體垃圾和生活污水得不到有效處理和再利用導致農村環境以肉眼可見的速度惡化。民謠：“50年代淘米洗菜，60年代洗衣灌溉，70年代水質變壞，80年代魚蝦絕代，90年代身心受害”就是對農村水環境逐漸變化的寫照。污染物在微生物的分解作用及雨水的沖刷之下，極大地影響了農村的空氣質量、水源質量和土壤質量，出現惡臭水體的現象，影響居民的主觀感受和生活健康。

2 當前農村水環境治理的制約因素

2.1 基層環保部門重視程度不足,執行力度不夠

當前地方政府大多將工作重心放在經濟建設中，一方面是環保意識薄弱，更多的是走先發展再治理的老路子；另一方面是大部分污染治理工作在城市中進行，這是由于城市化的快速進行，城市的環境問題十分尖銳，急需處理，相比而言農村地處偏僻，面積廣大，環境問題在均化的情況下顯得沒有那么，于是被有關環保部門選擇性忽視。

2.2 投入及預算不足

按照國家有關規定，環保投入要達到GDP的1.5%，要使環境改善則須達到 GDP的2.5%，而目前農村的環保投入遠遠沒有達到這個水平，與環境的保持與改善要求的投入標準差距更大[2]。由于面積廣大、居住分散以及基礎設施薄弱等原因，在農村進行水環境治理，實現污水處理達標排放需要比城市投入更多的資金投入，同時需要配套的人才培養計劃，即便如此也未必的能產生顯著的經濟效益。在這樣的情況下，當地往往并不愿意或者無力負擔足夠的農村水環境治理專項資金。農村經濟發展水平的相對落后，使得農村抵御環境惡化的能力遠遠不及城市，從而使其水環境呈現脆弱性[3]。

2.3 標準體系尚未建立

在國家環保主管部門和城市建設主管部門的努力下，在多個基礎要素標準化領域建立了相對完善的技術標準體系，但受限于農村生活環境治理標準化理論研究的整體滯后，包括對農村生活環境治理各方面內容要素的標準體系缺乏深入研究，雖有零星的研究但并沒被普遍認可。標準體系的構建是標準化工作中具有先導性、全局性的基礎工作，建立科學合理的標準體系是有效展標準化工作的前提條件。目前，覆蓋農村大氣治理、污水治理、垃圾處理，以及相關的一系列領域涉及建設、管理、運行、維護、評價等方面要素的標準體系尚未確立[4]。

2.4 農村居民的環保觀念不足

受居民綜合素質的制約，居民對環境污染沒有概念，環境保護觀念不足。同時現有的環境治理設備、技術價格相對較高，導致居民在需要遵守相關法律法規時經濟負擔較高，出現不遵守不落實，需要出資出力建設環境治理設施時不理解不配合。種種原因導致環境治理在農村推行進展緩慢，未能取得顯著的成效。

3 現階段技術的運用

為解決農村水環境治理的迫切需求以及目前農村專項治理資金的不足之間的矛盾，對比了生態浮島技術以及其他幾種技術的優缺點，探究該技術在農村大規模推廣的前景?，F階段對農村地區水環境進行處理的技術主要如下。

3.1 沼氣技術

沼氣是利用人畜糞便、農作物秸稈和有機廢物再通過微生物發生厭氧發酵，從而產生以甲烷為主的混合氣體。在我國農村許多地區都先后開始使用沼氣技術，其具有成本低，適應性強等優點，在農村有廣泛的運用前景。盡管該技術簡單方便、利用率高，但也存在諸如運行不穩定、維修困難、管理不便等缺點，使其普遍受到一定限制。

3.2 人工濕地系統

人工濕地是模擬自然濕地的人工生態系統，通過生態系統中的物理、化學和生物等共同作用，來完成對污水的有效凈化，相對于自然濕地生態系統，人工濕地承載能力，可控性和污水處理能力都大大提高，但其也具有一定缺陷，如其占地面積大、運行時間長、處理能力有限、滋生蚊蠅等。

3.3 穩定塘技術

穩定塘是以太陽能為能源，通過廢水中微生物的代謝作用以及水生植物在內的各種生物的廣泛作用分解有機污染物的技術。穩定塘可從根本上提高水資源的實際利用率，運用前景廣，穩定塘污水處理系統具有投資與運行成本低，維修簡單方便，易于操作控制，可以有效去除污水中的有機物和病原體，無需處理污泥。但無法有效去除藻類和細菌，當廢水中懸浮固體和有機物的濃度較高時，處理后的水常常不符合排放標準，所以一般需要進行預處理。

3.4 慢速滲透技術

慢滲處理系統是一種將污水排入有植物生長的地表，污水在地表緩慢流動并滲入土壤中的處理技術。一部分污水被植物直接吸收，另一部分滲入土壤，使廢水達到凈化的目的。但這種方法承載性有限，水力負荷較低。將這一技術運動在農村污水處理時一定要保證土地具有良好的通透性和水力負荷。

4 生態浮島技術的運用

浮島技術屬于無土栽培技術，即把水生植物或陸生植物，以某種材料作為載體，種植到受污水體中。該技術是比較合理地高效、成本地處理手段，既可以適應現階段農村環境治理資金不足地問題，同時可以有效地改善農村污染水體，是一種很好地過渡時期地處理技術。具有以下幾種功能。

4.1 凈化水體

生態浮島種植的植物根系可以富集水體中的氮、磷等物質[5]，同時發達的根系為好氧、兼性厭氧、厭氧微生物提供了良好的生存環境，微生物在其上形成“生物膜”，有利于微生物與植物在降解水中污染物的時相互協助，提高了凈化機能，加快了凈化速度。部分浮島植物如鳳眼蓮、水花生、蘆葦等在生長過程中會自動分泌化學物質[6]，再加上浮島本身能夠遮擋陽光，從而能夠抑制藻類生長繁殖，因此還可以防水體富營養化。

4.2 吸收重金屬離子

在浮島上種植某些對污染物具有較高抗性的水生植物，還可以起到富集水體重金屬離子的效果，如鳳眼蓮對重金屬具有很好的富集能力。通過其發達的根系富集重金屬，且根部對重金屬離子的富集能力遠高于其他部位[7]。

4.3 浮島搭配靈活

浮島的載體造型可進行個性化設計，拼接方便，成片的浮島還具有削波防浪，保護岸邊的作用。同時栽培的植物造型，種類，顏色可根據需求進行組合，還可根據污染水體治理要求不同，選擇挺水、浮水、沉水和陸生植物，還能夠進行輪種和套種，構成立體栽培、四季栽培。

4.4 產生經濟效益

所謂污染只是放錯位置的資源，運用浮島還可以產生有一定的經濟效應，將水體中的污染物化為可以利用的能源，如采用水上菜園的模式，在浮島上栽培經濟作物如水芹菜等，在治理水體污染的同時還可以豐富當地居民的菜籃子，提高人民生活水平質量。

4.5 美麗鄉村

生態浮島切合美麗鄉村建設主題，還能構建人與自然和諧共生的生態環境，生態浮島不但為水生動物、鳥類和昆蟲提供了良好的棲息地，提高了生物多樣性，而且還有益于農村地區的生態恢復和景觀改善，未來生態浮島很有可能成為農村地區的一道靚麗風景。

5 結語

傳統的水體治理方法存在運行維護繁瑣、成本高、效果不明顯、普及率低、工藝復雜等問題。而生態浮島技術去治理農村水環境，具有成本低、景觀性好、適用性強、無二次污染、提高水體透明度，改善水質等特點，成為現在國內外水體生態治理的研究熱點。相信采用生態浮島技術可以為治理農村水環境污染，改善農民居住環境，保障農民衛生健康，建設秀美鄉村貢獻一份力量。