農業面源污染防控與水環境保護

□姜 峰

（大連市生態環境事務服務中心 遼寧 大連 116023）

在環境保護和監測領域，地表水體污染可分為兩類，分別是點源污染和面源污染。前者的排放時間、地點及主要特征容易被實時監測到。隨著公眾的環保意識提高和地方監管力度加大，點源水體污染的控制效果正逐步提升。面源污染已成為現階段地表水體污染的重要污染類型，是全球范圍內需要投入大量資金和人力進行防控及治理的污染類型之一。

從污染源的類型入手，可將面源污染細化為農業面源污染和城市面源污染。其中，城市面源污染伴隨城市污水管道、管網的科學建設及雨污分流等工程的部署應用，已在很大程度上得到了改善與解決，而農業面源污染才是近年來我國較為嚴重的水環境污染類型。根據歷年的《全國污染源普查公報》結果來看，農業活動所產生的污染是引發我國水環境污染的主要來源，成為水污染的重要原因，特別是農業污水中的化學需氧量（COD）、總氮（TN）和總磷（TP）的排放比例，均已嚴重超過地表水體的承載負荷。而每年用于農業活動、糧食耕種和生產的大量氮元素中，只有約10%左右被人類直接消耗，其余分散到自然環境中，以各種形態及方式進入自然循環系統，很大一部分則經地表水體匯入水環境。從農業面源水污染的整體情況來看，過量的養分排放已成為農業面源污染的主要誘因，例如太湖水體中58%的總氮和40%的總磷都來自于農業面源污染[1-2]。

1 農業面源污染的特征及基本成因

1.1 農業面源污染的特征

農業面源污染的產生和分布通常無明顯規律，經常出現在較為廣闊的區域，具體的形成時間及污染物的濃度無法準確追蹤。農業面源污染所體現出的最典型特征即為其“三大不確定性”，分別是排放時間不確定、頻率不確定及組成成分不確定，增加了農業面源污染的防控難度。

一是農業面源污染的來源較廣且組成較為復雜，包含過量施用的化肥、農藥，地表徑流所帶來的生活污水等，也有少部分來自于暴雨所引發的生活污水漫流。畜禽養殖、漁場養殖所形成的廢水、局部水土流失等都是現階段我國農業面源污染的常見來源。

二是污染物的排放具有明顯的不確定性和不可計量性。農業活動所產生的污染排放呈現出較強的隨機性，難以進行充分量化。在日常農業活動中，化肥和農藥等潛在污染物的使用存在明顯的地域和個體差異。污水的排放量較隨機，加上自然降水的不確定性，導致農業面源污染時間和空間的不確定性[3]。

三是農業面源污水規模較大且污染治理難度大。農業面源污染經地表徑流或地下徑流匯入江河湖泊后，將形成具有龐大規模且濃度整體較低的污染水體，這種污染會伴隨時間的推移而逐漸加重，治理的難度極大。

1.2 農業面源污染的成因

近年來，隨著農村地區經濟情況整體好轉，農村產業結構和農業活動形式發生了顯著改變。農業生產和農村生活污染正嚴重影響著區域自然環境。農業面源污染在污染源排放量增加的影響下迅速擴張，最終致使地表水體等生態環境遭到破壞。

一是20 世紀的綠色革命之后，化肥和農藥的使用量急劇增加，在獲得更好的農作物產量和畜牧養殖業效果的同時，引發的農業面源污染日漸嚴重。作為世界范圍內合成氮肥使用量最大的國家，我國最具特色的集約型農業產生了大量污染源，與之關聯的排放物，諸如CH4、N2O 等溫室氣體，都會經各自的物態變化由氣體轉變為液體進入地表水體中。相關調查表明，我國農田氮元素的利用率一般為30%～35%，而磷的利用率則更低，只有10%～20%。地表徑流中的TN、TP 含量明顯增加，此類問題已成為全世界農業領域發展的難點[4-5]。

二是畜禽和水產養殖中投放使用的餌料及動物排泄物會成為農業面源污染的污染源，其污染規模不容小覷。每年產生約40 億t 的生物糞便中能夠經有效處理的不足50%，約為總量25%的部分會進入水體成為污染源。在現階段的規模化養殖中，防污設施的設置及使用普及率較低，餌料的過量投入更是增加了水體污染源的總量。有研究數據顯示，投餌總量的10%～40%都會成為殘餌污染源，由此引發湖泊等水體中COD 排放量已超過500 萬t。這一數量已接近城市生活污水的COD 總量，此類農業面源污染的嚴重程度可見一斑。

三是水土流失導致富含營養物質及污染物的土壤被帶入水體中，造成水體污染。大量不合理的開墾、耕種等農業活動造成了嚴重的土壤侵蝕。特別在順坡、陡坡等地質環境下種植植物，容易引發土壤結構的改變。在農業面源污染中，土壤侵蝕是規模較大且危害嚴重的類型之一。土壤表層及有機質層的營養物質都會隨地質活動進入水體，例如滇池水域內約有7.7%的氮污染來源于山地水土流失，磷污染負荷更是達到29.7%。在降水密集期，農業面源污染更加嚴重[6]。

2 農業面源污染的防控策略及水環境保護措施

國內外現有針對農業面源污染的治理思路和對策大多適用于某個特定的局部體系，通過改善和加強重點影響因素的方法實現定向效果強化的目的。整體來看，對于完整的生態系統的維護與修復仍有不足。為此，提出了一種覆蓋生態系統4 個重要階段的農業面源治理策略。根據現代化農業活動的特點及規律，可將農業面源污染的控制分為4 個部分，分別制定改善策略，即從污染源頭控制減量、在擴散過程中阻斷、有價值養分再利用以及水域生態功能修復，配合關鍵節點的銜接和統籌安排確保最終的防治效果。

2.1 污染源頭控制減量

從源頭對污染進行控制對防治點源污染等具有明顯效果，且操作簡單易行。污染形成初期的養分利用效率低，化肥、農藥投入過量導致農田出現富營養化的情況都適合使用這種防治方法。從源頭對污染源進行減量的策略主要可以細分為優化養分和用水管理兩類。一方面，通過減少農田化肥農藥的投入量，提高土地養分的利用效率，同時通過節水灌溉和科學的農田用水方式合理控制徑流，防止過多殘留肥料進入水體造成污染。

2.2 在擴散過程中阻斷

在污染的擴散過程中進行阻斷屬于傳播過程的污染防控策略。具體的實施方案為建設與應用生態溝渠、緩沖帶、生態池塘和人工濕地等。其中，生態溝渠是農業領域最為常見的養分控制方式。肥料中的氮、磷等營養物質可以在生態溝渠中與微生物進行充分反應，也通過攔截、吸附、反硝化等操作去除。這種過程阻斷方式已在我國太湖流域得到了普及推廣。除了上述過程阻斷方式外，保護性耕作、免耕、生態隔離帶等均是現代化農業生態保護中防止農業面源污染的常見方式。

2.3 有價值養分再利用

將未經處理的養分直接排放到自然水體中，極易引發水體富營養化而導致嚴重的水域污染。養分再利用策略可將面源污染中的氮、磷等具有利用價值的營養成分二次利用，使其再次進入農作物的生產環境中，實現農作物養分的循環使用。禽畜糞便和農作物秸稈中的氮、磷等營養元素可直接還田，或經過預處理后以更加清潔的形式還田再利用。對于農村居民的生活污水、農田排水及已經出現富營養化的河水中的養分，可借助稻田濕地系統的自然修復功能對其進行消納凈化和養分回收再利用。有研究數據顯示，在水稻的拔節和灌漿期，利用人工濕地對稻田進行低污染水的循環利用可使水中的氮、磷凈化效率分別提升至75%～81%和82%～96%。

2.4 水域生態功能修復

對于涉及農業活動的運河、溝渠、溪流、池塘等有水流經且已經存在農業面源污染的水域，雖然已在前期的農耕活動及排水過程采取了人工干預措施，但仍無法避免大量的有機物和氮、磷殘留。為此，有必要針對這些面源污水的輸送和流動路徑開展全面的水域生態功能修復，進一步提升其自我凈化能力和修復能力。生態浮床、生態潛水壩、沉水植物等都是已成功應用的修復方式。

3 結束語

人們的生產和生活所產生的過量氮、磷等有機物經污水排放和地表經流等途徑進入地表水體后，導致我國眾多湖泊、水庫及海灣出現富營養化等現象，嚴重破壞了水環境的穩定和平衡狀態。為此，需轉變污染防治思路，強化防控措施的落實力度。可借鑒聯防聯控的監管體系，配合水污染治理的技術集成方案，共同改善當前農業面源污染問題和水環境污染的防控效果，從而促進我國農業可持續發展。