我國農業(yè)機械環(huán)境污染現狀及對策分析

趙景寬

（天津市濱海新區(qū)農業(yè)農村發(fā)展服務中心，天津市 300450）

0 引言

農業(yè)是國民經濟的基礎產業(yè)，是社會發(fā)展的基石，也是完成現代化建設和實現人民生活水平提高的先決條件。我國是農業(yè)生產和消費大國，改革開放以來，我國農業(yè)水平逐步提升。為了進一步提高農業(yè)產量，為國民經濟發(fā)展提供重要物質基礎，農業(yè)逐步向著“現代化、機械化”方向的快速發(fā)展。

現代農業(yè)技術在農業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著舉足輕重的作用，而農業(yè)機械是其中的關鍵。隨著各種農業(yè)機械推廣步伐加快，農業(yè)機械以高效率、高品質、高技術含量獲得了農機大戶及農機合作社的青睞，其銷量和普及程度逐年增加。我國農業(yè)機械總動力表現為不斷上升的趨勢，農機社會化作業(yè)服務水平也得到了顯著的提高，有效節(jié)約了勞動力，提高土地生產效率。眾多研究者開展了農業(yè)機械與農業(yè)糧食產量的關系相關研究，結果表明農業(yè)機械的應用與糧食產量具有較強的正相關關系。因此，農業(yè)機械的推廣和應用情況，對我國農業(yè)發(fā)展乃至國民經濟發(fā)展具有重要意義。

目前，我國農業(yè)機械大多基于傳統(tǒng)設計方式，由于長期以來的粗放的農機設計與不良操作方式，農業(yè)機械在提高作業(yè)效率的同時，在作業(yè)過程中存在著能源消耗量大、資源浪費、環(huán)境污染等一系列問題。因而，要保證農業(yè)機械化向著更加科學合理的方向發(fā)展，農機作業(yè)過程中的環(huán)境污染問題必須得到足夠重視，才能有利于我國農業(yè)的長久發(fā)展，同時也有利于生態(tài)環(huán)境保護。鑒于該現狀，農業(yè)機械的環(huán)境污染問題應引起操作者和管理部門的重視，并采取有力的防治措施，減少農業(yè)機械在使用中對環(huán)境的污染。

1 農業(yè)機械污染來源及類型

農業(yè)機械造成環(huán)境污染的來源主要包括以下兩個方面：一是農用機械的使用油料的泄漏，造成土壤和地下水污染；二是農業(yè)機械（柴油機、汽油機）在工作過程中產生的廢氣排放對空氣的污染，并對人體健康造成潛在危害。

1.1 農用油料泄漏造成的土壤和地下水污染

農業(yè)機械常用的油料包括普通輕柴油、汽油、齒輪油、液壓油和潤滑油等。油料是維持農業(yè)機械啟動和正常工作的基礎，然而農業(yè)機械的發(fā)動機在維護不當的情況下其漏油現象較為嚴重，這不僅影響設備的正常運行，降低發(fā)動機使用壽命，同時造成資源浪費，還會影響作物生長，對農田土壤和地下水造成污染。

有研究針對春耕生產中的農田手扶拖拉機的技術狀況進行調查分析，發(fā)現其發(fā)動機存在明顯的柴油滴漏現象。其滴漏速率約為10滴/min，而12 000滴油重量約1 kg，由此可以估算出工作24 h泄露柴油量為1.2 kg。此外，根據柴油在田中水面上產生油跡散圈來計算，每滴柴油的污染面積約為3.14 cm2，則該拖拉機工作24 h污染面積約為4.5 m2。由此可見，在春耕的農忙時節(jié)，柴油機工作時間和臺數較多，其泄露造成的土壤污染不容忽視。

除了農機工作的燃油泄露，廢油污染也是油料泄露的重要部分。廢油是指農機維修保養(yǎng)時，清洗零配件的廢柴油，更換的廢機油、廢齒輪油等。調查顯示，農機維護保養(yǎng)過程中用于清洗零配件的柴油用量和機油用量分別占主燃油的1.5%和0.5%。然而，維修過程中僅有部分廢油可被集中回收利用，多數則處于亂倒或亂排的局面。廢油可直接污染土壤和地下水。部分廢油被雨水沖刷、并隨地表徑流進入河流等地表水，從而造成更大面積和大范圍的水體污染。

1.2 農用機械排放廢氣造成的污染

目前的農業(yè)機械的配套動力以柴油機為主，約占到95%以上。柴油機的工作包括進氣、壓縮、燃燒和排氣4個環(huán)節(jié)。在運行時，可燃混合氣體（包括霧化柴油和空氣）進入燃燒室燃燒膨脹做功，產生的廢氣經排氣管排出，其主要成分包括二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）、氮氧化物（NOx）、碳煙顆粒物（PM）等。其中，CO2盡管不屬于污染氣體，不會對人體產生直接危害，但其是重要的溫室氣體，大量排放進入大氣會產生溫室效應，影響全球氣候；CO是有毒有害氣體，會通過降低人和動物的血液輸氧能力而危害人體健康；碳氫化合物包括多類型毒性較強的化合物；氮氧化物會破壞地球臭氧層，此外在加熱和陽光作用下形成光化學污染，對人體呼吸系統(tǒng)和植物生長繁殖造成不利影響；碳煙顆粒物的粒徑位于0.01～1.0 um之間，容易通過呼吸進入到人體肺部，危害健康，此外碳煙顆粒物中含苯并芘等大量致癌性物質，從而對人體產生長期的損害。

2 農業(yè)機械污染控制措施

針對當前的農業(yè)機械污染現狀，進行針對性的控制措施勢在必行，而較為可行的控制手段應該從機械設計方式、機械性能的保持和操作方式及管理等方面入手。

2.1 機械設計方式的改進

相比傳統(tǒng)的農業(yè)機械設備，機電一體化的農業(yè)機械具有自動監(jiān)控、診斷、保護和安全聯(lián)鎖控制等功能，可有效避免人身傷害和設備事故，有效提高作業(yè)過程中的安全性、可靠性和生產效率。此外，機電一體化機械具有自動控制功能，可提高作業(yè)精確度，降低設備故障率，而后者對于減少機械污染物排放具有重要作用。具有機電一體化技術的農業(yè)機械設備可及時對故障進行報警，從業(yè)者可根據情況判斷是否需要暫定工作進行檢修。因此，機電一體化技術的推廣應用有助于實現農業(yè)機械的污染物排放量的減少。

除此之外，綠色節(jié)能設計是農業(yè)機械發(fā)展的趨勢。農業(yè)機械化程度的不斷提高導致排放污染問題較為嚴峻，而通過綠色節(jié)能技術的融合、實現機械產品的升級刻不容緩。相關排放標準已要求所有使用采油機的農機產品都配置排放測試儀，從而動態(tài)檢測污染排放狀況，從而間接要求農業(yè)機械朝著高性能、多功能、低消耗的趨勢發(fā)展。

傳統(tǒng)農業(yè)中，想實現增產的方式主要包括施肥、施藥等，然而這些措施會造成土壤和地下水污染。綠色節(jié)能設計則要求具備生態(tài)保護的特征，還要有一定的經濟優(yōu)勢，通過降低農業(yè)機械在設計、制造、作業(yè)的全周期的能耗，節(jié)約成本，減少環(huán)境污染，實現經濟收益和環(huán)境效益最大化。如常用的農業(yè)機械由內燃機驅動，而內燃機的運行會消耗一次性資源——石油，產生噪聲、廢氣等。而農業(yè)機械的動力綠色設計優(yōu)選以電力等為動力的設備，并加速研發(fā)光伏能、氫氣、天然氣等其他清潔能源驅動的發(fā)動機。同時，應開展發(fā)動機設計的研究，包括汽油的防磨性設計、汽油機沉淀物、柴油機顆粒、潤滑油等相關內容，減少石油損耗，降低廢氣排放量，并采用具有自適應噪聲控制技術降低發(fā)動機噪聲。

農業(yè)機械的綠色節(jié)能設計在削減化肥用量的基礎上，減少了生產作業(yè)期間的不必要支出。采用綠色節(jié)能設計，能夠帶動機械制造業(yè)和農業(yè)的行業(yè)發(fā)展，提高設備競爭水平。

2.2 機械選型及運行性能的維護

鑒于農業(yè)機械是產生污染的主體，因此選用性能良好、質量達標的農業(yè)機械并維持其良好的工作狀態(tài)是污染控制的基礎。常用的大型農業(yè)機械多屬于專用農機，具有固定的底盤結構和動力系統(tǒng)。目前市場中的商用農業(yè)機械種類和型號較多，而不同類型和品牌的機械設備通常具備各自的優(yōu)勢和不足。農業(yè)機械的選型直接影響后期使用的穩(wěn)定性，一定要根據實際需求，保證其適用性，最大化發(fā)揮農業(yè)機械設備的優(yōu)勢和作用。其次，要保證購置的農業(yè)機械符合國家相關規(guī)范標準。購置前可咨詢農機推廣部門等相關專業(yè)人士，避免購置不適用的機械，導致作業(yè)效率低下，造成資源浪費和環(huán)境污染。

除了選用合適機型，保持農業(yè)機械良好的運行狀態(tài)和合理的維修同樣重要。農業(yè)機械結構較為復雜，且工作環(huán)境較為惡劣。隨著使用期限的延長，部分零部件會因磨損等降低機械的整體使用性能。為了保持農業(yè)機械始終保持較好的運行狀態(tài)，需要加強維修和保養(yǎng)。需要了解維修和保養(yǎng)的重要性，遵循科學的原則和方法，客觀準確分析存在的具體問題。

故障狀態(tài)下進行作業(yè)會導致能耗增加，造成資源浪費，并產生更多的廢氣。因而維修保養(yǎng)對于節(jié)省油耗具有顯著的積極作用。日常保養(yǎng)是農業(yè)機械維護的重要內容。需要以預防為主，注重漏電、漏水、漏氣和漏油等相關問題的排查。除此之外，需要對制動的總泵和分泵進行排查，剎車油需要定期更換。機械保養(yǎng)需要注重季節(jié)的差異性。如夏季，首先要進行及時的清潔，定期換油和添加潤滑油，確保潤滑系統(tǒng)無故障，保證油路暢通。定期清除雜草和水垢。在冬季，油的粘度較高從而給潤滑工作帶來不便。在發(fā)動機啟動時，要進行充分預熱，在預熱過程中根據實際操作空轉一定時間后再正常作業(yè)，且盡量以低速行駛，避免高負荷工作。此外，冬季北方路面有大量積雪，會導致輪胎與地面的摩擦力較小，容易發(fā)生側滑，因而在上下坡和轉彎時格外注意。最后，在農閑季節(jié)，設備的存放同樣需要注意，避免在不利環(huán)境中存放導致設備損壞。

保養(yǎng)清潔后機械傳動結構運行過程中產生的熱量更低，良好潤滑的鏈傳動、齒輪傳動運行阻力更小，液壓系統(tǒng)的維修保養(yǎng)會降低液壓油泄露造成的污染風險，及時更換發(fā)動機機油、柴油濾清器等能顯著減少發(fā)動機功耗等。平時作業(yè)是可采用目測法來檢查漏油問題，加強對發(fā)動機工作狀態(tài)的監(jiān)測分析，如噴油器霧化的實時參數狀態(tài)，氣門間隙的距離是否過大，過大則會導致油耗和廢氣產生量的增加，如發(fā)生問題可及時調整。

此外，針對難以及時處理的故障，應到有資質的維修點進行維修，不規(guī)范的維修易導致非故障零件的損壞，引發(fā)更嚴重的機械損壞和故障問題，導致機械狀態(tài)惡化，并有可能對使用者造成一定的危險。因而在發(fā)現存在異常情況后，應及時停止作業(yè)并檢查問題，如無法現場排除故障則到專業(yè)維修機構進行修理。維修過程應盡量收集產生的廢油料等，不要隨意丟棄廢棄零件，通過回收廢棄零件可以避免金屬材料浪費。

2.3 廢棄機械設施的合理處理處置

有數據顯示，我國每年報廢大量的農業(yè)機械設備。報廢機械如果沒有得到合理的處理處置，會對環(huán)境造成不良影響，同時也是極大地浪費。廢棄的設備零部件應當開展可回收規(guī)劃，進行分類回收?；厥諘r全面考慮配件的回收可能性、回收效益，針對不同部件和不同損壞程度的零件制定相應的回收處置方式。在消除農業(yè)機械設備全生命周期終端的負擔同時，也最大程度減少了污染。

2.4 機械的操作及宣傳管理

合理規(guī)范的操作可以有效避免了農機故障的發(fā)生，保證其高效率連續(xù)作業(yè)，同時也降低了能源消耗。實現操作技術提升的首要前提是應讓駕駛者認識到規(guī)范操作的重要性和意義，明確規(guī)范操作對于農業(yè)可持續(xù)發(fā)展和成本節(jié)約的重要作用，通過宣傳結合培訓幫助其提升操作技能，避免超速超載、猛踩油門等不良駕駛習慣，良好操作習慣可有效避免機油、潤滑油、液壓油等的泄漏，降低了作業(yè)過程對農田土壤及作物污染的可能性。

其次，加強環(huán)保宣傳也是防止和減少污染的有效措施之一。農機的操作技術水平直接影響到農機的使用效率和生產質量。然而，現階段我國多數地區(qū)的農民受教育程度低，農民對于農機應用知識比較缺乏，沒有掌握相關的使用技術，從而導致操作過程不合規(guī)范，甚至可能引發(fā)安全事故。因此，要農機部門要加強推廣，提供必要的農機維修和信息服務。同時，環(huán)境保護和農業(yè)機械部門可向農民們宣傳相關法律法規(guī)，如《環(huán)境保護法》《大氣污染防治法》等，增強環(huán)保意識，使農民意識到農業(yè)機械污染的危害性。

農業(yè)管理部門以及政府機構應重視對節(jié)能環(huán)保農機化作業(yè)的支持與鼓勵，加強政策引導，在控制農業(yè)機械污染方面發(fā)揮作用。如加大對環(huán)保、節(jié)能機型的研究支持，鼓勵研究機構和企業(yè)研發(fā)優(yōu)質農機。有研究表明，通過改變燃燒室形狀、壓縮比、噴油時間等參數，增加尾氣處理系統(tǒng)等措施，可有效降低有害氣體和顆粒污染物的排放量。此外，柴油質量是影響發(fā)動機工作壽命和有害氣體排放的重要因素之一。劣質柴油中雜質和硫含量較高，經過燃燒室燃燒后會產生大量硫氧化物，造成大氣污染。在經濟條件允許的情況下，應推廣使用清潔柴油，清潔柴油是指含硫量低于350 ppm的柴油。有資料顯示，相比普通柴油，使用清潔柴油情況下一氧化碳、碳氫化合物和顆粒物的排放可分別減少54%、10%和47%。

通過以上多種舉措并舉，最終可促進農業(yè)機械化向綠色、生態(tài)、可持續(xù)的方向發(fā)展，在提高我國農業(yè)產業(yè)水平的同時，保護好生態(tài)環(huán)境，為國家的經濟和生態(tài)文明建設貢獻力量。