我国农业面源污染研究进展

来源:用户上传      作者: 黄绍平 姚月华 吴常青 陈奕良 夏瑞满 程亚平 叶军

　　摘要综述了我国农业面源污染的来源和特征，总结了农业面源污染的负荷估算和评价方法，并提出控制与管理农业面源污染的对策，以期促进农业面源污染的治理。
　　关键词农业面源污染；来源；特征；治理对策
　　中图分类号X592文献标识码A文章编号 1007-5739（2011）11-0264-02
　　
　　ResearchAdvancesonAgriculturalNon-PointSourcePollutioninChina
　　HUANG Shao-ping 1YAO Yue-hua 2WU Chang-qing 2CHEN Yi-liang 1XIA Rui-man 2CHENG Ya-ping 1YE Jun 1
　　（1 Qingyuan Forestry Farm in Qingyuan County in Zhejiang Province，Qingyuan Zhejiang 323805； 2 Qingyuan Forestry Bureau）
　　AbstractThe source and characteristics of agricultural non-point source pollution in China were overviewed，and load estimation and evaluation methods were summarized. The countermeasures of management and control of agricultural non-point source pollution were put forward，so as to promote the control of agricultural non-point source pollution.
　　Key wordsagricultural non-point source pollution；source；characteristics；control countermeasure
　　
　　目前，世界上普遍存在的面源（非点源）污染已经成为一个严重的环境问题，面源污染是导致水环境恶化的主要原因，世界上许多国家和地区的研究结果证实，农业面源污染在所有面源污染中占有最大份额[1-2]。例如，美国农业面源污染分别占所有湖泊和河流营养物质负荷总量的57％和64％。农业面源污染是指发生在农业区域内的面源污染。它是指土粒、氮磷、农药及其他有机或无机污染物质，在降水或灌溉过程中借助地表径流、农田排水或淋溶等途径进入水体而引起水质污染。
　　1农业面源污染的来源
　　1.1畜禽粪便
　　近年来，由于大量畜禽粪便未经过处理而直接排放，是我国养殖业不断发展壮大的必然结果，成为我国水体富营养化的主要污染源之一。这些畜禽粪便携带大量的寄生虫卵、大肠杆菌等病原微生物不仅污染养殖场周围的环境，大量的氮、磷进入江河湖泊或地下水，导致水体和大气的污染。浙江省猪存栏数为1 362万头，畜禽存栏总量15 398万只，其畜禽养殖污水排放量达8.68亿t，但全省畜禽污水和粪便的工程处理率分别仅为2.8％和5.0％，加剧了水体富营养化，TN、TP、COD的年直接排放量分别为3.66万、2.12万、20.10万t。
　　1.2农药
　　目前，我国农药的使用量居世界第1位，我国农药各种制剂产量达到80万～120万t，有效成分生产量达46万t。2001年来，全国平均农药（有效成分）使用水平为12.7 kg/hm2，各种制剂施用总量约120万t，农药总使用量每年基本稳定在23万t左右（有效成分）[3]。浙江省的农药使用水平则为16.93 kg/hm2，其中除草剂3.38 kg/hm2、杀菌剂4.26 kg/hm2、杀虫剂8.70 kg/hm2。喷施农药只有10％～20％附着在植物体上，施用的有效利用率很低，其余部分有5％～30％飘浮于空中，有40％～60％降落于地面，并随降雨形成的地表径流而下渗进入土壤或流入水域，导致农业面源污染。
　　1.3化肥
　　化肥的施用有效提高农作物产量，对解决我国的温饱问题及农民奔小康做出了贡献。据统计，2001年我国平均化肥使用量为400 kg/hm2，化肥总施用量为4 253.8万t。近年来，还有逐年增长的趋势，我国化肥用量占世界化肥总施用量的30.8％，已成为世界上施用化肥最多的国家[4]。研究表明，化肥过量地不合理施用，严重破坏土壤的理化性质。浙江省纯氮流失率为19.2％，流失量为11.5万t，其中水田纯氮流失率为23％。我国钾肥利用率仅为35％～50％，磷肥为10％～20％，氮肥利用率仅为30％～50％。未被利用的养分是农业面源污染的主要来源，其通过淋溶、径流、吸附、反硝化和侵蚀等方式进入环境，污染土壤、水体和大气。
　　1.4塑料农膜
　　近年来，由于塑料地膜使用量的不断扩大，一些农田中残留的塑料地膜不断累积，破坏了农作物生长的土壤环境，使土壤的通透性下降，严重影响农作物正常的生长代谢，开始产生负面的影响。截至目前，浙江省使用总量为45万t，耕地平均用量为190.9 kg/hm2，其中可降解仅为3.1％，回收利用率为62.3％。据统计，覆膜5年的农田农膜残留量可达78 kg/hm2。
　　1.5生活污水与生活垃圾
　　生活污水、生活垃圾量大，成分复杂。其中的氮、磷排入水体，会引起水体富营养化，病原菌、虫卵等进入水体造成污染。浙江省农村生活污水排放量85 640.79万t，处理率仅2.5％，而生活垃圾年产生总量为1 003.81万t，综合利用率为27.8％。
　　1.6水土流失
　　由于人们不合理地耕作、乱砍滥伐等原因，导致水土流失严重，从而使引起土壤侵蚀和养分流失也是十分惊人的。我国水土流失的面积达到367万km2，占国土面积的38.2％。浙江省水土流失面积达2.53万km2，约占全省土地总面积的24.3％，年土壤流失量至少在6 000万t，损失氮、磷、钾近120万t。
　　2农业面源污染的特征
　　农业面源污染成为影响水体环境质量的主要污染源[5]，具有随机性大、排放点不固定、涉及范围广、潜伏周期长、控制难度大等特点，由于没有固定的污染源，其机理认识模糊和滞后，污染造成的时间空间变化幅度大、污染一旦发生，其控制与治理代价高昂，而且非常困难。一是广泛性。随着人工生产的化学物质逐年增多，经济的高速发展，使自然环境难以承受，随着径流进入水体，并且这些物质在地球表层分布广泛，其所产生的生态环境影响更是深远而广泛。二是潜伏性。以农药、化肥施用为例，使用之后，在无降水或灌溉时，形成的面源污染直接起因于降水和灌溉的时间。三是随机性。由于降水的随机性和其他影响因素的不确定性，从面源污染的起源和形成过程分析，面源污染与区域的降水过程密切相关。如土壤结构，农作物类型、气候、地质地貌等，决定了面源污染的形成具有较大的随机性。四是模糊性 。以农业面源污染为例，面源污染的主要来源之一是化肥和农药的施用，但化肥和农药施用量、农作物类型、作物生长季节、土壤性质、使用方式和降水条件不同而且不同因子之间又相互影响时，所导致的养分和农药的流失会有很大的差异。五是研究和控制难度大。由于面源污染来源的复杂性、机理的模糊性和形成的潜伏性，在研究和控制面源污染方面具有较高的难度。六是滞后性。在很大程度上，农田中化肥和农药施用造成的污染，除了与化肥和农药的施用量有关，还与降雨和径流密切相关。研究显示，通常一次化肥或农药的使用所造成的面源污染将是长期的，而且当施用化肥后，若遇到降雨造成的面源污染将会十分严重[6]。

　　3农业面源污染的负荷估算与评价
　　3.1农业面源污染的负荷估算
　　基本采用以剖析污染负荷与土地利用方式之间的内在联系为出发点作为农业面源污染研究方法，为估算面源污染发生负荷量。农村面源污染研究主要采用径流试验场法，监测降雨径流的水量、水质，确定污染物单位负荷量。清华大学傅国伟教授等采取了2种方法估算面源污染负荷：一是通过对水体纳污量的分析计算，推算汇水区的污染物输出量，即立足于对受纳水体的水质（及水量）分析。二是直接立足于污染物在区域地表径流的迁移过程。我国在系统地（而不是离散地）进行面源污染负荷模型研究，己进入起步阶段，研究内容涉及模型模拟、面源污染负荷评价及模型与GIS结合技术等。李恒鹏等[7]采用Arcgis的水文分析模块，利用GIS叠加分析方法，获取太湖源流域浙西区各子流域的降水、径流深度、土地利用结构信息，分析研究区主要土地利用类型与径流量的统计关系，建立该区年尺度的径流估算模型，结果表明，太湖源流域浙西区COD、BOD、TN、TP的年输出率分别为：14 631.69、6 401.93、4 281.753、287.67 t。朱松等[8]利用AnnAGNPS农业非点源模型对浙江省宁海县颜公河流域氮、磷污染物负荷进行了估算，经过验证，该模型计算结果基本可靠。
　　3.2农业面源污染的评价
　　面源污染负荷的主要危害评价可概括为以下4个方面[9]：一是引起水体富营养化，破坏水生生物的生存环境；二是淤积水体、降低水体生态功能；三是造成建筑物和财产的直接损失；四是污染饮用水源，危害人体健康。
　　4农业面源污染控制与管理对策
　　对面源污染，国际范围内仍然缺少有效的控制和监测技术，在控制上采用源头控制策略，强调在全流域范围内通过农田最佳养分管理等农业措施削减氮、磷总量[10-11]。
　　4.1强化政府控制农业面源污染的职能和责任
　　充分认识农业面源污染防治的紧迫性、必要性和复杂性，各级政府在农业面源污染防治工作中要充协调好农业、环保、水利、科技等部门的关系，明确目标责任；将农业面源污染防治的目标、任务作为考核市、县、乡各级政府和主要领导政绩的内容之一；处理好受益区、自理区、保护区的利益关系[12]。
　　4.2关键采用操作简单、价格便宜的替代技术控制农业面源污染
　　鼓励农民自愿采用环境友好的替代技术，如农田最佳养分管理，通过对水源保护区农田轮作类型、施肥量、施肥时间、肥料种类、施肥方式的规定，进行源头控制。
　　4.3在水源保护区制定和执行限定性农业生产技术
　　在对水源保护区、水源涵养地，因地制宜地制定和执行限定性农业生产技术标准，实施源头控制，是进行氮、磷总量控制、减少农业面源污染最有效的措施。如对这些地区采取肥料类型、施肥量、施肥期、施肥方法的限定。控制水土流失，进行水土资源综合管理。尤其是坡耕地，应进行改造或还林还草。提高肥料利用率，改进施肥技术，推广以平衡施肥为主的科学施肥技术等。以无害化、减量化和资源化为目的，研究和开发畜禽粪便的处理和利用实用技术，根据《畜禽养殖业污染物排放标准》GB18596-2001，推动行业污染处理水平的提高。建立一批污水处理及粪尿综合利用示范试点工程，带动污染处理的发展。
　　5参考文献
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　　[3] 朱兆良，孙波，杨林章，等.我国农业面源污染的控制政策和措施[J].科技导报，2005，23（4）：47-51.
　　[4] 方淑荣，刘正库.论农业面源污染及其防治对策[J].农业科技管理，2006，25（3）：22-23.
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　　[6] SOUTHWICK L M．Runoff losses of norfurzon：effect of runofftiming[J]．J．Agric．Food Chem，1993（41）：1503-1511.
　　[7] 李恒鹏，刘晓玫，黄文钰.太湖流域浙江西区不同土地类型的面源污染产出[J].地理学报，2004，59（3）：401-408.
　　[8] 朱松，陈英旭.小流域N、P污染负荷的构成比重研究[J].环境污染与防治，2003，25（4）：226-228，252.
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