馬瑛

摘要 人口的快速增加和對(duì)糧食需求的不斷擴(kuò)大，迫使農(nóng)田施肥量不斷增加，使農(nóng)業(yè)面源污染治理面臨巨大的挑戰(zhàn)。為了更好地控制農(nóng)業(yè)面源污染對(duì)水環(huán)境、生態(tài)環(huán)境和大氣環(huán)境造成的影響，以及實(shí)現(xiàn)土地的可持續(xù)利用和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的特性、治理措施和存在的問題及未來發(fā)展的方向進(jìn)行較為詳細(xì)的闡述，以期能為制定合理的治理措施提供一些有價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞 農(nóng)業(yè)面源污染；特征；治理措施；問題；對(duì)策

中圖分類號(hào) X592 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2016）09-0184-02

Abstract Both rapid population increase and crop requirement expansion force fertilization increases in farmland，as well as control non-point source pollution in agriculture is facing significant challenges.In order to better control effect on water environment，ecological environment，atmospheric environment by agriculture non-point source pollution，as well as achieve soils sustainable utilization and sustainable development of agriculture，non-point source pollution status was described in detail including characteristics，control measures，problems，as well as development direction in the future，so as to provide some reference for designing a suitable control measures.

Key words agricultural non-point source pollution；characteristics；control measures；problems；countermeasures

廣義的農(nóng)業(yè)面源污染是指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)造成的污染，它是一種常見的面源污染。隨著人口數(shù)量和糧食需求的不斷增加，促使農(nóng)業(yè)中施肥量的不斷增加，最終導(dǎo)致了農(nóng)業(yè)面源污染狀況日益加劇。為了緩解農(nóng)業(yè)面源污染的不斷惡化，許多有效的措施被應(yīng)用。為了更好地治理農(nóng)業(yè)面源污染，有必要對(duì)目前治理方法、存在的問題及未來發(fā)展方向進(jìn)行較為詳細(xì)的闡述，最終實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

1 農(nóng)業(yè)面源污染的特性

掌握農(nóng)業(yè)面源污染的類型、特點(diǎn)及其影響的對(duì)象是有效治理農(nóng)業(yè)面源污染的前提條件。農(nóng)業(yè)面源污染按來源不同可以分為以下幾類：農(nóng)藥、化肥污染；畜禽養(yǎng)殖污染；農(nóng)村生活污染；其他污染。農(nóng)業(yè)面源污染的特點(diǎn)：分散性；隨機(jī)性和不確定性；滯后性與隱蔽性；不易監(jiān)測(cè)性；防治難度大。農(nóng)業(yè)面源污染對(duì)環(huán)境的影響分為3類：水環(huán)境、土壤環(huán)境及大氣環(huán)境影響。

對(duì)水環(huán)境的影響包括以下3個(gè)部分：河流水質(zhì)惡化及湖泊富營養(yǎng)化；污染飲水源，影響人體健康；水體生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能下降。對(duì)土壤環(huán)境的影響包括以下3個(gè)部分：破壞土壤結(jié)構(gòu)，土壤質(zhì)量下降；威脅微生物多樣性，破壞土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；通過食物鏈影響人體健康。對(duì)大氣環(huán)境的影響也包括以下3個(gè)部分：增加了溫室氣體排放；空氣質(zhì)量下降；空氣中微生物菌落增加，加速了病原體的傳播。

2 農(nóng)業(yè)面源污染的治理措施

針對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的不同類型和機(jī)理，國內(nèi)外的專家學(xué)者進(jìn)行了大量的研究，提出了很多措施和方法，歸納起來主要包括生物措施、化學(xué)措施、農(nóng)業(yè)措施。

2.1 生物措施

2.1.1 人工濕地法。人工濕地污水處理系統(tǒng)是一種應(yīng)用較為廣泛的污水處理系統(tǒng)。它是以自然濕地為主體發(fā)展起來的污水處理技術(shù)，通過自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物三者間的協(xié)同作用來實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的凈化。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于成本低、排污效率高，因此得到廣泛的應(yīng)用。

2.1.2 蚯蚓生態(tài)池。該技術(shù)是由法國和智利共同開發(fā)，主要服務(wù)對(duì)象是農(nóng)村生活污水處理。該方法通過向土壤中接種蚯蚓，實(shí)現(xiàn)改善土壤中的環(huán)境及土壤結(jié)構(gòu)，提高污水處理效率[1]。李軍狀等[2]研究表明，該方法對(duì)農(nóng)村污水處理效果顯著，化學(xué)需氧量（COD）、氨態(tài)氮（NH4+-N）、全氮（TN）、全磷（TP）的去除率均在70%以上[2]。然而，目前該方法在應(yīng)用過程中亟待解決的2個(gè)問題：如何使蚯蚓保持長期的活性；長效性的檢驗(yàn)。

2.1.3 穩(wěn)定塘。穩(wěn)定塘是一種利用天然凈化能力的生物處理構(gòu)筑物的總稱，主要通過菌藻類之間的相互作用實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水中有機(jī)污染物的處理。穩(wěn)定塘污水處理系統(tǒng)具有投入少、運(yùn)行成本低、操作及維護(hù)便捷、除污效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，因此得到廣泛的應(yīng)用。為了該技術(shù)的廣泛應(yīng)用，國內(nèi)外的專家學(xué)者對(duì)穩(wěn)定塘的除污機(jī)理進(jìn)行了深入地研究。Maynard等[3]進(jìn)行了穩(wěn)定塘中有機(jī)物除污試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)即使在三級(jí)處理塘中，BOD5的去除率能達(dá)80%，而在整個(gè)系統(tǒng)中對(duì)BOD5的去除更可高達(dá)90%以上。Babu 等[4]、Silva等[5]研究證明，硝化-反硝化、水生植物吸收、NH3揮發(fā)這3個(gè)過程是藻類穩(wěn)定塘除 TN 的機(jī)理。然而目前尚未明確哪種機(jī)制在去除TN過程中起到?jīng)Q定性的作用。對(duì)于穩(wěn)定塘對(duì)磷的去除效果發(fā)現(xiàn)，除磷受到諸多因素的影響，而水生植物及底泥的類型在去除過程中影響顯著，但對(duì)于是以生物吸收還是化學(xué)沉降為主導(dǎo)存在一定的分歧[6]。為了更好地發(fā)揮該技術(shù)，國內(nèi)外的專家學(xué)者針對(duì)穩(wěn)定塘在應(yīng)用中出現(xiàn)的水力停留時(shí)間較長、占地面積較大、積泥嚴(yán)重等不足之處進(jìn)行了改進(jìn)和完善，使穩(wěn)定塘的類型更加多樣化，例如高效藻類塘[7]、水生植物塘、懸掛人工介質(zhì)塘、超深厭氧塘[8]、移動(dòng)式曝氣塘；另外，還包括一些復(fù)合式塘，如多級(jí)串聯(lián)塘[9]、高級(jí)綜合塘系統(tǒng)（AIPS）[10]、生態(tài)綜合系統(tǒng)塘（Eco pond）[11]等。

2.1.4 生物膜法。生物膜法是利用微生物自身的分解功能，通過人為控制的方式提供有利于微生物生長繁殖的環(huán)境，加快微生物的繁殖，由此提高對(duì)污水中有機(jī)物的氧化降解效率。為了更好地應(yīng)用該技術(shù)，一些專家和學(xué)者對(duì)生物膜法的除污機(jī)理和效果進(jìn)行了研究。Wu等[12]開展了自然生物膜對(duì)N、P等元素去除效果和機(jī)理的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)除污機(jī)理如下：首先生物膜將沉積于膜上一部分營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為細(xì)胞質(zhì)，進(jìn)行生長繁殖，最終成為生物膜中新的活性物質(zhì)；生物膜自身有很強(qiáng)的吸附能力。吳 迪等[13]通過試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，一體化生物膜技術(shù)對(duì)農(nóng)村污水中COD、BOD、NH4+-N、TN、TP和SS平均去除率均在70%[13]。生物膜法除了能夠去除肥料中N、P，對(duì)于去除水環(huán)境中重金屬也效果顯著，而且大大降低了造成二次污染的幾率[14]。研究還發(fā)現(xiàn)，生物膜法能夠有效去除有害藻類，改善水質(zhì)。這些研究結(jié)果充分證明生物膜是一種有效治理農(nóng)業(yè)面源污染的措施。

2.2 化學(xué)措施

目前，化學(xué)措施已成為處理農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染中一種重要的方法。該方法主要通過向土壤中施加土壤改良劑的方式減少土壤中N、P的流失，改良劑主要包括硫酸亞鐵、聚丙烯酰胺（PAM）和生物碳（biochar）等。姬紅利等[15]對(duì)3種土壤改良劑（硫酸亞鐵、硫酸鋁和聚丙烯酰胺）和1種土壤消毒劑（五氯硝基苯）的改良效果進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：徑流雨水中TP和TDP值降幅明顯，上述土壤改良劑的施用對(duì)降低P流失效果顯著。生物碳由于自身具有良好的吸附能力、成本低廉以及良好的生物親和性，被廣泛的應(yīng)用到農(nóng)田養(yǎng)分、鹽分的釋放控制上。Ding等[16]對(duì)生物碳的改良效果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，將0.5%的生物質(zhì)炭施入農(nóng)田表層20 cm后，土壤中的NH4+-N損失量明顯減少[16]。上述結(jié)果說明化學(xué)措施的除污效果，但化學(xué)措施是否會(huì)造成土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)還需要進(jìn)一步深入研究。

2.3 農(nóng)業(yè)措施

合理的種植結(jié)構(gòu)也是治理農(nóng)業(yè)面源污染的一項(xiàng)重要措施。它通過選擇合適的作物類型、合理種植模式及種植制度，從而達(dá)到合理施肥的目標(biāo)。對(duì)于合理種植結(jié)構(gòu)研究方面相關(guān)人員也取得了很多成果。研究發(fā)現(xiàn)，將豆科綠肥與稻麥輪作相結(jié)合不僅能夠減少氮肥的施量，同時(shí)還能對(duì)稻季的氮素進(jìn)行補(bǔ)充。Qiao等[17]通過對(duì)水稻+紫云英輪作的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，冬季用種植紫云英代替小麥，稻季不施加氮肥，水稻的產(chǎn)量僅比常規(guī)種植常量減少5%。如果補(bǔ)充常規(guī)施氮量的30%，不僅可以保證產(chǎn)量，甚至還可以增產(chǎn)。王 靜等[18]通過對(duì)滇池流域蔬菜產(chǎn)地的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，合理的輪作方式能夠減少菜地中N、P的盈余量，并推薦了適合當(dāng)?shù)氐氖卟溯喿鞣绞胶褪卟嘶ɑ茌喿鞣绞?。?duì)于合理種植結(jié)果的研究雖然取得了一定的進(jìn)展，但目前研究作物的類型較少、種植模式及種植制度還多以傳統(tǒng)方式為主，若想使種植結(jié)構(gòu)在治理農(nóng)業(yè)面源污染中發(fā)揮更大的作用，需要對(duì)上述幾個(gè)方面進(jìn)行深入地研究。

3 農(nóng)業(yè)面源污染治理中存在的問題及對(duì)策

通過多年調(diào)查和總結(jié)發(fā)現(xiàn)，農(nóng)業(yè)面源污染治理中存在的問題主要變現(xiàn)為：過分重視點(diǎn)源而忽視面源；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、基礎(chǔ)性工作開展不夠、缺少對(duì)污染的認(rèn)識(shí)和環(huán)保意識(shí)；尚無完善的政策、立法及相應(yīng)的管理體制。若想實(shí)現(xiàn)土地與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，需從以下幾個(gè)方面進(jìn)行完善：完善相關(guān)政策法規(guī)，明確管理部門的職能；引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，加快自主技術(shù)的研發(fā)；加強(qiáng)宣傳，提高全社會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的認(rèn)識(shí)和重要性；建立完善的監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及預(yù)警體系。

4 展望

目前，對(duì)于治理農(nóng)業(yè)面源污染雖取得了很大的進(jìn)展，但農(nóng)業(yè)面源污染的問題會(huì)隨著人類對(duì)糧食需求的不斷擴(kuò)大而顯得越發(fā)突出。對(duì)于治理措施方面需要做以下幾個(gè)方面的工作：拓展思路，對(duì)尚未明確的機(jī)理繼探索；多學(xué)科交叉研究；利用先進(jìn)的地理統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)、數(shù)學(xué)模型進(jìn)行研究。通過多年的實(shí)踐證明，農(nóng)業(yè)面源污染的治理不僅需要先進(jìn)的科技手段還需要更加合理的管理體制。為此，對(duì)于管理體制需要采取以下措施：明確職責(zé)；完善法律法規(guī)；加強(qiáng)環(huán)保意識(shí)宣傳。只有兩者相互協(xié)調(diào)才能使得農(nóng)業(yè)面源污染治理取得更大的進(jìn)展，加快實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

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