侯淑艷，杜方樂(lè)，李艷波，劉建新，李志飛，楊 薇

（1黑龍江省水利科學(xué)研究院，哈爾濱150070；2延邊州水土保持工作站，吉林延吉133002；3鄂爾多斯市水土保持工作站，內(nèi)蒙古鄂爾多斯017000）

0 引言

面源污染又稱為非點(diǎn)源污染，是目前全球普遍存在的環(huán)境問(wèn)題。面源污染的形成過(guò)程是污染物通過(guò)降雨（或融雪）沖刷，通過(guò)徑流進(jìn)入到受納水體從而引起水體的富營(yíng)養(yǎng)化及其他形式的污染[1]。因此對(duì)于水體的污染最為嚴(yán)重。主要污染源有農(nóng)田坡面徑流、未進(jìn)入地下水的城市徑流、農(nóng)村生活垃圾及畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)、大氣沉降產(chǎn)生的污染物等[2]。由于面源污染具有隨機(jī)性、廣泛性、滯后性、模糊性和潛伏性等特點(diǎn)，因此其研究和控制的難度較大[3]。

黑龍江省地域廣闊，是中國(guó)的主要糧食產(chǎn)區(qū)。近些年來(lái)，農(nóng)民為了增產(chǎn)增收，不斷加施化肥，加之黑龍江省人均耕地較多，農(nóng)村勞動(dòng)力越來(lái)越少，因此在耕地的管護(hù)方面農(nóng)藥的投入量勢(shì)必加大。在化肥和農(nóng)藥使用方面，化肥存在施用總量年增長(zhǎng)迅速且利用率低的問(wèn)題，農(nóng)藥的使用量位居全國(guó)之首[4-5]。黑龍江省的耕地特點(diǎn)是坡度不大，但坡長(zhǎng)較長(zhǎng)，降雨集中的時(shí)候面源污染隨著徑流越匯集越多。

雖然黑龍江省一直有面源污染研究的報(bào)道，但是系統(tǒng)調(diào)查分析黑龍江2003—2017年的面源污染現(xiàn)狀的一直未見(jiàn)報(bào)道。因此，筆者梳理了黑龍江省2003—2017年的面源污染研究現(xiàn)狀，調(diào)查分析目前黑龍江省面源污染研究的情況，以期為黑龍江省未來(lái)繼續(xù)開(kāi)展面源污染研究指明方向。

1 黑龍江省面源污染研究進(jìn)展

東北地區(qū)的面源污染研究始于20世紀(jì)80年代末、90年代初[6]，主要是以水源地保護(hù)及農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷研究為主。黑龍江省關(guān)于面源污染的研究起步較晚，2003年，翟平陽(yáng)[7]在松花江流域水質(zhì)污染防治一文中提到了面源污染是松花江水質(zhì)惡化的一個(gè)主要原因之一，首次在黑龍江省的水質(zhì)污染中提到了面源污染；于麗捷等[8]在北方環(huán)境中發(fā)表的淺談牡丹江面源污染對(duì)地表水的影響，是黑龍江省關(guān)于面源污染研究的最早報(bào)道；杜傳德等[9]在全國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染與綜合防治技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)發(fā)表了哈爾濱市農(nóng)業(yè)面源污染初步調(diào)查與防治對(duì)策，這是哈爾濱市面源污染研究的初步階段，也是黑龍江省早期的關(guān)于農(nóng)業(yè)面源污染的報(bào)道。

之后的十幾年間，相關(guān)報(bào)道的數(shù)量逐年呈增長(zhǎng)的趨勢(shì)，但總體數(shù)量不多。在所有的面源污染研究中主要包括以下幾類：水環(huán)境污染調(diào)查研究、黑龍江省農(nóng)業(yè)面源污染研究、面源污染治理研究等，關(guān)于面源污染機(jī)理研究、模型研究也有見(jiàn)報(bào)道，但數(shù)量極少；水環(huán)境污染及流域農(nóng)業(yè)面源污染研究主要集中在松花江流域、牡丹江流域，關(guān)于呼蘭河流域、烏裕爾河流域[10-11]也有少量文獻(xiàn)報(bào)道。由此可以看出，黑龍江省的面源污染還處于起步階段，由于黑龍江省特殊的地形地貌特征，因此在面源污染機(jī)理研究方面可能存在困難，面源污染的模型研究在黑龍江省也屬于弱項(xiàng)，因此在今后的黑龍江省面源污染研究中可以在機(jī)理及模型等方面加大研究力度。

1.1 黑龍江省農(nóng)業(yè)面源污染研究

按照面源污染發(fā)生的來(lái)源可將其分為農(nóng)業(yè)面源污染和城市面源污染兩種，其中農(nóng)業(yè)面源污染的貢獻(xiàn)率要比城市面源污染大的多[12]。黑龍江省位于世界四大黑土區(qū)之一的中國(guó)東北，是全國(guó)重要的糧食生產(chǎn)基地。近些年，農(nóng)民為了增產(chǎn)增收，過(guò)度的開(kāi)發(fā)利用土地，大量的施用化肥、農(nóng)藥，最近有一項(xiàng)研究得出黑龍江省的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與農(nóng)業(yè)面源污染的加重具有促進(jìn)作用[13]，加之黑龍江省獨(dú)特的耕地地貌特征，致使農(nóng)業(yè)面源污染較嚴(yán)重。一直以來(lái)該項(xiàng)研究的熱度始終是緩慢穩(wěn)步增長(zhǎng)。在黑龍江省面源污染研究中，關(guān)于農(nóng)業(yè)面源污染研究所占的比重最大，從文獻(xiàn)查閱情況來(lái)看，農(nóng)業(yè)面源污染占所有研究的46%，其中關(guān)于農(nóng)業(yè)面源污染的治理研究占農(nóng)業(yè)面源污染研究的50%以上，還有部分關(guān)于農(nóng)業(yè)面源污染的負(fù)荷、特征以及影響因素研究。

杜傳德等[9]關(guān)于哈爾濱市農(nóng)業(yè)面源污染初步調(diào)查與防治對(duì)策論文的發(fā)表開(kāi)啟了黑龍江省農(nóng)業(yè)面源污染研究的先河，該調(diào)查研究以流經(jīng)哈爾濱市的松花江干流及13條一級(jí)支流為基礎(chǔ)，主要調(diào)查流域內(nèi)農(nóng)田面積、化肥、農(nóng)藥的施用種類及數(shù)量、施用次數(shù)，這一研究填補(bǔ)了哈爾濱市乃至黑龍江省關(guān)于農(nóng)業(yè)面源污染造成的水環(huán)境污染狀況及危害程度調(diào)查的一項(xiàng)空白。隨后，張彥濤等[14]對(duì)黑龍江省各地區(qū)、各市縣15年的化肥、農(nóng)藥的施用量和流失量進(jìn)行了全面的調(diào)查與分析，調(diào)查分析表明：黑河市、大慶市、佳木斯市地區(qū)是黑龍江省高毒農(nóng)藥重點(diǎn)控制區(qū)；松花江哈爾濱江段干流流域、額穆?tīng)柡恿饔颉踉柡恿饔?、呼蘭河流域等是重點(diǎn)控制化肥流失區(qū)域；李家宇等[15]利用1987—2015年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)黑龍江省農(nóng)業(yè)面源污染影響因素進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：對(duì)于農(nóng)業(yè)面源污染物的排放有著顯著的影響的是農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)、測(cè)土配方技術(shù)等解釋變量；呈二次型顯著影響的有農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)規(guī)模、種植業(yè)結(jié)構(gòu)、農(nóng)村人口規(guī)模；而技術(shù)進(jìn)步率、降雨，則與農(nóng)業(yè)面源污染物的產(chǎn)生沒(méi)有顯著性聯(lián)系。

1.1.1 農(nóng)業(yè)面源污染的負(fù)荷研究 污染物負(fù)荷的主要來(lái)源是農(nóng)村面源污染產(chǎn)生的CODcr、TN、TP，農(nóng)村生活污染、畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)田農(nóng)藥化肥、農(nóng)田生產(chǎn)廢棄物等為農(nóng)業(yè)面源污染的主要污染物來(lái)源[16]。研究表明[17]松花江流域各類農(nóng)業(yè)面源污染源水體污染的負(fù)荷比為：畜禽養(yǎng)殖污染51.2%，農(nóng)藥化肥污染34.1%，固體廢棄物污染8.3%，主要污染源是畜禽養(yǎng)殖污染、化肥農(nóng)藥污染、固體廢棄物污染。周軍等[18]利用清單法和等標(biāo)污染負(fù)荷法，深入分析松花江一級(jí)支流阿什河流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染負(fù)荷及來(lái)源，確定了各污染源對(duì)阿什河水質(zhì)污染貢獻(xiàn)大小順序?yàn)椋夯适┯茫拘笄蒺B(yǎng)殖＞農(nóng)村生活污染＞土壤侵蝕＞秸稈污染，與上述研究結(jié)果基本一致。周軍等[19]同樣在牡丹江流域進(jìn)行了農(nóng)業(yè)面源污染源的調(diào)查研究與對(duì)比分析，在牡丹江流域農(nóng)業(yè)面源污染的主要負(fù)荷仍然來(lái)自農(nóng)田化肥施用及畜禽養(yǎng)殖。興凱湖流域的面源污染負(fù)荷研究表明其主要污染源也來(lái)自農(nóng)田的化肥施用及畜禽養(yǎng)殖[20]。大慶地區(qū)各類農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染對(duì)水體的污染負(fù)荷貢獻(xiàn)率主要以農(nóng)田地表徑流為主，其次是生活污水和畜禽糞尿[21]。

從以上的研究結(jié)果中可以看出，各流域的面源污染負(fù)荷來(lái)源基本一致，那么在黑龍江省其他地區(qū)的面源污染負(fù)荷情況是否與這些結(jié)論一致，目前還沒(méi)有文獻(xiàn)可考，但是從張彥濤[14]的調(diào)查情況來(lái)看，黑龍江省的西部和北部地區(qū)農(nóng)藥施用量和畜禽養(yǎng)殖在全省范圍內(nèi)比重較高。因此，可以推斷這些地區(qū)的農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷來(lái)源也以農(nóng)田化肥農(nóng)藥施用及畜禽養(yǎng)殖為主，當(dāng)然這還有待于做相關(guān)研究來(lái)加以證實(shí)。

1.1.2 農(nóng)業(yè)面源污染的治理研究 農(nóng)業(yè)面源污染問(wèn)題是目前我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展過(guò)程中比較突出的問(wèn)題，其治理問(wèn)題也得到我國(guó)政府及科研工作者的高度重視。習(xí)近平總書(shū)記在十九大報(bào)中提到“要加強(qiáng)農(nóng)業(yè)面源污染防治，開(kāi)展農(nóng)村人居環(huán)境整治行動(dòng)”。由此可見(jiàn)，面源污染的治理問(wèn)題已經(jīng)成為中國(guó)目前生態(tài)文明建設(shè)中的關(guān)鍵問(wèn)題。

黑龍江省的農(nóng)業(yè)面源治理起步于對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染調(diào)查研究之后的治理對(duì)策，并沒(méi)有系統(tǒng)的、有針對(duì)性的治理方法[9，22]。隨著農(nóng)業(yè)面源污染研究的深入，學(xué)者們陸續(xù)提出了系統(tǒng)的關(guān)于黑龍江省的農(nóng)業(yè)面源治理方法，同時(shí)政府相關(guān)的政策也隨之出臺(tái)。周軍等[19]對(duì)牡丹江流域的農(nóng)業(yè)面源污染特征進(jìn)行深入研究之后，提出了優(yōu)化施肥、畜禽養(yǎng)殖生態(tài)工程、生活垃圾堆肥處理、建立農(nóng)田與河流之間的草地緩沖帶等一系列治理措施；王忠良等[23]研究了濕地對(duì)于農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的截留和去除效應(yīng)，在對(duì)降雨徑流匯入的濕地水樣與降雨2天后濕地水樣進(jìn)行試驗(yàn)分析測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，降雨后濕地水體中的TN、NO3--N、NH4+-N、TP濃度均有大幅度的下降，說(shuō)明濕地對(duì)農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染物有很好的截留和去除效果。張?zhí)m慶[24]提出了源頭治理技術(shù)及徑流過(guò)程治理技術(shù)的農(nóng)業(yè)面源污染治理方法；馬放等[25]通過(guò)退耕還林、化肥減量、等高耕種與植被過(guò)濾等情景模擬控制非點(diǎn)源污染，每一種情景模擬都不同程度的減少了污染負(fù)荷的排放；王立等[26]利用菌根技術(shù)創(chuàng)新性地提出了“以源頭減量為目的的農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn)，以過(guò)程削減為目的的緩沖帶截留技術(shù)，以終端凈化為目的的復(fù)合生物強(qiáng)化修復(fù)技術(shù)”，“三段式”流域面源污染綜合防治方法，這一技術(shù)有望成為當(dāng)下面源污染治理的有效手段。在黑龍江省農(nóng)業(yè)面源污染治理的政策研究方面雖然政府也取得了一定的成就，但是總體上還有一些欠缺和不足，主要表現(xiàn)在：首先是缺乏專項(xiàng)資金，政府運(yùn)用財(cái)政政策支持農(nóng)業(yè)面源污染治理能力不足，在農(nóng)林水事務(wù)支出中幾乎沒(méi)有治理農(nóng)業(yè)面源污染的支出[27]；其次是缺乏相關(guān)的法律法規(guī)政策，黑龍江省乃至全國(guó)都沒(méi)有全面的、系統(tǒng)的關(guān)于農(nóng)業(yè)面源污染治理的限制性規(guī)章管理政策，導(dǎo)致目前全國(guó)上下的面源污染問(wèn)題無(wú)章法可依。2016年黑龍江省頒布了《黑龍江省水污染防治工作法案》（黑政發(fā)[2016]3號(hào)），法案中提出推進(jìn)農(nóng)村及農(nóng)業(yè)污染的防治，嚴(yán)格控制面源污染的發(fā)生，同時(shí)把控制農(nóng)業(yè)面源污染防治工作作為黑龍江省政府工作的重點(diǎn)工作來(lái)抓?？梢?jiàn)黑龍江省政府對(duì)于農(nóng)業(yè)面源污染治理的重視程度在逐步提高[28]。

1.2 水環(huán)境污染調(diào)查與分析

中國(guó)的環(huán)境污染中比較突出的為水環(huán)境污染，因?yàn)榇罅康狞c(diǎn)源污染與非點(diǎn)源污染的排污去向都是自然水體，從而導(dǎo)致水生態(tài)環(huán)境惡化嚴(yán)重。黑龍江省境內(nèi)分布的水系流經(jīng)工業(yè)農(nóng)業(yè)分布區(qū)的主要是松花江及其支流，因此關(guān)于黑龍江省內(nèi)水質(zhì)污染的研究也集中在松花江流域。松花江是中國(guó)的七大水系之一，其綜合污染指數(shù)位于七大流域前列[29]。于麗捷等[30]研究認(rèn)為，面源污染是豐水期地表水水質(zhì)變差的主要原因。面源污染對(duì)松花江水質(zhì)污染負(fù)荷較點(diǎn)源污染重[31]。2000年，黑龍江省全省面源污染物化學(xué)需氧量、氨氮、總氮、總磷，入河總量分別為18.0×104t/a、1.72×104t/a、14.5×104t/a、5.04×104t/a[32]。2010年黑龍江省廢水排放總量11.85億t，化學(xué)需氧量排放總量44.44萬(wàn)t，氨氮排放量4.34萬(wàn)t。這些污染物排放區(qū)主要集中在哈爾濱、牡丹江、佳木斯、大慶等城市[33]，這些城市都是松花江的主要沿江城市。因此松花江的污染也主要集中在這幾個(gè)城市流經(jīng)段及幾個(gè)重要支流中。松花江哈爾濱段阿什河口監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，阿什河水質(zhì)已經(jīng)達(dá)到V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，且其非點(diǎn)源污染已經(jīng)超過(guò)點(diǎn)源污染，是目前松花江干流的主要污染源之一[29，34]。2011年的研究數(shù)據(jù)顯示，阿什河流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染物等標(biāo)污染負(fù)荷總量為5 572.96×106m3/a[35]。松花江另一大支流呼蘭河水質(zhì)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)顯示，整個(gè)流域水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面大多為V類水體，通過(guò)對(duì)各類污染源的排放入河量的計(jì)算發(fā)現(xiàn)，呼蘭河哈爾濱段的污染物排放最為嚴(yán)重的污染源為老城區(qū)市政排水口和肇蘭新河支流[10]。張立坤等人基于輸出系數(shù)模型對(duì)呼蘭河流域非點(diǎn)源污染輸出進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，結(jié)果表明：氮污染的平均輸出風(fēng)險(xiǎn)值達(dá)到40.48%，是流域非點(diǎn)源污染主要類型[36]。

1.3 機(jī)理與模型研究

非點(diǎn)源污染物的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及形成機(jī)理是對(duì)非點(diǎn)源污染進(jìn)行模擬、評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)和治理的理論基礎(chǔ)[37]。而非點(diǎn)源污染模型是極其有效的流域非點(diǎn)源污染模擬和污染負(fù)荷估算的定量化工具，為非點(diǎn)源污染評(píng)價(jià)、管理和治理提供了可靠依據(jù)[38]。

梁雄偉[39]研究表明：利用AMF對(duì)非點(diǎn)源污染濱岸緩沖帶進(jìn)行群落結(jié)構(gòu)干擾與調(diào)整，其去除TN、TP及有機(jī)農(nóng)藥阿特拉津的能力分別是普通濱岸緩沖帶去除率的1.20、1.10、1.11倍；孫洋陽(yáng)[40]對(duì)松花江哈爾濱段底泥的污染物進(jìn)行分析研究表明：阿什河口下的有機(jī)質(zhì)及銨態(tài)氮含量最大，有機(jī)指數(shù)為0.5462，為有機(jī)污染水平；丁晶[41]對(duì)松花江干流和底泥有機(jī)污染物進(jìn)行時(shí)空分析的研究表明底泥蓄積農(nóng)藥的能力比水體中要強(qiáng)；李瑛[42]的研究發(fā)現(xiàn)，松花江流域水體懸浮物中主要來(lái)源于新使用的農(nóng)藥進(jìn)入水體中，部分被懸浮物吸附；底泥中的OCPs主要是來(lái)自長(zhǎng)期風(fēng)化作用造成的殘留。

關(guān)于模型研究方面，梁雄偉[39]利用SWAT模型計(jì)算了阿什河流域中對(duì)地表水影響較大的區(qū)域的面源污染負(fù)荷，結(jié)果表明，功能區(qū)1、2中的污染負(fù)荷較低，功能區(qū)3、4、5污染負(fù)荷較高；馬放等[25]在阿什河流域非點(diǎn)源污染控制措施研究中構(gòu)建SWAT模型，并對(duì)該流域的非點(diǎn)源污染進(jìn)行了量化評(píng)估；姜曉峰[34]研究證明，在研究區(qū)建立的SWAT模型適用于阿什河流域的徑流與總氮及總磷模擬；張立坤等[36]利用輸出系數(shù)模型對(duì)呼蘭河流域非點(diǎn)源污染進(jìn)行了輸出風(fēng)險(xiǎn)分析。在濕地對(duì)于非點(diǎn)源污染截留及去除效應(yīng)的研究中，王忠良[23]采用了SCS模型和溶解態(tài)氮磷污染負(fù)荷模型進(jìn)行徑流量和污染負(fù)荷估算；岳勇等[43]利用二元結(jié)構(gòu)模型2000年松花江流域非點(diǎn)源污染負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算與結(jié)果驗(yàn)證，結(jié)果表明：在農(nóng)田、農(nóng)村居民點(diǎn)、畜禽養(yǎng)殖和城市徑流4種非點(diǎn)源污染類型中，農(nóng)田TN、TP和NH4+-N非點(diǎn)源污染負(fù)荷量最高；畜禽養(yǎng)殖COD非點(diǎn)源污染比重最大。

2 黑龍江省面源污染研究展望

本論文首次系統(tǒng)地梳理了黑龍江省2003—2017年的面源污染研究現(xiàn)狀，全面調(diào)查分析了黑龍江省農(nóng)業(yè)面源污染研究現(xiàn)狀、水環(huán)境調(diào)查研究現(xiàn)狀、面源污染機(jī)理及模型研究等。14年來(lái)，黑龍江省的面源污染研究雖然取得了一定的進(jìn)展，但是還存在很多不足之處，對(duì)于黑龍江省面源污染未來(lái)的研究展望筆者建議從以下幾個(gè)方面開(kāi)展：

在全國(guó)的面源污染研究中，黑龍江省起步相對(duì)較晚，研究的范圍較小，深度較淺，但總體上都有所提升。相關(guān)研究基本集中于松花江流域，關(guān)于牡丹江及地處大面積農(nóng)業(yè)種植區(qū)的嫩江流域的相關(guān)研究報(bào)道很少。研究方法從水質(zhì)監(jiān)測(cè)調(diào)查到小區(qū)測(cè)量再到模型模擬，也在不斷的改進(jìn)提高。

在農(nóng)業(yè)面源污染研究方面，以調(diào)查研究數(shù)據(jù)來(lái)取得農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷的文獻(xiàn)居多，而面源污染物在徑流中運(yùn)移狀況研究幾乎沒(méi)有，尤其是黑龍江省耕地面積大，耕種壟長(zhǎng)較長(zhǎng)，在耕地中N、P隨徑流進(jìn)入水體的研究還有待于開(kāi)展相關(guān)研究。在農(nóng)業(yè)面源污染的治理研究方面，美國(guó)、歐盟及日本等發(fā)達(dá)國(guó)家在面源污染治理方面采取立法、鼓勵(lì)農(nóng)戶采取新技術(shù)及政府補(bǔ)貼等全方位的措施加以應(yīng)對(duì)，取得了較好的效果[44]。我國(guó)在農(nóng)業(yè)面源污染治理方面還沒(méi)有專門(mén)的立法。在農(nóng)戶對(duì)面源污染治理方面，黑龍江省僅有相關(guān)研究關(guān)注農(nóng)戶對(duì)于面源污染產(chǎn)生所起的作用[45]，并沒(méi)有關(guān)于農(nóng)戶對(duì)于面源污染治理方面的相關(guān)的文獻(xiàn)研究，這在黑龍江省未來(lái)的面源污染治治理研究中也是一塊重要的研究領(lǐng)域；在我國(guó)面源污染治理新技術(shù)中[46]，黑龍江省只有關(guān)于濕地對(duì)于農(nóng)業(yè)面源污染物的去除與攔截研究，其余的相關(guān)新技術(shù)及關(guān)于水土流失對(duì)面源污染治理的研究報(bào)道幾乎沒(méi)有。

在面源污染機(jī)理研究方面，黑龍江省幾乎還是一片空白，而在全國(guó)已經(jīng)開(kāi)展成熟的模型研究，黑龍江省的相關(guān)報(bào)道也是微乎其微，因此關(guān)于黑龍江省的面源污染研究還有更多更廣闊的空間去開(kāi)展。