李裕元,李希,孟岑,吳金水
(中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所,長(zhǎng)沙農(nóng)業(yè)環(huán)境觀測(cè)研究站,亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過(guò)程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖南 長(zhǎng)沙 410125)
隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)集約化程度的不斷提高,農(nóng)業(yè)投入品過(guò)量使用、農(nóng)業(yè)廢棄物不合理處置導(dǎo)致的農(nóng)業(yè)面源污染問(wèn)題日益突出,已經(jīng)成為制約我國(guó)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村可持續(xù)發(fā)展的重要限制因素[1]。農(nóng)業(yè)面源污染問(wèn)題主要是相對(duì)于點(diǎn)狀分布的工業(yè)和城市污染而論,其最大特點(diǎn)在于其多發(fā)性、隨機(jī)性和廣布性。水體富營(yíng)養(yǎng)化是面源污染導(dǎo)致的最突出環(huán)境問(wèn)題,根據(jù)2019年生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)》,2018年全國(guó)監(jiān)測(cè)的117個(gè)湖泊(水庫(kù))中有85.1%的湖泊水體呈現(xiàn)中度以上營(yíng)養(yǎng)化狀況,其中最主要的污染指標(biāo)為總磷、化學(xué)需氧量和高錳酸鹽指數(shù)。與上世紀(jì)80年代相比,近30年來(lái)長(zhǎng)江中下游的湖泊富營(yíng)養(yǎng)化程度都呈明顯的加重趨勢(shì),絕大多數(shù)湖泊都處于富營(yíng)養(yǎng)水平,其中浮游植物葉綠素a和TP是最主要的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)貢獻(xiàn)因子[2]。第一次(2007年)全國(guó)污染源普查結(jié)果顯示,我國(guó)農(nóng)業(yè)源氮、磷輸出對(duì)環(huán)境的貢獻(xiàn)率分別為57.2%和67.3%,超過(guò)工業(yè)等其他來(lái)源的排放量成為我國(guó)環(huán)境污染的主要來(lái)源,因此近10年來(lái)農(nóng)業(yè)面源污染問(wèn)題逐步成為社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn)[3-4]。
早期的大量研究認(rèn)為,土壤N、P積累是引起農(nóng)業(yè)面源污染的重要原因[5-6],尤其在我國(guó)南方地區(qū),由于水熱豐沛、復(fù)種指數(shù)高,長(zhǎng)期以來(lái)普遍存在化肥過(guò)量投入的問(wèn)題,從20世紀(jì)90年代開(kāi)始即已出現(xiàn)土壤養(yǎng)分過(guò)剩累積的現(xiàn)象[7-8],一些菜園土壤Olsen-P含量甚至高達(dá)400 mg/kg以上,硝態(tài)氮含量高達(dá)200 mg/kg以上[9]。這一方面導(dǎo)致養(yǎng)分資源的嚴(yán)重浪費(fèi),同時(shí)土壤中積累的N、P還可通過(guò)淋溶和地表徑流逐漸進(jìn)入地下水和地表水[10-14],進(jìn)一步對(duì)農(nóng)村水環(huán)境構(gòu)成威脅。實(shí)際上,面源污染問(wèn)題是一個(gè)世界性的普遍問(wèn)題,對(duì)此,2009年Nature[15]和Science[16]等國(guó)際權(quán)威雜志均發(fā)表文章論述肥料的不平衡施用帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題以及資源浪費(fèi)可能造成的全球性資源危機(jī)。
氮磷在水體中的富集是導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化和水環(huán)境惡化的主要原因[17-18]。近年來(lái),隨著研究的不斷深入,發(fā)現(xiàn)化肥過(guò)量施用還只是農(nóng)業(yè)面源污染成因的一個(gè)方面,還有更多的因素對(duì)面源污染具有重要貢獻(xiàn),比如大氣干濕沉降也是地表水N的重要來(lái)源之一。Shen等[19]的研究表明,在湖南紅壤丘陵區(qū),大氣沉降N甚至?xí)夹×饔蚩傒敵龅?0%以上。另外,畜禽養(yǎng)殖廢棄物向環(huán)境排放N、P的比例已經(jīng)大幅度上升,在一些養(yǎng)殖密度較高的區(qū)域以飼料形式輸入的N、P與以化肥形式輸入的比例已經(jīng)達(dá)到基本相當(dāng)?shù)乃剑哌_(dá)30%~40%[20-21],對(duì)面源污染也具有重要貢獻(xiàn)。大量的研究已經(jīng)表明,養(yǎng)殖業(yè)導(dǎo)致的面源污染問(wèn)題主要是由于養(yǎng)殖業(yè)與種植業(yè)嚴(yán)重脫節(jié)導(dǎo)致的廢棄物難以循環(huán)利用所致[4]。此外,農(nóng)村生活污水處理率低、農(nóng)田水利基本建設(shè)中忽略排灌系統(tǒng)生態(tài)自凈功能等也是重要原因。從治理的思路與技術(shù)措施而言,可能由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展等多方面的原因,我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)于河口、河道地帶等末端控制工程建設(shè)的重視度較高,而對(duì)污染源頭控制的關(guān)注度明顯不足[22],導(dǎo)致污染治理的效果難盡人意。可見(jiàn),農(nóng)業(yè)面源污染防治并不單純是一個(gè)技術(shù)方面的問(wèn)題,而是一個(gè)耦合政策、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境等多因素的系統(tǒng)工程。
近年來(lái),我國(guó)政府對(duì)于農(nóng)業(yè)面源污染問(wèn)題給予了高度重視,如農(nóng)業(yè)農(nóng)村部在“十一五”期間即已提出對(duì)作物秸稈廢棄物實(shí)施“五化”(肥料化、飼料化、燃料化、基料化和原料化)綜合利用的技術(shù)思路,在“十二五”期間農(nóng)業(yè)農(nóng)村部針對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染攻堅(jiān)戰(zhàn)提出“一控兩減三基本”的治理目標(biāo),即控制農(nóng)業(yè)用水總量、減少化肥和農(nóng)藥施用量、基本實(shí)現(xiàn)對(duì)畜禽養(yǎng)殖廢棄物、廢棄地膜和作物秸稈的資源化利用,從“十二五”以來(lái),國(guó)家發(fā)展改革委等有關(guān)部委還在全國(guó)典型區(qū)域連續(xù)部署了大批“流域農(nóng)村突出環(huán)境問(wèn)題綜合治理”和“山水林田湖草綜合治理”示范項(xiàng)目,這些都是對(duì)解決我國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染問(wèn)題的重要探索和實(shí)踐,對(duì)于有效遏制我國(guó)農(nóng)村環(huán)境的進(jìn)一步惡化和逐步改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境起到了重要作用。但是,長(zhǎng)期積累形成的問(wèn)題很難在一朝一夕得到徹底解決,當(dāng)前我國(guó)農(nóng)村水污染問(wèn)題依然十分突出,因此要充分認(rèn)識(shí)我國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染的嚴(yán)峻形勢(shì),并逐步構(gòu)建適合于我國(guó)國(guó)情的農(nóng)業(yè)面源污染科學(xué)防控技術(shù)體系,還有很長(zhǎng)的路要走。
鑒于目前國(guó)家對(duì)農(nóng)村固體廢棄物的治理已經(jīng)有了相對(duì)比較成熟的技術(shù)思路和政策措施,本文重點(diǎn)針對(duì)我國(guó)農(nóng)村主要水體污染物的來(lái)源進(jìn)行了深入解析,并根據(jù)多年來(lái)從事相關(guān)工作的經(jīng)驗(yàn),試圖從技術(shù)層面提出農(nóng)村水體面源污染防控的技術(shù)思路,以期為我國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染的科學(xué)防控與農(nóng)村環(huán)境綜合整治提供參考。
農(nóng)村水體污染物是農(nóng)業(yè)面源污染的重要方面,具有量大、面廣和隨機(jī)發(fā)生等突出特點(diǎn),要將農(nóng)村面源污染問(wèn)題徹底解決,首先要摸清污染物的主要類型與來(lái)源特征,然后才能有的放矢,有針對(duì)性地提出治理策略和布設(shè)相應(yīng)的治理措施。根據(jù)其來(lái)源,我國(guó)農(nóng)村水體污染物可以初步劃分為畜禽養(yǎng)殖糞污污染、水產(chǎn)養(yǎng)殖污染、農(nóng)田面源污染、農(nóng)村居民生活污染和農(nóng)村地表徑流污染等5個(gè)方面。
畜禽養(yǎng)殖糞污污染是農(nóng)業(yè)面源污染的最主要來(lái)源之一。根據(jù)武淑霞等[23]的研究,2015年全口徑統(tǒng)計(jì)測(cè)算全國(guó)生豬、奶牛、肉牛、家禽和羊的糞污產(chǎn)生量為 5.687×109t,其中新鮮糞便產(chǎn)生量約為1.019×109t,尿液約為 8.900×108t,沖洗污水約為3.778×109t。這個(gè)量還未包含50頭以下分散型生豬養(yǎng)殖戶的糞污產(chǎn)生量。根據(jù)第一次污染源普查公布的結(jié)果,2007年全國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)對(duì)于農(nóng)業(yè)源主要污染物的貢獻(xiàn)率分別為:化學(xué)需氧量(COD)95.8%、總氮(TN)37.9%和總磷(TP)56.3%(表1),尤其是COD和TP的貢獻(xiàn)率為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中最高。2017年第二次污染源普查全國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)COD和TN排放量分別達(dá)到1 000.53萬(wàn)t和59.63萬(wàn)t,分別占全國(guó)農(nóng)業(yè)排放總量的比例為46.7%和19.6%,占農(nóng)業(yè)源的比例為93.8%和42.1%,比第一次污染源普查的占比略有降低,但仍然為第一大污染源。因此對(duì)畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染排放的治理對(duì)于有效控制農(nóng)業(yè)面源污染有著舉足輕重的作用。
表1 全國(guó)第一次和第二次污染源普查農(nóng)業(yè)源主要水體污染物排放量Table 1 The discharge of major water pollutants from agricultural sources in the first and second national surveys of pollution sources in China
隨著我國(guó)養(yǎng)殖固廢資源化利用政策的不斷推進(jìn),規(guī)?;笄蒺B(yǎng)殖場(chǎng)的固體糞便問(wèn)題已經(jīng)初步得到有效解決,在畜禽糞便處理模式中,儲(chǔ)存利用和生產(chǎn)有機(jī)肥的比例已經(jīng)達(dá)到65%~75%[24]。當(dāng)前影響畜禽養(yǎng)殖糞污處理的最主要瓶頸在于糞污水或沼液的儲(chǔ)存或及時(shí)利用問(wèn)題,其中規(guī)?;B(yǎng)殖場(chǎng)農(nóng)田消納容量不足與需求的季節(jié)性變化是最主要的限制性因素,因此多數(shù)養(yǎng)殖企業(yè)為了維持正常的生產(chǎn)不得不采用成本較高的工業(yè)化治理模式對(duì)養(yǎng)殖廢水進(jìn)行處理,但是由于運(yùn)行成本的問(wèn)題,工程運(yùn)行率相對(duì)不高。不過(guò)也有少部分企業(yè)采用了低成本的生態(tài)化治理與N、P循環(huán)利用技術(shù)模式[25],這是當(dāng)前較有前景的發(fā)展方向。根據(jù)本研究團(tuán)隊(duì)的調(diào)查和初步估算,當(dāng)前規(guī)?;B(yǎng)殖場(chǎng)(主要是豬場(chǎng))的糞污水資源化利用率不超過(guò)60%(不含采用工程化工藝處理的部分),因此我國(guó)的糞污污染治理依然是任重而道遠(yuǎn)。
水產(chǎn)養(yǎng)殖可以劃分為天然水域養(yǎng)殖和非天然水域養(yǎng)殖兩大類,其中由于我國(guó)環(huán)境保護(hù)力度的不斷加大,天然水域的投餌養(yǎng)殖在大部分區(qū)域已經(jīng)基本取締。當(dāng)前水產(chǎn)養(yǎng)殖中有重要環(huán)境影響的主要是非天然水域投餌養(yǎng)殖產(chǎn)生的水體污染??梢哉f(shuō),水產(chǎn)養(yǎng)殖污染是養(yǎng)殖業(yè)污染中最難管控的一類污染源,其主要原因一方面因?yàn)榉翘烊凰蛩a(chǎn)養(yǎng)殖的規(guī)模相差懸殊、類型繁雜,很難有針對(duì)性地提出相應(yīng)的治理措施;另一方面,多數(shù)非天然水域養(yǎng)殖均采用的是年底一次性干塘捕撈模式,加上排水季節(jié)主要為冬季,因此大規(guī)模集中排放的尾水很難得到快速有效處理。基于這些復(fù)雜原因,我國(guó)至今尚未頒布一條國(guó)家層面上的強(qiáng)制性水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水污染物限定標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)第二次污染源普查公布的結(jié)果,從當(dāng)前來(lái)看水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)污染物排放量在農(nóng)業(yè)源中的貢獻(xiàn)率并不算高,分別為COD 6.2%、氨氮10.3%、TN 7.0%和TP 7.6%,但是對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)相對(duì)較發(fā)達(dá)的南方平原河網(wǎng)區(qū)而言,養(yǎng)殖尾水的階段性集中排放會(huì)對(duì)下游河湖水體的水質(zhì)構(gòu)成嚴(yán)重沖擊,因此值得高度關(guān)注。2019年經(jīng)湖南省人民政府批準(zhǔn)、湖南省生態(tài)環(huán)境廳和市場(chǎng)監(jiān)督管理局聯(lián)合頒布了國(guó)內(nèi)首部針對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)污染物排放的地方標(biāo)準(zhǔn)——《湖南省水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 43/1752—2020),確定的水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水主要污染物排放限值的一、二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分別為:高錳酸鹽指數(shù)為15 mg/L和25 mg/L、TN為2.0 mg/L和5.0 mg/L、TP為0.4 mg/L和0.8 mg/L。這是國(guó)內(nèi)首次發(fā)布的強(qiáng)制性水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水污染物排放地方標(biāo)準(zhǔn),并于2021年2月正式實(shí)施,這顯然是一個(gè)很好的開(kāi)端,該地方標(biāo)準(zhǔn)的頒布對(duì)于進(jìn)一步推進(jìn)我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的良性發(fā)展和強(qiáng)化水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)尾水排放監(jiān)管將起到重要推動(dòng)作用。
水產(chǎn)養(yǎng)殖污染控制技術(shù)是當(dāng)前水污染治理的技術(shù)難點(diǎn),其污染形式主要包括兩個(gè)方面,一是過(guò)量投餌導(dǎo)致的餌料剩余對(duì)養(yǎng)殖水體本身的直接污染,二是養(yǎng)殖污水直接排放導(dǎo)致下游受納水體的污染。有研究表明,采用塘庫(kù)分區(qū)養(yǎng)殖、不同品種立體養(yǎng)殖、稻田(池塘)綜合種養(yǎng)以及多種餌料系數(shù)提高技術(shù)等綜合技術(shù)均有一定的減污效果[26-28],值得進(jìn)一步深入研究和探索。此外,李麗芬等[29]對(duì)池塘養(yǎng)殖N、P負(fù)荷的估算結(jié)果表明,池塘養(yǎng)殖中底泥TN占比約為60%,TP占比約為85%,因此對(duì)池塘養(yǎng)殖生產(chǎn)中底泥的合理處置也是面源污染防控的重要方面。
農(nóng)田面源污染污染物的主要來(lái)源為農(nóng)田灌溉退水、降雨徑流泥沙、農(nóng)田地下潛流(地下水)排水等攜帶的N、P污染物,除了極少數(shù)情況下(如新施有機(jī)肥遇到降雨沖刷)以外,農(nóng)田排放的COD很少,一般可以忽略不計(jì)。根據(jù)第一次污染源普查的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,農(nóng)田(即種植業(yè))產(chǎn)生的TN和TP占農(nóng)業(yè)源N、P的比例分別高達(dá)59.1%和38.2%,第二次污染源普查的結(jié)果略有降低,分別為50.9%和35.9%。但是污染源普查主要是基于不同區(qū)域化肥從農(nóng)田中的流失系數(shù)進(jìn)行估算的,而未充分考慮N、P在向下游水體遷移過(guò)程中的自然消納,因此兩次污染源普查對(duì)農(nóng)田N、P流失的估算數(shù)據(jù)可能較實(shí)際情況均有偏高。如俞映倞等[30]根據(jù)對(duì)近20年來(lái)的文獻(xiàn)總結(jié)發(fā)現(xiàn),過(guò)程攔截技術(shù)對(duì)種植業(yè)產(chǎn)生N、P排放的攔截效率分別可達(dá)15%~40%和14%~42%。在流失強(qiáng)度相對(duì)較大的亞熱帶丘陵區(qū)近10年的長(zhǎng)期觀測(cè)結(jié)果顯示,從小流域或集水區(qū)尺度(約0.9~52 km2)來(lái)看,通過(guò)水體流失的N、P總量在流域N、P總輸入中的占比(即河流輸出系數(shù))實(shí)際上并不高,分別為T(mén)N 6.6%~12.3%,TP 3.3%~7.4%,輸 出 負(fù) 荷 分 別 為T(mén)N 7.39~27.98 kg/(hm2·a)[31]、TP 0.33 ~ 2.95 kg/(hm2·a)[32]。夏永秋等[33]利用模型分析方法對(duì)全國(guó)種植業(yè)N素徑流損失的估算結(jié)果顯示,2011年總損失量為0.96 Tg,占當(dāng)年氮肥總投入量的比例為6.0%,與孟岑等[31]的研究結(jié)果基本一致。農(nóng)田N、P流失狀況與氣候、地形地貌、區(qū)域土地利用方式有密切關(guān)系,如嚴(yán)磊等[34]對(duì)太湖水旱輪作區(qū)的研究結(jié)果表明,太湖地區(qū)雨養(yǎng)麥田的徑流發(fā)生概率與降水發(fā)生概率變化并不完全一致,這與作物不同生長(zhǎng)階段的耗水特性變化有密切關(guān)系。某一區(qū)域農(nóng)田的占比情況與N、P的流失也有一定關(guān)系,如Wang等[35]在亞熱帶丘陵區(qū)的研究結(jié)果表明,在流域農(nóng)田比例超過(guò)12%~29%這一臨界值范圍時(shí),水體N、P的濃度會(huì)表現(xiàn)出“突變性”的增加趨勢(shì)。此外,化肥的施用時(shí)間對(duì)其流失也有很大影響,Liu等[36]在南方雙季稻區(qū)的最新研究結(jié)果表明,稻田化肥流失的窗口期為10~15 d,超過(guò)該階段N、P的流失強(qiáng)度會(huì)大幅度降低??傊珖?guó)不同區(qū)域農(nóng)田N、P的流失情況千差萬(wàn)別,對(duì)面源污染的貢獻(xiàn)大小及控制途徑也有待進(jìn)一步地深入研究。
我國(guó)農(nóng)村居民生活污染的主要來(lái)源為生活污水的直排和固體廢棄物的隨意丟棄,其中廁所固液糞便稱為“黑水”,洗澡與廚房生活污水稱為“灰水”。從我國(guó)目前實(shí)際的污水處理能力來(lái)看,城市與農(nóng)村地區(qū)污水處理水平差別巨大,城鄉(xiāng)建設(shè)部在2004年開(kāi)展的《村莊人居環(huán)境現(xiàn)狀與問(wèn)題》調(diào)查報(bào)告顯示,我國(guó)當(dāng)時(shí)有96%的村莊沒(méi)有排水渠道和污水處理系統(tǒng),但近年來(lái)的形勢(shì)有所改觀,根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部的統(tǒng)計(jì),全國(guó)“十三五”末已經(jīng)有90%的村莊開(kāi)展了清潔行動(dòng),衛(wèi)生廁所普及率達(dá)到60%,生活垃圾收運(yùn)處置體系覆蓋84%的行政村,但是水環(huán)境問(wèn)題依然突出,如河南省農(nóng)村建設(shè)污水處理設(shè)施的村莊目前仍不足5%[37],生產(chǎn)和生活污水隨意排放是導(dǎo)致農(nóng)村河流、池塘等大小水體普遍遭到污染的最直接原因,甚至嚴(yán)重威脅到當(dāng)?shù)氐娘嬘盟踩蜕鷳B(tài)環(huán)境健康。因此加強(qiáng)農(nóng)村生活污染的治理也迫在眉睫。
我國(guó)農(nóng)村日人均生活污水產(chǎn)生量根據(jù)各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和生活習(xí)慣有一定的差異,根據(jù)孔赟等[38]的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,在西部地區(qū)約為110~200 L/(人·d),在東部地區(qū)約為170~300 L/(人·d),在經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)和特區(qū)可達(dá)280~630 L/(人·d)。但是也有調(diào)查數(shù)據(jù)顯示比這個(gè)水平要低很多,如孫瑞敏[39]調(diào)查發(fā)現(xiàn),一般農(nóng)村的生活污水產(chǎn)生量?jī)H為20~75 L/(人·d),低的僅有5 L/(人·d),均顯著低于各區(qū)域城鄉(xiāng)平均的標(biāo)準(zhǔn)水平。但是無(wú)論是農(nóng)村還是城市,人均產(chǎn)生的主要污染物(COD、TN、TP)負(fù)荷相差并不是很大(表2),第一次污染源普查的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,COD、TN、TP的排放量占全國(guó)污染排放總量的比例分別為14.2%、22.2%和27.4%,而第二次污染源普查的結(jié)果顯示,生活污水COD的占比有所上升(23.3%),但TN、TP的占比皆有所下降,分別為14.7%和11.7%,表明近年來(lái)國(guó)家在各地農(nóng)村地區(qū)全面推行的“廁所革命”政策,在很大程度上提升了農(nóng)村生活污水的治理率,為改善農(nóng)村環(huán)境和降低排放負(fù)荷起到了積極作用,但是也出現(xiàn)一些新的問(wèn)題,比如有些地方過(guò)于強(qiáng)調(diào)污水的管網(wǎng)收集和集中化設(shè)備處理,導(dǎo)致出現(xiàn)了不少因?yàn)槿狈\(yùn)行費(fèi)而無(wú)法運(yùn)行的“曬太陽(yáng)工程”。另一方面,有些地區(qū)片面倡導(dǎo)水沖廁所,這雖然可在不同程度上改善農(nóng)村庭院的環(huán)境,但是由于沒(méi)有后續(xù)的配套治理措施,反而增加了糞污水的排放量,直接導(dǎo)致了村域小微水體的污染。因此針對(duì)我國(guó)農(nóng)村地區(qū)居民分散度高、污水集中收集難度大、經(jīng)濟(jì)條件差等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,對(duì)農(nóng)村生活污染的治理原則還是應(yīng)該以推行靈活、分散、小型化、無(wú)動(dòng)力和生態(tài)化的治理技術(shù)為主。
農(nóng)村地表徑流污染是指由于降雨沖刷作用直接將農(nóng)村地區(qū)地表累積或者干濕沉降的污染物匯入下游水體,導(dǎo)致受納水體出現(xiàn)的污染現(xiàn)象,其主要來(lái)源包括三個(gè)方面。
1)大氣干濕沉降直接帶來(lái)的N、P污染物。這是農(nóng)村面源污染一個(gè)很大的輸入項(xiàng),由于其來(lái)源的不確定性,在第一、二次污染源普查中均未預(yù)考慮,因此從政府層面發(fā)布的污染負(fù)荷估算結(jié)果均未包含這一部分污染物的量。大氣干濕沉降的N、P污染物在各地所占的比例有較大差異,但都主要以N沉降為主。以湖南紅壤丘陵區(qū)為例,不同植被類型區(qū)大氣N沉降量有一定的差異,變化范圍為7.2~30.3 kg/(hm2·a)[41],沉降TN平均占流域TN輸入的比例平均為21%[21],這個(gè)沉降量水平要顯著低于北方地區(qū),如華北地區(qū)多年多點(diǎn)的TN沉降量均值達(dá)到80~90 kg/(hm2·a)[42]。
2)散養(yǎng)畜禽遺留在地表的糞便污染物。農(nóng)村家庭一般都有散養(yǎng)少量雞鴨鵝的習(xí)慣,以湖南省長(zhǎng)沙縣農(nóng)村為例,根據(jù)2012—2018年調(diào)查結(jié)果,一般平均每戶散養(yǎng)雞鴨鵝的數(shù)量為5.0~14.2只/a,按第一次農(nóng)業(yè)面源污染普查采用的產(chǎn)污系數(shù)數(shù)據(jù)(以蛋雞每年存欄時(shí)間300 d計(jì))初步估算,平均散養(yǎng)家禽的污染物產(chǎn)生量分別為:COD 30.8~87.3 kg/(戶·a)、TN 1.74~4.94 kg/(戶·a)和TP 0.35~0.98kg/(戶·a),從區(qū)域?qū)用鎭?lái)講,居民住戶密度約為74.6戶/km2,據(jù)此初步估算結(jié)果表明,散養(yǎng)家禽產(chǎn)生的主要污染負(fù)荷在流域輸出的年均負(fù)荷(COD 182.4 t/km2、TN 1 640.8 kg/km2、TP 22.8~247.8 kg/km2)[12-13,43]中 的平均占比分別為6.1%、1.2%和1.2%(表3),這個(gè)量顯然也是不容忽視的。
3)未集中收集處理的生活糞污水。多數(shù)的農(nóng)村居民除廁所糞便以外的廚房洗漱和洗衣污水會(huì)直排進(jìn)入周邊的排水系統(tǒng),一般很少經(jīng)過(guò)集中系統(tǒng)處理。有些地區(qū)一些分散型養(yǎng)殖廢水也會(huì)與降水地表徑流一起直接排入環(huán)境。
上述污染源中前兩項(xiàng)實(shí)際上在當(dāng)前多數(shù)的工程治理措施設(shè)計(jì)中一般是被忽略的內(nèi)容,因?yàn)闆](méi)有明確的治理目標(biāo),污染物來(lái)源也高度分散,治理效果也不像其它有明確來(lái)源的污染那么明顯,因此經(jīng)常被忽略也在情理之中。但是根據(jù)研究,單是降雨帶來(lái)的濕沉降N就占流域尺度上總氮輸入的20%以上,因此這個(gè)量是十分巨大的,絕對(duì)不容忽視。再加上其它如分散養(yǎng)殖雞鴨鵝等家禽排放的糞便也會(huì)隨著降水過(guò)程中產(chǎn)生的地表徑流集中流失,因此強(qiáng)化村域地表徑流的治理顯然也十分重要。農(nóng)村由于人口居住相對(duì)分散,因此更適合于采用分散型的治理技術(shù),并且可以因地制宜通過(guò)與庭院經(jīng)濟(jì)結(jié)合強(qiáng)化糞污水的循環(huán)利用,從而起到事半功倍的作用。
我國(guó)農(nóng)村水體面源污染來(lái)源復(fù)雜,治理難度大,僅僅依靠實(shí)施某一單項(xiàng)技術(shù)難以湊效,因此必須堅(jiān)持貫徹“放眼長(zhǎng)遠(yuǎn)、預(yù)防為主、防治并重”的基本原則,在此基礎(chǔ)上根據(jù)廣大農(nóng)村地區(qū)污染物產(chǎn)生、遷移和去向的基本路徑來(lái)確定綜合防控的基本策略,具體包括源頭減量、過(guò)程攔截、末端消納和資源循環(huán)利用等4個(gè)方面,從而形成農(nóng)村水體面源污染全程綜合防控的技術(shù)體系(圖1)。
表3 湖南省典型亞熱帶丘陵區(qū)小流域村域地表徑流污染負(fù)荷估算Table 3 Estimation of pollution loads of village surface runoff in small watershed in the typical subtropical hilly area of Hunan Province, China
從源頭上最大程度地減少污染物向環(huán)境的排放量是污染防控最為重要的環(huán)節(jié),可以起到事半功倍的治污效果。從農(nóng)村地區(qū)污染物產(chǎn)生源頭的五個(gè)方面(圖1)來(lái)看,其中農(nóng)田污染源頭減量技術(shù)主要包括種植業(yè)化肥與農(nóng)藥減量技術(shù)、秸稈和包裝品回收與資源化利用技術(shù)等;畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染源頭減量技術(shù)主要包括飼料營(yíng)養(yǎng)調(diào)控減排技術(shù)、欄舍管理減排技術(shù)、糞污水肥料化利用技術(shù)、利用養(yǎng)殖糞污生產(chǎn)動(dòng)物蛋白技術(shù);水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)污染源頭減量技術(shù)主要包括水體立體養(yǎng)殖技術(shù)、水域分區(qū)養(yǎng)殖和水質(zhì)原位凈化技術(shù)等;生活污水源頭減量技術(shù)主要包括黑灰水分離技術(shù)、四池凈化技術(shù)、生活污水生態(tài)處理和資源化利用技術(shù)等;村域徑流污染源頭減量技術(shù)主要包括地表徑流就地?cái)r截治理、雨水資源綜合利用技術(shù)等,其核心是要解決干濕沉降和地表累積污染物的就地?cái)r截消納問(wèn)題。由于全國(guó)各地條件差異巨大,這些技術(shù)也必須因地制宜地加以選擇應(yīng)用,要避免照搬照抄和生搬硬套。
經(jīng)過(guò)源頭減量以后,還會(huì)有部分污染物隨著地表徑流向下游遷移匯聚,在此過(guò)程中主要利用水流遷移路徑中的溝、渠和塘系統(tǒng),通過(guò)建設(shè)生態(tài)攔截溝、攔水壩、透水壩、在溝渠底部修建擋水坎和建設(shè)微型生態(tài)池塘濕地等技術(shù)措施,可以大幅度降低N、P污染物向下游的遷移。上述措施主要作用機(jī)理在于可在最大程度上延長(zhǎng)地表徑流的水力停留時(shí)間,農(nóng)田溝網(wǎng)與小河道系統(tǒng)中的水生植物和微生物因而可以有更多的時(shí)間對(duì)水體中的N、P污染物起到攔截、吸收、轉(zhuǎn)化和沉淀等自然消納作用,從而減少其向下游的遷移輸送。有研究表明,源頭溪流水網(wǎng)及其水生生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水體N、P具有很強(qiáng)的消納作用[44],根據(jù)Alexander等[45]對(duì)美國(guó)密西西比河流域的研究,河流N的輸出強(qiáng)度隨河道寬度的增加呈現(xiàn)出顯著的冪函數(shù)下降趨勢(shì),即河道越小其對(duì)N的消納能力則越強(qiáng),因此充分發(fā)揮我國(guó)南方地區(qū)發(fā)達(dá)的河網(wǎng)系統(tǒng)的生態(tài)作用是解決農(nóng)村面源污染問(wèn)題的重要途徑。
在地表徑流進(jìn)入大型河道或湖庫(kù)等大水體之前,如果水質(zhì)仍然未能達(dá)到水質(zhì)要求,則可以在集水區(qū)或小流域出口構(gòu)建導(dǎo)流系統(tǒng),將從農(nóng)區(qū)出來(lái)的地表徑流導(dǎo)入附近一個(gè)面積相對(duì)較大的池塘或天然濕地系統(tǒng),再對(duì)出水進(jìn)行進(jìn)一步的凈化處理,讓地表徑流在這里“轉(zhuǎn)個(gè)彎”,得到進(jìn)一步凈化并達(dá)到要求之后再排入目標(biāo)水域。如果小流域出口沒(méi)有合適的小型天然塘庫(kù)濕地,也可以新建一個(gè)多級(jí)人工濕地系統(tǒng)[46],并根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件在濕地中配置一定比例的水生植物、鰱魚(yú)、鳙魚(yú)、蚌和螺等有較強(qiáng)水體凈化功能的水生動(dòng)植物,對(duì)地表徑流實(shí)行進(jìn)一步的凈化處理。多級(jí)人工濕地系統(tǒng)可以根據(jù)目標(biāo)水質(zhì)要求和地形條件設(shè)計(jì)為無(wú)動(dòng)力運(yùn)行模式,因此具有較強(qiáng)的可操作性。
在末端消納環(huán)節(jié),除了構(gòu)建濕地工程以外,有些生態(tài)治理技術(shù)也可以在這里集成應(yīng)用,比如水生植物組合消納技術(shù)、水產(chǎn)生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)、水生植物飼料化利用技術(shù)等。末端消納治理工程也可以與鄉(xiāng)村環(huán)境治理工程密切結(jié)合,將其打造成休閑娛樂(lè)景觀,從而起到一舉多得的作用。
資源循環(huán)利用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面,一是對(duì)環(huán)境N、P污染物本身的資源化利用,比如對(duì)人畜糞污的肥料化利用;另一方面是對(duì)治污過(guò)程中形成的一些中間產(chǎn)物的資源化利用,比如對(duì)生態(tài)攔截植物生物質(zhì)的飼料化或肥料化利用[25],對(duì)治污工程(溝塘濕地)底泥的肥料化利用等。但是值得關(guān)注的是,有些技術(shù)盡管從理論上可行,但是由于經(jīng)濟(jì)效益低,或者需要的勞動(dòng)力成本高,很難得到有效推廣,比如植物生物質(zhì)的肥料化利用技術(shù),因此研發(fā)農(nóng)業(yè)廢棄物高效資源化利用技術(shù)是實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用的關(guān)鍵。中科院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研發(fā)的綠狐尾藻高效飼料化利用技術(shù)即具有這一特點(diǎn)[47-48],值得在我國(guó)南方地區(qū)大力推廣應(yīng)用。此外,利用畜禽固廢養(yǎng)殖黑水虻和蚯蚓等動(dòng)物蛋白轉(zhuǎn)化技術(shù)、利用養(yǎng)殖糞污水生產(chǎn)新型能源物質(zhì)或化工原料技術(shù)等,也值得進(jìn)一步深入探討。
從治污技術(shù)的總體布局來(lái)看,資源循環(huán)利用措施應(yīng)該體現(xiàn)在面源污染防控的每一個(gè)環(huán)節(jié)(圖1),在污染源頭實(shí)施畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)糞污肥料化利用技術(shù),在農(nóng)戶分散型居民生活污水處理工藝中鼓勵(lì)發(fā)展以家庭為單位的庭院小型果菜園,就近實(shí)現(xiàn)糞污水的綜合利用和減排,對(duì)生態(tài)攔截溝渠中的水生植物定期收割并飼料化利用,對(duì)于小流域或集水區(qū)尾端的生態(tài)濕地通過(guò)人放天養(yǎng)的方式發(fā)展?jié)竦佤~(yú)菜經(jīng)濟(jì)等,這些均是行之有效的污染物資源循環(huán)利用途徑。
農(nóng)業(yè)面源污染治理的主要目標(biāo)是減少N、P污染物向下游水體的遷移輸送,而水體是污染物遷移的主要介質(zhì),因此以一定面積或規(guī)模的小流域或集水區(qū)為基本單元開(kāi)展綜合治理,有利于就近解決種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)、上游與下游治理措施的銜接問(wèn)題,不僅能有效降低治理成本,還可在最大程度上提升治理技術(shù)措施或工程的治理效率。有研究表明,N、P面源污染物在向下游遷移過(guò)程中會(huì)在環(huán)境中存留較長(zhǎng)的時(shí)間,即從輸入到輸出在時(shí)間上具有一定的滯后性[49-50],小流域治理的最大優(yōu)點(diǎn)在于可根據(jù)水流匯集方向布設(shè)前端減控、中間遷移過(guò)程生態(tài)攔截和末端生態(tài)濕地消納利用等綜合治理技術(shù)措施或工程,從污染物產(chǎn)生的水系源頭解決根本性問(wèn)題[4],將問(wèn)題消滅在萌芽之中,避免因積少成多而使得問(wèn)題出現(xiàn)擴(kuò)大化趨勢(shì)。在小流域和集水區(qū)范圍內(nèi),集中同步布設(shè)控制N、P污染物的產(chǎn)生、遷移和消納的治理措施,最終形成小流域或集水區(qū)單元的源頭減量、過(guò)程攔截和末端消納利用的污染物全程綜合防控技術(shù)模式,最大程度上降低污染物向下游水體的遷移匯集,這樣不僅治理效果好,還可為資源循環(huán)利用打造良好的基礎(chǔ)。從2015年開(kāi)始國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)與農(nóng)業(yè)農(nóng)村部聯(lián)合部署的農(nóng)業(yè)環(huán)境突出問(wèn)題治理專項(xiàng)“典型流域農(nóng)業(yè)面源污染綜合治理試點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目”,就主要貫徹了流域綜合治理的重要理念,該項(xiàng)目連續(xù)執(zhí)行3年(2016—2018年),到2019年調(diào)整為“長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶農(nóng)業(yè)面源污染治理專項(xiàng)”,治理思路仍然保持基本一致。
小流域治理需要注意的是設(shè)計(jì)的規(guī)模大小必須要適中,一般集水區(qū)面積控制在5~10 km2為宜,規(guī)模過(guò)大則難以管理,規(guī)模過(guò)小則難以形成綜合效益。但是這一原則也要靈活掌握,比如在南方平原河網(wǎng)區(qū),由于地勢(shì)低洼、河網(wǎng)密布,甚至諸多區(qū)域的溝渠系統(tǒng)是灌排兩用的,水系匯集方向因時(shí)而變,因此很難以小流域作為標(biāo)準(zhǔn)劃分治理區(qū)域,因而此時(shí)更適合依據(jù)產(chǎn)業(yè)布局或生產(chǎn)管理的行政區(qū)域(如村組)作為劃分治理區(qū)域的原則,區(qū)內(nèi)應(yīng)盡量涵蓋種植、養(yǎng)殖和加工等多個(gè)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié),重點(diǎn)從N、P養(yǎng)分平衡角度確定治理區(qū)域規(guī)模的大小,也是以5~7 km2(不超過(guò)一萬(wàn)畝)為宜,以便于形成相對(duì)獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)循環(huán)模式??傊?,采用集中連片的綜合治理效果要明顯好于分散、單一的治理措施。
我國(guó)多數(shù)農(nóng)村地區(qū)當(dāng)前主要采用的是家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制,生產(chǎn)單元小而散,集體經(jīng)濟(jì)不夠發(fā)達(dá),經(jīng)濟(jì)條件也十分有限,而污染治理作為一項(xiàng)公益性治理工程,依靠以小農(nóng)戶為主的經(jīng)濟(jì)體投入是不現(xiàn)實(shí)的,而以國(guó)家為主的長(zhǎng)期投入則負(fù)擔(dān)過(guò)重,難以大面積鋪開(kāi),因此必須因地制宜,一方面要堅(jiān)持應(yīng)用以低成本、無(wú)動(dòng)力或微動(dòng)力的工程技術(shù)為主,另一方面也必須強(qiáng)化生態(tài)化的治理理念,盡量減少工程投入,充分利用大自然的力量解決以水體富營(yíng)養(yǎng)化為主的農(nóng)業(yè)面源污染問(wèn)題。
農(nóng)業(yè)面源污染生態(tài)治理技術(shù)主要包括污染物生態(tài)攔截技術(shù)、生態(tài)濕地消納技術(shù)和生態(tài)攔截植物處理與資源化利用技術(shù)等。在北方地區(qū)主要以減少坡地泥沙及N、P養(yǎng)分流失為主,栽植的植物建議采用有水土保持功能的旱生叢生草本或低矮小灌木為主,如:黃花菜(Hemerocallis lilioasphodilus)、龍須草(Poa sphondylodes)、沙打旺(Astragalus adsurgens)、紫穗槐(Amorpha fruticosa)、沙蒿(Artemisia desertorum)和沙柳(Salix cheilophila)等[51],北方地區(qū)由于多數(shù)農(nóng)田溝渠中僅為季節(jié)性流水,因此不宜栽植水生植物,只需利用天然定植的野生植物即可起到很好的生態(tài)攔截效果。而在南方地區(qū)則不同,溝道一般都是常年流水,可以充分利用自然定植的野生植物,但是為了盡快見(jiàn)效和取得更好的景觀效果,也可在溝道的不同部位選擇栽植多種類型的生態(tài)攔截植物,可供選擇的植物種類也十分豐富(表4),可以綜合考慮景觀需求、污染物來(lái)源特征、季節(jié)互補(bǔ)、實(shí)際攔截效果和經(jīng)濟(jì)效益兼顧等多種因素進(jìn)行選擇性組合,形成不同的植物組合模式[52](表5),這些植物可對(duì)徑流中的N、P污染物起到很好的攔截消納作用。
農(nóng)業(yè)面源污染的核心是N、P流失的問(wèn)題,而N、P對(duì)于農(nóng)業(yè)又是有用的養(yǎng)分資源,因此農(nóng)業(yè)面源污染的治理從本質(zhì)上決定了可以通過(guò)資源循環(huán)利用最大限度地減少N、P向下游的遷移或流失,這是一般的工業(yè)點(diǎn)源污染所不具備的優(yōu)勢(shì)。吳永紅等[53]總結(jié)提煉并逐步完善形成的農(nóng)村面源污染治理“3R”理論,即源頭減量(Reduce)、過(guò)程阻斷(Retain)和生態(tài)修復(fù)(Restore),隨后楊林章等[3]又進(jìn)一步將其完善為“4R”理論,增加了“養(yǎng)分再利用”(Reuse)。3R和4R的核心觀點(diǎn)主要是在減少N、P流失的基礎(chǔ)上倡導(dǎo)最大程度地利用生物措施增加流失N、P的資源化利用效率,即所謂的“變廢物為資源”。事實(shí)上,我國(guó)許多地區(qū)多年來(lái)形成的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù),如豬—沼—果(菜、茶)技術(shù)、?;~(yú)塘技術(shù)以及近年來(lái)逐漸形成技術(shù)體系的稻田綜合種養(yǎng)技術(shù)(包括稻田養(yǎng)魚(yú)、養(yǎng)鴨、養(yǎng)蟹、養(yǎng)鰍等)[27-28],這些均是利用了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈之間的物質(zhì)循環(huán)原理,可從很大程度上解決養(yǎng)殖廢棄物的資源化利用問(wèn)題,有些還形成了很好的區(qū)域特色產(chǎn)業(yè),比如稻田養(yǎng)小龍蝦在江蘇盱眙、湖北潛江、安徽合肥、湖南南縣等地均已成為有區(qū)域品牌特色的支柱性農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè),這種有環(huán)保意義的種養(yǎng)結(jié)合技術(shù)思路對(duì)于推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展并促進(jìn)良性農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈條的形成具有重要意義,值得大力提倡和推廣。
表4 我國(guó)亞熱帶區(qū)生態(tài)溝適宜栽培的主要植物類型及應(yīng)用范圍Table 4 Main plant types suitable for cultivation in ecological diches and their application range in subtropical area of China
表5 幾種適宜于我國(guó)亞熱帶地區(qū)的生態(tài)溝或濕地植物配置模式及應(yīng)用條件Table 5 Several plant configuration models and application conditions suitable for ecological ditch or wetland in subtropical area of China
國(guó)務(wù)院辦公廳2016年印發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的意見(jiàn)》,農(nóng)業(yè)部緊接著推出“畜禽養(yǎng)殖業(yè)廢棄物資源化利用整縣推進(jìn)項(xiàng)目”。2021年年初,國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)等十部門(mén)正式印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)污水資源化利用的指導(dǎo)意見(jiàn)》,明確提出“以缺水地區(qū)和水環(huán)境敏感區(qū)域?yàn)橹攸c(diǎn),以城鎮(zhèn)生活污水資源化利用為突破口”,開(kāi)展污水資源化利用的試點(diǎn)示范,推動(dòng)我國(guó)污水資源化利用實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。這些在國(guó)家及地方層面的諸多措施在很大程度上都是從源頭減量和資源循環(huán)的角度解決農(nóng)業(yè)面源污染的問(wèn)題,治理思路十分明確。
生態(tài)治理工程建成后的后續(xù)運(yùn)行與維護(hù)是保障其治理效果的關(guān)鍵,也是當(dāng)前諸多農(nóng)業(yè)面源污染治理示范工程存在的致命問(wèn)題之一,即所謂的“重建輕管”問(wèn)題,這既有客觀方面的原因,如農(nóng)業(yè)本身屬于低效益產(chǎn)業(yè),很難像工業(yè)企業(yè)一樣由產(chǎn)業(yè)本身拿出專門(mén)的資金來(lái)解決末端污染治理的問(wèn)題,地方政府也難從本已艱難的財(cái)政中拿出專門(mén)的資金去支撐面積如此廣泛的農(nóng)村地區(qū)污染治理工程的維護(hù),這些客觀困難在短期內(nèi)還難以從根本上解決。另一方面就是主觀方面的原因,主要包括:1)農(nóng)村土地經(jīng)營(yíng)小規(guī)模兼營(yíng)化和碎片化問(wèn)題導(dǎo)致的污染主體和治理工程受益群體界限不清晰;2)政府主管部門(mén)對(duì)示范工程過(guò)于注重對(duì)可考評(píng)、可驗(yàn)收等“硬性”工程指標(biāo)的要求,而忽視了一些不可見(jiàn)或難量化指標(biāo)的設(shè)置與考評(píng),如環(huán)境保護(hù)宣傳、工程日常巡查和植物措施布設(shè)與常規(guī)管護(hù)等;3)工程設(shè)計(jì)本身缺乏系統(tǒng)性,過(guò)于強(qiáng)化某一單項(xiàng)功能,如景觀功能、灌排功能,而缺乏與周?chē)罕娚a(chǎn)生活本身的有機(jī)銜接與融合。這些問(wèn)題實(shí)際上是完全可以通過(guò)多種途徑從不同程度上加以解決,主要包括兩個(gè)方面,從技術(shù)層面盡量采用前文所述的低成本、無(wú)動(dòng)力和生態(tài)化技術(shù)措施,降低運(yùn)行費(fèi)用;從管理層面而言,可以將生態(tài)治理工程的植物資源化利用權(quán)(工程收益權(quán))委托給特定的農(nóng)業(yè)企業(yè)或者專業(yè)合作社,使治理工程的部分中間產(chǎn)物(如動(dòng)植物產(chǎn)品)可以作為企業(yè)生產(chǎn)的部分原料加以利用,這樣既可以適當(dāng)降低生產(chǎn)成本,同時(shí)也降低了工程的維護(hù)費(fèi)用,一舉兩得。
利用生態(tài)治理工程本身的部分公共資源開(kāi)展適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)活動(dòng)也是一種有效措施,如利用生態(tài)濕地或生態(tài)塘開(kāi)展無(wú)投喂或少投喂的水產(chǎn)養(yǎng)殖[46],產(chǎn)生的收益可以部分解決運(yùn)行維護(hù)的用工成本問(wèn)題[25]。研發(fā)農(nóng)業(yè)面源污染防控中間產(chǎn)物的高值轉(zhuǎn)化技術(shù)是解決工程運(yùn)行維護(hù)難點(diǎn)的重要途徑,如中科院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研發(fā)的綠狐尾藻規(guī)?;墒?、加工和高效飼料化利用技術(shù)在高負(fù)荷養(yǎng)殖糞污水治理中就取得了顯著效果[25,47-48],值得進(jìn)一步研究拓展和推廣應(yīng)用。
我國(guó)農(nóng)村水體面源污染從來(lái)源來(lái)講可以歸納為5個(gè)主要方面,即畜禽養(yǎng)殖糞污水、水產(chǎn)養(yǎng)殖排水、農(nóng)田排水、農(nóng)村生活污水和村域地表徑流,但是由于污染物來(lái)源量大面廣、問(wèn)題復(fù)雜、形勢(shì)嚴(yán)峻,很難一蹴而就,因此首先必須放眼長(zhǎng)遠(yuǎn)從防控策略上做文章,應(yīng)秉持“以防為主,防治并重”的治理方針,統(tǒng)籌考慮源頭減量、過(guò)程攔截、末端治理消納和資源循環(huán)利用的各個(gè)環(huán)節(jié)。在治理路徑上,應(yīng)根據(jù)現(xiàn)階段我國(guó)農(nóng)村地區(qū)生產(chǎn)主體分散、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)差的實(shí)際條件,由政府主導(dǎo)統(tǒng)一部署綜合防控的各項(xiàng)技術(shù)措施,可以概括為“3個(gè)堅(jiān)持”:堅(jiān)持以小流域或集水區(qū)為基本單元開(kāi)展綜合防控措施的總體布局;堅(jiān)持應(yīng)用以低成本、無(wú)動(dòng)力和生態(tài)化為主的農(nóng)村污染治理技術(shù);堅(jiān)持農(nóng)村污染物資源循環(huán)利用和強(qiáng)化治理工程后續(xù)管理的運(yùn)行維護(hù)模式。
經(jīng)過(guò)10余年來(lái)從中央到地方的共同努力,特別是黨的十九大以來(lái),我國(guó)農(nóng)村地區(qū)實(shí)施了一大批生態(tài)環(huán)境治理項(xiàng)目并取得了明顯成效。根據(jù)有關(guān)部委的報(bào)道,全國(guó)至2020年已完成建制村環(huán)境整治13.6萬(wàn)個(gè),92%的縣(市、區(qū))完成了非正規(guī)垃圾堆放點(diǎn)整治,全國(guó)農(nóng)村生活污水治理率達(dá)到25.5%,畜禽糞污綜合利用率超過(guò)70%,秸稈綜合利用率達(dá)到85%,農(nóng)膜回收率達(dá)到80%。第二次全國(guó)污染源普查結(jié)果顯示,與10年前相比,農(nóng)業(yè)領(lǐng)域污染排放量有明顯下降,其中化學(xué)需氧量、總氮、總磷排放量分別下降了19.4%、47.7%和25.5%。但是也存在一些比較突出的問(wèn)題,主要包括:1)精準(zhǔn)治污基礎(chǔ)薄弱,實(shí)用技術(shù)缺口大。面源污染物的環(huán)境遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程十分復(fù)雜,對(duì)污染負(fù)荷的精準(zhǔn)定位和定量研究基礎(chǔ)薄弱,尤其是實(shí)用技術(shù)缺口大,導(dǎo)致治理措施難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)到位。2)農(nóng)村面源污染治理的長(zhǎng)效機(jī)制尚待加強(qiáng)。由于農(nóng)村面源污染治理主要為社會(huì)公益性項(xiàng)目,投資回報(bào)率較低,因此企業(yè)與社會(huì)融投資的積極性不高,加之政府財(cái)力有限,資金缺口較大。3)農(nóng)村面源污染治理項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與驗(yàn)收模式有待完善。建議細(xì)化非工程化生態(tài)治理技術(shù)內(nèi)容和工程后續(xù)運(yùn)行維護(hù)模式的驗(yàn)收規(guī)范。
根據(jù)對(duì)近年來(lái)一些面源污染治理工程實(shí)施過(guò)程的觀察和后續(xù)跟蹤調(diào)查,發(fā)現(xiàn)存在一些較為普遍的問(wèn)題,主要包括“重治理工程,輕治理措施”、“重治污設(shè)備,輕治污技術(shù)”、“重前期治理,輕后期維護(hù)”,尤其是對(duì)于有顯著治污效果的生態(tài)攔截植物的篩選、布局和管護(hù)指導(dǎo)等難以量化測(cè)評(píng)的實(shí)用技術(shù),無(wú)法在工程造價(jià)上得到充分體現(xiàn),導(dǎo)致生態(tài)治理技術(shù)措施得不到應(yīng)有的重視,導(dǎo)致最終出現(xiàn)的現(xiàn)象就是工程建設(shè)很規(guī)范(驗(yàn)收方便),但治理效果不盡人意,其中最主要的原因就是項(xiàng)目在設(shè)計(jì)之初就忽視了工程實(shí)施對(duì)象的復(fù)雜性和生態(tài)治污技術(shù)的重要性。由于治理對(duì)象本身就是千變?nèi)f化的,試圖通過(guò)所謂的“規(guī)范化”驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)來(lái)考核治理工程,則很容易導(dǎo)致出現(xiàn)不考慮實(shí)際治理效果的“形象工程”現(xiàn)象??傊陙?lái)我國(guó)在農(nóng)村面源污染治理方面成績(jī)斐然,有目共睹,但是也還有很長(zhǎng)的路要走,尚需社會(huì)各界的共同努力。