我国农村水体面源污染问题解析与综合防控技术.docx

我国农村水体面源污染问题解析与综合防控技术 引言 随着我国农业集约化程度的不断提高，农业投入品过量使用、农业废弃物不合理处置导致的农业面源污染问题日益突出，已经成为制约我国农业和农村可持续发展的重要限制因素。农业面源污染问题主要是相对于点状分布的工业和城市污染而论，其最大特点在于其多发性、随机性和广布性。水体富营养化是面源污染导致的最突出环境问题，根据2019 年生态环境部发布的《中国环境状况公报》，2018 年全国监测的117 个湖泊（水库）中有85.1%的湖泊水体呈现中度以上营养化状况，其中最主要的污染指标为总磷（TP）、化学需氧量（COD）和高锰酸盐指数。与上世纪80 年代相比，近30 年来长江中下游的湖泊富营养化程度都呈明显的加重趋势，绝大多数湖泊都处于富营养水平，其中浮游植物叶绿素a 和TP 是最主要的营养状态指数贡献因子。第一次（2007 年）全国污染源普查结果显示，我国农业源氮（N）、磷（P）输出对环境的贡献率分别占到57.2%和67.3%，超过工业等其他来源的排放量成为我国环境污染的主要来源，因此近10 年来农业面源污染问题逐步成为社会各界关注的焦点。 早期的大量研究认为，土壤N、P 积累是引起农业面源污染的重要原因，尤其在我国南方地区，由于水热丰沛、复种指数高，长期以来普遍存在化肥过量投入的问题，从20 世纪90 年代开始即已出现土壤养分过剩累积的现象，一些菜园土壤Olsen-P 含量甚至高达400 mg/kg 以上，硝态氮含量高达200 mg/kg 以上。这一方面导致养分资源的严重浪费，同时土壤中积累的N、P还通过淋溶和地表径流逐渐进入地下水和地表水，进一步对农村水环境构成威胁。实际上，面源污染问题是一个世界性的普遍问题，对此，早在2009 年Nature、Science等国际权威杂志均发表文章论述肥料的不平衡施用带来的环境问题以及资源浪费可能造成的全球性资源危机。 氮磷在水体中的富集是导致水体富营养化和水环境恶化的主要原因。近年来，随着研究的不断深入，发现化肥过量施用还只是农业面源污染成因的一个方面，还有更多的因素对面源污染具有重要贡献，比如大气干湿沉降也是地表水N 的重要来源之一。Shen 等的研究表明，在湖南红壤丘陵区，大气沉降N 甚至会占小流域总输出的20%以上。另外，畜禽养殖废弃物向环境排放N、P 的比例已经大幅度上升，在一些养殖密度较高的区域以饲料形式输入的N、P 与以化肥形式输入的比例已经达到基本相当的水平，高达30%~40%，对面源污染也具有重要贡献。大量的研究已经表明，养殖业导致的面源污染问题主要是由于养殖业与种植业的严重脱节导致的废弃物难以循环利用所致。此外，农村生活污水处理率低、农田水利基本建设中忽略排灌系统生态自净功能等也是重要原因。从治理的思路与技术措施而言，可能由于经济发展等多方面的原因，我国长期以来对于河口、河道地带等末端控制工程建设的重视度较高，而对污染源头控制的关注度明显不足，导致污染治理的效果难尽人意。可见，农业面源污染防治并不单纯是一个技术方面的问题，而是一个耦合政策、经济、社会和环境等多因素的系统工程。 1 农村主要水体污染物来源分析 农村水体污染物是农业面源污染的重要方面，具有量大、面广和随机发生等突出特点，要将农村面源污染问题彻底解决，首先要摸清污染物的主要类型与来源特征，然后才能有的放矢，有针对性地提出治理策略和布设相应的治理措施。根据其来源，我国农村水体污染物可以初步划分为畜禽养殖粪污污染、水产养殖污染、农田面源污染、农村居民生活污染和农村地表径流污染等5 个方面。 1.1 畜禽养殖粪污污染 畜禽养殖粪污污染是农业面源污染的最主要来源之一。根据武淑霞等[23]的研究，2015 年全口径统计测算全国生猪、奶牛、肉牛、家禽和羊的粪污产生量为 5.687×109 t，其中新鲜粪便产生量约为1.019×109 t，尿液约为 8.900×108 t，冲洗污水约为 3.778×109 t。这个量还未包含50 头以下分散型生猪养殖户的粪污产生量。根据第一次污染源普查公布的结果，2007 年全国畜禽养殖业对于农业源主要污染物的贡献率分别为：化学需氧量（COD）95.8%、总氮（TN）37.9%和总磷（TP）56.3%（表1），尤其是COD 和TP 的贡献率为农业领域中最高。2017 年第二次污染源普查全国畜禽养殖业COD 和TN 排放量分别达到1 000.53 万t 和59.63 万t，分别占全国农业排放总量的比例为46.7%和19.6%，占农业源的比例为93.8%和42.1%，比第一次污染源普查的占比略有降低，但仍然为第一大污染源。因此对畜禽养殖业污染排放的治理对于有效控制农业面源污染有着举足轻重的作用。 表1 全国第一次和第二次污染源普查农业源主要水体污染物排放量