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1、农业面源污染的现状及控制途径摘要 农业面源污染是导致目前流域水环境质量恶化的主要原因，本文主要介绍了农业面源 污染的现状，产生原因，并着重介绍生态修复方法和新技术处理方法。关键词农业、面源污染、控制措施、人工湿地技术、STCC技术随着集约化农业在我国经济中的不断深入与进步，随之而来的环境污染问题也日益严 重。农村面源污染已成为我国农业发展中的突出问题。本文主要介绍农业面源污染的现状， 探讨其来源，并提出相关控制途径和修复措施。1. 面源污染概述污染物的发生源通常可分为点源、线源、面源、内源，其中，面源污染是指污染物从非 特定的地点，在降雨或融雪冲刷的作用下，通过径流过程而汇入受纳水体（包括河流
2、、湖泊、 水库、海湾等），并造成水体的富营养化或其他形式的污染。美国清洁水法修正案对面 源污染的定义为：污染物以广义的、分散的、微量的形式进入地表或地下水体。“微量”是 指污染物浓度较点源低，但由于面源污染面积范围较大，其造成的污染往往较为严重。其中， 由于农业生产活动的多样性，实践中的农业面源污染包括土壤侵蚀、农田农药化肥流失、畜 禽养殖污染、农村生活污染等。2. 我国农业面源污染的现状我国农业面源污染的现状比较严重。第一次全国污染源普查公告显示，2007 年通过农 业面源污染排放的总氮为270.46万t,总磷为28.47万t,分别占同期全国排放的57.19%和 67.27%。调查表明，农业
3、面源污染即将成为我国流域污染的主要因素，我国七大水系水质总 体为中度污染，湖泊（水库）富营养化问题突出。同时，在农业集约化程度高、氮肥用量大 的地区，面临着严重的地下水硝酸盐污染问题。城乡结合部地区是产生面源污染的主要区域， 而农村畜禽养殖业污染是面源污染的主要来源。3. 农业面源污染的来源1）种植业污染：包括化肥、农药、农膜等。化肥污染是在农业生产中因施用大量化学肥料而引起土壤、水体和大气的污染。研究表 明，氮肥的利用率为 30%40%，磷肥的利用率仅10%15%，钾肥的利用率为 40%60%。化肥 的大量使用，特别是氮肥用量过高，使部分化肥随降雨、灌溉和地表径流进入河、湖、库、 塘，污染了
4、水体，造成了水体的富营养化。长期不合理过量使用化肥，造成土壤结构变差、 土壤板结，地力下降，农作物减产。我国农药年产量50万t,位居世界第二。我国施用农药中杀虫杀螨剂占62%，杀菌剂占 21%，除草剂占17%。当前农药施用品种较多、乱、杂，约有30个品种。由于农药的利用率 低于 30%,所以70%以上的农药散失于环境之中,严重影响农业生态环境。土壤中农药被灌 溉水、雨水冲刷到江河湖海中,污染了水源。农药的不合理使用,在一定时间内或多或少都 有部分残留在农作物上,导致农产品农药残留量增加,严重影响了人民的身体健康和出口贸 易。我国农膜年残留量高达35万t,残膜率达42%，有近一半的农膜残留在土壤
5、中，覆膜5 年的农田农膜残留量可达78kg/hm2。农膜的推广使用给农田土壤带来“白色污染”农膜属 于高分子有机化学聚合物，在土壤中不易降解，逐年积累，污染土壤生态环境。农膜中所含 的联苯酚、邻苯二甲酸酯等还会对农产品带来危害，危害人类健康。2）畜禽养殖业污染畜禽粪便污染问题成为当前农业面源污染的主要污染源之一。根据国家环保总局 2001 开展的23个省畜禽养殖污染调查显示，1999年全国畜禽粪便排放量为19.0亿t,为同年工 业固体废物排放量的2.4倍，而且畜禽粪便C0D排放已达7118万t,大大超过工业废水和生 活污水的 COD 排放量之和。畜禽粪便不经任何无害化处理就直接排放，这些畜禽粪
6、便携带大 量的大肠杆菌、寄生虫卵等病源微生物和大量的氮、磷等进入江河湖泊，不仅污染养殖场周 围的环境，而且导致水体和大气的污染，更是我国江河湖泊富营养化的主要污染源。3）农村生活垃圾农业废弃物污染我国每年有6.5亿t秸秆，约有2/3被无谓焚烧或变成有机污染物。 2000年我国农业源排放甲烷占全国排放总量的80%，氧化亚氮占90%以上。大部分秸秆采取 焚烧的方式，既浪费资源又影响大气环境。农作物秸秆两大面广，焚烧和废弃率高，大量的 秸秆被焚烧或者抛弃于河沟渠或道路两侧，污染大气和水体，影响农村的环境卫生。生活垃圾及工业“三废”污染 我国的生活垃圾数量巨大，利用率极低，大部分在城郊 和乡村露天堆放
7、，特别是塑料袋、农药包装袋等有害垃圾大多随意堆放，不仅占去了大片可 耕田，还可能传播病毒细菌，其渗漏液污染地表和地下水，导致生态环境恶化。“三废”也 不容忽视。不少企业在产品加工过程中讲产生的污水未经达标处理就直接排放，有的随意堆 放加工废弃物如笋壳、果壳、果渣等。工业废水中的有机物和重金属如镉、铅、汞等对水体 的污染严重。污水灌溉农田又使土壤受到污染，并进一步通过食物链进入人体，危害人体健 康。4. 流域面源污染的生态工程防治措施由于污染物在原地被降解；修复时间较段；就地处理操作简单，对周围环境的干扰少； 较少的修复资金，一般只为传统的物理化学方法的30%到50%；人类直接暴露在这些污染物
8、下的机会减少；不产生二次污染，遗留问题少等优点，生态修复技术是未来水体修复的重点 发展趋势。1）截纳控制技术截纳控制技术类似一种缓冲带技术，是利用地表植物的吸收、固定、阻截、渗滤作用 来减少N、P、有机物质的流失，这种技术要求不高，对地表径流污染物的截纳率也不是太 高。截纳技术在小范围、因降雨事件易造成水土流失的苗圃、景园地段的面源污染有一定的 应用前景，特别是炉渣一壤土植物渗滤系统不仅具有高的截纳容量,而且还有较强的吸收N、 P 能力，如果是经济植物还能创造一定的经济收益2）人工湿地技术 人工湿地氮的去除原理：硝化、反硝化。其中分为两个区：（1）植物根区：好氧小区，进行 氨氮的硝化过程（2）
9、远离植物根区：硝态氮缺氧环境，进行反硝化过程，氮以气体形式去 除。人工湿地磷的去除原理：（1）植物和藻类吸收（2）沉淀作用：需经过一系列化学反应（3） 湿地基地材料吸收。人工湿地有机物的去除原理：（1）难溶性有机物：沉淀、过滤（2）可溶性有机物：植物根 系吸附、吸收、降解。人工湿地的类型：水产池塘例如鱼、虾养殖池塘水塘包括农用池塘、储水池塘，一般面积小于8 公顷灌溉地包括灌溉渠系和稻田农用泛洪湿地季节性泛滥的农用地，包括集约管理或放牧 的草地盐田晒盐池、采盐场等蓄水池水库、拦河坝、堤坝形成的大于8公顷的储 水区采掘区积水取土坑、米矿地废水处理场所污水场、处理池、氧化池等。地下输水系统人工管护的
10、岩溶洞穴水系等运河、排水渠输水渠系一般来说：湿地生态系统对TN、TP、TDN、TDP、的去除率分别是60%、50%、40%、20%, 对面源污染具有较好的净化作用。人工湿地技术不仅在对农村生活污水处理方面有很好的发 展前景,而且由于工程具有投资少,效益好,运行管理方便以及抗面源负荷冲击能力强等优 点,适合我国国情,是我国控制农业面源污染,尤其是重污染农业区污染的有效技术手段, 具有较好推广应用前景。3）氧化塘技术 氧化塘是最简单易行的氮磷污染处理措施,易于推广可以用天然池塘,也可以用人工修 造的浅水池塘,塘深约 0.51.5m。农田排水或径流水进入氧化塘后,固体物沉于池底,有机物进行兼氧分解,
11、产生沼气、 二氧化碳和氨,前者散入空气中,后者溶于水中。溶于水中或悬浮水中的有机物进行好氧和 兼氧分解,放出二氧化氮和氨,供藻类营养。藻类进行光合作用放氧,为微生物利用以分解 污水中的有机物质。经过上述一系列作用,达到自然净化的目的,在我国氧化塘技术应用于 农田氮磷污染的防治具有较好推广价值。4）土壤改良剂技术 高分子聚合物聚丙烯酰胺作为土壤结构改良剂很早就被人发现,目前应用于农田氮磷污 染水土保持领域也渐渐成为一个热点,发现采用高分子作为土壤改良剂能改善土壤的结构和 增强土壤中团聚体的水稳定性，特别是PAM，他/她不但能有效的维护土壤团聚体的结构， 而且能形成新的团聚体，PAM与水相互作用形
12、成的黏絮作用有效的缓解了雨滴对土壤表面的 打击并抑制了土壤团聚体的物理-化学分解，抑制了结皮的形成，从而可以增加土壤的入渗 能力，降低地表径流。在我国，这项工作目前还处于研究实验阶段，因其价格及环境危害（PAM 中的少量丙烯酸氮体 AMD 是一种神经毒素）等方面的原因，还没有大面积的推广应用，有待 进一步的研究。5. 新技术的使用STCC 技术：1）核心技术介绍：“STCC污水处理及深度净化技术”是模仿“土壤处理净化污水”的原理， 在日本“四万十川方式”的长期实践经验基础上，采用本地天然材料和废弃材料，研发出具 有自净功能的“不饱和炭”、“脱氮材料”和“除磷材料”等多种介质的填料，组成复合填料
13、 床。通过特殊的曝气系统在填料床中形成好氧缺氧和厌氧交替的环境，达到脱氮和除磷的目 的。处理城镇污水后的出水优于国家城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准，可以 达到国家地表水环境质量标准（GB3838 2002 ） W类标准。備油测节池胡津1池擔林优池肌罠池噪度挣化池除池疔淞预处理賦掘性好氧性尿蓟悝杆軾性去除总国去除機量S调节水麼水豐分鋪育肌物沉淀活泥去除鳶氯去襦cod.ass閃咯 LAS. NH-N工艺涼程图一？料2）新型材料介绍-不饱和炭不饱和炭填料是由天然材料木炭和天然高分子化合物壳聚糖结合加工成的，不饱和炭不仅有 很好的硬度，不易破碎，且与微生物有良好的相容性。电子显微镜研究确认，壳
14、聚糖可在木 炭表面形成薄膜，这个表面光滑的膜有利于微生物进入木炭的毛细血管，形成优势菌群，大 大提高净化污水的能力。不饱和炭粒径10mm左右，比表面积100m2/g,总孔体积0.281ml/g。 由于这种填料的大比表面积，给生物栖息提供了巨大空间，使大量的微生物得以附着，可以 维持很高的生物量。另一方面，由于这种填料的高孔隙率和生物膜的立体结构，可使污水较 方便地进入填料孔隙内部进行代谢作用并净化污水，同是也使得正常脱落的生物膜较为容易 地从填料中随水溢出，大大减少了填料堵塞的可能，提高了使用寿命，预计可超过10年。3）特点：先端的生物净化技术，成熟的处理工艺，完善的运行管理制度。适合于中小规
15、模 污水处理厂，大型污水处理厂的出水深度净化，河流水质治理，湖泊水质治理及环境水体修 复。处理范围广，从高浓度负荷污水到低浓度负荷污水都可进行处理。采用生物处理技术， 处理效率高，出水可以达到景观回用水的要求。采用模块式组合结构，可以根据处理要求和 发展需要同步建设，减少初期的投资建设费用。集中和分散处理相结合，减少下水管道的铺 设费用。运行管理简易，采用无人职守，减少维持管理成本。产污泥量少，没有噪音臭气等 二次污染。单体设施外型与周围景观相融合协调。同时具有安全，高效，稳定，经济，生 态，景观六大特点。4）高效：1、采用污水“自培菌功能”无需引入外来菌种，保证了“本土菌” 强劲的自我繁殖生 存能力、自我修复能力。2、独特的“不饱和炭” “脱氮材料”和“除磷材料”这三种净化材 料创造了“微生物 的极曝效应”大大提高了污水净化效率。5）生态1、污水“自培菌”避免了外加菌种带来的受纳水体生物变异，有利于富营养化水体的 生态修复。2、不投加任何药剂（消毒除外），出水生物活性高。3、全封闭式运行，没有臭气和噪声的二次污染。6）应用实例社会主义新农村村镇污水处理应用-武汉市洪山区青菱乡红霞村(日处理能力1000吨) 处理后出水主要指标达到国家城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002) 级A 标准。红電村水质监测数据(单弧mg
