农业面源污染防治新进展
2010-04-09李立新
李立新 张 亚
(中国地质调查局西安地质调查中心环境评价治理研究中心西安 710054)
农业面源污染防治新进展
李立新 张 亚
(中国地质调查局西安地质调查中心环境评价治理研究中心西安 710054)
面源污染是全世界普遍存在的环境问题,而农业面源污染又是其中最为突出的一部分。农业面源污染是相对于集中排放的生活污水、工业废水的点源污染而言,是面源污染的最重要组成部分。本文着重介绍了农业面源污染形成的基本原理、形成的原因,以及防治的措施。
农业;面源污染;原理;防治
1 农业面源污染
面源污染是相对于点源污染而言的。点源污染主要指工业生产过程中与部分城市生活中产生的污染物,这种污染形式具有排污点位集中、排污途径明确等特征;而面源污染是指由于暴雨径流冲刷地面污染漫性进入水体而造成的污染,降低了水体功能。其污染物包括泥沙、细菌、需氧物质重金属、有机物等。
面污染源一般来自五个方面:农业、森林砍伐、矿业、建筑与城市。其中,农业径流的污染最为普遍,它的主要特征可以概括为:发生区域的随机性、排放途径及排放污染物的不确定性及污染负荷空间分布的差异性。面源污染是全世界普遍存在的环境问题,而农业面源污染又是其中最为突出的一部分。
农业面源污染是当今世界各国环境污染治理最棘手的难题之一。其污染物主要是农村家畜粪便,N、P素肥料使用过程中的硝酸盐、NH4+、磷酸根离子,以及生活过程中产生并排入水体的有机磷、COD,农牧业生产过程中排放出的病毒、病原微生物、农药残留、塑料增塑剂、重金属、放射性物质,以及随着水土流失、生活污水、城市径流途径所携带的分散性固、液态废弃物等。这些污染物在非特定的地点随着暴雨、农田灌排水、土壤侵蚀产生的地面径流和地下渗漏途径,进入河流、湖泊、水库、地下水等水体,最终造成水体污染的一种污染类型。主要包括化肥污染、农药污染、集约化养殖场污染。目前它已经成为了我国水体氮、磷富营养化的主要原因。
农业面源污染最终对水体的影响就是导致水体富营养化加剧。引起水体富营养化的关键因子是水体的氮、磷含量。对于封闭性湖泊水域,当水体无机态总氮大于 0.2mg/L,总磷的浓度达到0.02mg/L时,就可能导致蓝藻等种群的爆发。富营养化是当今世界水污染治理的难点和热点,而N、P则是导致大多数淡水湖泊、水库等水体中藻类生长的最主要关键因子。目前,对我国 22个湖泊的调查结果表明,除 2个属贫营养湖外,其他的 63.3%的湖泊属营养湖泊,如滇池、巢湖、太湖、西湖、东湖等。以巢湖为例,1997年巢湖西半湖水体的总氮、总磷分别超过国家三类水质标准的 3.14和 5.2倍,劣于五类水标准。
2 农业面源污染形成的原因
不合理使用农药、化肥,能够影响土壤、水体和大气的环境质量。农田面源污染的成因中,化肥、农药、没有综合利用的农作物秸秆等都是造成污染的重要因子。农田面源污染途径,主要包括以下几个方面。
(1)化肥用量过高,肥料配比不合理和流失严重。我国化肥的施用量远远超过国际上为防止水体污染而设置的化肥使用安全上限。在肥料配比上 ,全国 N∶P∶K比例为 1∶0.45∶0.17。氮肥用量偏高,重化肥,轻有机肥,造成土壤酸化、地力下降等。化肥营养元素的流失构成了农业面源污染的最重要部分。另外,我国的氮肥平均利用率只有 35%,大部分除以氨和氮氧化物的形态进入大气外,其余大都随降水和灌溉进入水体,导致地下水中氮、磷物质含量增高,江河湖泊富营养化,成为重要农业面源污染物,致使相当一部分地区生产的蔬菜、水果中的硝酸盐等有害物质残留量超标,直接威胁人们身体健康。
(2)农药的污染严重。农药使用水平不高,品种搭配不合理,尤其是高毒农药使用,通过各种渠道汇流到水体中,引起水质污染。在我国,农田中施用的农药,除少部分被作物吸收外,大部分进入了水体、土壤及农产品中。
(3)水土流失、传统灌溉技术落后。水土流失是导致发生面源污染的重要因素,很多营养物流失都与土壤流失有关。这些加重了农田面源污染和生态环境的恶化。农业耕种带来的扰动活动,实际上也加速了农田的侵蚀。
3 农业面源污染的防治技术和措施
3.1 面源污染的农业治理
随着我国农业集约化程度不断提高和养殖业的迅速发展,化肥农药等农用化学品的不合理和过量施用,以及畜禽粪便排放造成的农业面源污染问题日益突出。针对这种情况,近些年来,研究人员提出了很多有关农田面源污染防治的对策与措施。防治农业面源污染,减少源头污染量是关键,即减少化肥、农药的施用量,科学处理养殖场畜禽粪便等;其次,是减少湖泊流域污水流人量,即减少地表径流和地下渗漏量,减少农田排水,进行流域水土保持和其他生态治理。
(1)治理农村固体废弃物和生活污水。农村固体废弃物主要是指农村生活和生产中产生的固体垃圾。参照城镇固体废弃物处理方式,对农户的固体垃圾实行以自然村庄为单位,集中收集处理。设立自然村垃圾卫生保洁员,负责农户垃圾的集中、分检,把垃圾分成能回收利用的、可堆沤还田的、有毒有害不可利用的等三类分别处理,最大限度地削减固体废弃物对环境的污染。农村生活污水主要是农户生活洗漱用水,可以通过污水收集管网进入污水处理池集中治理亦可分户处理。
(2)治理养殖业和水产养殖对水体污染。养殖业污染主要是农户畜禽养殖和大中型畜禽养殖场以及水产养殖业对环境的污染。水产养殖对水体污染提高饵料和药品利用率,减少投饵和用药量;设置增氧机;通过种植水生植物、撒播光合细菌,吸收降解和转化水中氮磷和有机污染物;定期清淤,减少鱼病进而减少施药量。
(3)治理种植业污染源。种植业污染源主要是指在农业生产过程中过量使用化肥、农药、农用地膜、作物秸秆等对生态环境和水体的污染。其主要治理措施:
①削减农药使用量,提高农药利用率。一是通过建立健全农作物病虫害测报体系,实施达标防治,避免盲目用药;二是通过开发、推广和应用生物防治病虫害技术,推广应用高效低毒农药、生物农药、植物源农药,发展低毒、高效、低残留量的生物农药。减少剧毒、高毒高残留农药对环境的污染;三是实施病虫害的综合防治,扩大物理防治、生物防治等控害措施,推广“以虫治虫”“以菌治虫”“灯光诱杀虫”“黄板诱杀虫”,以及使用防虫网等措施削减化学合成农药的使用量。
②大力推广应用有机肥,削减化肥使用量。科学施肥、防治肥料污染。根据气候、土壤类型、按作物对养分的吸收规律科学预算作物需肥量中氮、磷、钾三要素配比,适时适量施肥,以提高肥料的经济效益,并减少化肥在土壤中的淋失和污染,研究开发施用有机-无机复合肥及生物肥料,采取深施或混施,以水带氮,分次施肥及平衡施肥等方法,避免化学肥料使用过量对农业生态环境的污染。一是实施测土配方施肥,测土施肥是通过土壤肥力检测,结合作物需肥规律,为作物提供最佳经济施肥方案,满足作物生长需要,最大限度的减少肥料的流失和残留。推广平衡施肥技术,开发新型缓释化肥,开发基于精准测土施肥理论的新型缓释化肥产品和应用技术,是减少和消除因施肥造成的严重的农业面源污染效应的关键性措施,也是水污染治理的真正治本措施;二是实施化肥深施技术;三是实施增施有机肥措施。目前,我国农民在农业生产中过量施用化肥和农药,已很少施用农家肥,其主要原因是施用农家肥的农产品在生产周期上多消耗的时间在价值表现上大于由此节约的化肥价值,且施用农家肥的农产品产出价值与化肥产品的产出价值没有差别。要想鼓励农民放弃施用化肥,使有机农业得到大力发展,政府应出台相关鼓励和优惠政策,规范和促进有机农产品市场的发展,对有机农业给予扶持,可通过对化肥征收氮税、磷税或环境浓度税的方法来补贴有机农业。
③农用残膜的集中回收再利用。农用残膜再利用性能较好,只要集中回收,就可进入再利用循环系统。
④调整耕作制度。从水田流走的植物营养素在农业面源,污染负荷中占主要部分,水田植物营养元素的流失途径是降雨径流和灌溉回归水,其浓度与土壤类型、作物状态和施肥等因素有关,控制它的最佳途径是改进耕作制度。
(4)收集废弃物,农作物的收获季节产生大量的废物,综合利用农作物秸秆。因地制宜搞好秸秆还田,既可直接粉碎还田,也可粉碎堆沤发酵后还田;大力推行秸秆过腹还田,在有条件的饲养小区,积极推广秸秆青贮、氨化、微贮等技术,实行过腹还田;利用农作物秸秆大力发展食用菌生产。
3.2 面源污染的生态的修复
治理面源污染还需要从生态方面着手。
(1)治理水土流失。面源污染的主要来源是水土流失,对水土流失的整治要通过小流域治理。农业面源污染对环境的主要营养表现是对水环境的污染,该污染主要由地表径流引起,因而,有效治理水土流失是解决水体污染的根本。通过产业结构的调整,做好退耕还林、还草、还湿,能有效抑制水土流失、土地沙漠化。另外,在适当的区域构筑必要的拦水截沙饮水槽、拦沙坝、山塘等工程设施,能有效减少泥沙冲刷,对防治水体污染有较好的效果。在山地区域,要全面封山育林,保护森林,宜林荒山植树造林,涵养水源,坚持控制污染源与生态修复相结合,促进生态环境良性循环;对25°以上坡耕地退耕还林、还草、加速发展经济林,营造竹子等速生林,对不能退耕的,要进行坡改梯地。
(2)开发无公害农产品,发展生态农业。生态农业不仅促进农业资源持续高效利用,生态环境显著改善,而且使土壤沙化和水土流失得到有效控制,还增加了土壤中的有机质含量。改善对农田耕作的管理,特别是对湖滨区域的农田,推广使用沼气、垃圾堆肥处置,促进缓效性肥料的应用,增加农家肥的施用量,逐步推广“微生物菌肥”的合理使用,把发展生态农业当做一项工程来抓,把农、牧、副、渔协调规划作为政府工作的一个重要内容,通过实现生态农业乡、镇县,把我们的农业建成高效清洁农业。
(3)利用生态技术,削减径流量,降低污染源、污染物的输出浓度。生态技术主要包括:多水塘系统、缓冲带、湿地系统、土壤渗滤等。缓冲带是与受纳水体邻近、具有一定宽度和植被、在管理上与农田分割的地带,能避免污染源与河流、湖泊贯通,减少侵蚀迁移的土壤进入水体,截持土壤侵蚀的养分污染物,改善水质。湿地系统作为陆生系统和水生系统的过渡带,通过土壤吸附、植被吸附、生物降解等一系列作用,能有效减少进入水体的氮、磷含量。土壤渗滤技术进行污水地下回灌,能有效减少面源污染,同时还能提供一定的地下水补给。该技术在发达国家已应用于工程实践中,并取得了一定的成果。
(4)最后也同样需要进一步完善农村政策和管理体制,来大力发展有机农业。有机农业强调不使用化学肥料和农药的纯有机栽培,其核心是建立和恢复农业生态系统的生物多样性和良性循环,使农业得到可持续发展。通过上述具体措施推动有机农业的发展,可有效解决禽畜粪便废水的无序排放问题,同时使化肥和农药的施用得到有效控制,可使水体富营养化的污染问题得到很大程度的控制和改善。
4 结束语
除文中论述的面源污染防治措施外,还应该进一步加强相关法律法规的建立,加强对化肥、农药的生产、销售、施用等环节的监管,保证化肥、农药质量和施用严格按照国家规定的标准执行,以保证面源污染得到有效控制,使农业可持续发展和现代化进程得到实现。
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1673-288X(2010)06-0039-04
李立新 (1969—),陕西西安人,研究方向为环境影响评价。