浅析农村水域污染特征及其防治措施

王慧忠,汪美英,罗 侠

(滁州学院化学与生命科学系,安徽滁州239000)

浅析农村水域污染特征及其防治措施

王慧忠,汪美英,罗 侠

(滁州学院化学与生命科学系,安徽滁州239000)

本文论述了我国现阶段农村水域污染现状,分析了我国农村水域污染的特点及造成农村水污染的主要原因,并从农村水污染源头控制与利用、水污染处理过程等几方面提出农村水域污染防治措施。

农村、水域污染、污染治理

0 引言

环境污染已成为全球各阶层普遍关注的话题,环境保护已成为维护人类家园的大事。我国的环境污染也日趋严重,环保工作已摆上了政府工作的日程,但在我国的环境保护工作中,我们一直把环保工作重点放在大中城市,而忽视了占全国面积近90%的广大农村,从而致使农村环境问题日益恶化,而水污染问题尤为突出。长期以来,由于农村村镇建设中缺乏专项资金,居民生活环境恶劣。在农村我们常可看到“垃圾围村庄、臭水满河塘、室内现代化、室外脏乱差、进门换拖鞋、出门穿胶鞋”的现象,这与社会主义新农村建设极不和谐。针对这一日益突出的环境问题,分析农村污染的特点,对症下药,采用适合国情的污染防治措施,全面改善农村生态环境,使农业生产和农村居民生活走向健康发展之路,成为党和政府工作的重点。作为科技工作者,关注和研究农村水域污染问题,提出合理的污染防治措施,促进并改善农村社会经济和环境保护的协调发展是义不容辞的责任。

1 我国农村水域污染及其特点

农村水环境问题一直是我国环境工作的薄弱环节,综合国内农村水污染的文献资料,作者拟将造成我国农村水域污染的来源划分为两大类,即面源污染和点源污染。其中,面源污染主要是不合理地使用化肥、农药以及畜禽排泄物、腐烂秸秆等农家肥,从而造成土壤污染,污染物随水土流失和农田灌溉退水而进入附近的水体,并造成大范围水域的富营养化。而点源污染具有污染源头广泛,污染物与农村居民生产、生活关系密切,并严重危害居民生活质量的特性,按其主要来源又可分为乡镇企业环境污染、养殖业污染和农村居民生活垃圾污染三部分。点源污染常会引起疫源性疾病的爆发,且与农村恶性疾病的高发密切相关,严重影响到广大农村人民群众的健康。下面分别将上述两类污染源的特点做一浅析。

1.1 农村面源污染特点及危害性

氨氮已经成为我国内河水域的主要污染因子,这类污染大多来源于农业的面源污染,随着科技的进步,我国农业生产方式已发生了重大变化,有机肥料的施用量大幅度减少,氮、磷、钾肥的不合理使用和化肥农药使用的快速增长,使农村面源污染愈演愈烈。综合资料结果,每年因化肥的不合理使用使其中50%-70%的氮、磷元素通过各种途径被流失,从而造成了内河水环境的污染[1]。山东省每年流入水域中的氮、磷量中来自农田径流的负荷分别占总负荷的35%和68%[1]。据中国农业统计年鉴2005年统计,2004年我国的化肥使用量已经达到4637万吨。每年农药使用量达120多万吨以上,在喷洒的农药中只有12% -20%附在植物体上,其余都散落在土壤和水中,使得大量的残留农药随降水进入水体[2]。由此可以看出,我国因化肥、农药使用而形成的污染量和影响范围是巨大的。以经济比较发达的浙江省为例,2004年全省农用化肥施用量为93.94万吨(其中氮肥55.32万吨、磷肥12.93万吨、钾肥7.99万吨和复合肥17.10万吨),农药使用量达到了6.34万吨。如此大的使用量成为该省水域不同程度富营养化的主要成因[3]。

该类污染的主要特征就是来自化肥与农药的氨氮、磷污染,其中污染物中还包括难以自然降解的有机磷等高残毒的化工药品。该类污染的结果是造成农村水体的富营养化和有毒有害物质经食物链的不断积累。由于化肥、农药的不合理施用,尤其是氮、磷肥的过量施用,而钾肥施用普遍不足的结果导致了农田土壤的板结、耕地的可耕性变差,使肥料的利用率进一步降低,土壤和肥料养分容易流失,最终造成地表水、地下水的污染和湖泊富营养化。

1.2 乡镇企业超标排放造成的污染

乡镇企业的蓬勃发展在带动农村小城镇的复苏和兴起的同时,也使周围环境严重污染。由于乡镇企业具有分散、规模小和经营粗放的特点,致使每年有大量污染物未经处理便直接排放。据调查资料,目前农村工业污染已使全国17.5%的耕地遭到严重破坏,1995年全国乡镇企业的废水排放量比1989年增加了33.4亿吨,达到59.1亿吨,期间废水排放量增加了121%;COD排放量增加了290. 1%,达到611.3万吨[1]。这些企业中有相当一部分属于效益较差、能耗较高,污染严重的企业,包括造纸、皮革加工、印染、化工和屠宰等企业,企业生产过程中产生的废水未经处理便直接排入河流、水库和农田,同时产生大量的固体废物被直接倾倒在企业周围,这些垃圾极易对地表水和地下水产生二次污染。以乡镇企业发达的浙江省为例, 2004年全省有各类中小型企业30.41万家,占到全省企业总数的99.6%[3]。如此庞大的中小企业产生的废水及固体污染物对该省水环境的危害是不言而喻的,2003年以来,“水荒”开始日益威胁浙江,这种现象在素有“江南水乡”美誉的杭嘉湖平原尤为严重,大量的河水由于受污染而无法满足工农业和生活用水的需求。

这类污染的主要特征就是来自工业废水造成的直接污染和固体废物等引起的二次污染。由于污染源中常超量含有重金属污染物、大量病原物等物质,对乡镇企业所在地的居民生产、生活带来严重影响。特别是污染物难以被土壤、水域等自然清除,因而对当地的生态环境造成毁灭性的破坏,如吴芝瑛等[4]在杭州西湖上游的长桥溪流域调查,2003年该流域仅发现16科20种植物,且多为小草本植物。上游溪中以水芹为绝对优势种,岸边的植被层由数种小草本植物构成,下游则以菹草组成的单一优势种群。说明该流域的生态平衡遭到了破坏,植物群落结构发生了严重的逆行演替变化。

1.3 集约化养殖场与畜禽养殖引起的污染

随着城乡居民对肉类消费需求的增加,近年来规模化养殖业迅速发展,各地城郊建立起了大批养殖场,农村的畜禽养殖规模也逐渐扩大。由此带来每年数千万吨的畜禽粪便、废弃物和畜禽宰杀废水的产生,由于绝大多数养殖场所采用的是圈养方式,圈舍没有相应的排水设施,更没有污水处理设施,畜禽粪便连同冲洗水在圈内堆积、漫流,清理出的粪便随意堆积,粪尿中的大量氮磷便渗入地下,使地下水中的硝态氮、硬度和细菌总数超标。到汛期时雨水把粪便从高出带到低处,直接污染地表水,对周围环境造成严重影响。据国家环保总局在全国23个省及直辖市调查,90%的规模化养殖场均没有经过国环境影响评价,60%的养殖场缺乏必要的污染防治措施[5]。据统计,全国每年畜禽粪便排出量高达17.3亿吨,而流失率就达30%-40%,生活污水及粪便污水有95%直接排放到地下或江河中[6]。

这类污染的主要特征就是污染物本身是一种高浓度的有机废水,含大量氮、磷物质,污染物进入水域水体后,使水体中氮、磷含量迅速增加,加速水体的富营养化进程。资料表明,养殖场混合排出等猪粪尿中COD为81g/L、牛粪尿中COD为36g/L、笼养蛋鸡场冲洗废水中的COD达43g/L,BOD为17-32g/L,NH3-N为2.5-4g/L。而人粪便中的COD含量是22.5g/L[6]。

1.4 生活污水和固体废弃物的二次污染

农村家庭居住分散,人口数量多。由于经济限制,农村村镇建设中一般没有配套的排水管道和污水处理系统,家庭生活中排出的生活污水及人畜粪便等多沿排水明沟流到低洼处、沟塘水库及河流、湖泊,极易造成水体污染。随着新农村建设步伐的加快,农村自来水的普及使农村居民生活的排水量大幅度增加。据我国新农村发展规划,到 2010年,全国村镇自来水普及率将达到65%,人均用水达到100L/人·无依此计算农村年废水量将达200亿吨[1]。长期以往,将严重污染农村的地表水。同时,由于农村缺乏固体垃圾处理设施,村镇居民日常生活中产生的固体垃圾也多堆积在村镇周围、河道两旁,不仅传播病原,其渗滤液也污染了地下水,造成环境污染。尤其是在雨季时,雨水将固体废弃物中的氮、磷物质,重金属污染物和各类病原物冲洗并流到周围的水体中,造成水体的二次污染。

这类污染的主要特征是污染物既含有氮磷等有机废水,同时还含有重金属污染等多种成分,而且污染物中含大量易引起人肠道疾病的各类病原物,极易引起疫原性疾病的爆发流行。污染物除了恶化农村环境外,常引发各类传染病的流行,威胁村民的身体健康。

2 对农村水域污染治理对策分析

根据对上述几种引起农村水污染源特征的分析,作者认为农村水污染防治应通过从污染的源头控制、污水资源处理的过程控制和污染地域生态修复的终端控制三方面入手,利用国内外业已成熟的技术,结合我国新农村建设完善和解决农村水域污染问题。下面分别就这三种控制模式做一阐述。

2.1 源头控制技术及利用价值评估

根据我国农村水域污染的特点,做好污染源头的预控工作是建立中国特色的水污染防治技术的基础。源头控制的核心工作就是加强对农村面源污染和养殖业污染源头的控制、生活污染源的控制,通过对居民生活、畜禽养殖和农业生产排出的营养物质的综合利用,使排放的物质和能量供给与农村生态环境修复和农业生产所必需的物质和能量需求达到自然平衡为目的,最大限度地降低各类源头污染物对水体的污染程度。该方面一般采取的措施和方法有:

2.1.1 农业生产中氮、磷肥施用量控制及施用技术提升

对农业生产中产生的面源污染防治,首先应通过科学合理的施肥技术,从农业生产的内部开始节氮控磷,利用土壤测肥参数进行平衡施肥。不仅要平衡氮、磷和钾肥之间的比例,而且要平衡人畜肥等有机肥与化肥施用之间的比例。同时,在化肥生产、使用环节增加大粒缓效肥料的生产及施用量,根据各地土壤肥力条件增加复合肥生产与施用量,利用叶面施肥技术、以及定点施肥技术,以提高化肥利用率、减少化肥施用量。其次是提高农田节水灌溉技术应用率,改粗放的大水漫灌为小畦灌溉,在条件允许的情况下推广农田喷灌、滴灌或微灌技术,必要时在喷灌、滴灌系统中加入肥料投放系统,达到节水与提高肥料利用率的目的。同时,结合农田建设工程修筑灌溉回流沟渠,收集灌溉后的肥料液,以再次灌溉利用,最终达到减少农田氮、磷元素随灌溉退水造成的氮、磷流失率,降低面源污染氮目的。第三,应大力推广“轮作”等技术,同时加快培育高产、高抗作物品种,可以从根本上减少化肥、农药施用量。加大科技投入研究并生产多效抗病虫农药,发展低毒、高效、低残留农药,鼓励农民施用天然肥料等也是从根本上减少农村面源污染的有效措施。

2.1.2 养殖场污染物排放的减量化与资源化利用技术

由于养殖业中的畜禽粪水处理工程一般投资高,而养殖业又属微利行业,所以业主很难对粪水处理进行投资。解决养殖场污染问题的途径就要另辟蹊径,通过改进养殖工艺和高效的粪便资源化利用来完成。目前国内外常用的少污水排放圈舍技术就较好地解决了从源头减少养殖污水排放的问题。这类技术包括少渗水排放型猪舍和养猪场粪水无公害技术等[7,8]。前者是通过在圈舍内铺设秸秆等作为垫草,利用垫草吸收污水后再行堆肥处理,产生的有机肥施于农田,从而实现养殖生产环节的污水少排、甚至零排放的目的。后者是在垫草上面铺设的麸皮、米糠、草粉、锯木屑等混合成的有机垫料上接种土壤菌,利用微生物将吸附在有机垫料上的畜禽排泄物分解和转化,达到圈舍清洁零排放的目的。

另外,通过对畜禽粪便的资源化利用也是实现养猪场减少污染的有益尝试。如利用奶牛粪便为主要培养基组分生产食用真菌技术,以及建立与农业生产及养殖相互联系的生态循环利用系统,如“土地-种植业-奶牛养殖业”三位一体的农业生产系统,“养猪场粪水-沼气池发酵-蛋白质饲料-种植”农业生态系统等。通过这类生态系统工程可以有效地解决养猪场粪便、污水的污染问题,畜禽粪便经沼气池微生物发酵除可产生清洁能源外,沼液既可喂猪、又能加工制成蛋白饲料,余下的料液、粪渣作为肥料用于生产作物或无土栽培的营养液、或送入池塘进行水产养殖。这些技术的应用为农村生态农业的推广创造了条件。上述技术值得大力研究推广,真正实现将污染治理与农业生产有机结合起来,实现物质能量在农村内部的闭路循环。

2.2 过程处理技术及其评价

在对农村各种污染源头进行有效的控制后,在后续的污染物资源化利用的过程中,通过采用适宜的技术手段建立与生态农业生产、农村生态环境修复相结合的生态系统,实现污染资源的再利用和污染物的少排放是过程处理的核心。

2.2.1 农村生活污水的无害化处理技术

通过建立适宜的农村生态卫生系统工程将人粪尿、农村生活污水进行无害化处理,对污水中的营养物质进行资源再利用,减少后续污水处理的能耗,成为生活污水过程处理的目标。解决农村人粪尿的资源化利用的有效措施就是推广应用“生态厕所”和结合新农村建设实现农舍屋后建造小型标准化化粪池,或在较为集中的村镇建立小型污水处理工程设施,将生活污水收集后经污水处理设备处理后再排入“人工湿地”、“稳定塘”等自然处理系统中,利用各种植物、动物以及微生物间的相互依存作用形成食物链,达到农村生态系统中物质能量的循环再生利用。这类技术中比较成熟的有日本开发的水生植物滤床技术[9]、南方的化粪池-生态塘技术[10]等,通过将生态塘内的生物种属进行优化配置,建立藻-贝、螺、水草-鹅、鸭、鱼等食物链,污水资源最终以水生作物、水产品、水禽等形式得以回收,从而把生态塘系统与生态农业有机结合起来。在云南滇池流域污染治理中采用的生物-生态组合技术把农村环境中收集的污水经过“表面流入人工湿地-潜流人工复合生态床-生态塘”生态系统处理,利用湿地和生态床内的芦苇、茭白等植物和泥鳅、田螺等水生动物间接地消耗水体中的氮磷,较好地降低了水体中的COD、BOD量,达到生态治理的目的。

2.3 终端生物-生态修复技术及其评价

该技术对于已经受到严重污染或已经发生严重水体富营养化地区水域的生态修复治理具有利用价值。利用农村天然滩涂、自然湿地或人工湿地作为污染水体的处理设施,利用水生生物的生命活动,消耗、转化、降解和代谢污水中的有机物和营养物质,达到净化水体的目的。这类技术中比较成熟的有日本渡良濑的蓄水池人工湿地系统和韩国良才川的水生生物-生态修复工程等,它们采用卵石、木桩和杞柳、芦苇、茭白、香蒲等水生植物构成的水生生态系统处理污水中的富营养物质,并利用植物群落组建的生态环境引入水禽和鱼等动物,从而构成完整的人工生态系统,对已经污染的水域进行治理取得了成功。这类技术可以指导我国农村已经遭污染的水域综合治理。

3 结束语

通过分析造成我国农村水域环境污染的各类源头污染物的特性及其产生的模式,可以指导我们从源头上减少或控制农村水域污染。在系统研究污染治理环节中各阶段业已成熟的技术体系,结合我国新农村建设完善和建立具有中国特色的水污染源头控制、污染处理中的过程控制和污染地区终端修复控制技术体系。通过对污染物资源的再循环利用,达到防治和治理我国农村水域污染的目的。从而保护好农村天然的生态环境对建设现代化的新农村具有重要意义。

相信经过各级党委和政府,科技工作者以及广大人民群众的共同努力,一定会将山川秀美的大自然展现在世人的面前。让我们共同努力和奋斗吧!

[1] 黄山松.我国农村水污染现状及防治对策[J].工程与建设, 2008,22(2):224-226.

[2] 杨国丽.农村水环境存在的问题及治理对策[J].水利电力科技,2006,32(4):39-41.

[3] 刘建峰,刘众欣,章姚波等.浙江省农村水污染防治的思考与建议[J].浙江建设,2008,25(2):56-63.

[4] 吴芝瑛,陈筠.小流域水污染治理示范工程——杭州长桥溪的生态修复[J].湖泊科学,2008,20(1):33-38.

[5] 封 燕.农村水污染防治与新农村建设[J].青海环境,2008, 18(1):32-33.

[6] 唐志坚,储俊,张磊等.农村水环境的生态治理模式与技术探讨[J].污梁防治技术,2008,21(1):37-40.

[7] 康国虎.少污染排放型猪舍的试验研究[D].北京:中国农业科学院,2007.

[8] 王惠权,周冬萍.规模养猪场粪尿无公害处理技术及应用[J].上海畜牧兽医通讯,2005,5:63-64.

[9] 张承芳.自回流生物转盘与人工湿地组合技术处理农村生活污水[D].南京:东南大学,2006.

[10] 刘华波,杨海真.稳定塘污水处理技术的应用现状与发展[J].天津城市建设学院学报,2003,19(2):19-22.

Rural Water Pollution and its Preven tion and Treatmen t

Wang Huizhong,Wang M eiying,Luo Xia
(Department of Chemistry and Life Science,Chuzhou College,Chuzhou 239000,China)

The p resent water pollution in the countryside of China was discussed w ith its characteristics and itsmain reasons analyzed.Prevention and treatment of the water pollution were addressed in term s of the control and utilization of the pollution sources and the treatment p rocess.

countryside;w ater pollution;pollution treatment

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A

1673-1794(2010)02-0074-04

王慧忠(1963-),男,教授,博士,研究兴趣:环境科学,草业科学。

2009-10-27