农业面源污染对水环境的影响及其防治

李冠杰 郑雅莉 范彬

摘要：农业面源污染对水环境的影响以及由此导致的“水污染”已成为目前我国农村最大的环境问题。然而，防治体系不规范、环境立法不健全、技术措施不到位、体制机制不完善等，严重制约着防治工作的顺利开展。为此，必须构建具有中国社会主义特色的农业面源污染防治体系，确立适合我国国情的农业面源污染防治政策制度、技术措施与管理方法，创新体制机制，从源头上控制农业面源污染的发生，改善农村水环境质量，提高水环境服务功能。

关键词：农业面源污染;水环境;防治困境;防治对策

2014年中央一号文件和国家新型城镇化规划（2014—2020年）再次将农村环境综合整治、乡村清洁工程实施、农村垃圾、污水处理、土壤与水环境整治、饮用水安全保障等农业面源污染防治突出问题作为社会主义新农村建设和推动城乡发展一体化的重点。然而，我国农业面源污染具有自身特点，其对水环境的影响以及由此导致的“水污染”已成为目前我国农村最大的环境问题。

一、农业面源污染的来源与现状

（一）农药、化肥污染

农业生产过程中大量农药、化肥的不合理施用所导致的农业面源污染是造成农村水环境污染的重要原因。2012年，我国氮肥以6383.7万吨的总消耗量位居世界首位，磷肥的总消耗量也同时达到了1980.5万吨。按播种面积计算，我国化肥年使用量已超过400kg/hm2，远远高于225kg/hm2的化肥无污染使用上限。农业生产中使用诸多被禁用的农药，而且多采取直接向水体施药的方式。此外，大量残留农药也随降雨进入水体。施用的化肥除了部分被农作物吸收外，相当一部分则通过农田渗漏和地表径流进入水体，污染了周边湖泊、池塘、河流和地下水。

（二）畜禽养殖污染

畜禽养殖粪便所形成的农业面源污染随着农业产业结构的调整不断出现。近年来，农村畜禽养殖规模日益增大，集约化和机械化程度日益提高，由此引起的环境污染问题也日益突出和频繁。2012年全国畜禽粪便产生量约为55亿吨，是工业有机污染物的4.6倍，预计2020年将达到100亿吨。畜禽养殖业废弃物量巨大，集中处理和运输成本高、还田费力，大多数畜禽养殖场缺少污水处理系统，养殖场周边地区又难以消纳，畜禽粪便往往直接排入地表水，而并非作为肥料资源进行回收和再利用，由此造成土壤和地下水污染。

（三）农村生活污染

农村生活污水是农业面源污染的另一重要途径。农村污水是指农村居住区范围内产生的以居民生活污水为主的综合排放污水，主要来源于厨房、浴室和厕所，其中厨房和洗浴污水大多直排户外，厕所污水少量被农户综合利用，其余部分则直排或进入化粪池后自然溢出。2012年全国农村生活污水日排放量达1208.4万吨，其总排放量和COD排放量连续8年高于工业污水，且差距不断增大。虽然近年来农村生活污水处理设施投入和污水处理率有较快增长，但仍因各种原因得不到合理、有效的控制。

（四）其他污染

农业秸秆的无序利用也是农业面源污染的来源之一。随着区域能源结构的变化，直接用于生活用薪柴的秸秆逐渐被液化气、沼气、煤等新型农村用能所取代。除少量回收利用的秸秆外，大量多余秸秆被弃之田沟或推入河湖，经风化、雨淋、腐烂、分解，秸秆中的有机物流进水体并造成严重污染。

水土流失不仅影响土地资源的有效利用，而且携带大量农药、化肥、有机物、重金属的泥沙随水土流失进入周边江河湖库，增大水体浊质，污染水体。水土流失已成为当前我国氮、磷、钾污染的重要途径，水土流失越严重的地方，土壤越贫瘠，农药、化肥使用量越大，随水土流失进入水体的污染物也越多。

农村生活垃圾已由过去的菜叶瓜皮演变为由塑料袋、电子垃圾、建筑垃圾、生活垃圾、农药包装瓶、腐烂植物组成的混合体，产生量大，成分复杂，无人回收，不可降解。长期堆放于河道边的生活垃圾，其释放出的溶解性有机物伴随雨水进入水体，造成水体污染。此外，农业面源污染来源还包括农膜的不合理使用。

二、农业面源污染的特征

（一）分散性

与点源污染的集中性不同，农业面源污染具有显著的分散性特征，其随流域内水文水质、地形地貌、土地利用状况及气候的不同而呈现空间异质性和时间不均匀性。分散性导致污染的地理边界与空间位置不易识别，此外污染物的迁移转化也可能是多种分散的途径。

（二）随机性和不确定性

农业面源污染所涉及的随机因素和不确定因素较多。例如，农作物的生长过程不仅受土壤结构、降水量、温度等自然要素的影响，而且受耕作方式、生产资料保障情况、市场状况等诸多条件的制约。不同作物、不同的自然条件及不同的生产方式均可能影响氮、磷等养分在环境中的存在形态与迁移损失状况。

（三）滞后性与隐蔽性

农药、化肥在农田中存留时间的长短决定农业面源污染滞后性的长短。通常情况下，農药、化肥一次性投入使用所造成的潜在面源污染具有累积性和长期性。另外，环境中的部分有机污染物也会与其他物质产生反应，从而诱发二次污染，或在其他地域、其他时间引起污染，具有高度的隐蔽性。

（四）不易监测性

与点源污染的固定地点排放不同，农业面源污染的发生呈多点位特征，且在特定区域内交叉排放，加之受气象、水文、地理等客观因素的影响，因此很难监测到单个污染源的具体排放量，即便是进行连续监测和跟踪监测，在不同区域、不同时间段和作物的不同生产周期，监测结果都会有较明显的变化。

（五）防治难度大

面源污染物以扩散方式排放，时断时续，难以精确计算排污量，加之我国粮食问题的重要性与特殊性，因此在防治上不能简单采取“关、停、并、转”等工业与城市点源污染防治的方式。另外，农业面源污染大多发生在农业生产过程中，而目前我国农业生产又是以传统家庭作坊式生产为主，生产方式落后，生产率和农业比较效益低下，要在生产源头和生产过程中防治农业面源污染，其难度较大。

三、农业面源污染对环境影响的分类

按照农业面源污染对不同环境要素所产生的影响，可分为农业面源污染对水环境的影响、农业面源污染对大气环境的影响和农业面源污染对土壤环境的影响，如图1所示。

由此可见，在农业面源污染与不同环境要素的相互作用中，农业面源污染与水环境要素之间的作用最为直接。随着我国城镇化的快速推进，水污染正从东部向西部转移，从区域向流域扩散，从支流向干流延伸，从地表向地下渗透，从城市向农村蔓延。“水污染”已成为目前我国农村最主要的环境问题，而农业面源污染正是造成农村“水污染”和“水荒”的最直接和最主要原因。

四、農业面源污染对水环境的影响

在农业面源污染对各类环境要素的相互作用和相互影响中，其对水资源与环境所产生影响的途径最多，强度最大，范围最广，意义深远。可以说，农业面源污染对环境的影响主要是对水环境的影响，这种影响具体体现在以下三个方面。

（一）河流水质恶化与湖泊富营养化

农药、化肥的过量与不合理施用，导致大量的氮、磷元素进入周边池塘、河流、湖泊，使水域生态系统富营养化，水体缺氧、变绿、发黑、发臭，浮游植物大量繁殖，河流淤塞，耐污种类爆发，水生生物死亡，水生态系统失调。环保部调查结果显示：在我国水体污染严重的流域，农田、畜禽养殖和农村居民的生活排污是造成流域水体氮、磷富营养化的主要原因，其贡献远远超过来自城市地区的工业点源污染和生活点源污染。

（二）污染饮用水源，影响人体健康

我国有7亿多人口饮用地下水，有半数以上城市、乡村的经济发展和居民生活用水以地下水为主要供水水源，但地下水污染问题日益严重。总体来看，我国地下水硝酸超标率较高，硝酸盐超标面积较大。研究显示，农业面源污染是地下水硝酸盐污染的主要原因。目前我国高氮肥用量的集约化农田已占全部农田总面积的30%，分布于人口密集城市周边地区高氮肥用量的集约化菜果花农田更是达到了50%以上，由农业面源污染导致的地下水硝酸盐污染已经对数亿人口的饮用水质量安全构成了严重威胁。

（三）水体生态系统服务功能下降

水体生态系统服务功能的类型可归纳划分为淡水供应、水能提供、物质生产、生物多样性维持、生态支持、环境净化、灾害调节、休闲娱乐和文化孕育等。水体生态系统服务功能价值巨大。但近年来，农业面源污染的加剧使水体生态服务功能的正常发挥受到极大限制。种植业污染、畜禽养殖污染及农村生活污水使水体污染物数量和种类急剧增加，超出污染物负荷阈值，造成水质恶化，水体自我调控和修复能力下降，水体生态系统服务功能被阻断。外来污染物的大量涌入远超水体自净能力，即使源头控制措施严格执行，底泥中的污染物也能够在较长时间内继续存在，并使水体保持较高的富营养化水平。

五、农业面源污染防治存在的问题及其对策

长期以来，我国环境管理体制中一直存在着“重点源、轻面源，重工程、轻制度”的缺陷。农业面源污染之所以严重并日趋加剧，与我国粗放型经济增长方式、产业结构、经济体制、传统生活方式、环境管理体制和立法体系不健全不规范、基础性科研工作投入不足、污染防治意识薄弱等紧密相关，更为深层的原因是政策上、立法上和管理体制上存在缺陷。本文认为，农业面源污染防治的根本出路在于构建具有中国社会主义特色的农业面源污染防治体系，其核心是在政府主导下，确立适合我国国情的农业面源污染防治政策制度、技术措施、管理方法与管理体制，目的在于减少并逐步控制面源污染对水环境造成的不良影响，改善和保障水环境安全，实现农业与农村的可持续发展。

（一）政策与管理

加强农业面源污染防治的政策支持力度，调整优化农业产业结构，走生态农业和循环农业道路是农业面源污染防治的根本。

首先，采取经济激励政策，增加高氮化肥、杀虫剂使用税税种，促使纳税人减少对环境有影响的工序及活动，引导产业转型;完善补贴措施，将经济补贴同农民采取环境友好型施肥技术和采用高效、低毒、低残留及生物农药的农田种植挂钩，以及对畜禽粪便进行无害化处理和资源化利用的农户、养殖场进行补贴，建立农业生态补偿机制。

其次，加强宏观规划，积极做好市、区、镇（乡）环境保护规划，将农业面源污染防治作为当地环境保护规划制定和产业发展规划制定的重要内容，推动产业结构调整，治理农业面源污染;加快编制畜禽养殖污染防治具体规划和农村生活垃圾、污水治理专项规划，确保畜禽粪污、农村生活垃圾和污水处理率达到较高水平。

最后，推动畜禽养殖业生产方式转变，科学确定养殖密度，合理布局养殖场区，优化养殖生产结构;加大畜禽粪污处理设施建设和农村生活垃圾、污水处理设施建设，确保已建处理设施的正常运行，推动畜禽粪污、农村生活垃圾、污水的无害化处理和资源化利用;推行农牧结合，探索建立生态养殖模式，逐步实现畜牧业与种植业的良性互动与协调发展。

（二）环境立法

借鉴国外发达国家关于农业面源污染防治的做法和经验，由国家制定和出台一系列强有力的法律法规并严格实施是农业面源污染防治的关键。

首先，依据国家清洁生产技术规范，制定和完善农药、化肥控制的法律法规，包括制定农药、化肥质量标准，制定农田耕作环境技术标准，针对不同作物确定化肥、农药和有机肥的施用量、施用时间和施用方法。

其次，制定和完善畜禽养殖环境技术标准，科学配制与合理利用饲料，减少氮、磷等排放;规范畜禽养殖证核发工作，逐步将畜禽养殖证的申请、受理、审核、发放、监管纳入法定程序;完善畜禽养殖环境监控与水质监测法律制度;建立环境与水质恶化快速识别、诊断、预报、预警机制，并尽快将其上升至法律层面。

最后，建立有机废物排放专项法规，有效控制农村生活垃圾、污水排放和畜禽粪污排放;研究目前农村生活垃圾、污水、畜禽粪污循环再利用的可行性及其障碍，提出资源回收与循环利用方案，并通过立法的形式确保实施。

（三）技术措施

以科学发展观为统领，坚持技术创新，推广节约型农业生产技术、先进适用的畜禽养殖污染防治技术和农村生活污水处理技术是农业面源污染防治的重要支撑。

首先，积极推广控源减排技术、减量控害技术和生态拦截技术，大力研发高效节药农机农具，提高农民科学用肥用药意识与技术水平;大力发展生态农业，高效、合理利用农业资源，实现农业的清洁生产。

其次，推广雨污分流技术、干湿分离技术和设施化处理技术进行畜禽养殖粪污防治;发展养殖用水循环利用与废水处理技术，实现水产健康养殖;推广易控、节能型农村生活污水处理技术，对农村生活污水进行无害化处理;加强沼气技术创新，提高沼气使用率。

最后，着力于农业面源污染防治新技术、新工艺、新设备的研发;配套现有已成熟的单项防治技术，形成完整的技术链条、技术体系和技术模式，使之能够适用于不同地区，以扩大应用规模和范围;积极进行国际交流与合作，移植、引进、改造国外先进技术。

（四）体制保障

进行农业面源污染防治顶层设计，强化组织领导，创新农业面源污染防治体制机制，建立完整的行業管理体系，设计可复制、可推广的监管制度，这是农业面源污染防治的组织保障。

首先，构建以各级农业部门为主导，环保、水利、住建、林业、卫生等部门相互协作与紧密配合的农业面源污染防治体制。各级农业部门是本区域农业面源污染防治的主管单位，统筹农业面源污染防治总体工作;其他部门在主管部门的领导下，明确分工，理清职责，资源共享，通力合作。

其次，创新农业面源污染治理资金筹集机制，形成以污染者为出资主体、全体社会成员共同分担、农村金融机构信贷为补充、政府主管部门统筹规划利用的筹资机制，加大对农业面源污染防治基础设施建设、重点项目、重大工程、基础研发和技术推广的支持力度。

再次，建立严格的农业面源污染防治工作责任制和奖惩机制，将年度防治目标和工作任务逐层分解，落实至各单位、各部门。严格绩效考核，对开展本区域农业面源污染防治工作不力的主管领导实行一票否决制。

最后，创新农业面源污染治理公众参与机制。加大农业面源污染防治宣传力度，提高广大农民的防治意识和防治水平。多渠道支持农民参与面源污染防治政策、规划的制定与执行，引导农民监督农业面源污染治理的全过程。

六、结语

农业生态环境是农业发展的前提和基础，防治农业面源污染不仅是改善农村水环境质量的需要，也是实现农业可持续发展和新农村建设的必要条件。要突破农业面源污染防治瓶颈，实现防治目标，必须构建具有中国社会主义特色的农业面源污染防治体系，结合实际，以政策制度建设为根本，以法律法规完善为关键，以技术研发推广为支撑，以体制机制创新为保障。只有实施“四位一体”的防治对策，才能从源头上控制农业面源污染的发生，缓解农村水环境压力，改善农村水环境质量，提高水环境服务功能，实现农村生产、生活、生态协调发展。

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*基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项（2011ZX07301-003-09）;国家自然科学基金（51278484）。

（作者单位：中国科学院生态环境研究中心，住房和城乡建设部农村污水处理技术北方研究中心;通讯作者：范彬）