农村水环境治理现状及采用生态浮岛技术可行性探讨

陈战利,刘佐丞,许德金,黄 骥,王文哲

(南昌大学 建筑工程学院，江西 南昌 330031)

1 农村水环境污染现状及存在的问题

1.1 城市污染向农村转移

目前，国家对工业生产的环保要求越来越重视，但由于技术、资金等因素制约，很多企业为了降低处理排污的成本，选择将一些污染重的生产工厂迁移至郊区或农村进行生产。随着城市化的加速，城市环境污染严重，并大有向农村扩散的趋势。同时农村的很多小企业主观和客观上也无力对污染物进行有效处理，乱排乱放，随排随放的现象十分严重，这对农村现有的环境造成了极不利的影响。

1.2 农业生产过程中的环境污染

农业产业快速发展导致面源污染加剧。种植业、养殖业规模扩大，化肥、农药、农膜使用量也随之剧增，多种农作物由零星种植发展到规模种植，由自然半自然状态发展到精耕细作。据统计，农村化肥年施用量约4700万t，农药年施用量约130万t，农膜年残留量45万t。化肥、地膜的大量使用造成当前农业用地板结现象严重，极大地影响了生产力的进一步提高。大量的农药使用不但加大了农产品的农药残留，也对土壤和水源造成了影响，使得毒素含量超标。不合理的开荒破坏了原有的灌溉系统和生态系统，加剧了旱涝灾害的影响。当前，国内大约有2300万家乡镇企业，其中制砖、水泥、铸造、炼焦4个行业能耗占整个乡镇企业能耗的56%，二氧化碳排放量占全国的1/6。以上数字说明，农业产业快速发展加剧了农村面源污染，加大了土壤有毒物质的积累和河流水质的污染[1]。

1.3 农村居民日常生活造成的环境污染

受农村基础设施建设的限制以及农村居民的综合素质的影响，农村大量的生活垃圾常年得不到妥善的处理，随处可见无序丢弃的生活垃圾，生活污水就地排放汇聚在地表低洼处、池塘里或者随水渠沟汇入小溪。大量的固体垃圾和生活污水得不到有效处理和再利用导致农村环境以肉眼可见的速度恶化。民谣：“50年代淘米洗菜，60年代洗衣灌溉，70年代水质变坏，80年代鱼虾绝代，90年代身心受害”就是对农村水环境逐渐变化的写照。污染物在微生物的分解作用及雨水的冲刷之下，极大地影响了农村的空气质量、水源质量和土壤质量，出现恶臭水体的现象，影响居民的主观感受和生活健康。

2 当前农村水环境治理的制约因素

2.1 基层环保部门重视程度不足,执行力度不够

当前地方政府大多将工作重心放在经济建设中，一方面是环保意识薄弱，更多的是走先发展再治理的老路子；另一方面是大部分污染治理工作在城市中进行，这是由于城市化的快速进行，城市的环境问题十分尖锐，急需处理，相比而言农村地处偏僻，面积广大，环境问题在均化的情况下显得没有那么，于是被有关环保部门选择性忽视。

2.2 投入及预算不足

按照国家有关规定，环保投入要达到GDP的1.5%，要使环境改善则须达到 GDP的2.5%，而目前农村的环保投入远远没有达到这个水平，与环境的保持与改善要求的投入标准差距更大[2]。由于面积广大、居住分散以及基础设施薄弱等原因，在农村进行水环境治理，实现污水处理达标排放需要比城市投入更多的资金投入，同时需要配套的人才培养计划，即便如此也未必的能产生显著的经济效益。在这样的情况下，当地往往并不愿意或者无力负担足够的农村水环境治理专项资金。农村经济发展水平的相对落后，使得农村抵御环境恶化的能力远远不及城市，从而使其水环境呈现脆弱性[3]。

2.3 标准体系尚未建立

在国家环保主管部门和城市建设主管部门的努力下，在多个基础要素标准化领域建立了相对完善的技术标准体系，但受限于农村生活环境治理标准化理论研究的整体滞后，包括对农村生活环境治理各方面内容要素的标准体系缺乏深入研究，虽有零星的研究但并没被普遍认可。标准体系的构建是标准化工作中具有先导性、全局性的基础工作，建立科学合理的标准体系是有效展标准化工作的前提条件。目前，覆盖农村大气治理、污水治理、垃圾处理，以及相关的一系列领域涉及建设、管理、运行、维护、评价等方面要素的标准体系尚未确立[4]。

2.4 农村居民的环保观念不足

受居民综合素质的制约，居民对环境污染没有概念，环境保护观念不足。同时现有的环境治理设备、技术价格相对较高，导致居民在需要遵守相关法律法规时经济负担较高，出现不遵守不落实，需要出资出力建设环境治理设施时不理解不配合。种种原因导致环境治理在农村推行进展缓慢，未能取得显著的成效。

3 现阶段技术的运用

为解决农村水环境治理的迫切需求以及目前农村专项治理资金的不足之间的矛盾，对比了生态浮岛技术以及其他几种技术的优缺点，探究该技术在农村大规模推广的前景。现阶段对农村地区水环境进行处理的技术主要如下。

3.1 沼气技术

沼气是利用人畜粪便、农作物秸秆和有机废物再通过微生物发生厌氧发酵，从而产生以甲烷为主的混合气体。在我国农村许多地区都先后开始使用沼气技术，其具有成本低，适应性强等优点，在农村有广泛的运用前景。尽管该技术简单方便、利用率高，但也存在诸如运行不稳定、维修困难、管理不便等缺点，使其普遍受到一定限制。

3.2 人工湿地系统

人工湿地是模拟自然湿地的人工生态系统，通过生态系统中的物理、化学和生物等共同作用，来完成对污水的有效净化，相对于自然湿地生态系统，人工湿地承载能力，可控性和污水处理能力都大大提高，但其也具有一定缺陷，如其占地面积大、运行时间长、处理能力有限、滋生蚊蝇等。

3.3 稳定塘技术

稳定塘是以太阳能为能源，通过废水中微生物的代谢作用以及水生植物在内的各种生物的广泛作用分解有机污染物的技术。稳定塘可从根本上提高水资源的实际利用率，运用前景广，稳定塘污水处理系统具有投资与运行成本低，维修简单方便，易于操作控制，可以有效去除污水中的有机物和病原体，无需处理污泥。但无法有效去除藻类和细菌，当废水中悬浮固体和有机物的浓度较高时，处理后的水常常不符合排放标准，所以一般需要进行预处理。

3.4 慢速渗透技术

慢渗处理系统是一种将污水排入有植物生长的地表，污水在地表缓慢流动并渗入土壤中的处理技术。一部分污水被植物直接吸收，另一部分渗入土壤，使废水达到净化的目的。但这种方法承载性有限，水力负荷较低。将这一技术运动在农村污水处理时一定要保证土地具有良好的通透性和水力负荷。

4 生态浮岛技术的运用

浮岛技术属于无土栽培技术，即把水生植物或陆生植物，以某种材料作为载体，种植到受污水体中。该技术是比较合理地高效、成本地处理手段，既可以适应现阶段农村环境治理资金不足地问题，同时可以有效地改善农村污染水体，是一种很好地过渡时期地处理技术。具有以下几种功能。

4.1 净化水体

生态浮岛种植的植物根系可以富集水体中的氮、磷等物质[5]，同时发达的根系为好氧、兼性厌氧、厌氧微生物提供了良好的生存环境，微生物在其上形成“生物膜”，有利于微生物与植物在降解水中污染物的时相互协助，提高了净化机能，加快了净化速度。部分浮岛植物如凤眼莲、水花生、芦苇等在生长过程中会自动分泌化学物质[6]，再加上浮岛本身能够遮挡阳光，从而能够抑制藻类生长繁殖，因此还可以防水体富营养化。

4.2 吸收重金属离子

在浮岛上种植某些对污染物具有较高抗性的水生植物，还可以起到富集水体重金属离子的效果，如凤眼莲对重金属具有很好的富集能力。通过其发达的根系富集重金属，且根部对重金属离子的富集能力远高于其他部位[7]。

4.3 浮岛搭配灵活

浮岛的载体造型可进行个性化设计，拼接方便，成片的浮岛还具有削波防浪，保护岸边的作用。同时栽培的植物造型，种类，颜色可根据需求进行组合，还可根据污染水体治理要求不同，选择挺水、浮水、沉水和陆生植物，还能够进行轮种和套种，构成立体栽培、四季栽培。

4.4 产生经济效益

所谓污染只是放错位置的资源，运用浮岛还可以产生有一定的经济效应，将水体中的污染物化为可以利用的能源，如采用水上菜园的模式，在浮岛上栽培经济作物如水芹菜等，在治理水体污染的同时还可以丰富当地居民的菜篮子，提高人民生活水平质量。

4.5 美丽乡村

生态浮岛切合美丽乡村建设主题，还能构建人与自然和谐共生的生态环境，生态浮岛不但为水生动物、鸟类和昆虫提供了良好的栖息地，提高了生物多样性，而且还有益于农村地区的生态恢复和景观改善，未来生态浮岛很有可能成为农村地区的一道靓丽风景。

5 结语

传统的水体治理方法存在运行维护繁琐、成本高、效果不明显、普及率低、工艺复杂等问题。而生态浮岛技术去治理农村水环境，具有成本低、景观性好、适用性强、无二次污染、提高水体透明度，改善水质等特点，成为现在国内外水体生态治理的研究热点。相信采用生态浮岛技术可以为治理农村水环境污染，改善农民居住环境，保障农民卫生健康，建设秀美乡村贡献一份力量。