我国农业机械环境污染现状及对策分析

赵景宽

（天津市滨海新区农业农村发展服务中心，天津市 300450）

0 引言

农业是国民经济的基础产业，是社会发展的基石，也是完成现代化建设和实现人民生活水平提高的先决条件。我国是农业生产和消费大国，改革开放以来，我国农业水平逐步提升。为了进一步提高农业产量，为国民经济发展提供重要物质基础，农业逐步向着“现代化、机械化”方向的快速发展。

现代农业技术在农业发展中发挥着举足轻重的作用，而农业机械是其中的关键。随着各种农业机械推广步伐加快，农业机械以高效率、高品质、高技术含量获得了农机大户及农机合作社的青睐，其销量和普及程度逐年增加。我国农业机械总动力表现为不断上升的趋势，农机社会化作业服务水平也得到了显著的提高，有效节约了劳动力，提高土地生产效率。众多研究者开展了农业机械与农业粮食产量的关系相关研究，结果表明农业机械的应用与粮食产量具有较强的正相关关系。因此，农业机械的推广和应用情况，对我国农业发展乃至国民经济发展具有重要意义。

目前，我国农业机械大多基于传统设计方式，由于长期以来的粗放的农机设计与不良操作方式，农业机械在提高作业效率的同时，在作业过程中存在着能源消耗量大、资源浪费、环境污染等一系列问题。因而，要保证农业机械化向着更加科学合理的方向发展，农机作业过程中的环境污染问题必须得到足够重视，才能有利于我国农业的长久发展，同时也有利于生态环境保护。鉴于该现状，农业机械的环境污染问题应引起操作者和管理部门的重视，并采取有力的防治措施，减少农业机械在使用中对环境的污染。

1 农业机械污染来源及类型

农业机械造成环境污染的来源主要包括以下两个方面：一是农用机械的使用油料的泄漏，造成土壤和地下水污染；二是农业机械（柴油机、汽油机）在工作过程中产生的废气排放对空气的污染，并对人体健康造成潜在危害。

1.1 农用油料泄漏造成的土壤和地下水污染

农业机械常用的油料包括普通轻柴油、汽油、齿轮油、液压油和润滑油等。油料是维持农业机械启动和正常工作的基础，然而农业机械的发动机在维护不当的情况下其漏油现象较为严重，这不仅影响设备的正常运行，降低发动机使用寿命，同时造成资源浪费，还会影响作物生长，对农田土壤和地下水造成污染。

有研究针对春耕生产中的农田手扶拖拉机的技术状况进行调查分析，发现其发动机存在明显的柴油滴漏现象。其滴漏速率约为10滴/min，而12 000滴油重量约1 kg，由此可以估算出工作24 h泄露柴油量为1.2 kg。此外，根据柴油在田中水面上产生油迹散圈来计算，每滴柴油的污染面积约为3.14 cm2，则该拖拉机工作24 h污染面积约为4.5 m2。由此可见，在春耕的农忙时节，柴油机工作时间和台数较多，其泄露造成的土壤污染不容忽视。

除了农机工作的燃油泄露，废油污染也是油料泄露的重要部分。废油是指农机维修保养时，清洗零配件的废柴油，更换的废机油、废齿轮油等。调查显示，农机维护保养过程中用于清洗零配件的柴油用量和机油用量分别占主燃油的1.5%和0.5%。然而，维修过程中仅有部分废油可被集中回收利用，多数则处于乱倒或乱排的局面。废油可直接污染土壤和地下水。部分废油被雨水冲刷、并随地表径流进入河流等地表水，从而造成更大面积和大范围的水体污染。

1.2 农用机械排放废气造成的污染

目前的农业机械的配套动力以柴油机为主，约占到95%以上。柴油机的工作包括进气、压缩、燃烧和排气4个环节。在运行时，可燃混合气体（包括雾化柴油和空气）进入燃烧室燃烧膨胀做功，产生的废气经排气管排出，其主要成分包括二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）、碳烟颗粒物（PM）等。其中，CO2尽管不属于污染气体，不会对人体产生直接危害，但其是重要的温室气体，大量排放进入大气会产生温室效应，影响全球气候；CO是有毒有害气体，会通过降低人和动物的血液输氧能力而危害人体健康；碳氢化合物包括多类型毒性较强的化合物；氮氧化物会破坏地球臭氧层，此外在加热和阳光作用下形成光化学污染，对人体呼吸系统和植物生长繁殖造成不利影响；碳烟颗粒物的粒径位于0.01～1.0 um之间，容易通过呼吸进入到人体肺部，危害健康，此外碳烟颗粒物中含苯并芘等大量致癌性物质，从而对人体产生长期的损害。

2 农业机械污染控制措施

针对当前的农业机械污染现状，进行针对性的控制措施势在必行，而较为可行的控制手段应该从机械设计方式、机械性能的保持和操作方式及管理等方面入手。

2.1 机械设计方式的改进

相比传统的农业机械设备，机电一体化的农业机械具有自动监控、诊断、保护和安全联锁控制等功能，可有效避免人身伤害和设备事故，有效提高作业过程中的安全性、可靠性和生产效率。此外，机电一体化机械具有自动控制功能，可提高作业精确度，降低设备故障率，而后者对于减少机械污染物排放具有重要作用。具有机电一体化技术的农业机械设备可及时对故障进行报警，从业者可根据情况判断是否需要暂定工作进行检修。因此，机电一体化技术的推广应用有助于实现农业机械的污染物排放量的减少。

除此之外，绿色节能设计是农业机械发展的趋势。农业机械化程度的不断提高导致排放污染问题较为严峻，而通过绿色节能技术的融合、实现机械产品的升级刻不容缓。相关排放标准已要求所有使用采油机的农机产品都配置排放测试仪，从而动态检测污染排放状况，从而间接要求农业机械朝着高性能、多功能、低消耗的趋势发展。

传统农业中，想实现增产的方式主要包括施肥、施药等，然而这些措施会造成土壤和地下水污染。绿色节能设计则要求具备生态保护的特征，还要有一定的经济优势，通过降低农业机械在设计、制造、作业的全周期的能耗，节约成本，减少环境污染，实现经济收益和环境效益最大化。如常用的农业机械由内燃机驱动，而内燃机的运行会消耗一次性资源——石油，产生噪声、废气等。而农业机械的动力绿色设计优选以电力等为动力的设备，并加速研发光伏能、氢气、天然气等其他清洁能源驱动的发动机。同时，应开展发动机设计的研究，包括汽油的防磨性设计、汽油机沉淀物、柴油机颗粒、润滑油等相关内容，减少石油损耗，降低废气排放量，并采用具有自适应噪声控制技术降低发动机噪声。

农业机械的绿色节能设计在削减化肥用量的基础上，减少了生产作业期间的不必要支出。采用绿色节能设计，能够带动机械制造业和农业的行业发展，提高设备竞争水平。

2.2 机械选型及运行性能的维护

鉴于农业机械是产生污染的主体，因此选用性能良好、质量达标的农业机械并维持其良好的工作状态是污染控制的基础。常用的大型农业机械多属于专用农机，具有固定的底盘结构和动力系统。目前市场中的商用农业机械种类和型号较多，而不同类型和品牌的机械设备通常具备各自的优势和不足。农业机械的选型直接影响后期使用的稳定性，一定要根据实际需求，保证其适用性，最大化发挥农业机械设备的优势和作用。其次，要保证购置的农业机械符合国家相关规范标准。购置前可咨询农机推广部门等相关专业人士，避免购置不适用的机械，导致作业效率低下，造成资源浪费和环境污染。

除了选用合适机型，保持农业机械良好的运行状态和合理的维修同样重要。农业机械结构较为复杂，且工作环境较为恶劣。随着使用期限的延长，部分零部件会因磨损等降低机械的整体使用性能。为了保持农业机械始终保持较好的运行状态，需要加强维修和保养。需要了解维修和保养的重要性，遵循科学的原则和方法，客观准确分析存在的具体问题。

故障状态下进行作业会导致能耗增加，造成资源浪费，并产生更多的废气。因而维修保养对于节省油耗具有显著的积极作用。日常保养是农业机械维护的重要内容。需要以预防为主，注重漏电、漏水、漏气和漏油等相关问题的排查。除此之外，需要对制动的总泵和分泵进行排查，刹车油需要定期更换。机械保养需要注重季节的差异性。如夏季，首先要进行及时的清洁，定期换油和添加润滑油，确保润滑系统无故障，保证油路畅通。定期清除杂草和水垢。在冬季，油的粘度较高从而给润滑工作带来不便。在发动机启动时，要进行充分预热，在预热过程中根据实际操作空转一定时间后再正常作业，且尽量以低速行驶，避免高负荷工作。此外，冬季北方路面有大量积雪，会导致轮胎与地面的摩擦力较小，容易发生侧滑，因而在上下坡和转弯时格外注意。最后，在农闲季节，设备的存放同样需要注意，避免在不利环境中存放导致设备损坏。

保养清洁后机械传动结构运行过程中产生的热量更低，良好润滑的链传动、齿轮传动运行阻力更小，液压系统的维修保养会降低液压油泄露造成的污染风险，及时更换发动机机油、柴油滤清器等能显著减少发动机功耗等。平时作业是可采用目测法来检查漏油问题，加强对发动机工作状态的监测分析，如喷油器雾化的实时参数状态，气门间隙的距离是否过大，过大则会导致油耗和废气产生量的增加，如发生问题可及时调整。

此外，针对难以及时处理的故障，应到有资质的维修点进行维修，不规范的维修易导致非故障零件的损坏，引发更严重的机械损坏和故障问题，导致机械状态恶化，并有可能对使用者造成一定的危险。因而在发现存在异常情况后，应及时停止作业并检查问题，如无法现场排除故障则到专业维修机构进行修理。维修过程应尽量收集产生的废油料等，不要随意丢弃废弃零件，通过回收废弃零件可以避免金属材料浪费。

2.3 废弃机械设施的合理处理处置

有数据显示，我国每年报废大量的农业机械设备。报废机械如果没有得到合理的处理处置，会对环境造成不良影响，同时也是极大地浪费。废弃的设备零部件应当开展可回收规划，进行分类回收。回收时全面考虑配件的回收可能性、回收效益，针对不同部件和不同损坏程度的零件制定相应的回收处置方式。在消除农业机械设备全生命周期终端的负担同时，也最大程度减少了污染。

2.4 机械的操作及宣传管理

合理规范的操作可以有效避免了农机故障的发生，保证其高效率连续作业，同时也降低了能源消耗。实现操作技术提升的首要前提是应让驾驶者认识到规范操作的重要性和意义，明确规范操作对于农业可持续发展和成本节约的重要作用，通过宣传结合培训帮助其提升操作技能，避免超速超载、猛踩油门等不良驾驶习惯，良好操作习惯可有效避免机油、润滑油、液压油等的泄漏，降低了作业过程对农田土壤及作物污染的可能性。

其次，加强环保宣传也是防止和减少污染的有效措施之一。农机的操作技术水平直接影响到农机的使用效率和生产质量。然而，现阶段我国多数地区的农民受教育程度低，农民对于农机应用知识比较缺乏，没有掌握相关的使用技术，从而导致操作过程不合规范，甚至可能引发安全事故。因此，要农机部门要加强推广，提供必要的农机维修和信息服务。同时，环境保护和农业机械部门可向农民们宣传相关法律法规，如《环境保护法》《大气污染防治法》等，增强环保意识，使农民意识到农业机械污染的危害性。

农业管理部门以及政府机构应重视对节能环保农机化作业的支持与鼓励，加强政策引导，在控制农业机械污染方面发挥作用。如加大对环保、节能机型的研究支持，鼓励研究机构和企业研发优质农机。有研究表明，通过改变燃烧室形状、压缩比、喷油时间等参数，增加尾气处理系统等措施，可有效降低有害气体和颗粒污染物的排放量。此外，柴油质量是影响发动机工作寿命和有害气体排放的重要因素之一。劣质柴油中杂质和硫含量较高，经过燃烧室燃烧后会产生大量硫氧化物，造成大气污染。在经济条件允许的情况下，应推广使用清洁柴油，清洁柴油是指含硫量低于350 ppm的柴油。有资料显示，相比普通柴油，使用清洁柴油情况下一氧化碳、碳氢化合物和颗粒物的排放可分别减少54%、10%和47%。

通过以上多种举措并举，最终可促进农业机械化向绿色、生态、可持续的方向发展，在提高我国农业产业水平的同时，保护好生态环境，为国家的经济和生态文明建设贡献力量。