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農(nóng)業(yè)面源污染防控與水環(huán)境保護(hù)

分類:行業(yè)熱點(diǎn) > 污水處理    發(fā)布時(shí)間:2018年3月6日 11:00    作者:來源:中國(guó)網(wǎng) 作者:楊林章、吳永紅    文章來源:

地表水體(如河流、湖泊和海洋)的污染來源分為兩種:點(diǎn)源和面源污染。點(diǎn)源污染由于其排放時(shí)間、地點(diǎn)和成分基本已知,易被監(jiān)測(cè)到。隨著公眾意識(shí)和監(jiān)管力度的提高,點(diǎn)源污染正逐步得到全面控制,面源污染正成為地表水體污染的重要污染源,是當(dāng)前全球面臨的主要環(huán)境問題之一。過量氮(N)、磷(P)等面源污染物進(jìn)入地表水體,正是造成我國(guó)諸多湖泊、水庫(kù)和海灣富營(yíng)養(yǎng)化和有害藻類“水華”爆發(fā)的重要原因之一,嚴(yán)重威脅我國(guó)水環(huán)境安全。

面源污染按照來源的不同,可細(xì)化為農(nóng)業(yè)面源污染和城市面源污染。隨著城市污水收集管道和雨污分流工程的建設(shè),城市面源污染正逐步得到解決。相對(duì)城市地區(qū),農(nóng)業(yè)面源污染不但多年來一直是我國(guó)“三河三湖”污染的主要污染源,也漸成為農(nóng)村地表水體污染的主要貢獻(xiàn)者,嚴(yán)重威脅全國(guó)人民的飲水安全。據(jù)?2010?年《第一次全國(guó)污染源普查公報(bào)》結(jié)果顯示,農(nóng)業(yè)污染源是造成我國(guó)水環(huán)境污染的“大戶”,其化學(xué)需氧量(COD)、總氮(TN)和總磷(TP)排放分別占地表水體污染總負(fù)荷的?43.7%、57.2%?和?67.4%(圖?1)。



可見,農(nóng)業(yè)面源污染已經(jīng)成為當(dāng)前地表水體污染的主要來源。全球每年用于糧食生產(chǎn)的?1.2?億噸氮中,只有?10%?被人類直接消費(fèi),大部分未使用的氮?jiǎng)t被分散到廣泛的環(huán)境中,最終匯入地表水體,成為主要的面源污染源。農(nóng)業(yè)則是導(dǎo)致過量養(yǎng)分排放到水體中的最主要驅(qū)動(dòng)因素。研究表明,太湖約?58%?和?40%?比例的總氮和總磷來自于農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的面源污染。

為了消除農(nóng)業(yè)污染問題,我國(guó)政府明確提出,2020年中國(guó)將形成“環(huán)境友好型、資源節(jié)約型”的兩型農(nóng)業(yè)。因此,迫切需要開展農(nóng)業(yè)面源污染源防控工作。本文分析了我國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染產(chǎn)生的原因和特征,歸納了當(dāng)前主流的農(nóng)業(yè)面源污染控制措施和策略,并針對(duì)當(dāng)前農(nóng)業(yè)面源污染控制還存在的問題提出了研究展望。

農(nóng)業(yè)面源污染特征及其形成原因

農(nóng)業(yè)面源污染的特征

農(nóng)業(yè)面源污染通常產(chǎn)生在廣闊的領(lǐng)域,無法追蹤其具體的來源,產(chǎn)生時(shí)間和污染物的濃度。排放時(shí)間、頻率和組成的不確定,被稱為農(nóng)業(yè)面源污染的“三大不確定性”特征,這極大地增加了面源污染防控的難度。

(1)來源的廣泛性和復(fù)雜性。農(nóng)業(yè)面源污染的來源廣泛,包括化肥、農(nóng)藥流失和滲漏、農(nóng)村地表徑流、未處理的生活污水的排放以及暴雨導(dǎo)致的初期生活污水的漫流、畜禽養(yǎng)殖以及漁場(chǎng)養(yǎng)殖廢水的排放和水土流失等都是農(nóng)業(yè)面源污染的來源[11,12]。

(2)排放過程中的不確定性和不可計(jì)量。農(nóng)業(yè)面源污染的排放過程具有明顯的不確定性,并且不能量化?;屎娃r(nóng)藥的使用量具有明顯的個(gè)體差異性,污水的排放量的多少也是隨機(jī)發(fā)生。此外,由于降水的不確定性,導(dǎo)致農(nóng)業(yè)面源污染在時(shí)間和空間上的不確定性和隨機(jī)性。

(3)污染水體規(guī)模大且治理難度大。由于農(nóng)業(yè)面源污染來源和排放過程中的不確定性,大量的污染源通過地表徑流或者地下徑流進(jìn)入江河湖泊,進(jìn)而形成規(guī)模大且濃度低(TN?濃度<10?mg?L-1,TP?濃度<2?mg?L-1)的江河湖泊污染,這種規(guī)模大而且濃度低的特征導(dǎo)致了農(nóng)業(yè)面源污染治理的難度更大。

綜上所述,農(nóng)業(yè)面源污染物的形成與發(fā)展涉及污染物的運(yùn)輸與轉(zhuǎn)化。在集約化農(nóng)田,土壤和水中的養(yǎng)分濃度比地表水高很多,這種濃度梯度加速了養(yǎng)分從土壤向地表水?dāng)U散、輸送,導(dǎo)致農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷向就近地表水體遷移。

農(nóng)業(yè)面源污染形成的原因與特征

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,農(nóng)村的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生活方式也不斷發(fā)生變化。因此,包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村居民來源在內(nèi)的面源污染源排放量不斷增加,地表水受到嚴(yán)重污染。農(nóng)業(yè)面源污染的形成和產(chǎn)生高度依賴于氣象條件,例如降雨,并且通常是間歇性的而不是連續(xù)性的降雨。一般來說,在發(fā)展中國(guó)家,包括農(nóng)田、畜禽、水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)村徑流和分散式生活污水在內(nèi)的農(nóng)業(yè)源是造成面源污染的主要原因。此外,在山區(qū),不適當(dāng)?shù)耐恋乩煤碗S之而來的水土流失也會(huì)造成農(nóng)業(yè)面源污染。

(1)農(nóng)藥化肥的流失。在?20?世紀(jì)?50?年代綠色革命爆發(fā)之后,無機(jī)肥料、有機(jī)肥料和農(nóng)藥的投入迅速增加,成為全球和中國(guó)獲得作物的高產(chǎn)量和間接提高畜牧生產(chǎn)的主要手段。隨之而來的結(jié)果是,農(nóng)業(yè)面源污染物排放強(qiáng)度和頻率也相應(yīng)的大幅增加。中國(guó)是世界上最大的合成氮肥用戶,然而,這種以農(nóng)業(yè)化學(xué)為基礎(chǔ)的集約化農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)面源污染的主要貢獻(xiàn)者,也是重要的溫室氣體甲烷(CH4)和一氧化二氮(N2O)貢獻(xiàn)者。N2O?通過大氣沉降或隨降雨,以氣體的面源污染形式進(jìn)入地表水體。中國(guó)農(nóng)業(yè)部的一項(xiàng)調(diào)查顯示,稻田的氮素利用率為?30%—35%,而磷利用率則僅為10%—20%。全球范圍內(nèi),養(yǎng)分利用效率普遍低下,導(dǎo)致農(nóng)田徑流中?TN、TP排放量普遍增加。農(nóng)田中這些養(yǎng)分的釋放已成為農(nóng)業(yè)面源污染的主要來源。

(2)畜禽和水產(chǎn)養(yǎng)殖。畜禽和水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中的殘餌以及產(chǎn)生的排泄物等,也是農(nóng)業(yè)面源污染物的主要類型。畜禽糞便流失已經(jīng)成為污染大戶,我國(guó)的規(guī)模養(yǎng)殖中有?2/3?仍缺乏防污設(shè)施,每年產(chǎn)生的約?38?億噸畜禽糞便,其處理率不到?50%,其中總量的1/4?進(jìn)入水體。有關(guān)報(bào)道表明,在湖泊中的殘餌污染占投餌量的?10%—40%,COD?排放達(dá)到了約?500?萬噸,接近生活污水?COD?排放量。集約化畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)產(chǎn)生的廢棄物實(shí)質(zhì)與農(nóng)戶散養(yǎng)的畜禽生產(chǎn)的糞便一樣是一種資源,但目前我國(guó)還沒有很好地加以利用,以致“資源”變成了農(nóng)業(yè)污染的“罪魁禍?zhǔn)住薄?/p>

(3)土地利用不當(dāng)。在山區(qū),不合理的土地利用導(dǎo)致的土壤侵蝕是造成農(nóng)業(yè)面源污染的另一個(gè)主要原因,因?yàn)闋I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可隨流失的土壤遷移進(jìn)入下游水體。傳統(tǒng)的順坡耕種、陡坡耕作、復(fù)種等種植效率高,更易加劇土壤侵蝕。而土壤侵蝕是規(guī)模最大、危害程度最嚴(yán)重的一種農(nóng)業(yè)面源污染,它在損失土壤表層有機(jī)質(zhì)層的同時(shí),許多營(yíng)養(yǎng)及其他污染物進(jìn)入水體形成嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)面源污染。吳永紅等指出,滇池流域內(nèi)?7.7%?的氮污染負(fù)荷源自于山地水土流失,29.7%?的磷污染負(fù)荷也由水土流失造成,水土流失是滇池農(nóng)業(yè)面源污染的主要形式之一。三峽庫(kù)區(qū)是典型的山地土地類型,也是我國(guó)典型的水土流失重災(zāi)區(qū),降雨量集中期(每年?4—10月),三峽片區(qū)各子流域的農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷強(qiáng)度表現(xiàn)出很強(qiáng)的空間差異性,且農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷的時(shí)空分布與年降水量和人類活動(dòng)呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)。

(4)農(nóng)村徑流和分散式生活污水的排放。受傳統(tǒng)生活習(xí)慣影響,我國(guó)農(nóng)村生活以一家一戶一院的形式為主。農(nóng)村污水包括農(nóng)村生活污水(如糞尿水、洗衣水、廚房水等)和農(nóng)村生產(chǎn)廢水(由散戶畜禽養(yǎng)殖、小作坊等排放)。農(nóng)村生活污水和生產(chǎn)廢水未經(jīng)處理的直接排放也是引發(fā)農(nóng)業(yè)面源污染的主要原因。我國(guó)農(nóng)村居住人口眾多,其中農(nóng)村人口占全國(guó)人口的?50.32%[31]。由于缺乏管理和規(guī)劃,大部分農(nóng)村地區(qū)沒有污水收集和處理系統(tǒng),也沒有垃圾收集和處理系統(tǒng),這種分散式的生活污水或垃圾滲濾液直接進(jìn)入河流和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中,勢(shì)必形成大規(guī)模和低濃度的面源污染負(fù)荷。

農(nóng)業(yè)面源污染的控制策略

目前,國(guó)內(nèi)外開展了大量的有關(guān)農(nóng)業(yè)面源污染防控的研究,開發(fā)了不少行之有效的技術(shù),其中部分技術(shù)還建立了示范工程,如節(jié)水灌溉、保護(hù)性耕作和生態(tài)溝渠。但是,這些更多是關(guān)注技術(shù)層面的防控,缺乏系統(tǒng)和全面的控制體系;更多的只是關(guān)注對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)局部或某個(gè)要素的修補(bǔ)或完善,而缺乏對(duì)整個(gè)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)功能的恢復(fù)與優(yōu)化。事實(shí)上,農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的各種物質(zhì)循環(huán),如水分和養(yǎng)分,以及各個(gè)生態(tài)要素之間是相互作用的。因此,要維持和提高農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)在消納農(nóng)業(yè)面源污染的能力,需要從生態(tài)系統(tǒng)的全局出發(fā),構(gòu)建一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)要素與物質(zhì)交換、能流與物流聯(lián)動(dòng)、信息流互換的綜合防控策略。

基于此,筆者根據(jù)面源污染的形成和發(fā)展過程于2011年提出了農(nóng)業(yè)面源污染控制工程的“減源(Reduce)—攔截(Retain)—修復(fù)(Restoration)”(3R)策略與實(shí)踐方案,即在農(nóng)業(yè)面源污染控制工程建設(shè)過程中,以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展與農(nóng)村人居環(huán)境和諧發(fā)展為目標(biāo),從污染物產(chǎn)生的源頭開展污染物的減量化工程(減源),在污染物遷移過程中開展污染物的攔截與阻斷工程(攔截),并對(duì)面源污染物進(jìn)行深度的處理與再凈化,在此基礎(chǔ)上對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)保修復(fù)(修復(fù)),實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)功能的提高和系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換。

基于循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論與全球資源戰(zhàn)略的要求,筆者對(duì)?3R?策略。進(jìn)行了發(fā)展和升華,形成了另外一種更高級(jí)的農(nóng)業(yè)面源污染控制工程指導(dǎo)模式——“源頭減量(Reduce)—過程阻斷(Retain)—養(yǎng)分再利用(Reuse)—生態(tài)修復(fù)(Restore)”(4R)策略,形成了包括源頭減量、過程阻斷、養(yǎng)分再利用和生態(tài)修復(fù)防控面源污染的綜合性策略(圖?2)。



基于?4R?策略布局的技術(shù)分布在各節(jié)點(diǎn)上,使節(jié)點(diǎn)技術(shù)在流程上銜接、時(shí)空上覆蓋,形成區(qū)域集成技術(shù)體系,其特點(diǎn)有全過程、全空間覆蓋,氮減排與資源利用結(jié)合,農(nóng)業(yè)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)雙贏。4R?策略詳述如下:

(1)源頭減量。類似于點(diǎn)源污染控制,減少來源是農(nóng)業(yè)面源污染控制的關(guān)鍵和最有效的策略[33]。由于養(yǎng)分利用效率低且肥料投入過量,直接導(dǎo)致了農(nóng)田中氮和磷的過度排放。因此,降低源頭的策略主要包括優(yōu)化養(yǎng)分和水分管理過程,減少肥料的投入,提高養(yǎng)分利用效率,以及實(shí)施節(jié)水灌溉和徑流控制。

(2)過程阻斷。過程控制技術(shù)包括生態(tài)溝渠、緩沖帶、生態(tài)池塘和人工濕地。一般來說,生態(tài)溝渠是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域最有效的營(yíng)養(yǎng)保留技術(shù)之一。在生態(tài)溝渠中,排水中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可以通過溝渠中的生物進(jìn)行有效的攔截、吸附、同化和反硝化等多種方式去除,并已在我國(guó)太湖地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。此外,采用保護(hù)性耕作、免耕和生態(tài)隔離帶等措施也是攔截農(nóng)業(yè)面源污染的重要措施。

(3)養(yǎng)分再利用。養(yǎng)分再利用將面源污水中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物再度進(jìn)入農(nóng)作物生產(chǎn)系統(tǒng),為農(nóng)作物提供營(yíng)養(yǎng),達(dá)到循環(huán)再利用的目的。對(duì)于畜禽糞便和農(nóng)作物秸稈中的氮、磷養(yǎng)分,可通過直接還田,或養(yǎng)殖廢水和沼液在經(jīng)過預(yù)處理后進(jìn)行還田。對(duì)于農(nóng)村生活污水、農(nóng)田排水及富營(yíng)養(yǎng)化河水中的氮、磷養(yǎng)分,可通過稻田濕地系統(tǒng)對(duì)其消納凈化和回用。研究結(jié)果表明,在水稻拔節(jié)期和灌漿期,稻田人工濕地對(duì)低污染水中氮、磷的凈化效率分別達(dá)到了?75%—81%、82%—96%。

(4)水生生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)。這里的水生生態(tài)系統(tǒng)指的是農(nóng)業(yè)區(qū)內(nèi)的污水路徑,如運(yùn)河、溝渠、池塘和溪流,而不是最終的目的地水域,如湖泊和水庫(kù)。盡管在運(yùn)輸過程中采取了有效措施減少化肥投入和控制污染物輸出,但仍有大量的有機(jī)質(zhì)和氮、磷等污染物將不可避免地被釋放出來。因此,需要對(duì)這些面源污水的輸移路徑進(jìn)行水生生態(tài)修復(fù),以提高其自凈能力。迄今為止,已經(jīng)開發(fā)并廣泛應(yīng)用了生態(tài)浮床、生態(tài)潛水壩、河岸濕地和沉水植物等多種修復(fù)技術(shù)。

存在問題與展望

自?20?世紀(jì)?80?年代對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染問題開始關(guān)注至今的?30?多年間,我國(guó)通過多年的自主研發(fā)和借鑒國(guó)外的成功經(jīng)驗(yàn),目前已經(jīng)形成了面向農(nóng)業(yè)面源污染控制,農(nóng)村生活污水治理,農(nóng)業(yè)廢棄物、畜禽糞便和生活垃圾處理,以及塘、浜和小河等小水體修復(fù)等一系列頗有成效的技術(shù)。這些技術(shù)及相應(yīng)的工程建設(shè)在削減農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷和改善生態(tài)環(huán)境均起到了較好的效果。

但是,這些技術(shù)多針對(duì)污染物發(fā)生和遷移的某一個(gè)環(huán)節(jié)或者某一個(gè)子系統(tǒng),所建立的污染控制工程相對(duì)孤立,盡管對(duì)污染物濃度的控制已取得了一定的成效,但由于污染總量大,處理后尾水中的污染負(fù)荷依然可觀,不僅造成污染物中氮、磷等養(yǎng)分資源的浪費(fèi),而且下游水體水質(zhì)的改善效果甚微。與西方國(guó)家和日本以保護(hù)性耕作為主,復(fù)種指數(shù)低,面源污染防治多以犧牲農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)量或中小企業(yè)發(fā)展為代價(jià)來達(dá)到保護(hù)小區(qū)域環(huán)境的目的不同,我國(guó)人多地少,糧食安全問題突出,耕地集約化程度高,待改善水環(huán)境面積大且水系龐雜,這決定了我國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染防控不可能像西方和日本一樣,采用某一或幾項(xiàng)高效技術(shù),利用大量閑置土地來進(jìn)行濕地或隔離帶工程建設(shè)來實(shí)現(xiàn)污染物削減,也不可能在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)高密度、高頻次污染物自動(dòng)檢測(cè);同樣,由于農(nóng)業(yè)發(fā)展還沒達(dá)到一定的規(guī)模化,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也沒嚴(yán)格的技術(shù)規(guī)程或標(biāo)準(zhǔn),也很難在短時(shí)間內(nèi)完成相關(guān)環(huán)境立法。

因此,我國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染控制須走大區(qū)域聯(lián)控之路,即不僅要集成度高,而且從點(diǎn)到面、從線性到空間的全過程、全區(qū)域的覆蓋。“十五”至“十二五”期間,基于區(qū)域污染物聯(lián)控思路,我國(guó)已形成了“源頭減量(Reduce)—過程阻斷(Retain)—養(yǎng)分再利用(Reuse)—生態(tài)修復(fù)(Restore)”的?4R?策略。迄今為止,針對(duì)上述各農(nóng)業(yè)面源污染防控四個(gè)過程的技術(shù)研究頗多,技術(shù)儲(chǔ)備也相當(dāng)豐厚,相應(yīng)的工程運(yùn)行也取得一定成效。

但針對(duì)不同區(qū)域農(nóng)業(yè)面源污染特征,如何進(jìn)一步深入發(fā)掘技術(shù)優(yōu)勢(shì),合理布局合理布局基于?4R?策略的技術(shù)體系,最大化提高各個(gè)過程的技術(shù)集成度,實(shí)現(xiàn)防控工程的時(shí)空銜接、區(qū)域污染物負(fù)荷的顯著削減和區(qū)域水質(zhì)的整體改善仍是農(nóng)業(yè)面源污染控制亟待解決的難題之一。此外,如何加快實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)面源防控技術(shù)設(shè)備化、產(chǎn)品化以及農(nóng)業(yè)面源防控管理與長(zhǎng)效運(yùn)行維護(hù)機(jī)制建設(shè),使農(nóng)業(yè)面源防控工程真正地推廣應(yīng)用到廣泛農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐也是亟待解決的重要問題。結(jié)合筆者多年從業(yè)經(jīng)驗(yàn),認(rèn)為以下?3?個(gè)方面的研究亟待加強(qiáng)。

深化基礎(chǔ)研究,破解污染形成機(jī)制

農(nóng)業(yè)面源污染產(chǎn)生的實(shí)質(zhì),其實(shí)就是養(yǎng)分或污染物從“土相”向“水相”的運(yùn)移,本質(zhì)就是養(yǎng)分或污染物在土-水界面的遷移轉(zhuǎn)化行為。因此,需要強(qiáng)化土-水界面間的污染物生物地球化學(xué)循環(huán)研究。然而,傳統(tǒng)土-水界面的生物地球化學(xué)循環(huán)研究,忽視了土壤表層(尤其是稻田土壤表層)上的微生物聚集體的存在,這種微生物聚集體水生生物學(xué)上被定義為周叢生物或自然生物,可通過同化、吸收、吸附、硝化、反硝化、水解和降解等過程影響氮、磷、有機(jī)物等的轉(zhuǎn)化和運(yùn)移過程,進(jìn)而影響農(nóng)業(yè)面源污染形成、發(fā)生和發(fā)展??梢?,為精準(zhǔn)了解養(yǎng)分或污染物在土-水界面的行為及其對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染產(chǎn)生和排放的影響,需要強(qiáng)化周叢生物參與下的土-水界面間的污染物生物地球化學(xué)循環(huán)研究。

雖然現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷監(jiān)測(cè)、模擬或定量評(píng)估方法給科學(xué)研究和職能管理部門提供了一定的幫助,但是從現(xiàn)有方法或措施“勘測(cè)”出的污染負(fù)荷及其分布看,并不能有效幫助農(nóng)業(yè)面源污染防控工程的建設(shè),導(dǎo)致不少工程項(xiàng)目“事倍功半”或僅僅停留在示范工程的階段。這主要是因?yàn)闊o論現(xiàn)在的原位監(jiān)測(cè)、模型預(yù)測(cè),還是在線監(jiān)測(cè),都是基于“已知”排放點(diǎn)而開展的工作。換句話說,這些工作的基礎(chǔ)認(rèn)為農(nóng)業(yè)面源污染的產(chǎn)生和排放與點(diǎn)源污染的一致,這恰恰與農(nóng)業(yè)面源污染的“三個(gè)不確定性”相矛盾,因此,建議今后在農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷監(jiān)測(cè)與評(píng)估方面研究,需要尋求新的研究方法,破解農(nóng)業(yè)面源污染形成的機(jī)制。從農(nóng)業(yè)面源污染的實(shí)質(zhì)——養(yǎng)分或污染物在土-水界面間的遷移轉(zhuǎn)化過程出發(fā),可能是一個(gè)值得探索的方向。

強(qiáng)化生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能,促進(jìn)全過程防控

現(xiàn)有面源污染防控技術(shù)僅關(guān)注源頭減量或過程阻斷,缺少?gòu)摹巴料唷薄八唷焙汀吧锵唷钡榷鄬用娼沂疚廴疚锏纳锏厍蚧瘜W(xué)循環(huán)過程,也缺少?gòu)纳鷳B(tài)系統(tǒng)的層面上進(jìn)行調(diào)控,忽略了生態(tài)系統(tǒng)自身的調(diào)控功能與機(jī)制,制約著農(nóng)業(yè)面源污染防控措施的有效實(shí)施(圖?3)



圖?3 農(nóng)業(yè)面源污染防控:從控制到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)集成。

生態(tài)系統(tǒng)自身具有調(diào)控功能,農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)也不例外。在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部,可通過優(yōu)化土地利用格局來實(shí)現(xiàn)面源污水的回用,提高氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽的利用率,阻斷污染物的遷移過程,故應(yīng)該充分利用農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)自身的調(diào)控功能來減少面源污染物的輸出與排放。

當(dāng)然,優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能,并不是簡(jiǎn)單地在控制區(qū)內(nèi)機(jī)械地進(jìn)行植被恢復(fù),還可從以下?3?個(gè)方面入手:①?研究基于區(qū)域污染物總量削減的農(nóng)業(yè)用地格局的空間優(yōu)化配置,各利用方式之間的空間銜接技術(shù),有效阻斷污染物的空間隔離帶技術(shù);②?研究合理的種植制度或輪作方式,優(yōu)化“種植—養(yǎng)殖—加工”鏈中養(yǎng)分的循環(huán)模式與再利用技術(shù);③探索集約化農(nóng)田的排水方式,建立能逐級(jí)削減污染物的溝-渠-塘結(jié)構(gòu)與工藝,延長(zhǎng)污染物在溝-渠-塘中的停留時(shí)間,提高降解能力,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)化和自凈能力提升,促進(jìn)污染物的區(qū)域聯(lián)控。

加強(qiáng)技術(shù)的物化研究,推動(dòng)技術(shù)應(yīng)用

當(dāng)前農(nóng)業(yè)面源污染防控主要由政府管理部門承擔(dān),包括項(xiàng)目立項(xiàng)、執(zhí)行以及驗(yàn)收等過程,都是政府部門的主要職責(zé)。有利之處在于,經(jīng)費(fèi)有保障,便于協(xié)調(diào)各方面的關(guān)系,但是也限制了市場(chǎng)作用的發(fā)揮,使得農(nóng)業(yè)面源污染防控仍局限在政府指定的區(qū)域內(nèi)。隨著?2017?年中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳《關(guān)于引導(dǎo)農(nóng)村土地經(jīng)營(yíng)權(quán)有序流轉(zhuǎn)發(fā)展農(nóng)業(yè)適度規(guī)模經(jīng)營(yíng)的意見》頒發(fā),農(nóng)村將有大片的土地進(jìn)行集中式管理,農(nóng)業(yè)面源污染防控將是各個(gè)承包業(yè)主的責(zé)任,政府管理部門將僅僅扮演“考核者”的角色。這也意味著,農(nóng)業(yè)面源污染技術(shù)需要轉(zhuǎn)化為物化產(chǎn)品,通過市場(chǎng)化的運(yùn)作,推動(dòng)治理技術(shù)的推廣應(yīng)用。此外,新型環(huán)境材料的研發(fā),污染物控制產(chǎn)品與設(shè)備研發(fā),廢棄物資源化產(chǎn)品與設(shè)備研發(fā),以及農(nóng)業(yè)面源污染遠(yuǎn)程管理終端等也是未來亟須解決的問題。

可以預(yù)見,農(nóng)業(yè)面源污染即將成為我國(guó)地表水體污染的重要來源,嚴(yán)重影響我國(guó)水生生態(tài)環(huán)境安全,威脅著我國(guó)的飲用水安全,最終威脅我國(guó)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和糧食安全,給我國(guó)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來諸多不利影響。因此,迫切需要轉(zhuǎn)變思路,在現(xiàn)有防控策略的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步深化基礎(chǔ)研究,探索新的防控方向,進(jìn)一步強(qiáng)化污染防控的技術(shù)集成與區(qū)域聯(lián)控,提升生態(tài)服務(wù)功能,進(jìn)一步加強(qiáng)技術(shù)的設(shè)備化和裝備化,打好面源污染治理的攻堅(jiān)戰(zhàn),為我國(guó)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的改善提供技術(shù)支持。(楊林章 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所;吳永紅 中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所 土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 《中國(guó)科學(xué)院院刊》供稿)


來源:中國(guó)網(wǎng) 作者:楊林章、吳永紅

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