科普小课堂第57期丨农业面源污染综合治理思路

2023-11-15 14:25:10 0 澳门十大信誉可靠平台环境

　　农业面源污染又称农业非点源污染，是指在农业生产和生活活动中，溶解的或固体的污染物，如氮、磷、农药及其他有机或无机污染物质，从非特定的地域，通过地表径流、农田排水和地下渗漏进入水体引起水质污染的过程。农业面源污染具有以下特征：

　　(1)污染来源的分散性、复杂性以及溯源的困难性;

　　(2)污染物排放的不确定性和随机性;

　　(3)污染物以水为载体，其产流、汇流具有较大的空间异质性;

　　(4)污染物具有量大和低浓度特征，难治理，成本高，见效慢。

　　针对农业面源污染的特征，杨林章等[1]提出了“4R”控制技术体系，即源头减量(Reduce)、过程阻断(Retain)、养分再利用(Reuse)和生态修复(Restore)技术，四者之间相辅相成，构成完整的技术体系链。

　　农村4R技术简化架构图

　　源头减量(Reduce)技术

　　农村生产生活方式的改变来实现面源污染产生量的最小化。

　　针对高度集约化的农田，可根据作物高产养分需求规律以及土壤供肥特征等进行肥料优化管理，采用新型缓控释肥或新的按需施肥技术，提高肥料利用率，减少化肥用量;也可通过种植制度等的调整如改稻麦轮作为稻-绿肥轮作、稻-蚕豆轮作或稻-休闲来减少化肥投入量;也可通过施用肥料增效剂、土壤改良剂等增加土壤对养分的固持，从而从源头上减少养分流失。

　　针对果园的养分流失，可采用桃园生草覆盖技术，既减少了土壤的地表径流，也可增加桃园有益昆虫的数量，增加生物多样性而减少桃树病虫害的发生，减少农药用量。

　　针对分散畜禽养殖和农村固废，改传统的养殖方式为生态养殖方式，如改变传统的水冲圈养猪方式为生物发酵床养殖，并加强对畜禽粪便以及农村固废的管理和无害化处理，减少露天堆放，从而减少污染的发生。

　　针对陆域水产养殖，可采用优化投饵方式，并循环用水，实现养殖废水的循环利用，从而达到污染物的零排放或最小排放。

　　针对村镇地表径流，通过增加地面的透水性能，如设置生态吸水路面等，减少地表径流的源头发生量。

　　过程阻断(Retain)技术

　　过程阻断技术指在污染物向水体的迁移过程中，通过一些物理的、生物的以及工程的方法等对污染物进行拦截阻断和强化净化，延长其在陆域的停留时间，最大化减少其进入水体的污染物量。

　　目前常用的技术有两大类：

　　一是农田内部的拦截，如稻田生态田埂技术(通过适当增加排水口高度、田埂上种植一些植物等阻断径流)、生物篱技术、生态拦截缓冲带技术、设施菜地增设填闲作物技术(夏天蔬菜揭棚期种植甜玉米等填闲作物对残留在土壤中的多余养分进行回收利用，阻断其渗漏和径流)、桃园生草技术(果树下种植三叶草等减少地表径流量)。

　　另一大类是污染物离开农田后的拦截阻断技术，包括生态拦截沟渠技术、人工湿地塘技术、生态护岸边坡技术、土地处理系统等。这类技术多通过对现有沟渠塘的生态改造和功能强化，或者额外建设生态工程，利用物理、化学和生物的联合作用对污染物主要是氮磷进行强化净化和深度处理，不仅能有效拦截、净化农田污染物，还能汇集处理农村地表径流以及农村生活污水等，实现污染物中氮磷等的减量化排放或最大化去除。

　　养分再利用(Reuse)技术

　　循环利用技术即将污染物中包含的氮磷等养分资源进行循环利用，达到节约资源、减少污染、增加经济效益的目的。

　　对达标排放的农村生活污水尾水以及河道低污染水，可回灌农田尤其是稻田，通过植物的吸收以及土壤等的吸附固持，实现低污染水中氮磷养分的再利用，不仅能控制污染，又能减少化肥投入，实现生产和环境的双赢。如低污染水的稻田净化技术，即利用稻田对旱地排水以及农村生活污水尾水等低污染水进行净化处理，稻季只需补充正常施肥量的30%~40%左右即可保证达到农户的正常产量，可减少养分环境排放。

　　此外，还可对旱地(果园和菜地)的径流进行收集，回灌到稻田中去，实现养分的循环利用。针对陆域水产养殖，可采用水产养殖污水序批式置换循环再利用技术，可实现陆域水产养殖用水的内循环，基本实现污染的零排放。农村固体废弃物和生活垃圾等，其中的有机部分可采用无害化堆肥技术，畜禽粪便可采用肥料化、沼气化等技术，实现废弃物中养分资源的循环再利用。

　　生态修复(Restore)技术

　　生态修复是农村面源污染治理的最后一环，也是农村面源污染控制的最后一道屏障。狭义的讲，其主要指对水体生态系统的修复，通过一些生态工程修复措施，恢复其生态系统的结构和功能，包括岸带和护坡的植被、濒水带湿地系统的构建、水体浮游动物及水生动物等群落的重建等，从而实现水体生态系统自我修复能力的提高和自我净化能力的强化，最终实现水体由损伤状态向健康稳定状态转化。

　　目前常用的技术有河岸带滨水湿地恢复技术、生态浮床技术、水产养殖污水的沉水植物和生态浮床组合净化技术等。针对农村河道的低污染水，以水稻作为浮床植物，采用水稻组合生态浮床修复水体技术，弥补了传统生态浮床处理效率不稳定、应用过程中成本无法部分补偿的缺点。通过多种技术的应用组和，可以达到农村面源污染的有效控制。

　　更广义的讲，生态修复是指农业生态系统的整体修复，通过生态工程措施恢复和提高系统的生物多样性，从而实现生态系统的健康良性发展。