農(nóng)業(yè)面源污染防治研究現(xiàn)狀與展望

吳永兵，季俊杰，宋玉君，殷堂兵

1.揚(yáng)州大學(xué)；2.揚(yáng)州市儀征生態(tài)環(huán)境局；3.江蘇迪賽恩市政環(huán)保設(shè)計(jì)研究院有限公司

隨著我國農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，化肥、農(nóng)藥、地膜等農(nóng)用化學(xué)品投入逐年增加，養(yǎng)殖數(shù)量和規(guī)模不斷擴(kuò)大，與此同時，農(nóng)業(yè)投入品利用率低、種養(yǎng)殖廢棄物處理滯后，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)面源污染問題日益突出，成為社會和公眾關(guān)注的熱點(diǎn)問題。農(nóng)業(yè)面源污染不但多年來一直是我國“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)重威脅全國人民的飲水安全。根據(jù)2018年《第二次全國污染源普查公報(bào)》（時期資料為2017年度）結(jié)果顯示，全國水污染物排放化學(xué)需氧量2143.98萬噸、氨氮96.34萬噸、總氮304.14萬噸、總磷31.54萬噸，其中農(nóng)業(yè)源水污染物排放化學(xué)需氧量1067.13萬噸、氨氮21.62萬噸、總氮141.49萬噸、總磷21.20萬噸，分別占全國總排放 量 的 49.77%、22.44%、46.52%、67.22%?？梢?，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。近年來，農(nóng)業(yè)面源污染對水體的影響逐漸得到重視，國內(nèi)外一些地區(qū)在地表水和地下水中檢測出多種農(nóng)藥殘留。

一、農(nóng)業(yè)面源污染研究概況

（一）農(nóng)業(yè)面源污染的定義

農(nóng)業(yè)面源污染是指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中，化肥、農(nóng)藥等化學(xué)物質(zhì)，畜禽養(yǎng)殖造成的污染以及農(nóng)膜、農(nóng)作物秸稈、人糞尿，農(nóng)村生活污水、生活垃圾等農(nóng)業(yè)、農(nóng)村廢棄物通過農(nóng)田的地表徑流和農(nóng)田滲漏，對水體、土壤和空氣及農(nóng)產(chǎn)品造成的污染。

（二）農(nóng)業(yè)面源污染的特征

農(nóng)業(yè)面源污染的產(chǎn)生一般具有形成過程復(fù)雜、形成機(jī)理模糊且具有長期潛伏性，通常表現(xiàn)為在不確定的時間內(nèi)通過不確定的途徑排放不確定數(shù)量污染物的特征，因而具有一定的隱蔽性能。

此外面源污染的污染負(fù)荷具有很強(qiáng)的時空差異性，這就使得對其的監(jiān)測、模擬、防控和降解存在較大的難度。

（三）農(nóng)業(yè)面源污染的來源

隨著農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，農(nóng)村的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生活方式發(fā)生改變，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)集約化程度不斷提高，化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜的過量使用，造成土壤、地表水和地下水污染。

同時，由于不恰當(dāng)?shù)氖┯梅绞剑r(nóng)藥、化肥利用率低，平均不足30.40%，大量的N、P隨農(nóng)田退水和降水遷移到河流、湖泊，造成水體污染。畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖造成的污染以及農(nóng)業(yè)廢棄物、農(nóng)膜、農(nóng)藥的污染，污染源面廣、量大，所造成的污染已不容忽視。

（四）農(nóng)業(yè)面源污染的危害

農(nóng)業(yè)面源污染的表現(xiàn)形式是大量的污染物分散排放在較為廣闊的區(qū)域，從短期來看，它的危害性不是很高，但是經(jīng)過長期的積累和沉淀，其危害性就會集中顯現(xiàn)。一旦其危害性爆發(fā)就會對其所屬區(qū)域的生態(tài)環(huán)境造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞和影響。如農(nóng)藥化肥等的過量使用就會對土壤生態(tài)造成嚴(yán)重破壞，土壤中富含大量的氮、磷、鉀等元素，使土壤結(jié)構(gòu)板結(jié)、肥力下降。此外，水體富營養(yǎng)化也是面源污染的重要表現(xiàn)形式，水體中富含的氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)會導(dǎo)致藻類、浮游生物等的大量繁殖，進(jìn)而引發(fā)赤潮等災(zāi)害，嚴(yán)重威脅魚類等水生生物的生存，破壞生態(tài)系統(tǒng)的平衡和發(fā)展。

（五）農(nóng)業(yè)面源污染國外研究進(jìn)展

20世紀(jì)70年代開始，為遏制五六十年代因大量投入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的化肥農(nóng)藥而引發(fā)的日益嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)面源污染問題，美國、英國、日本等一些發(fā)達(dá)國家開始研究農(nóng)業(yè)面源污染問題。

20世紀(jì)七八十年代，農(nóng)業(yè)面源污染研究處于早期階段，研究主題主要集中在對面源污染特征及污染源識別等基礎(chǔ)概念與理論的探討，該時期的研究對后續(xù)研究有較強(qiáng)的解釋性。90年代，農(nóng)業(yè)面源污染研究進(jìn)入研究工具階段，研究主題主要集中在磷流失、土壤磷檢測、面源污染治理、流域治理成本等方面的探討。21世紀(jì)初，農(nóng)業(yè)面源污染研究被推廣到更為廣泛的研究領(lǐng)域，得益于計(jì)算機(jī)算力的迅速發(fā)展，模型模擬工具被運(yùn)用到農(nóng)業(yè)面源水生態(tài)系統(tǒng)、演進(jìn)機(jī)制、流域尺度和風(fēng)險(xiǎn)控制研究。近年來，對農(nóng)業(yè)面源的理解在豐富的研究工具的支撐下有了實(shí)質(zhì)進(jìn)展，研究主題主要集中在水質(zhì)管理政策、模型模擬技術(shù)的適用及拓展、最佳管理措施的研究和實(shí)踐等方面。

（六）農(nóng)業(yè)面源污染國內(nèi)研究進(jìn)展

我國的農(nóng)業(yè)面源污染研究始于20世紀(jì)80年代的北京城市徑流污染研究。直至90年代初，農(nóng)業(yè)面源污染研究主要是農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源和城區(qū)徑流污染的宏觀特征和污染負(fù)荷定量計(jì)算模型的初步研究。90年代，我國農(nóng)業(yè)面源污染研究進(jìn)入活躍期，化肥、農(nóng)藥污染的宏觀特征和影響因素逐漸成為農(nóng)業(yè)面源污染研究的重點(diǎn)，同時黑箱經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型也被運(yùn)用到農(nóng)業(yè)面源污染的研究中。近年來，非點(diǎn)源機(jī)理模型和現(xiàn)代電子信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)面源污染研究領(lǐng)域得到廣泛使用，國內(nèi)引進(jìn)SWAT、AGNPS等面源污染模型，并結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS）、衛(wèi)星遙感技術(shù)（RS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）對農(nóng)業(yè)面源污染進(jìn)行圖形化的空間分布分析。

二、農(nóng)業(yè)面源污染防治技術(shù)

發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的必經(jīng)之路，農(nóng)業(yè)面源污染則成為發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)的主要障礙。為有效控制水污染，國內(nèi)對農(nóng)業(yè)面源污染從源頭控制入手，根據(jù)不同類型的面源污染進(jìn)行不同類型的分類治理，國內(nèi)的源頭控制包括農(nóng)業(yè)污染源管理和畜禽養(yǎng)殖進(jìn)行養(yǎng)分管理，通過減少化肥使用、合理調(diào)節(jié)化肥比例、使用新型肥料、提高化肥養(yǎng)分利用率和控制飼料中的營養(yǎng)成分等管理手段，從源頭上減少農(nóng)業(yè)面源污染量。

國外農(nóng)業(yè)面源污染治理主要通過提出科學(xué)管理措施和規(guī)定來控制農(nóng)業(yè)面源污染的源頭，例如推廣農(nóng)田最佳養(yǎng)分管理，調(diào)查流域內(nèi)農(nóng)田施肥量、施肥種類、施肥方式等。

近年來，通過多年研究，國內(nèi)學(xué)者楊林章等系統(tǒng)地提出了“源頭減量—過程阻斷—養(yǎng)分再利用—水體修復(fù)”的“4R”技術(shù)體系，該技術(shù)體系提出并解釋了農(nóng)村面源污染治理的四個策略，分別是源頭減量技術(shù)、生態(tài)攔截技術(shù)、氮磷養(yǎng)分循環(huán)利用技術(shù)和水環(huán)境生態(tài)修復(fù)技術(shù)。國外學(xué)者則在傳統(tǒng)污染控制技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，產(chǎn)生了更為先進(jìn)的新型面源污染控制技術(shù)，如在人工濕地的基礎(chǔ)上衍生了新型曝氣氧化溝、人工濕地-穩(wěn)定塘等技術(shù)。

三、建議與展望

隨著我國農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，農(nóng)業(yè)面源污染成為地表水污染的重要影響因素，污染量大、來源廣、控制難度大，同時隨著地方政府提出貫徹的“河長制”“湖長制”等政策，各個流域?qū)r(nóng)業(yè)面源污染治理越來越重視，但是仍然沒有一套全面科學(xué)的農(nóng)業(yè)面源污染防治體系。今后農(nóng)業(yè)面源污染防治研究應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下幾個方面。

（1）建立健全的污染防控監(jiān)察和監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，可以達(dá)到全面了解農(nóng)業(yè)面源污染排放數(shù)據(jù)的目的，這為污染的治理和相關(guān)技術(shù)的研發(fā)提供了數(shù)據(jù)支撐。監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的建立要根據(jù)實(shí)際情況，不能多測漏測，保證所有農(nóng)業(yè)污染源都能被監(jiān)測點(diǎn)位和監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)覆蓋。此外還要注重相應(yīng)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和維護(hù)，配備專業(yè)的實(shí)驗(yàn)人員，及時準(zhǔn)確地進(jìn)行水質(zhì)水量的檢測，并將這些數(shù)據(jù)實(shí)時上傳，使數(shù)據(jù)共享。

（2）加大技術(shù)投入，分區(qū)治理，根據(jù)不同地形和不同氣象條件的差異，因地制宜，設(shè)計(jì)適合本地區(qū)面源污染治理的措施和方法。在設(shè)計(jì)的過程中要綜合考慮綠色發(fā)展、綠色生態(tài)、節(jié)能低碳的發(fā)展理念，爭取達(dá)到變廢為寶、綜合治理的目的。

（3）合理利用資源，減少化肥農(nóng)藥的使用量。我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)在農(nóng)業(yè)污染物排放中占有很大的比例，畜禽產(chǎn)生的排泄廢物經(jīng)過合理的處理，可以在一定程度上代替化肥施用，這種方式不但可以處理污染廢物，而且可以減少農(nóng)用化肥的使用量，降低了環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。

（4）建立農(nóng)業(yè)面源污染責(zé)任制，分管到人，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，及時處理，最大程度地減少面源污染的擴(kuò)散和遷移。另外要充分發(fā)動人民群眾，開通農(nóng)業(yè)污染舉報(bào)通道，讓公眾都參與到人人治污的行動中來，共同監(jiān)督農(nóng)業(yè)面源污染防治工作。

（5）國家要大力鼓勵企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)深入農(nóng)村，改善農(nóng)業(yè)發(fā)展的模式和農(nóng)產(chǎn)品銷售的渠道，為農(nóng)業(yè)農(nóng)村的發(fā)展帶來新的動力和方向。在此過程中要加強(qiáng)綠色農(nóng)業(yè)技術(shù)和綠色農(nóng)業(yè)投入品的宣傳和推廣，提高農(nóng)民的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平和綠色環(huán)保意識。

（6）農(nóng)業(yè)面源污染的監(jiān)管和維護(hù)主要還是依靠農(nóng)民，在制定標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)置處理設(shè)施的過程中，還需要輔以對應(yīng)的經(jīng)濟(jì)激勵政策，如生產(chǎn)稅環(huán)境稅補(bǔ)貼、政府資助以及水質(zhì)交易等激勵農(nóng)民參與的積極性。