农业面源污染治理现状分析

马瑛

摘要 人口的快速增加和对粮食需求的不断扩大，迫使农田施肥量不断增加，使农业面源污染治理面临巨大的挑战。为了更好地控制农业面源污染对水环境、生态环境和大气环境造成的影响，以及实现土地的可持续利用和农业的可持续发展，对农业面源污染的特性、治理措施和存在的问题及未来发展的方向进行较为详细的阐述，以期能为制定合理的治理措施提供一些有价值的参考。

关键词 农业面源污染；特征；治理措施；问题；对策

中图分类号 X592 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）09-0184-02

Abstract Both rapid population increase and crop requirement expansion force fertilization increases in farmland，as well as control non-point source pollution in agriculture is facing significant challenges.In order to better control effect on water environment，ecological environment，atmospheric environment by agriculture non-point source pollution，as well as achieve soils sustainable utilization and sustainable development of agriculture，non-point source pollution status was described in detail including characteristics，control measures，problems，as well as development direction in the future，so as to provide some reference for designing a suitable control measures.

Key words agricultural non-point source pollution；characteristics；control measures；problems；countermeasures

广义的农业面源污染是指农业生产活动造成的污染，它是一种常见的面源污染。随着人口数量和粮食需求的不断增加，促使农业中施肥量的不断增加，最终导致了农业面源污染状况日益加剧。为了缓解农业面源污染的不断恶化，许多有效的措施被应用。为了更好地治理农业面源污染，有必要对目前治理方法、存在的问题及未来发展方向进行较为详细的阐述，最终实现农业可持续发展的目标。

1 农业面源污染的特性

掌握农业面源污染的类型、特点及其影响的对象是有效治理农业面源污染的前提条件。农业面源污染按来源不同可以分为以下几类：农药、化肥污染；畜禽养殖污染；农村生活污染；其他污染。农业面源污染的特点：分散性；随机性和不确定性；滞后性与隐蔽性；不易监测性；防治难度大。农业面源污染对环境的影响分为3类：水环境、土壤环境及大气环境影响。

对水环境的影响包括以下3个部分：河流水质恶化及湖泊富营养化；污染饮水源，影响人体健康；水体生态系统服务功能下降。对土壤环境的影响包括以下3个部分：破坏土壤结构，土壤質量下降；威胁微生物多样性，破坏土壤生态系统的稳定性；通过食物链影响人体健康。对大气环境的影响也包括以下3个部分：增加了温室气体排放；空气质量下降；空气中微生物菌落增加，加速了病原体的传播。

2 农业面源污染的治理措施

针对农业面源污染的不同类型和机理，国内外的专家学者进行了大量的研究，提出了很多措施和方法，归纳起来主要包括生物措施、化学措施、农业措施。

2.1 生物措施

2.1.1 人工湿地法。人工湿地污水处理系统是一种应用较为广泛的污水处理系统。它是以自然湿地为主体发展起来的污水处理技术，通过自然生态系统中的物理、化学和生物三者间的协同作用来实现对污水的净化。该技术的优势在于成本低、排污效率高，因此得到广泛的应用。

2.1.2 蚯蚓生态池。该技术是由法国和智利共同开发，主要服务对象是农村生活污水处理。该方法通过向土壤中接种蚯蚓，实现改善土壤中的环境及土壤结构，提高污水处理效率[1]。李军状等[2]研究表明，该方法对农村污水处理效果显著，化学需氧量（COD）、氨态氮（NH4+-N）、全氮（TN）、全磷（TP）的去除率均在70%以上[2]。然而，目前该方法在应用过程中亟待解决的2个问题：如何使蚯蚓保持长期的活性；长效性的检验。

2.1.3 稳定塘。稳定塘是一种利用天然净化能力的生物处理构筑物的总称，主要通过菌藻类之间的相互作用实现对废水中有机污染物的处理。稳定塘污水处理系统具有投入少、运行成本低、操作及维护便捷、除污效果显著等优点，因此得到广泛的应用。为了该技术的广泛应用，国内外的专家学者对稳定塘的除污机理进行了深入地研究。Maynard等[3]进行了稳定塘中有机物除污试验，结果发现即使在三级处理塘中，BOD5的去除率能达80%，而在整个系统中对BOD5的去除更可高达90%以上。Babu 等[4]、Silva等[5]研究证明，硝化-反硝化、水生植物吸收、NH3挥发这3个过程是藻类稳定塘除 TN 的机理。然而目前尚未明确哪种机制在去除TN过程中起到决定性的作用。对于稳定塘对磷的去除效果发现，除磷受到诸多因素的影响，而水生植物及底泥的类型在去除过程中影响显著，但对于是以生物吸收还是化学沉降为主导存在一定的分歧[6]。为了更好地发挥该技术，国内外的专家学者针对稳定塘在应用中出现的水力停留时间较长、占地面积较大、积泥严重等不足之处进行了改进和完善，使稳定塘的类型更加多样化，例如高效藻类塘[7]、水生植物塘、悬挂人工介质塘、超深厌氧塘[8]、移动式曝气塘；另外，还包括一些复合式塘，如多级串联塘[9]、高级综合塘系统（AIPS）[10]、生态综合系统塘（Eco pond）[11]等。

2.1.4 生物膜法。生物膜法是利用微生物自身的分解功能，通过人为控制的方式提供有利于微生物生長繁殖的环境，加快微生物的繁殖，由此提高对污水中有机物的氧化降解效率。为了更好地应用该技术，一些专家和学者对生物膜法的除污机理和效果进行了研究。Wu等[12]开展了自然生物膜对N、P等元素去除效果和机理的研究，结果发现除污机理如下：首先生物膜将沉积于膜上一部分营养物质转化为细胞质，进行生长繁殖，最终成为生物膜中新的活性物质；生物膜自身有很强的吸附能力。吴 迪等[13]通过试验研究发现，一体化生物膜技术对农村污水中COD、BOD、NH4+-N、TN、TP和SS平均去除率均在70%[13]。生物膜法除了能够去除肥料中N、P，对于去除水环境中重金属也效果显著，而且大大降低了造成二次污染的几率[14]。研究还发现，生物膜法能够有效去除有害藻类，改善水质。这些研究结果充分证明生物膜是一种有效治理农业面源污染的措施。

2.2 化学措施

目前，化学措施已成为处理农业非点源污染中一种重要的方法。该方法主要通过向土壤中施加土壤改良剂的方式减少土壤中N、P的流失，改良剂主要包括硫酸亚铁、聚丙烯酰胺（PAM）和生物碳（biochar）等。姬红利等[15]对3种土壤改良剂（硫酸亚铁、硫酸铝和聚丙烯酰胺）和1种土壤消毒剂（五氯硝基苯）的改良效果进行了研究，结果发现：径流雨水中TP和TDP值降幅明显，上述土壤改良剂的施用对降低P流失效果显著。生物碳由于自身具有良好的吸附能力、成本低廉以及良好的生物亲和性，被广泛的应用到农田养分、盐分的释放控制上。Ding等[16]对生物碳的改良效果进行分析评价，结果发现，将0.5%的生物质炭施入农田表层20 cm后，土壤中的NH4+-N损失量明显减少[16]。上述结果说明化学措施的除污效果，但化学措施是否会造成土壤环境风险还需要进一步深入研究。

2.3 农业措施

合理的种植结构也是治理农业面源污染的一项重要措施。它通过选择合适的作物类型、合理种植模式及种植制度，从而达到合理施肥的目标。对于合理种植结构研究方面相关人员也取得了很多成果。研究发现，将豆科绿肥与稻麦轮作相结合不仅能够减少氮肥的施量，同时还能对稻季的氮素进行补充。Qiao等[17]通过对水稻+紫云英轮作的试验发现，冬季用种植紫云英代替小麦，稻季不施加氮肥，水稻的产量仅比常规种植常量减少5%。如果补充常规施氮量的30%，不仅可以保证产量，甚至还可以增产。王 静等[18]通过对滇池流域蔬菜产地的调查研究发现，合理的轮作方式能够减少菜地中N、P的盈余量，并推荐了适合当地的蔬菜轮作方式和蔬菜花卉轮作方式。对于合理种植结果的研究虽然取得了一定的进展，但目前研究作物的类型较少、种植模式及种植制度还多以传统方式为主，若想使种植结构在治理农业面源污染中发挥更大的作用，需要对上述几个方面进行深入地研究。

3 农业面源污染治理中存在的问题及对策

通过多年调查和总结发现，农业面源污染治理中存在的问题主要变现为：过分重视点源而忽视面源；产业结构不合理、基础性工作开展不够、缺少对污染的认识和环保意识；尚无完善的政策、立法及相应的管理体制。若想实现土地与环境的可持续发展，需从以下几个方面进行完善：完善相关政策法规，明确管理部门的职能；引进国外先进技术的同时，加快自主技术的研发；加强宣传，提高全社会对农业面源污染的认识和重要性；建立完善的监测评价标准及预警体系。

4 展望

目前，对于治理农业面源污染虽取得了很大的进展，但农业面源污染的问题会随着人类对粮食需求的不断扩大而显得越发突出。对于治理措施方面需要做以下几个方面的工作：拓展思路，对尚未明确的机理继探索；多学科交叉研究；利用先进的地理统计系统、卫星系统、数学模型进行研究。通过多年的实践证明，农业面源污染的治理不仅需要先进的科技手段还需要更加合理的管理体制。为此，对于管理体制需要采取以下措施：明确职责；完善法律法规；加强环保意识宣传。只有两者相互协调才能使得农业面源污染治理取得更大的进展，加快实现农业可持续发展的目标。

5 参考文献

[1] 王永谦，杨林章，冯彦房，等.蚯蚓活动对生态滤池微生物群落功能多样性的影响[J].中国农学通报，2011，27（32）：162-167.

[2] 李军状，罗兴章，郑正，等.塔式蚯蚓生态滤池处理集中型农村生活污水工程设计[J].中国给水排水，2009，25（4）：35-38.

[3] MAYNARD HE，OUKI SK，WILLIAMS SC.Tertiary lagoons：A review of removal mechanisms and performance[J].Water Research，1999，33（1）：1-13.

[4] BABU MA，VANDERSTEEN NP，HOOIJMANS CM，et al.Nitrogen mass balances for pilot-scale biofilm stabilization ponds under tropical condi-tions[J].Bioresource Technology，2011，102（4）：3754-3760.

[5] SILVA SA，OLIVERIRA RD，SOARES J.Nitrogen removal in pond systems with different configurations and geometries[J].Water Science and Tec-hnology，1995，31（12）：321-330.

[6] WANG H，APPAN A，GULLIVER J S.Modeling of phosphorus dynamics in aquatic sediments：I-model development[J].Water Research，2003，37（16）：3928-3938.

[7] 许春华，周琪.高效藻类塘的研究与应用[J].环境保护，2001（8）：41-43.

[8] 汪慧贞，吴俊奇，曹秀芹.超深厌氧塘的技术特性[J].环境工程，1997，15（3）：16-18.

[9] 沈劲风.氧化塘的系统研究[J].环境科学与技术，1995（2）：6-10.

[10] 向连城.新型稳定塘污水处理技术AIPS[J].环境科学研究，1995（1）：48-50.

[11] 王宝贞，王琳，祁佩时.生态塘系统分析及生物种属合理组组成的设想[J].污染防治技术，2000，13（2）：74-76.

[12] WU YH，HE JZ，YANG LZ.Evaluating adsorption and biodegradation mechanisms during the removal of microcy-stin-RR by peri-phyton[J].Environmental Science & Technology，2010，44（16）：6319-6324.

[13] 吴迪，高贤彪，李玉华，等.一体化生物膜技术处理滨海农村污水[J].环境工程学报，2012，6（8）：2539-2543.

[14] 田超，张园园，邱治国，等.自然水体生物膜对铜（Ⅱ）、镉（Ⅱ）的吸附研究[J] .环境科学学报，2007，27（6）：1020-1023.

[15] 姬红利，颜蓉，李运东，等.施用土壤改良剂对磷素流失的影响研究[J].土壤，2011，43（2）：203-209.

[16] DING Y，LIU YX，WU WX，et al.Evaluation of biochar effects on nitrogen retention and leaching in multi-layered soil columns[J].Water，Air & Soil Pollution，2010，213（1）：47-55.

[17] QIAO J，YANG LZ，YAN TM，et al.Nitrogen fertilizer reduction in rice production for two consecutive years in the Taihu Lake area[J].Agriculture，Ecosystems & Environment，2012，146（1）：103-112.

[18] 王靜，张维理，郑毅，等.滇池流域环境友好作物轮作模式的选择[J].云南农业大学学报，2006，21（5）：663-669.