农业面源污染防控与水环境保护

□姜 峰

（大连市生态环境事务服务中心 辽宁 大连 116023）

在环境保护和监测领域，地表水体污染可分为两类，分别是点源污染和面源污染。前者的排放时间、地点及主要特征容易被实时监测到。随着公众的环保意识提高和地方监管力度加大，点源水体污染的控制效果正逐步提升。面源污染已成为现阶段地表水体污染的重要污染类型，是全球范围内需要投入大量资金和人力进行防控及治理的污染类型之一。

从污染源的类型入手，可将面源污染细化为农业面源污染和城市面源污染。其中，城市面源污染伴随城市污水管道、管网的科学建设及雨污分流等工程的部署应用，已在很大程度上得到了改善与解决，而农业面源污染才是近年来我国较为严重的水环境污染类型。根据历年的《全国污染源普查公报》结果来看，农业活动所产生的污染是引发我国水环境污染的主要来源，成为水污染的重要原因，特别是农业污水中的化学需氧量（COD）、总氮（TN）和总磷（TP）的排放比例，均已严重超过地表水体的承载负荷。而每年用于农业活动、粮食耕种和生产的大量氮元素中，只有约10%左右被人类直接消耗，其余分散到自然环境中，以各种形态及方式进入自然循环系统，很大一部分则经地表水体汇入水环境。从农业面源水污染的整体情况来看，过量的养分排放已成为农业面源污染的主要诱因，例如太湖水体中58%的总氮和40%的总磷都来自于农业面源污染[1-2]。

1 农业面源污染的特征及基本成因

1.1 农业面源污染的特征

农业面源污染的产生和分布通常无明显规律，经常出现在较为广阔的区域，具体的形成时间及污染物的浓度无法准确追踪。农业面源污染所体现出的最典型特征即为其“三大不确定性”，分别是排放时间不确定、频率不确定及组成成分不确定，增加了农业面源污染的防控难度。

一是农业面源污染的来源较广且组成较为复杂，包含过量施用的化肥、农药，地表径流所带来的生活污水等，也有少部分来自于暴雨所引发的生活污水漫流。畜禽养殖、渔场养殖所形成的废水、局部水土流失等都是现阶段我国农业面源污染的常见来源。

二是污染物的排放具有明显的不确定性和不可计量性。农业活动所产生的污染排放呈现出较强的随机性，难以进行充分量化。在日常农业活动中，化肥和农药等潜在污染物的使用存在明显的地域和个体差异。污水的排放量较随机，加上自然降水的不确定性，导致农业面源污染时间和空间的不确定性[3]。

三是农业面源污水规模较大且污染治理难度大。农业面源污染经地表径流或地下径流汇入江河湖泊后，将形成具有庞大规模且浓度整体较低的污染水体，这种污染会伴随时间的推移而逐渐加重，治理的难度极大。

1.2 农业面源污染的成因

近年来，随着农村地区经济情况整体好转，农村产业结构和农业活动形式发生了显著改变。农业生产和农村生活污染正严重影响着区域自然环境。农业面源污染在污染源排放量增加的影响下迅速扩张，最终致使地表水体等生态环境遭到破坏。

一是20 世纪的绿色革命之后，化肥和农药的使用量急剧增加，在获得更好的农作物产量和畜牧养殖业效果的同时，引发的农业面源污染日渐严重。作为世界范围内合成氮肥使用量最大的国家，我国最具特色的集约型农业产生了大量污染源，与之关联的排放物，诸如CH4、N2O 等温室气体，都会经各自的物态变化由气体转变为液体进入地表水体中。相关调查表明，我国农田氮元素的利用率一般为30%～35%，而磷的利用率则更低，只有10%～20%。地表径流中的TN、TP 含量明显增加，此类问题已成为全世界农业领域发展的难点[4-5]。

二是畜禽和水产养殖中投放使用的饵料及动物排泄物会成为农业面源污染的污染源，其污染规模不容小觑。每年产生约40 亿t 的生物粪便中能够经有效处理的不足50%，约为总量25%的部分会进入水体成为污染源。在现阶段的规模化养殖中，防污设施的设置及使用普及率较低，饵料的过量投入更是增加了水体污染源的总量。有研究数据显示，投饵总量的10%～40%都会成为残饵污染源，由此引发湖泊等水体中COD 排放量已超过500 万t。这一数量已接近城市生活污水的COD 总量，此类农业面源污染的严重程度可见一斑。

三是水土流失导致富含营养物质及污染物的土壤被带入水体中，造成水体污染。大量不合理的开垦、耕种等农业活动造成了严重的土壤侵蚀。特别在顺坡、陡坡等地质环境下种植植物，容易引发土壤结构的改变。在农业面源污染中，土壤侵蚀是规模较大且危害严重的类型之一。土壤表层及有机质层的营养物质都会随地质活动进入水体，例如滇池水域内约有7.7%的氮污染来源于山地水土流失，磷污染负荷更是达到29.7%。在降水密集期，农业面源污染更加严重[6]。

2 农业面源污染的防控策略及水环境保护措施

国内外现有针对农业面源污染的治理思路和对策大多适用于某个特定的局部体系，通过改善和加强重点影响因素的方法实现定向效果强化的目的。整体来看，对于完整的生态系统的维护与修复仍有不足。为此，提出了一种覆盖生态系统4 个重要阶段的农业面源治理策略。根据现代化农业活动的特点及规律，可将农业面源污染的控制分为4 个部分，分别制定改善策略，即从污染源头控制减量、在扩散过程中阻断、有价值养分再利用以及水域生态功能修复，配合关键节点的衔接和统筹安排确保最终的防治效果。

2.1 污染源头控制减量

从源头对污染进行控制对防治点源污染等具有明显效果，且操作简单易行。污染形成初期的养分利用效率低，化肥、农药投入过量导致农田出现富营养化的情况都适合使用这种防治方法。从源头对污染源进行减量的策略主要可以细分为优化养分和用水管理两类。一方面，通过减少农田化肥农药的投入量，提高土地养分的利用效率，同时通过节水灌溉和科学的农田用水方式合理控制径流，防止过多残留肥料进入水体造成污染。

2.2 在扩散过程中阻断

在污染的扩散过程中进行阻断属于传播过程的污染防控策略。具体的实施方案为建设与应用生态沟渠、缓冲带、生态池塘和人工湿地等。其中，生态沟渠是农业领域最为常见的养分控制方式。肥料中的氮、磷等营养物质可以在生态沟渠中与微生物进行充分反应，也通过拦截、吸附、反硝化等操作去除。这种过程阻断方式已在我国太湖流域得到了普及推广。除了上述过程阻断方式外，保护性耕作、免耕、生态隔离带等均是现代化农业生态保护中防止农业面源污染的常见方式。

2.3 有价值养分再利用

将未经处理的养分直接排放到自然水体中，极易引发水体富营养化而导致严重的水域污染。养分再利用策略可将面源污染中的氮、磷等具有利用价值的营养成分二次利用，使其再次进入农作物的生产环境中，实现农作物养分的循环使用。禽畜粪便和农作物秸秆中的氮、磷等营养元素可直接还田，或经过预处理后以更加清洁的形式还田再利用。对于农村居民的生活污水、农田排水及已经出现富营养化的河水中的养分，可借助稻田湿地系统的自然修复功能对其进行消纳净化和养分回收再利用。有研究数据显示，在水稻的拔节和灌浆期，利用人工湿地对稻田进行低污染水的循环利用可使水中的氮、磷净化效率分别提升至75%～81%和82%～96%。

2.4 水域生态功能修复

对于涉及农业活动的运河、沟渠、溪流、池塘等有水流经且已经存在农业面源污染的水域，虽然已在前期的农耕活动及排水过程采取了人工干预措施，但仍无法避免大量的有机物和氮、磷残留。为此，有必要针对这些面源污水的输送和流动路径开展全面的水域生态功能修复，进一步提升其自我净化能力和修复能力。生态浮床、生态潜水坝、沉水植物等都是已成功应用的修复方式。

3 结束语

人们的生产和生活所产生的过量氮、磷等有机物经污水排放和地表经流等途径进入地表水体后，导致我国众多湖泊、水库及海湾出现富营养化等现象，严重破坏了水环境的稳定和平衡状态。为此，需转变污染防治思路，强化防控措施的落实力度。可借鉴联防联控的监管体系，配合水污染治理的技术集成方案，共同改善当前农业面源污染问题和水环境污染的防控效果，从而促进我国农业可持续发展。