农业面源污染防治研究现状与展望

吴永兵，季俊杰，宋玉君，殷堂兵

1.扬州大学；2.扬州市仪征生态环境局；3.江苏迪赛恩市政环保设计研究院有限公司

随着我国农业和农村经济的快速发展，化肥、农药、地膜等农用化学品投入逐年增加，养殖数量和规模不断扩大，与此同时，农业投入品利用率低、种养殖废弃物处理滞后，导致农业面源污染问题日益突出，成为社会和公众关注的热点问题。农业面源污染不但多年来一直是我国“三河三湖”污染的主要污染源，也渐成为农村地表水体污染的主要贡献者，严重威胁全国人民的饮水安全。根据2018年《第二次全国污染源普查公报》（时期资料为2017年度）结果显示，全国水污染物排放化学需氧量2143.98万吨、氨氮96.34万吨、总氮304.14万吨、总磷31.54万吨，其中农业源水污染物排放化学需氧量1067.13万吨、氨氮21.62万吨、总氮141.49万吨、总磷21.20万吨，分别占全国总排放 量 的 49.77%、22.44%、46.52%、67.22%。可见，农业面源污染已经成为当前地表水体污染的主要来源。近年来，农业面源污染对水体的影响逐渐得到重视，国内外一些地区在地表水和地下水中检测出多种农药残留。

一、农业面源污染研究概况

（一）农业面源污染的定义

农业面源污染是指农业生产活动中，化肥、农药等化学物质，畜禽养殖造成的污染以及农膜、农作物秸秆、人粪尿，农村生活污水、生活垃圾等农业、农村废弃物通过农田的地表径流和农田渗漏，对水体、土壤和空气及农产品造成的污染。

（二）农业面源污染的特征

农业面源污染的产生一般具有形成过程复杂、形成机理模糊且具有长期潜伏性，通常表现为在不确定的时间内通过不确定的途径排放不确定数量污染物的特征，因而具有一定的隐蔽性能。

此外面源污染的污染负荷具有很强的时空差异性，这就使得对其的监测、模拟、防控和降解存在较大的难度。

（三）农业面源污染的来源

随着农业的快速发展，农村的产业结构、生活方式发生改变，农业生产集约化程度不断提高，化肥、农药、农膜的过量使用，造成土壤、地表水和地下水污染。

同时，由于不恰当的施用方式，农药、化肥利用率低，平均不足30.40%，大量的N、P随农田退水和降水迁移到河流、湖泊，造成水体污染。畜禽养殖、水产养殖造成的污染以及农业废弃物、农膜、农药的污染，污染源面广、量大，所造成的污染已不容忽视。

（四）农业面源污染的危害

农业面源污染的表现形式是大量的污染物分散排放在较为广阔的区域，从短期来看，它的危害性不是很高，但是经过长期的积累和沉淀，其危害性就会集中显现。一旦其危害性爆发就会对其所属区域的生态环境造成不可逆转的破坏和影响。如农药化肥等的过量使用就会对土壤生态造成严重破坏，土壤中富含大量的氮、磷、钾等元素，使土壤结构板结、肥力下降。此外，水体富营养化也是面源污染的重要表现形式，水体中富含的氮磷等营养物质会导致藻类、浮游生物等的大量繁殖，进而引发赤潮等灾害，严重威胁鱼类等水生生物的生存，破坏生态系统的平衡和发展。

（五）农业面源污染国外研究进展

20世纪70年代开始，为遏制五六十年代因大量投入农业生产的化肥农药而引发的日益严重的农业面源污染问题，美国、英国、日本等一些发达国家开始研究农业面源污染问题。

20世纪七八十年代，农业面源污染研究处于早期阶段，研究主题主要集中在对面源污染特征及污染源识别等基础概念与理论的探讨，该时期的研究对后续研究有较强的解释性。90年代，农业面源污染研究进入研究工具阶段，研究主题主要集中在磷流失、土壤磷检测、面源污染治理、流域治理成本等方面的探讨。21世纪初，农业面源污染研究被推广到更为广泛的研究领域，得益于计算机算力的迅速发展，模型模拟工具被运用到农业面源水生态系统、演进机制、流域尺度和风险控制研究。近年来，对农业面源的理解在丰富的研究工具的支撑下有了实质进展，研究主题主要集中在水质管理政策、模型模拟技术的适用及拓展、最佳管理措施的研究和实践等方面。

（六）农业面源污染国内研究进展

我国的农业面源污染研究始于20世纪80年代的北京城市径流污染研究。直至90年代初，农业面源污染研究主要是农业非点源和城区径流污染的宏观特征和污染负荷定量计算模型的初步研究。90年代，我国农业面源污染研究进入活跃期，化肥、农药污染的宏观特征和影响因素逐渐成为农业面源污染研究的重点，同时黑箱经验统计模型也被运用到农业面源污染的研究中。近年来，非点源机理模型和现代电子信息技术在农业面源污染研究领域得到广泛使用，国内引进SWAT、AGNPS等面源污染模型，并结合地理信息系统（GIS）、卫星遥感技术（RS）和全球定位系统（GPS）对农业面源污染进行图形化的空间分布分析。

二、农业面源污染防治技术

发展绿色农业是农业现代化的必经之路，农业面源污染则成为发展绿色农业的主要障碍。为有效控制水污染，国内对农业面源污染从源头控制入手，根据不同类型的面源污染进行不同类型的分类治理，国内的源头控制包括农业污染源管理和畜禽养殖进行养分管理，通过减少化肥使用、合理调节化肥比例、使用新型肥料、提高化肥养分利用率和控制饲料中的营养成分等管理手段，从源头上减少农业面源污染量。

国外农业面源污染治理主要通过提出科学管理措施和规定来控制农业面源污染的源头，例如推广农田最佳养分管理，调查流域内农田施肥量、施肥种类、施肥方式等。

近年来，通过多年研究，国内学者杨林章等系统地提出了“源头减量—过程阻断—养分再利用—水体修复”的“4R”技术体系，该技术体系提出并解释了农村面源污染治理的四个策略，分别是源头减量技术、生态拦截技术、氮磷养分循环利用技术和水环境生态修复技术。国外学者则在传统污染控制技术的基础上进行改进，产生了更为先进的新型面源污染控制技术，如在人工湿地的基础上衍生了新型曝气氧化沟、人工湿地-稳定塘等技术。

三、建议与展望

随着我国农业的迅速发展，农业面源污染成为地表水污染的重要影响因素，污染量大、来源广、控制难度大，同时随着地方政府提出贯彻的“河长制”“湖长制”等政策，各个流域对农业面源污染治理越来越重视，但是仍然没有一套全面科学的农业面源污染防治体系。今后农业面源污染防治研究应重点关注以下几个方面。

（1）建立健全的污染防控监察和监测网络，可以达到全面了解农业面源污染排放数据的目的，这为污染的治理和相关技术的研发提供了数据支撑。监测网络的建立要根据实际情况，不能多测漏测，保证所有农业污染源都能被监测点位和监测网络覆盖。此外还要注重相应实验室的建设和维护，配备专业的实验人员，及时准确地进行水质水量的检测，并将这些数据实时上传，使数据共享。

（2）加大技术投入，分区治理，根据不同地形和不同气象条件的差异，因地制宜，设计适合本地区面源污染治理的措施和方法。在设计的过程中要综合考虑绿色发展、绿色生态、节能低碳的发展理念，争取达到变废为宝、综合治理的目的。

（3）合理利用资源，减少化肥农药的使用量。我国畜禽养殖业在农业污染物排放中占有很大的比例，畜禽产生的排泄废物经过合理的处理，可以在一定程度上代替化肥施用，这种方式不但可以处理污染废物，而且可以减少农用化肥的使用量，降低了环境污染的风险。

（4）建立农业面源污染责任制，分管到人，一经发现，及时处理，最大程度地减少面源污染的扩散和迁移。另外要充分发动人民群众，开通农业污染举报通道，让公众都参与到人人治污的行动中来，共同监督农业面源污染防治工作。

（5）国家要大力鼓励企业和科研机构深入农村，改善农业发展的模式和农产品销售的渠道，为农业农村的发展带来新的动力和方向。在此过程中要加强绿色农业技术和绿色农业投入品的宣传和推广，提高农民的农业生产技术水平和绿色环保意识。

（6）农业面源污染的监管和维护主要还是依靠农民，在制定标准和设置处理设施的过程中，还需要辅以对应的经济激励政策，如生产税环境税补贴、政府资助以及水质交易等激励农民参与的积极性。