山东省农业源大气面源污染防治措施研究

刘俊汝，吕志磊，赵延双，牟少岩

（青岛农业大学经济管理学院（合作社学院），山东 青岛 266109）

0 引言

山东省承担着国家粮食安全的重担，自2016年起山东省粮食总产量超过5 300 万t，其高产量的背后必定存在对生态环境的负面影响，加之粗放型的农业生产模式仍然普遍存在于现代农业中，农业对生态环境的影响不容小觑。 在习近平总书记的生态文明思想指导下，农业农村污染治理攻坚战成为七大标志性重大战役之一，其治理成效是农业绿色发展的根基，是农业供给侧改革的基础，是打造乡村振兴齐鲁样板的关键一步。

随着环境管理工作的持续进行，以面源形式为主的农业农村污染得到了一定程度的治理与管控，但其治理水平尚未与全面建成小康社会相适应，还未形成全面长效的治理体系和有效的管理体制，农业农村污染治理形式依然严峻。柴世伟等[1]认为在点源污染的全面控制下，农业面源污染对水体环境的影响比重不断增加。朱兆良等[2]认为规模化养殖业造成的点源污染和种植业造成的面源污染，不仅会影响水体环境，也是空气污染的重要原因。 翟紫剑等[3]认为农业面源污染极具“农业”特色，是在农业生产过程中，由于农药化肥的不合理使用、畜禽污染的零处理排放和农村生活垃圾的无序处理导致对水体、土壤及大气的交叉立体污染。

早期研究者将农业面源污染的研究重点集中于对水体环境的影响，但随着环境管理工作的持续进行，造成水体环境污染的农业点源污染已经基本全面管控，相比较面源污染的高度分散性、潜伏周期长及难以监测的特点，农业面源污染已经渗透到水体土壤大气等各方面[4]，北京大学环境模拟与污染控制国家重点联合实验室研究表明，中国目前高强度的NH3排放主要是由粗放的农业生产模式导致的。 尤其是根据山东省各地市源清单数据表明，农业源排放占大气污染物NH3总排放量的88%。 社会各界应正视农业源对大气环境的影响。为此，建立农业面源污染治理长效机制是农村农业经济发展模式创新的突破口，可为农业绿色可持续发展、打造乡村振兴齐鲁样板具有现实意义。

1 农业面源污染现状

农业面源污染主要涉及畜禽水产养殖排污、土壤化肥农药施用、秸秆堆肥燃烧等环节[5]，其中水产养殖主要涉及向水体排放氨氮、COD，畜禽养殖产生大量恶臭，农药使用涉及VOCs 的排放，化肥施用是温室气体NO 的重要来源，同时也造成大量N，P 元素向水体及土壤流失，秸秆燃烧可在短时间内造成严重烟气污染[6]。

本文数据来源于山东省规划院提供的数据合集，研究基准年为2019年，部分数据因统计资料的滞后性，使用2017年至2018年数据。根据全省各地市源清单数据，山东省各市农业面源主要污染物排放量见表1。 由表1 可知，菏泽市、潍坊市、临沂市农业源NH3排放量居前3 位；烟台市、潍坊市、菏泽市农业源VOCs 排放量居前3 位，其中烟台市农业源VOCs 排放量为2 862 t/a 远超于其他地级市。

表1 山东省各地市农业源主要污染物排放量 t·a-1

1.1 畜禽养殖

山东省畜禽养殖产值常年居全国首位，其产生的粪尿排泄物、皮毛等有机物，在不充分的厌氧分解后，会产生NH3，VOCs，二甲基硫醚等臭味气体，对大气环境造成严重污染。 2019年山东省人为源NH3来源分析结果见图1。

图1 2019年山东省人为源NH3 来源分析结果

由图1 可知，畜禽养殖业占山东省人为源NH3排放总量的67.2%，且生猪养殖业是畜禽养殖业NH3排放中最大类目。邓明君等[7]认为中国居民消费禽类产品的数量结构与畜禽养殖的饲料营养结构改变是未来中国农业NH3排放量减少的关键因素。

山东省人为源NH3排放地理位置特征情况见图2。 由图2 可知，鲁西地区养殖业兴盛，其人为源NH3排放强度明显较高，排放强度前2 位的德州市与菏泽市均处于山东省西边界，且鲁西地区均超过山东省平均人为源NH3排放强度（4.80 t/km2）。 鲁东地区排放强度仅为2～3 t/km2。 结合相关数据可知，农业源NH3排放是人为源氨排放强度分布差异的主导因素。

图2 2019年山东省各市人为源NH3 排放强度分布

1.2 化肥施用

随着经济发展对农产品需求的增长，为追求农业的高产优质高效，增加化肥施用量作为最直接的增产方式，自2000年起，山东省农用化肥施用量逐年上升，2007年施用量高达1 530 万t/a，山东省作为农业大省，化肥施用量常年位于全国第二，施用量多但施用效率低。梁流涛等[8]提出我国化肥强度远超发达国家设置的225 kg/hm2的安全上线。 根据2021年山东统计年鉴可知山东省化肥施用结构为氮肥33%、磷肥14%、钾肥8%及复合肥45%，其中含氮肥料的使用会产生过量的NH3，NO 及CH4等，NH3是大气面源污染的重要来源。王玉梅等[9]研究发现山东省农业生产区中氮肥有效利用率为30%～40%，钾肥为35%～50%，磷肥仅为2%～25%。 化肥施用效率的边际增长率也逐渐减少甚至为负。 为扭转化肥施用量的无序增加，2008年中央一号文件中提到扩大测土配方施肥规模，合理使用化肥用量及结构。2008年起，在未影响农业产量的情况下，山东省农用化肥施用量逐年递减，2019年已降至1 194 万t，其管控成果明显。 农用化肥施用量逐年递减数据见图3。

图3 山东省农用化肥施用量（实物量）

1.3 农药施用

农药主要以喷洒、 气雾等形式施用到目标农作物上，以喷洒方式施用的农药利用率只有10% ～20%，在喷洒及后续挥发过程中，农药会大量残留在空气中并通过雨水等形式下渗到土壤及水体中[10]。农药施用除了会在空气中残留大量VOCs 外，还会短时间在小尺度区域内造成农药毒性影响。根据《中国农村统计年鉴》可知，山东省农药施用量常年全国第一，且农业农村部在2019年公布我国农药利用率仅为39.8%，农药减量控害工程势在必行。在多方协助及共同努力下，山东省农药施用量自2008年的17.35 万t 降至2019年的12.03 万t。 农药施用量逐年递减数据见图4。

图4 山东省农药施用量

1.4 秸秆燃烧

山东省作为粮食最大供给区之一，2018年谷物总产量为5191 万t，约占全国8.5%，第二次全国污染普查公报指出2017年，全国秸秆产生量为8.05亿t，秸秆可收集资源量为6.74 亿t，秸秆利用量为5.85 亿t。 根据谢光辉等[11]提出的秸秆系数及山东统计年鉴公布的各类谷物产量推算可知，2018年山东省以玉米、小麦为主的秸秆量分别为2 503，3287 万t，秸秆存量庞大，若秸秆燃烧，其产生的CO，CO2，NOx及可吸入颗粒物将造成短时间区域内PM2.5，PM10急速攀升。 秸秆燃烧不仅产生有害气体而且降低耕地质量，秸秆燃烧行为大多发生在乡镇农作物种植区，难以监测查证与统计。自遥感技术的应用，可以远距离监测燃烧位置及火点数量，治理工作可有效进行。经过近几年的监测与管控，相关统计表明，山东省年焚烧秸秆遥感火点数量比禁烧前的2004年下降8 0%～90%。

2 存在问题

2.1 法律层面涉及内容少且标准滞后

农业面源污染领域内，现行相关法律法规主要围绕水体环境保护，对农业源大气污染的关注较少，涉及的相关条文也较为笼统抽象，缺乏具体执行细节及管理体系，影响其执行能力，进而削弱了农业源大气污染的防治效果。 例如《大气污染防治法》中第七十五条规定了畜禽养殖场等应及时处理污染物，防止排放恶臭气体，但无其他大气污染物相关内容，缺少NH3，VOCs，H2S 等易监测、易定量化指标，与当前大气污染防控形势不匹配。

除露天焚烧秸秆之外，我国现行《农业法》《大气污染防治法》及《畜禽规模养殖污染防治条例》中均缺少与其他农业大气面源污染行为相对应的法律责任相配套，只体现了原则性与倡导性条款，刑事责任方面也缺少与农业面源污染相关的规定，造成现有法律惩戒力与劝阻力都不足[12]。 化肥施用及农药挥发造成的大气污染缺少可执行的标准与管理规章。相关法律及标准见表2～表3。

表2 现行农业大气面源相关法律

表3 现行农业大气面源相关标准

由表2～ 表3 可知，在农业领域内，涉及大气面源污染及治理的法规条例发布时间较早，标准相对滞后，相关性较弱，且存在管理职责交叉现象，导致责任划分模糊，治理标准不一致等问题[13]。

2.2 大气污染检测与处理措施匮乏

我国现行的畜禽养殖业废弃物管理技术标准中仅有1/3 的规范提及畜禽养殖排放物的气体排放方法，例如《畜禽养殖业污染治理工程技术规范》中对畜禽养殖场产生的恶臭气体可通过物理、 化学及生物除臭方法处理后排放，但未制定相关气体检测标准与检测技术。畜禽养殖较为集中，粪便堆放处湿度大，其产生、堆放和分解过程中有害病菌进入空气对人畜造成危害，且产生加剧温室效应的气体，养殖场普遍缺乏针对此类大气污染物的有效收集与处理措施。 其次，规模化养殖并未普及，在鲁西偏远地区存在大量露天养殖场，各类大气污染物未经处理直接排放到空气中，因此鲁西地区人为源氨排放强度较高。最后，目前畜禽养殖所产生的大气污染物控制处理技术处于初始研发及推广阶段，相关技术累积不足，养殖场对大气污染物的收集及处理关注较少，需结合社会经济发展情况进一步技术攻关与探索。 除畜禽养殖外，其他农业源大气污染物排放仅有少量监测手段，并未涉及相关气体的检测标准与技术。

2.3 传统施用方式利用率低

2.3.1 农药方面

常见的农药施用方法有喷粉法、喷雾法，种苗处理法及熏蒸法，大多数农民使用传统的手摇喷雾器使药液均匀的喷施于目标农作物上，但由于风力等因素，在喷洒过程中仅有40%作用到农作物上，其余飘散在空气中或流入土壤里，因此农药造成的污染面积进一步扩大，且导致农药利用率低[14-15]。 机械化农药施用仅适用于规模化集约化农作物区，目前大多数农户分散防治病虫害，防治规模较小，专业化程度低，药物利用成效微弱。

2.3.2 化肥方面

化肥施用技术尚未普及，农户仍依靠经验施用化肥，其种类与用量均存在不合理现象[16]。 首先，传统的垄沟撒施，在未及时覆土或覆土不严的情况下，含氮化肥成分挥发、 利用效率低等均造成对大气环境的污染。 机械施肥受使用成本、地形、农作物种类等限制使用率低。 其次，传统化肥施用结构不平衡，农户在缺乏相关专业知识的情况下首选大量元素肥料、含氮化肥，轻中微量元素及有机肥施用量不足。最后，过量施用化肥现象普遍存在，果树、蔬菜类过量施用为重灾区。

2.4 秸秆资源化利用程度低

目前，秸秆资源化利用途径以秸秆还田、充当饲料、秸秆发电能源化及加工成工业原料为主，逐步替代秸秆焚烧方式，但由于秸秆资源量庞大，其利用成本高昂、技术限制、利用率及经济效益低等原因，一旦放松秸秆燃烧管制，农民会重新选择焚烧处理。在实地调研中发现，农民在严格管控下仍然选择燃烧处理，主要是因为秸秆资源化收益不足以支付秸秆收集的机械费、劳动力投入及时间成本[17]。 从政府管控角度分析，当前秸秆禁烧成绩是在各级政府高压管控下取得的，其投入的人力物力成本较高，若管控力度削弱，农民复烧可能性增大。

3 防治措施

3.1 健全法律法规与执行体系

明确农业面源污染防治立法理念与原则，从经济发展角度向绿色发展、循环经济角度转变，从末端治理向源头控制、 过程控制转变。 建议制定统一的《农业面源污染防治法》及配套法律制度，改变原则性、建议性法律条文，制定具有实践指导意义的实质性法律条文，依据现实情况及发展方向，适当做出调整，提出针对性规定[18]。 将分散于各类单法中的农业面源污染相关规定，集中并重新制定农业领域内的具有统一执行标准的面源污染防治法，形成系统规范的法律体系。尤其是在畜禽养殖行业内，建议增加VOCs 及NH3等污染物的厂界临界值要求及检测方法，增加对大气环境治理设施方面的要求，充分考虑农业源大气面源污染的现实紧迫性与特殊重要性，明确相关部门职能责任分配，加强防控措施的可操作性和惩戒力度[19-20]。

3.2 加快污染检测处理新技术研发与推广进程

农业面源污染的治理需要有效的检测处理技术做支撑，推动技术物化成为产品，投放市场进行运作，让农民与企业将技术引入实处[21]。 根据山东省实际情况，联合省内农业高校与研发机构，针对性研发大气污染物监测控制产品与设备，建立远程监测管理终端等。其次，在规模化经营的畜禽养殖场进行大气污染物清单调查工作，探索养殖场（区）大气环境监测技术，实施养殖场（区）大气环境在线监测技术试点工作。 然后，从源头控制污染物的产生，加快建设粪污处理设备，规划粪污处理区域，推进废弃物无害化、资源化利用进程。 最后，加快调整优化畜禽养殖产业布局，根据当地政府规划和土地实际承载力等情况，逐步取缔小微零散分布的养殖场，引导养殖户向规划适宜养殖地区迁移，试行种养结合的规模化养殖模式，促使养殖生产与环境保护协调发展。

3.3 强化源头监管，优化施用结构，推广科学用药

（1）强化源头监管。 建立化肥农药可追溯体系，在销售源头阶段控制产品质量，杜绝假冒伪劣产品进入市场，全面落实农药化肥经营许可制度，严格执行农药化肥质量标准，做好销售数量与种类的记录。杜绝生产、销售和使用国家公布的禁用农药，降低限制性农药销售量。

（2）优化施用结构。 根据区域特征，搜集土壤数据、种植类型及所需化肥农药信息，构建数据分析体系，引用生物农药和绿色有机肥料，扩大测土配方施用面积，倡导有机肥替代普通化肥，逐步减少单元素化肥种类及销售量，推广高效缓控释肥料、生物肥料等新型产品和先进施肥机械[22]。

（3）推广科学用药。 提高农民科学施肥意识，加强农民用药技术指导，改进目前农药化肥施用方式和施用技术，引用生物防御等措施，逐步减少农民对化肥农药的依赖[23]。

3.4 严禁秸秆复烧反弹

深化秸秆综合利用，建立市场化利用机制，实现秸秆资源化、 高质高效化利用，完善秸秆收储产业链，拓宽秸秆利用途径，引导农户参与秸秆再利用研发过程，加大宣传力度，使农民真正认识到秸秆燃烧的危害[24-25]。 健全完善“政府牵头组织、部门联动配合、疏堵结合、以疏为主”的工作机制和“省市督导指导、县区组织实施、乡镇落实安排、村居参与过程”的秸秆禁烧工作网络。同时提前部署，采用卫星遥感等技术手段监测焚烧火点，“第一时间”发现，迅速到达焚烧地点，对现场进行核查并对调查结果跟踪督办，焚烧现象一经发现并落实，加大惩罚力度[26]。 建立快报速查机制，定时向社会公众公开各地市火点发生情况。

4 结论

综上可知，农业对大气面源污染起到重要的影响作用，主要涉及氨和挥发性有机物的排放，现阶段对其检测与管控机制未完全建立，农业大气面源排放底数未精确掌握等问题急需关注与解决，坚持以人为本，优先保障人民群众的生活环境质量，明确治理目标，重点突破重污染源，科技引领，精准治污，提升精细化管理水平。强化法治管理，形成政府、企业、社会多元共治的环境治理体系。