湖北省農(nóng)業(yè)面源污染防治措施探討

聶夢(mèng)麗 羅希 劉亮 余辰洋

摘要：本文基于湖北省農(nóng)業(yè)面源污染的現(xiàn)狀，從“源頭控制、過(guò)程阻斷、末端強(qiáng)化”三個(gè)方面闡述面源污染的防治措施。以武漢市江夏區(qū)某湖泊為例，定量計(jì)算面源污染負(fù)荷，通過(guò)種植制度優(yōu)化、化肥減量化等源頭控制、設(shè)置生態(tài)溝渠進(jìn)行過(guò)程阻斷、將湖汊改為塘堰濕地等末端強(qiáng)化措施，以達(dá)到農(nóng)業(yè)面源污染整治目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)面源污染;源頭控制;過(guò)程阻斷;末端強(qiáng)化

中圖分類號(hào)：X506 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）04-00-02

Abstract： Based on the current situation of agricultural non-point source pollution in Hubei Province， this paper elaborates the prevention and control measures of non-point source pollution from three aspects： source control， process block and end strengthening. Taking a lake in Jiangxia District of Wuhan as an example， quantitatively calculate the non-point source pollution load， through source control such as optimization of planting system， reduction of fertilizer， setting up ecological ditches to block the process， and transforming lakes into ponds and wetlands. In order to achieve the goal of agricultural non-point source pollution remediation.

Key words： Agricultural non-point source pollution; Source control; Process block; End enhancement

近年來(lái)，隨著精細(xì)化農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)面源污染問(wèn)題開(kāi)始受到國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注[1]。農(nóng)業(yè)面源污染是指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、農(nóng)藥及其他有機(jī)或無(wú)機(jī)污染物，通過(guò)農(nóng)田地表徑流和農(nóng)田滲漏等途徑進(jìn)入受納水體（河流、湖泊、水庫(kù)、海灣）所引起的污染。與點(diǎn)源污染相比，面源污染具有以下特點(diǎn)：產(chǎn)生過(guò)程隨機(jī)、污染范圍廣、影響因素多、對(duì)環(huán)境危害大等，且常常伴有較長(zhǎng)潛伏周期，較強(qiáng)的隱蔽性[2]。農(nóng)業(yè)面源污染一般分為兩種表現(xiàn)形式[3]：一是農(nóng)用化肥、畜禽養(yǎng)殖糞便及生活污水產(chǎn)生氮磷、致使水體富營(yíng)養(yǎng)化;二是農(nóng)藥、除草劑等以有機(jī)氮、磷等形式污染水體。

1 湖北省農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀

湖北省作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大省，以不足全國(guó)2%的土地面積生產(chǎn)全國(guó)8.4%的稻谷、6.3%的棉花、10.3%的油料、5.4%的豬肉和16.0%的淡水魚(yú)，并為全國(guó)5.2%的人口提供生產(chǎn)及生活空間[4]。湖北省農(nóng)業(yè)面源污染主要包括畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)藥化肥施用、農(nóng)村生活污水、水產(chǎn)養(yǎng)殖排放廢污水，隨地表徑流進(jìn)入水體產(chǎn)生的污染。湖北省畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，全省自1999年以來(lái)，畜禽出欄量遞增速率見(jiàn)下表所示：

湖北省作為“千湖之省”，11 個(gè)省控湖泊中， 水質(zhì)符合功能區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)的湖泊為26.7 %，處于富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的占46.2 %。武漢、黃石、鄂州、荊州、襄樊、十堰、荊門(mén)7 市內(nèi)湖和11 條河渠的水質(zhì)基本為劣Ⅴ類[6]。黨的十九大以來(lái)，將農(nóng)業(yè)面源污染治理納入建設(shè)我國(guó)生態(tài)文明的重要內(nèi)容，同時(shí)也是建設(shè)農(nóng)村生態(tài)安全體系[7]的重要組成部分，有針對(duì)性的開(kāi)展農(nóng)業(yè)面源污染防治研究刻不容緩。

2 農(nóng)業(yè)面源污染防治措施

為了防治面源污染，本文依據(jù)面源污染物的產(chǎn)生和遷移機(jī)理，對(duì)面源污染物實(shí)行“源頭控制、過(guò)程阻斷、末端強(qiáng)化”的措施。此措施與楊林章等[8]的農(nóng)業(yè)面源污染防控技術(shù)體系 “源頭減量化-過(guò)程阻斷化-養(yǎng)分再利用-水體修復(fù)”、 茆智院士提出的“四道防線”[9]降解農(nóng)田面源污染具有相通之處。

2.1 源頭控制技術(shù)

農(nóng)田面源污染源頭控制技術(shù)包括化肥減量化技術(shù)、種植制度優(yōu)化、土壤耕作優(yōu)化、土壤調(diào)理劑施用、氨揮發(fā)控制技術(shù)、節(jié)水灌溉技術(shù)、農(nóng)作物秸稈利用技術(shù)及農(nóng)藥減量化于殘留控制技術(shù)?；蕼p量化技術(shù)、種植制度優(yōu)化、節(jié)水灌溉為目前最常用源頭控制技術(shù)。通過(guò)精準(zhǔn)化平衡施肥、科學(xué)施肥方式、大力推廣緩釋肥等實(shí)現(xiàn)化肥減量化;采用間作、套種、輪作、休閑地上種綠肥等提高植被覆蓋度、提高土壤抗蝕風(fēng)險(xiǎn)，降低面源污染發(fā)生;采用噴灌技術(shù)、微灌技術(shù)和低壓管道灌溉技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉，減少面源污染。

2.2 過(guò)程阻斷技術(shù)

過(guò)程阻斷目前應(yīng)用比較普遍的有以下三種技術(shù)：生態(tài)攔截溝渠技術(shù)、生物籬技術(shù)、生態(tài)攔截緩沖帶技術(shù)等，以上技術(shù)中生態(tài)溝渠應(yīng)用最為廣泛。生態(tài)溝渠由傳統(tǒng)的農(nóng)田排水溝改造而成，溝渠內(nèi)鋪設(shè)基質(zhì)，種植水生植物，兼有生態(tài)性及生物性，且可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形特征構(gòu)建。生態(tài)溝渠作為一種特殊的濕地系統(tǒng)[10]，通過(guò)減緩流速、促進(jìn)植物吸收營(yíng)養(yǎng)物、基質(zhì)吸附、泥沙沉降及微生物之間硝化反硝化等協(xié)同作用，去除農(nóng)業(yè)面源污染物。劉福興等人的研究表明，生態(tài)溝渠對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染物TN、TP的平均去除效率分別為63.1%、71.8%[11]。

2.3 末端強(qiáng)化技術(shù)

農(nóng)業(yè)面源末端強(qiáng)化技術(shù)包括前置庫(kù)、生態(tài)排水滯留攔截、人工濕地技術(shù)等。前置庫(kù)、人工濕地技術(shù)因其費(fèi)用較低、適合多種條件，是目前防治面源污染的有效措施。前置庫(kù)技術(shù)通過(guò)調(diào)節(jié)來(lái)水在前置庫(kù)區(qū)的滯留時(shí)間，使徑流污水中的泥沙和吸附在泥沙上的污染物在前置庫(kù)沉降，利用前置庫(kù)內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)，吸收去除水體和底泥中的污染物。人工濕地屬于深度處理系統(tǒng)，通過(guò)生態(tài)溝渠可攔截大部分農(nóng)田排放的氮磷，但仍有一部分氮磷和農(nóng)藥存在，直接排放會(huì)污染水體，在農(nóng)業(yè)區(qū)下游建設(shè)一個(gè)或若干個(gè)濕地，有利用將農(nóng)田面源污染降低到最低限度。

2.4 案例分析

以江夏區(qū)某湖泊為例，分析其面源污染防治措施。該湖泊位于湖北省武漢市江夏區(qū)，湖泊岸線長(zhǎng)度約120.53km，現(xiàn)狀常水位19.07m，對(duì)應(yīng)湖面面積為38.8km2，蓄水容積8904萬(wàn)m3。該湖泊屬于郊野型湖泊，污染來(lái)源于周邊稻田施肥及地表徑流，稻田占地面積11613 hm2。相關(guān)研究表明：湖北省稻田TN、TP年均徑流量分別為4.90～10.67kg/hm2、0.63～1.44kg/hm2。[12]。該湖泊周邊面源污染總負(fù)荷見(jiàn)下表所示：

該湖泊水質(zhì)目標(biāo)為Ⅲ類，屬于中型湖泊，水體呈富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，氮或磷的水域納污能力采用Dillon模型計(jì)算， 該湖泊納污能力：TN：16.59t/a、 TP：2.24t/a。則該湖泊年氮磷污染負(fù)荷削減量：TN 107.32t/a、TP 14.48t/a。

該湖泊面源污染防治措施包括：（1）源頭控制——優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)、化肥將量化。在湖泊保護(hù)區(qū)外300m范圍內(nèi)嚴(yán)格控制種植蔬菜、花卉等單位面積施用化肥量大的農(nóng)業(yè)作物，嚴(yán)禁施用高毒、高殘留農(nóng)藥。（2）過(guò)程阻斷——根據(jù)該湖泊的現(xiàn)狀地形、沿湖設(shè)生態(tài)溝渠120.53km，溝渠設(shè)計(jì)水深1.3m，表面水力負(fù)荷為 0.60 m3/（m2·d）。（3）末端強(qiáng)化——生態(tài)溝渠出水排至湖汊處，將湖汊改造為塘堰濕地，總面積約120hm2。根據(jù)該湖泊納污能力核算，TN、TP出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)分別需109.39 hm2、51.04 hm2。滿足湖泊水質(zhì)要求需設(shè)塘堰濕地110 hm2，本文設(shè)計(jì)將湖汊改造為塘堰濕地，共120 hm2。加之生態(tài)溝渠的凈化作用，稻田出水滿足該湖泊水質(zhì)要求。

3 總結(jié)

本文根據(jù)湖北省農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀，詳細(xì)介紹了農(nóng)業(yè)面源污染防治措施，即“源頭控制、過(guò)程阻斷、末端強(qiáng)化”的技術(shù)。源頭控制包括化肥減量化、種植制度優(yōu)化、節(jié)水灌溉等技術(shù);過(guò)程阻斷包括生態(tài)攔截帶、生態(tài)溝渠等技術(shù);末端強(qiáng)化包括前置庫(kù)、人工濕地等技術(shù)。以湖北省武漢市江夏區(qū)某湖泊為例，定量計(jì)算其面源污染負(fù)荷，并從“源頭控制、過(guò)程阻斷、末端強(qiáng)化”三個(gè)方面闡述面源污染控制措施，保證水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

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收稿日期：2019-03-05

作者簡(jiǎn)介：聶夢(mèng)麗，女，漢族，助理工程師，曾獲2018年中國(guó)勘察設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)QC二等獎(jiǎng)。