太湖流域農(nóng)田退水污染防治研究進展＊

（江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇南京 210019）

0.引言

農(nóng)田退水指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，經(jīng)灌溉或降雨，通過地表徑流或土壤滲透等形式流出并匯入至環(huán)境水體的農(nóng)田排水[1]。農(nóng)田退水主要來源于灌溉、地下水補給、降雨等方式產(chǎn)生的過剩水份。農(nóng)田退水不僅會降低土壤肥力和化肥利用效率，還往往攜帶大量流失的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)進入河道，直接或間接地引起水體的富營養(yǎng)化問題[2]。嚴重的時候農(nóng)田退水還會導致環(huán)境水體溶解氧急速下降，因長時間缺氧影響水生植物生存，引發(fā)農(nóng)村黑臭水體問題。此外，不同農(nóng)田種植方式產(chǎn)生的農(nóng)田退水對納污河道的流動變化規(guī)律有較大影響，其中直播稻種植方式相比插秧水稻具備勞動效率高、季節(jié)土地利用率高、全生育期短等優(yōu)點，但是由于直播水稻根系淺，根系對肥料吸收不充分時，營養(yǎng)物質(zhì)易于通過農(nóng)田退水進入環(huán)境水體，對于環(huán)境水體的污染更為嚴重。太湖流域是我國著名的魚米之鄉(xiāng)，豐沛交錯的水系與突出的水資源問題并存。開展太湖流域農(nóng)田退水調(diào)查研究工作是“十四五”期間加強農(nóng)業(yè)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境管理和保護的重要組成部分，更是深入推進農(nóng)業(yè)面源污染治理，促進農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展，加強農(nóng)村生態(tài)文明建設的重要內(nèi)容，具有重要的現(xiàn)實意義。

1.農(nóng)田退水污染現(xiàn)狀

1.1 農(nóng)田退水污染成因

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，為了促進農(nóng)作物生長，過量施用化肥和農(nóng)藥的現(xiàn)象普遍存在，加之由于農(nóng)作物對肥料等物質(zhì)吸收有限，未能有效處理農(nóng)田退水攜帶無機鹽、氮磷等物質(zhì)直接排放到環(huán)境水體中，或者因滲漏到地下水，造成水環(huán)境污染。農(nóng)田退水攜帶的污染物經(jīng)歷3個階段后匯入河道[2]：農(nóng)業(yè)輸入階段、污染源管理階段和污染物運移管理階段。在農(nóng)業(yè)輸入階段，農(nóng)田中的飼料、牲畜糞便、農(nóng)藥、化肥等通過灌溉或者降雨進入農(nóng)田退水；在污染源管理階段，上一階段的物質(zhì)部分被吸收促進作物生長，部分被土壤吸附、固定與礦化，少部分農(nóng)田退水匯入地表徑流或者進入地下水；在運移管理階段，農(nóng)田退水隨地表徑流或者地下水滲透進入受納河流。源頭控制、過程阻斷和養(yǎng)分再利用是農(nóng)田退水全過程治理的重要方向[3]。

1.2 農(nóng)田退水污染特點

近年來，農(nóng)業(yè)面源污染已經(jīng)成為我國水體污染的主要污染來源。農(nóng)業(yè)面源污染包括種植業(yè)污染源、養(yǎng)殖業(yè)污染源、農(nóng)村生活污染源等主要類型。其中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中廢棄農(nóng)膜、流失的化肥與農(nóng)藥、作物秸稈漚田水等隨著灌溉水或者降雨以農(nóng)田退水的方式污染水環(huán)境。農(nóng)田退水作為面源污染，具備不同于點源污染的特點，包括廣泛性、季節(jié)性、隨機分散性、監(jiān)測難度大、污染不確定性等[4]，導致農(nóng)田退水污染防治及管理的難度較點源污染更大。目前國內(nèi)外主要在立法、管理和源頭控制等方面實施農(nóng)業(yè)面源污染防治措施，對流失過程的污染防治還局限在理論研究和典型區(qū)域?qū)嶒炿A段[5]。李佳琪[6]根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)黑龍江省泡田期后插秧前、效分蘗臨界期、拔節(jié)孕穗期、黃熟期退水量分別占水田總退水量55%、25%、5%、15%，對應總氮排放速率分別為 23.18g/s、58.15g/s、11.59g/s、34.88g/s。

2.農(nóng)田退水污染來源

農(nóng)田退水在本質(zhì)上是攜帶過剩營養(yǎng)物質(zhì)的水，探索農(nóng)田退水循環(huán)利用是推進農(nóng)業(yè)面源污染治理，促進農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的有效途徑。邢君杰等[7]對寧夏引黃灌區(qū)靈武試驗區(qū)西大溝的2個監(jiān)測斷面水質(zhì)進行了退水水質(zhì)評價分析，結(jié)果表明，灌區(qū)農(nóng)田退水水質(zhì)受到灌水、施肥及其他污染源的綜合影響，建議從源頭控制措施入手，推行清潔生產(chǎn)和生態(tài)化養(yǎng)殖，改善農(nóng)田退水水質(zhì)。劉潔等[8]通過對安徽巢湖地區(qū)的實地調(diào)查研究和分析得出，其農(nóng)業(yè)面源主要的污染源和污染途徑來自施用化肥量過大且結(jié)構(gòu)和方法不當、施用農(nóng)藥強度高、量大且技術(shù)落后、農(nóng)作物秸稈利用率低、農(nóng)膜使用量大造成土壤殘留逐年累積。楊圣廣[9]為明確丘陵地區(qū)水稻種植型農(nóng)田退水對地表水環(huán)境的影響，對安徽省肥西縣山南鎮(zhèn)地處江淮丘陵地區(qū)的水稻田的農(nóng)田退水及附近河道取樣分析得出，秸稈禁燒政策實施后，大量農(nóng)田秸稈翻覆回田，秸稈量遠超土地實際處理能力，漚田浸出液作為農(nóng)田退水匯入河流成為主要的污染來源。

3.農(nóng)田退水治理措施

許多國內(nèi)外專家學者的研究結(jié)果及實踐表明，在農(nóng)田退水治理采取的多種方法措施中，以水生植物或者土壤為基礎(chǔ)的生態(tài)土地處理系統(tǒng)效果較為理想。具有投資建設成本低、運作管理便捷、工藝流程簡單且凈化效果優(yōu)良等特點，具有的較好應用前景[10]。

3.1 生態(tài)污染治理工程

洪瑜等[11]在寧夏回族自治區(qū)引黃灌區(qū)進行稻田退水溝渠原位實驗，實現(xiàn)有效防治農(nóng)業(yè)面源污染，其采用黃菖蒲、美人蕉、千屈菜等5種不同浮床植物探索對農(nóng)田退水中氮磷吸收能力以及去除效果，研究結(jié)果表明，在寧夏回族自治區(qū)引黃灌區(qū)中美人蕉和浮床空心菜更適合作為農(nóng)田退水水質(zhì)改善的主要植物。楊圣廣[9]針對秸稈型農(nóng)田退水，提出了減少秸稈返田數(shù)量至合理的平衡點，實施旱作水作輪休輪耕，有效利用溝塘壩渠的多種功能，充分發(fā)揮常綠水生植物和生態(tài)水渠提高水體自凈能力的作用等防治建議。張愛平等[12]通過對寧夏回族自治區(qū)引黃灌區(qū)退水污染現(xiàn)狀分析發(fā)現(xiàn)，指出客觀的自然地理條件、農(nóng)用化學物質(zhì)的大量使用、落后的排灌工程體系以及傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理方式是導致灌區(qū)農(nóng)田退水攜帶大量污染物質(zhì)進入黃河的主要原因，建議從加強農(nóng)用化學物質(zhì)的管理，調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)、改進養(yǎng)分轉(zhuǎn)移途徑，加強水土流失治理等多種途徑著手解決灌區(qū)農(nóng)田退水污染問題。

3.2 全過程污染防治管控

對農(nóng)田退水污染的控制，不應只針對農(nóng)田退水發(fā)生的某一個環(huán)節(jié)，而是應該形成一個完整的體系，對農(nóng)田退水污染各個環(huán)節(jié)的防治措施加以整合、梳理[5]。太湖流域是魚米之鄉(xiāng)，持續(xù)推進化肥減量增效，以生態(tài)肥替代傳統(tǒng)化學肥料，是實現(xiàn)從源頭控制農(nóng)田退水污染的有效措施。朱金格等[13]在太湖水源地陸域保護區(qū)原位構(gòu)建生態(tài)溝——濕地系統(tǒng)對涵蓋施肥期的農(nóng)田退水進行了攔截凈化，結(jié)果表明，生態(tài)溝末端配置人工濕地能增加農(nóng)田退水中去除氮、磷的效率，且該系統(tǒng)具有可復制移植性，能帶來一定的經(jīng)濟環(huán)境效益，是削減農(nóng)田污染的重要途徑。唐浩等[14]針對上海市當?shù)氐牡胤浆F(xiàn)狀并結(jié)合區(qū)域范圍內(nèi)農(nóng)業(yè)面源的污染特征，探索出一套與濱岸緩沖帶技術(shù)配合實施的工程性BMPs措施以防治農(nóng)業(yè)面源污染，還提出采用生態(tài)排水溝、穩(wěn)定塘以及暴雨蓄積池等措施提高對農(nóng)田退水的有效凈化效果。

3.3 監(jiān)測體系與管控措施

黃曉龍等[2]指出，農(nóng)田退水污染以多種途徑輸出，且攜帶成分復雜的污染物，會嚴重威脅到河流水體的健康。農(nóng)田退水的水質(zhì)監(jiān)測雖然對農(nóng)田退水的治理起不到直接相關(guān)的作用，但是卻具有十分重要的意義。從表面上看，河流水體的水質(zhì)改善依賴于農(nóng)田退水的專項治理措施以及精確的管理政策，但是如果沒有水質(zhì)監(jiān)測的持續(xù)配合，這種有效的水質(zhì)改善現(xiàn)象將很難達到或者維持。農(nóng)田退水等非點源污染的準確評價和污染控制策略的評價還應依賴于有效的水質(zhì)監(jiān)測項目。

4.結(jié)論與展望

隨著我國對農(nóng)業(yè)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境管理和保護的重視，農(nóng)田退水污染防治是推進農(nóng)業(yè)面源污染治理的重要措施。農(nóng)田退水環(huán)境污染防治要建立全過程污染防治體系，加強監(jiān)測與管控措施，結(jié)合生態(tài)污染治理工程，開展農(nóng)業(yè)面源污染調(diào)查與監(jiān)測評估工作，全面掌握農(nóng)田退水對水體和土壤等環(huán)境的污染程度，促進農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展，加強農(nóng)村生態(tài)文明建設。