農(nóng)村水環(huán)境治理現(xiàn)狀及采用生態(tài)浮島技術(shù)可行性探討

陳戰(zhàn)利,劉佐丞,許德金,黃 驥,王文哲

(南昌大學(xué) 建筑工程學(xué)院，江西 南昌 330031)

1 農(nóng)村水環(huán)境污染現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

1.1 城市污染向農(nóng)村轉(zhuǎn)移

目前，國(guó)家對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)保要求越來(lái)越重視，但由于技術(shù)、資金等因素制約，很多企業(yè)為了降低處理排污的成本，選擇將一些污染重的生產(chǎn)工廠遷移至郊區(qū)或農(nóng)村進(jìn)行生產(chǎn)。隨著城市化的加速，城市環(huán)境污染嚴(yán)重，并大有向農(nóng)村擴(kuò)散的趨勢(shì)。同時(shí)農(nóng)村的很多小企業(yè)主觀和客觀上也無(wú)力對(duì)污染物進(jìn)行有效處理，亂排亂放，隨排隨放的現(xiàn)象十分嚴(yán)重，這對(duì)農(nóng)村現(xiàn)有的環(huán)境造成了極不利的影響。

1.2 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的環(huán)境污染

農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展導(dǎo)致面源污染加劇。種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模擴(kuò)大，化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜使用量也隨之劇增，多種農(nóng)作物由零星種植發(fā)展到規(guī)模種植，由自然半自然狀態(tài)發(fā)展到精耕細(xì)作。據(jù)統(tǒng)計(jì)，農(nóng)村化肥年施用量約4700萬(wàn)t，農(nóng)藥年施用量約130萬(wàn)t，農(nóng)膜年殘留量45萬(wàn)t?；?、地膜的大量使用造成當(dāng)前農(nóng)業(yè)用地板結(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重，極大地影響了生產(chǎn)力的進(jìn)一步提高。大量的農(nóng)藥使用不但加大了農(nóng)產(chǎn)品的農(nóng)藥殘留，也對(duì)土壤和水源造成了影響，使得毒素含量超標(biāo)。不合理的開(kāi)荒破壞了原有的灌溉系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)，加劇了旱澇災(zāi)害的影響。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)大約有2300萬(wàn)家鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，其中制磚、水泥、鑄造、煉焦4個(gè)行業(yè)能耗占整個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)能耗的56%，二氧化碳排放量占全國(guó)的1/6。以上數(shù)字說(shuō)明，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展加劇了農(nóng)村面源污染，加大了土壤有毒物質(zhì)的積累和河流水質(zhì)的污染[1]。

1.3 農(nóng)村居民日常生活造成的環(huán)境污染

受農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的限制以及農(nóng)村居民的綜合素質(zhì)的影響，農(nóng)村大量的生活垃圾常年得不到妥善的處理，隨處可見(jiàn)無(wú)序丟棄的生活垃圾，生活污水就地排放匯聚在地表低洼處、池塘里或者隨水渠溝匯入小溪。大量的固體垃圾和生活污水得不到有效處理和再利用導(dǎo)致農(nóng)村環(huán)境以肉眼可見(jiàn)的速度惡化。民謠：“50年代淘米洗菜，60年代洗衣灌溉，70年代水質(zhì)變壞，80年代魚蝦絕代，90年代身心受害”就是對(duì)農(nóng)村水環(huán)境逐漸變化的寫照。污染物在微生物的分解作用及雨水的沖刷之下，極大地影響了農(nóng)村的空氣質(zhì)量、水源質(zhì)量和土壤質(zhì)量，出現(xiàn)惡臭水體的現(xiàn)象，影響居民的主觀感受和生活健康。

2 當(dāng)前農(nóng)村水環(huán)境治理的制約因素

2.1 基層環(huán)保部門重視程度不足,執(zhí)行力度不夠

當(dāng)前地方政府大多將工作重心放在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，一方面是環(huán)保意識(shí)薄弱，更多的是走先發(fā)展再治理的老路子；另一方面是大部分污染治理工作在城市中進(jìn)行，這是由于城市化的快速進(jìn)行，城市的環(huán)境問(wèn)題十分尖銳，急需處理，相比而言農(nóng)村地處偏僻，面積廣大，環(huán)境問(wèn)題在均化的情況下顯得沒(méi)有那么，于是被有關(guān)環(huán)保部門選擇性忽視。

2.2 投入及預(yù)算不足

按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定，環(huán)保投入要達(dá)到GDP的1.5%，要使環(huán)境改善則須達(dá)到 GDP的2.5%，而目前農(nóng)村的環(huán)保投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到這個(gè)水平，與環(huán)境的保持與改善要求的投入標(biāo)準(zhǔn)差距更大[2]。由于面積廣大、居住分散以及基礎(chǔ)設(shè)施薄弱等原因，在農(nóng)村進(jìn)行水環(huán)境治理，實(shí)現(xiàn)污水處理達(dá)標(biāo)排放需要比城市投入更多的資金投入，同時(shí)需要配套的人才培養(yǎng)計(jì)劃，即便如此也未必的能產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在這樣的情況下，當(dāng)?shù)赝⒉辉敢饣蛘邿o(wú)力負(fù)擔(dān)足夠的農(nóng)村水環(huán)境治理專項(xiàng)資金。農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的相對(duì)落后，使得農(nóng)村抵御環(huán)境惡化的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及城市，從而使其水環(huán)境呈現(xiàn)脆弱性[3]。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)體系尚未建立

在國(guó)家環(huán)保主管部門和城市建設(shè)主管部門的努力下，在多個(gè)基礎(chǔ)要素標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域建立了相對(duì)完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，但受限于農(nóng)村生活環(huán)境治理標(biāo)準(zhǔn)化理論研究的整體滯后，包括對(duì)農(nóng)村生活環(huán)境治理各方面內(nèi)容要素的標(biāo)準(zhǔn)體系缺乏深入研究，雖有零星的研究但并沒(méi)被普遍認(rèn)可。標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建是標(biāo)準(zhǔn)化工作中具有先導(dǎo)性、全局性的基礎(chǔ)工作，建立科學(xué)合理的標(biāo)準(zhǔn)體系是有效展標(biāo)準(zhǔn)化工作的前提條件。目前，覆蓋農(nóng)村大氣治理、污水治理、垃圾處理，以及相關(guān)的一系列領(lǐng)域涉及建設(shè)、管理、運(yùn)行、維護(hù)、評(píng)價(jià)等方面要素的標(biāo)準(zhǔn)體系尚未確立[4]。

2.4 農(nóng)村居民的環(huán)保觀念不足

受居民綜合素質(zhì)的制約，居民對(duì)環(huán)境污染沒(méi)有概念，環(huán)境保護(hù)觀念不足。同時(shí)現(xiàn)有的環(huán)境治理設(shè)備、技術(shù)價(jià)格相對(duì)較高，導(dǎo)致居民在需要遵守相關(guān)法律法規(guī)時(shí)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)較高，出現(xiàn)不遵守不落實(shí)，需要出資出力建設(shè)環(huán)境治理設(shè)施時(shí)不理解不配合。種種原因?qū)е颅h(huán)境治理在農(nóng)村推行進(jìn)展緩慢，未能取得顯著的成效。

3 現(xiàn)階段技術(shù)的運(yùn)用

為解決農(nóng)村水環(huán)境治理的迫切需求以及目前農(nóng)村專項(xiàng)治理資金的不足之間的矛盾，對(duì)比了生態(tài)浮島技術(shù)以及其他幾種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，探究該技術(shù)在農(nóng)村大規(guī)模推廣的前景。現(xiàn)階段對(duì)農(nóng)村地區(qū)水環(huán)境進(jìn)行處理的技術(shù)主要如下。

3.1 沼氣技術(shù)

沼氣是利用人畜糞便、農(nóng)作物秸稈和有機(jī)廢物再通過(guò)微生物發(fā)生厭氧發(fā)酵，從而產(chǎn)生以甲烷為主的混合氣體。在我國(guó)農(nóng)村許多地區(qū)都先后開(kāi)始使用沼氣技術(shù)，其具有成本低，適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在農(nóng)村有廣泛的運(yùn)用前景。盡管該技術(shù)簡(jiǎn)單方便、利用率高，但也存在諸如運(yùn)行不穩(wěn)定、維修困難、管理不便等缺點(diǎn)，使其普遍受到一定限制。

3.2 人工濕地系統(tǒng)

人工濕地是模擬自然濕地的人工生態(tài)系統(tǒng)，通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物等共同作用，來(lái)完成對(duì)污水的有效凈化，相對(duì)于自然濕地生態(tài)系統(tǒng)，人工濕地承載能力，可控性和污水處理能力都大大提高，但其也具有一定缺陷，如其占地面積大、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、處理能力有限、滋生蚊蠅等。

3.3 穩(wěn)定塘技術(shù)

穩(wěn)定塘是以太陽(yáng)能為能源，通過(guò)廢水中微生物的代謝作用以及水生植物在內(nèi)的各種生物的廣泛作用分解有機(jī)污染物的技術(shù)。穩(wěn)定塘可從根本上提高水資源的實(shí)際利用率，運(yùn)用前景廣，穩(wěn)定塘污水處理系統(tǒng)具有投資與運(yùn)行成本低，維修簡(jiǎn)單方便，易于操作控制，可以有效去除污水中的有機(jī)物和病原體，無(wú)需處理污泥。但無(wú)法有效去除藻類和細(xì)菌，當(dāng)廢水中懸浮固體和有機(jī)物的濃度較高時(shí)，處理后的水常常不符合排放標(biāo)準(zhǔn)，所以一般需要進(jìn)行預(yù)處理。

3.4 慢速滲透技術(shù)

慢滲處理系統(tǒng)是一種將污水排入有植物生長(zhǎng)的地表，污水在地表緩慢流動(dòng)并滲入土壤中的處理技術(shù)。一部分污水被植物直接吸收，另一部分滲入土壤，使廢水達(dá)到凈化的目的。但這種方法承載性有限，水力負(fù)荷較低。將這一技術(shù)運(yùn)動(dòng)在農(nóng)村污水處理時(shí)一定要保證土地具有良好的通透性和水力負(fù)荷。

4 生態(tài)浮島技術(shù)的運(yùn)用

浮島技術(shù)屬于無(wú)土栽培技術(shù)，即把水生植物或陸生植物，以某種材料作為載體，種植到受污水體中。該技術(shù)是比較合理地高效、成本地處理手段，既可以適應(yīng)現(xiàn)階段農(nóng)村環(huán)境治理資金不足地問(wèn)題，同時(shí)可以有效地改善農(nóng)村污染水體，是一種很好地過(guò)渡時(shí)期地處理技術(shù)。具有以下幾種功能。

4.1 凈化水體

生態(tài)浮島種植的植物根系可以富集水體中的氮、磷等物質(zhì)[5]，同時(shí)發(fā)達(dá)的根系為好氧、兼性厭氧、厭氧微生物提供了良好的生存環(huán)境，微生物在其上形成“生物膜”，有利于微生物與植物在降解水中污染物的時(shí)相互協(xié)助，提高了凈化機(jī)能，加快了凈化速度。部分浮島植物如鳳眼蓮、水花生、蘆葦?shù)仍谏L(zhǎng)過(guò)程中會(huì)自動(dòng)分泌化學(xué)物質(zhì)[6]，再加上浮島本身能夠遮擋陽(yáng)光，從而能夠抑制藻類生長(zhǎng)繁殖，因此還可以防水體富營(yíng)養(yǎng)化。

4.2 吸收重金屬離子

在浮島上種植某些對(duì)污染物具有較高抗性的水生植物，還可以起到富集水體重金屬離子的效果，如鳳眼蓮對(duì)重金屬具有很好的富集能力。通過(guò)其發(fā)達(dá)的根系富集重金屬，且根部對(duì)重金屬離子的富集能力遠(yuǎn)高于其他部位[7]。

4.3 浮島搭配靈活

浮島的載體造型可進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)，拼接方便，成片的浮島還具有削波防浪，保護(hù)岸邊的作用。同時(shí)栽培的植物造型，種類，顏色可根據(jù)需求進(jìn)行組合，還可根據(jù)污染水體治理要求不同，選擇挺水、浮水、沉水和陸生植物，還能夠進(jìn)行輪種和套種，構(gòu)成立體栽培、四季栽培。

4.4 產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益

所謂污染只是放錯(cuò)位置的資源，運(yùn)用浮島還可以產(chǎn)生有一定的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，將水體中的污染物化為可以利用的能源，如采用水上菜園的模式，在浮島上栽培經(jīng)濟(jì)作物如水芹菜等，在治理水體污染的同時(shí)還可以豐富當(dāng)?shù)鼐用竦牟嘶@子，提高人民生活水平質(zhì)量。

4.5 美麗鄉(xiāng)村

生態(tài)浮島切合美麗鄉(xiāng)村建設(shè)主題，還能構(gòu)建人與自然和諧共生的生態(tài)環(huán)境，生態(tài)浮島不但為水生動(dòng)物、鳥類和昆蟲提供了良好的棲息地，提高了生物多樣性，而且還有益于農(nóng)村地區(qū)的生態(tài)恢復(fù)和景觀改善，未來(lái)生態(tài)浮島很有可能成為農(nóng)村地區(qū)的一道靚麗風(fēng)景。

5 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)的水體治理方法存在運(yùn)行維護(hù)繁瑣、成本高、效果不明顯、普及率低、工藝復(fù)雜等問(wèn)題。而生態(tài)浮島技術(shù)去治理農(nóng)村水環(huán)境，具有成本低、景觀性好、適用性強(qiáng)、無(wú)二次污染、提高水體透明度，改善水質(zhì)等特點(diǎn)，成為現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外水體生態(tài)治理的研究熱點(diǎn)。相信采用生態(tài)浮島技術(shù)可以為治理農(nóng)村水環(huán)境污染，改善農(nóng)民居住環(huán)境，保障農(nóng)民衛(wèi)生健康，建設(shè)秀美鄉(xiāng)村貢獻(xiàn)一份力量。