作者:程全國,張書源
單位:沈陽大學區(qū)域污染環(huán)境生態(tài)修復重點實驗室
來源:《沈陽大學學報(社會科學版)》2016年第2期
【摘要】
對我國的農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀從化肥污染、農(nóng)藥污染、畜禽養(yǎng)殖污染、農(nóng)村生活垃圾與生活污染幾個方面進行闡述,從管理角度與治理技術(shù)方面進行原因分析,對我國農(nóng)業(yè)面源污染治理從管理角度與技術(shù)措施兩個方面給出改進建議。
【關(guān)鍵詞】
農(nóng)業(yè);面源污染;管理;治理技術(shù);農(nóng)藥污染
農(nóng)業(yè)面源污染廣義上來說就是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活過程中產(chǎn)生的生活垃圾、廢棄物、家禽家畜糞便,以及化學加工劑的濫用導致的周邊農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的污染;狹義上來說就是上述污染物對于周邊水體的污染。污染物沒有經(jīng)過處理的隨意排放,影響農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的固體污染或液體污染物,通過降雨、降雪等形式以地表徑流、農(nóng)田排水或地下淋溶等方式排入到各水域,直接導致周邊水體受到污染。污染物是以氮磷為主的化合物。不同于工業(yè)污染等其他方面污染,農(nóng)業(yè)面源污染具有很大的隨機性、不確定性、分布廣泛性、隱蔽性與潛伏性等特點,監(jiān)測與治理難度很大。針對農(nóng)業(yè)面源污染,如何進行合理管理和有效控制,是當前環(huán)境保護的重要任務。
1化肥污染
我國的化肥生產(chǎn)與化肥使用量都居世界第一。2012年,全年氮肥與磷肥使用量分別為6383.7萬噸和1980.5萬噸,遠遠高于其他國家。世界衛(wèi)生組織對于作物化肥的用量規(guī)定上限為255kg/hm2,而我國目前的化肥用量已經(jīng)達到400kg/hm2。農(nóng)業(yè)中鉀肥利用率40%-60%,氮肥利用率30%-40%,磷肥利用率為10%-15%,其中氮肥施用量的60%-70%是不能被作物吸收的,大多數(shù)以氣態(tài)擴散到了大氣里,或經(jīng)過降水、地表徑流和土壤滲濾等作用進入到水環(huán)境中,引發(fā)“從水體到大氣”的全方位立體污染,造成湖泊、水庫等水域的富營養(yǎng)化、土壤理化性狀改變(土壤板結(jié)、鹽堿化、酸化、有機質(zhì)含量偏低等)、農(nóng)產(chǎn)品中硝酸鹽和亞硝酸鹽含量超標嚴重。不僅直接影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量,同時也增加了作物的生產(chǎn)成本。
2農(nóng)藥污染
目前我國每年的農(nóng)藥生產(chǎn)總量已達110萬噸,平均施用量2.33kg/hm2,且用量水平與區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)達程度和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平成正相關(guān)。其中,浙江省最高為9.96kg/hm2,內(nèi)蒙古最低為0.36kg/hm2 。研究表明,我國每年消耗的超過30萬噸農(nóng)藥中,只有不到1%被有效利用,剩余的則流失到土壤、水體和空氣中;向植物噴灑農(nóng)藥時,作用到植物體上的不足20%,而直接排入環(huán)境的比例高達80%以上。農(nóng)藥在施用過程中可以隨地表徑流或農(nóng)業(yè)灌溉水流入水體,大氣的殘留農(nóng)藥可以隨雨、雪等天然降水進入水體,清洗農(nóng)作物時農(nóng)藥殘留經(jīng)沖刷進入水體,所以導致水污染的渠道是很多的。
3畜禽養(yǎng)殖污染
近年來,我國養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅猛,各地出現(xiàn)了很多大型的集中化養(yǎng)殖中心,雖然有利于養(yǎng)殖業(yè)的集聚,但也給周邊環(huán)境帶來了很大壓力。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計,現(xiàn)在我國每年產(chǎn)生的畜禽糞便污染物約55億噸,是工業(yè)有機污染物的4.6倍,到2020年前后,這一數(shù)字會增長到每年100億噸左右。養(yǎng)殖污染物不但會產(chǎn)生污水糞便等類型的垃圾,還有大量的磷、氮等物質(zhì)與致病細菌擴散到大氣中,嚴重危害環(huán)境安全。這些污染物產(chǎn)生量巨大,集中處理難度高,目前只有少部分養(yǎng)殖場從國外引入沼氣發(fā)酵設(shè)備進行厭氧發(fā)酵處理,大部分禽畜養(yǎng)殖場均沒有采取任何處理,基本上是屬于直接排放,對周邊的河流、湖泊等水體造成嚴重污染。
4農(nóng)村生活垃圾與生活污水污染
農(nóng)村中的生活類垃圾主要由塑料袋、建筑垃圾、電子垃圾、建筑垃圾等組成。這類垃圾成分復雜,有些具有一定的毒性,難以回收且不能降解,基本上都沒有經(jīng)過垃圾處理直接堆放在環(huán)境中,不但需要占用大量的農(nóng)業(yè)用地資源,還會污染地表水與地下水導致生態(tài)環(huán)境危機。
農(nóng)村污水主要來源為廚房、浴室和廁所用水,這些污水沒有經(jīng)過處理,直接排放或者進入化糞池后自然溢出。根據(jù)我國的2012年的統(tǒng)計數(shù)據(jù),當年農(nóng)村生活污水的排放量約為1200萬噸,排放量已經(jīng)遠遠大于工業(yè)污水。盡管近年來加強了對農(nóng)村生活污水處理的投資與建設(shè),但是不論是投入數(shù)量還是處理質(zhì)量都還不盡如人意。
1管理因素
(1)土地經(jīng)營規(guī)模細碎化
我國很多地區(qū)由于農(nóng)業(yè)耕地細碎化無法進行大型機械化作業(yè),需要通過科學的田間管理方法來對農(nóng)業(yè)污染進行有效的控制。在土地細碎化地區(qū),可用耕地數(shù)量少,農(nóng)戶往往都十分重視各種細碎土地的利用以增加耕種面積,大量的山坡、水岸、灘涂區(qū)域都被農(nóng)戶進行開墾種植。但是這些區(qū)域?qū)τ谵r(nóng)藥的截留效率比一般耕地要高許多。根據(jù)調(diào)查,氮元素在岸邊植被帶的截留率為89%,而在農(nóng)田的截留率僅為8%。截留率的上升造成大量化肥、農(nóng)藥殘留在細碎農(nóng)田中,所以此類地區(qū)的環(huán)境更容易受到農(nóng)藥污染的侵害。
(2)農(nóng)民環(huán)保意識不足
在短時間內(nèi)改變農(nóng)民的生活習慣,提高環(huán)保意識和接受節(jié)能減排思想較為困難。例如,我國農(nóng)戶對化肥的使用明顯有“三輕三重”的問題,即投入輕、有機肥料輕、鉀肥輕,重產(chǎn)出、無機肥料重、氮磷肥重。為了提高產(chǎn)量,有些農(nóng)戶在種植過程中違規(guī)使用違禁農(nóng)藥,將農(nóng)藥的容器與噴灑器具直接用水清洗、排放,導致當?shù)氐耐寥馈⒌叵滤?、地表水受到污染。一些基層政府對于農(nóng)業(yè)面源污染與環(huán)境破壞問題不夠重視,一味追求短期經(jīng)濟效益,忽視環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。
(3)農(nóng)戶勞動力投入不足
農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展相對落后,整個農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的構(gòu)架還是屬于勞動力密集型,大部分地區(qū)的農(nóng)業(yè)耕種都是采用粗放方式進行的,農(nóng)業(yè)耕作產(chǎn)出比率低,投入產(chǎn)出周期長。我國現(xiàn)階段大量的農(nóng)村勞動力外出務工,雖然可以短期內(nèi)增加農(nóng)戶的經(jīng)濟收入,但在整體農(nóng)業(yè)發(fā)展水平不高的情況下,勞動力的外流,使原有的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)更加疏于管理。我國太湖流域蘇南地區(qū)出現(xiàn)了很多“老少農(nóng)業(yè)”“早晚農(nóng)業(yè)”與“周末農(nóng)業(yè)”等現(xiàn)象,就是農(nóng)村勞動力向城鎮(zhèn)涌入導致農(nóng)村地區(qū)農(nóng)業(yè)勞動力不足的結(jié)果。原本的農(nóng)業(yè)耕種生產(chǎn)投入力度下降,原有的合理操作程序與方法被廢棄,加大了對于化肥農(nóng)藥等節(jié)省勞動力的農(nóng)業(yè)方式的依賴,增加了化肥農(nóng)藥的用量。而且由于農(nóng)戶疏于農(nóng)田建設(shè),田埂漏水嚴重,不僅造成水資源的浪費,同時也加大了化肥的流失量。
2技術(shù)因素
(1)環(huán)境治理技術(shù)尚顯滯后
目前我國在環(huán)境污染治理方面的技術(shù)能力與治理水平不論是在水污染治理、空氣污染治理,還是土地污染治理上,均趨落后狀態(tài)。在污染治理方面依然使用氧化溝、生物濾池、活性污泥法、物理化學凈化、土壤生物凈化等相對落后的生產(chǎn)工藝。成熟技術(shù)普及率低、效率低、投入大、運用成本高、見效慢的缺點依然沒有改善。例如,氯類農(nóng)藥和塑料薄膜技術(shù)還沒有可普及的降解方法。
(2)無公害植保技術(shù)滯后
根據(jù)聯(lián)合國世界糧食及農(nóng)業(yè)組織公布的資料顯示,病蟲害每年會對農(nóng)業(yè)產(chǎn)量造成二至三成的損失,因為病蟲害所導致的農(nóng)作物減產(chǎn)的直接經(jīng)濟損失每年高達1200億美元,而化肥對于農(nóng)業(yè)作物的產(chǎn)量有著40%-60%的促進作用。所以當下尋找一個既能解決農(nóng)作物病蟲害防治,又對環(huán)境友好的化學農(nóng)藥和化肥的替代技術(shù)成為了首要問題。雖然我國在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域近年來的研究取得了一定的成果,但是距離大面積推廣使用還有很長的路要走,在尋找經(jīng)濟性、安全性、有效性、環(huán)保性的化肥農(nóng)藥代替品方面還需要加大研究力度。在種子的耐病抗蟲的選育方面的研究、在新興生物肥料生產(chǎn)成本控制方面的研究等,都需要政府加大投入力度。
三、針對我國農(nóng)業(yè)面源污染問題的管理措施
理措施
1對高氮類化肥與殺蟲劑征收使用稅
通過稅收調(diào)節(jié),增加此類高污染產(chǎn)品的流通使用成本,同時引導生產(chǎn)企業(yè)進行轉(zhuǎn)型,增加對低毒性高效環(huán)保型生物農(nóng)藥的生產(chǎn)補貼,鼓勵養(yǎng)殖場對禽畜糞便進行無害化處理并給予一定的經(jīng)濟補貼,逐步建立生態(tài)與發(fā)展相平衡的發(fā)展機制。
2從宏觀層面做好市、區(qū)、鎮(zhèn)(鄉(xiāng))環(huán)境保護規(guī)劃
將農(nóng)業(yè)面源污染防治作為當?shù)刂贫ōh(huán)境保護和產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃的重要內(nèi)容,推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,治理農(nóng)業(yè)面源污染,加快編制畜禽養(yǎng)殖污染防治具體規(guī)劃和農(nóng)村生活垃圾、污水治理專項規(guī)劃,確保畜禽糞污、農(nóng)村生活垃圾和污水處理率達到較高水平。
3加強對農(nóng)村的環(huán)境生態(tài)問題關(guān)注度
對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系進行有效的監(jiān)管,鼓勵企業(yè)生產(chǎn)環(huán)保性產(chǎn)品,在全國各地區(qū)建立健全有效的農(nóng)產(chǎn)品檢測中心與區(qū)域環(huán)境監(jiān)測體系,政府多部門分工協(xié)作,對農(nóng)業(yè)污染事故進行及時監(jiān)測,確保對事故的有效控制。
4鼓勵農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖戶轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式
依據(jù)科學規(guī)范的養(yǎng)殖方法對養(yǎng)殖的密度和養(yǎng)殖場的布局進行合理規(guī)劃,增加禽畜糞污、農(nóng)村生活垃圾和污水處理設(shè)施建設(shè)。推廣沼氣利用技術(shù),解決畜禽糞便污染,并獲得生物能源。
5構(gòu)建“農(nóng)業(yè)面源污染控制最佳管理措施(BMPS)體系”
BMPS體系包括任何能夠減少或預防水污染的方法、措施和操作程序,由工程措施和管理措施兩部分組成。包括從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)源頭減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動對環(huán)境風險的控制和在水流入河前采取的一系列工程措施,最大程度地減少徑流污染物入河流的末端治理。
6健全針對農(nóng)業(yè)污染方面的立法和規(guī)章制度
基于共同負擔、生態(tài)補償為主經(jīng)濟刺激為輔的原則進行立法。從法律層面上確立一種可以遵循的循環(huán)利用的清潔發(fā)展模式,提高農(nóng)業(yè)面源污染治理的法律地位。在國家立法層面制定一部綜合性的農(nóng)業(yè)面源污染防治法,在地方層面制定符合實際需要的地方性法規(guī)。在制定相關(guān)法律法規(guī)的同時要考慮到可操作性,明確法律主體、法律責任和主管部門,鼓勵民眾參與農(nóng)業(yè)面源污染的治理活動。
7加大農(nóng)業(yè)面源污染防治宣傳力度
對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活對環(huán)境所造成的影響需要從環(huán)保知識、生產(chǎn)技術(shù)、相關(guān)法律法規(guī)和環(huán)保項目開發(fā)信息等幾個方面同時增加宣傳力度。使農(nóng)民意識到農(nóng)村面源污染主要是由不當?shù)纳a(chǎn)和生活方式造成的,這種行為給環(huán)境造成了無法估量的損失。通過宣傳推動廣大農(nóng)民自覺改變落后的生產(chǎn)生活方式,在提高其勞動效率與增加勞動成果的同時改善環(huán)境。做好清潔生產(chǎn)方式的普及與推廣,使環(huán)保教育能夠在整個農(nóng)村普及。
四、適合我國農(nóng)業(yè)面源污染的治理技術(shù)
技術(shù)
1農(nóng)村小規(guī)模生活污水治理技術(shù)
結(jié)合農(nóng)村的地域性,根據(jù)政府財政能力等系統(tǒng)考慮,著重于加工技術(shù)的成熟和經(jīng)濟實用性,采用低成本運作、管理維護容易便捷的加工技術(shù)。以人工濕地系統(tǒng)(Constructed Wetlands)為例,通過模仿自然界中的水底動物植物生態(tài)系統(tǒng)功能,進行合理重組,結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)中的化學、物理、生物的相互作用進行污水處理。系統(tǒng)的培育環(huán)境是在預定長度和寬度比例協(xié)調(diào)的底部坑中,由淤泥和自然填充物累積混合的填料床,生活污水在此填料床間隙中穿梭形成潛流式濕地或在填料床表層流動形成表層濕地。使用人工濕地系統(tǒng)處理污水,適用于大中小各種規(guī)模,建設(shè)成本低,設(shè)備簡單,方便操作運行和維護。需要材料(泥沙,碎石,土壤等)可就地取材,系統(tǒng)建設(shè)因地制宜,污水進出不需要耗費外在動力,自然流入,成本低廉。此系統(tǒng)占地面積較大,可利用當?shù)貜U棄的池塘、沼澤地等區(qū)域進行建設(shè)。
2農(nóng)業(yè)廢棄物處理技術(shù)
農(nóng)村首要的固體廢棄物是農(nóng)作物秸稈和畜禽養(yǎng)殖廢棄物。農(nóng)作物秸稈在過去以燃燒為主,產(chǎn)生大量煙塵。在政府的積極倡導和監(jiān)督下,除將秸稈還田外,還可將其打捆收集制造建筑材料。畜禽糞便是農(nóng)業(yè)面源污染必須解決的問題,人畜排泄物能夠通過一系列轉(zhuǎn)化進行資源化利用。排泄物的固體部分通過發(fā)酵池的發(fā)酵能夠提供優(yōu)質(zhì)的有機肥料,使用有機肥料可以使土地更加肥沃。而排泄物的液體部分能夠運用厭氧發(fā)酵技術(shù)產(chǎn)生沼氣提供能源,或者直接對其進行凈化處理返回水體。
3測土配方施肥減量化技術(shù)
在耕種施肥前先對土壤的肥力進行分析,針對不同肥力的土地使用不同的配方進行施肥,減少氮肥、磷肥的浪費,降低生產(chǎn)成本,最大限度地控制對土地與作物的污染。積極推廣有機肥料、復合肥料、生物肥料的使用,讓肥料的使用更加趨于高效化和專業(yè)化,推廣人畜排泄物與秸稈還田技術(shù),改善土壤肥力,減少大氣污染。
4農(nóng)藥減量化與殘留控制技術(shù)
最近幾年,針對水稻螟蟲等重大病蟲害,聯(lián)合開展的化學農(nóng)藥污染控制技術(shù)研究,削減了水稻試驗區(qū)30%的農(nóng)藥用量,獲得了不錯的效果。傳統(tǒng)農(nóng)藥由于其穩(wěn)定性很難降解,長期滯留于水與土壤中對環(huán)境產(chǎn)生危害。隨著生物基因工程的發(fā)展,一些學者試圖通過高效的工程細菌對農(nóng)藥進行降解,將高效的降解農(nóng)藥酶的基因轉(zhuǎn)移到載體,經(jīng)過培養(yǎng)獲得高效降解農(nóng)藥的工程菌,然后用培養(yǎng)的菌種消化農(nóng)藥使農(nóng)藥殘留問題得以徹底解決。
5無農(nóng)藥栽培技術(shù)
無農(nóng)藥的作物培養(yǎng)技術(shù)日益受到關(guān)注,該技術(shù)已經(jīng)具備在作物的生長期間無需使用任何農(nóng)藥類物品也能夠防治病蟲害的能力。進行無農(nóng)藥培育時,必須慎重選擇合適的實驗田,根據(jù)當?shù)氐那闆r,盡量選擇發(fā)生病蟲害較少的地區(qū),并將土壤中存在的病原微生物、害蟲及其卵子等消滅掉。通常采用太陽能消毒法,達到更好的殺蟲消毒效果。無農(nóng)藥作物培養(yǎng)技術(shù)所選種子必須是沒有被病原微生物及蟲卵等侵染過的健康的種子,是抗病抗蟲的優(yōu)良種子。在某些必要情況下,為了保證種子能夠茁壯發(fā)育成長,也會對種子使用溫水浸泡來消毒。
肥料的選擇也很重要,肥料使用不當也會引發(fā)病蟲害。相對較安全的肥料如豆餅、菜籽粕等可以放心使用,此類肥料都做過加溫、擠壓處理,安全可靠。樹葉、秸稈、人畜糞便等肥料則必須經(jīng)過6個月到12個月的堆積發(fā)酵,將其中的病原、害蟲及其卵子消滅后才能使用。
在育苗成長期間,還將繼續(xù)采用防病防蟲的措施。使用塑料薄膜覆蓋植物,利用大棚阻隔害蟲,不但能防蟲、防蟲媒傳播性病害,還能防凍,維持植物成長;采用防蟲紗網(wǎng),起到隔離效果和降溫作用,能更好地促進育苗的生長;采取適當?shù)谋苡甏胧?,防止雨水傳播帶來的危害;采用混植殺蟲植物,利用動植物與生俱來的特質(zhì)達到殺蟲防病的目的。