湖北省農業面源污染防治措施探討

聶夢麗 羅希 劉亮 余辰洋

摘要：本文基于湖北省農業面源污染的現狀，從“源頭控制、過程阻斷、末端強化”三個方面闡述面源污染的防治措施。以武漢市江夏區某湖泊為例，定量計算面源污染負荷，通過種植制度優化、化肥減量化等源頭控制、設置生態溝渠進行過程阻斷、將湖汊改為塘堰濕地等末端強化措施，以達到農業面源污染整治目標。

關鍵詞：農業面源污染;源頭控制;過程阻斷;末端強化

中圖分類號：X506 文獻標識碼：A 文章編號：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，隨著精細化農業的不斷發展，農業面源污染問題開始受到國內外廣泛關注[1]。農業面源污染是指農業生產活動中的氮、磷等營養物質、農藥及其他有機或無機污染物，通過農田地表徑流和農田滲漏等途徑進入受納水體（河流、湖泊、水庫、海灣）所引起的污染。與點源污染相比，面源污染具有以下特點：產生過程隨機、污染范圍廣、影響因素多、對環境危害大等，且常常伴有較長潛伏周期，較強的隱蔽性[2]。農業面源污染一般分為兩種表現形式[3]：一是農用化肥、畜禽養殖糞便及生活污水產生氮磷、致使水體富營養化;二是農藥、除草劑等以有機氮、磷等形式污染水體。

1 湖北省農業面源污染現狀

湖北省作為一個農業大省，以不足全國2%的土地面積生產全國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，并為全國5.2%的人口提供生產及生活空間[4]。湖北省農業面源污染主要包括畜禽養殖、農藥化肥施用、農村生活污水、水產養殖排放廢污水，隨地表徑流進入水體產生的污染。湖北省畜禽養殖業發展迅速，全省自1999年以來，畜禽出欄量遞增速率見下表所示：

湖北省作為“千湖之省”，11 個省控湖泊中， 水質符合功能區劃標準的湖泊為26.7 %，處于富營養狀態的占46.2 %。武漢、黃石、鄂州、荊州、襄樊、十堰、荊門7 市內湖和11 條河渠的水質基本為劣Ⅴ類[6]。黨的十九大以來，將農業面源污染治理納入建設我國生態文明的重要內容，同時也是建設農村生態安全體系[7]的重要組成部分，有針對性的開展農業面源污染防治研究刻不容緩。

2 農業面源污染防治措施

為了防治面源污染，本文依據面源污染物的產生和遷移機理，對面源污染物實行“源頭控制、過程阻斷、末端強化”的措施。此措施與楊林章等[8]的農業面源污染防控技術體系 “源頭減量化-過程阻斷化-養分再利用-水體修復”、 茆智院士提出的“四道防線”[9]降解農田面源污染具有相通之處。

2.1 源頭控制技術

農田面源污染源頭控制技術包括化肥減量化技術、種植制度優化、土壤耕作優化、土壤調理劑施用、氨揮發控制技術、節水灌溉技術、農作物秸稈利用技術及農藥減量化于殘留控制技術。化肥減量化技術、種植制度優化、節水灌溉為目前最常用源頭控制技術。通過精準化平衡施肥、科學施肥方式、大力推廣緩釋肥等實現化肥減量化;采用間作、套種、輪作、休閑地上種綠肥等提高植被覆蓋度、提高土壤抗蝕風險，降低面源污染發生;采用噴灌技術、微灌技術和低壓管道灌溉技術實現節水灌溉，減少面源污染。

2.2 過程阻斷技術

過程阻斷目前應用比較普遍的有以下三種技術：生態攔截溝渠技術、生物籬技術、生態攔截緩沖帶技術等，以上技術中生態溝渠應用最為廣泛。生態溝渠由傳統的農田排水溝改造而成，溝渠內鋪設基質，種植水生植物，兼有生態性及生物性，且可根據現場地形特征構建。生態溝渠作為一種特殊的濕地系統[10]，通過減緩流速、促進植物吸收營養物、基質吸附、泥沙沉降及微生物之間硝化反硝化等協同作用，去除農業面源污染物。劉福興等人的研究表明，生態溝渠對農業面源污染物TN、TP的平均去除效率分別為63.1%、71.8%[11]。

2.3 末端強化技術

農業面源末端強化技術包括前置庫、生態排水滯留攔截、人工濕地技術等。前置庫、人工濕地技術因其費用較低、適合多種條件，是目前防治面源污染的有效措施。前置庫技術通過調節來水在前置庫區的滯留時間，使徑流污水中的泥沙和吸附在泥沙上的污染物在前置庫沉降，利用前置庫內的生態系統，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，通過生態溝渠可攔截大部分農田排放的氮磷，但仍有一部分氮磷和農藥存在，直接排放會污染水體，在農業區下游建設一個或若干個濕地，有利用將農田面源污染降低到最低限度。

2.4 案例分析

以江夏區某湖泊為例，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，湖泊岸線長度約120.53km，現狀常水位19.07m，對應湖面面積為38.8km2，蓄水容積8904萬m3。該湖泊屬于郊野型湖泊，污染來源于周邊稻田施肥及地表徑流，稻田占地面積11613 hm2。相關研究表明：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荷見下表所示：

該湖泊水質目標為Ⅲ類，屬于中型湖泊，水體呈富營養化狀態，氮或磷的水域納污能力采用Dillon模型計算， 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——優化種植結構、化肥將量化。在湖泊保護區外300m范圍內嚴格控制種植蔬菜、花卉等單位面積施用化肥量大的農業作物，嚴禁施用高毒、高殘留農藥。（2）過程阻斷——根據該湖泊的現狀地形、沿湖設生態溝渠120.53km，溝渠設計水深1.3m，表面水力負荷為 0.60 m3/（m2·d）。（3）末端強化——生態溝渠出水排至湖汊處，將湖汊改造為塘堰濕地，總面積約120hm2。根據該湖泊納污能力核算，TN、TP出水水質達標分別需109.39 hm2、51.04 hm2。滿足湖泊水質要求需設塘堰濕地110 hm2，本文設計將湖汊改造為塘堰濕地，共120 hm2。加之生態溝渠的凈化作用，稻田出水滿足該湖泊水質要求。

3 總結

本文根據湖北省農業面源污染現狀，詳細介紹了農業面源污染防治措施，即“源頭控制、過程阻斷、末端強化”的技術。源頭控制包括化肥減量化、種植制度優化、節水灌溉等技術;過程阻斷包括生態攔截帶、生態溝渠等技術;末端強化包括前置庫、人工濕地等技術。以湖北省武漢市江夏區某湖泊為例，定量計算其面源污染負荷，并從“源頭控制、過程阻斷、末端強化”三個方面闡述面源污染控制措施，保證水質達標。

參考文獻

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收稿日期：2019-03-05

作者簡介：聶夢麗，女，漢族，助理工程師，曾獲2018年中國勘察設計協會QC二等獎。