我國農村水體面源污染問題解析與綜合防控技術及實施路徑

李裕元，李希，孟岑，吳金水

（中國科學院亞熱帶農業生態研究所，長沙農業環境觀測研究站，亞熱帶農業生態過程重點實驗室，湖南 長沙 410125）

隨著我國農業集約化程度的不斷提高，農業投入品過量使用、農業廢棄物不合理處置導致的農業面源污染問題日益突出，已經成為制約我國農業和農村可持續發展的重要限制因素[1]。農業面源污染問題主要是相對于點狀分布的工業和城市污染而論，其最大特點在于其多發性、隨機性和廣布性。水體富營養化是面源污染導致的最突出環境問題，根據2019年生態環境部發布的《中國環境狀況公報》，2018年全國監測的117個湖泊（水庫）中有85.1%的湖泊水體呈現中度以上營養化狀況，其中最主要的污染指標為總磷、化學需氧量和高錳酸鹽指數。與上世紀80年代相比，近30年來長江中下游的湖泊富營養化程度都呈明顯的加重趨勢，絕大多數湖泊都處于富營養水平，其中浮游植物葉綠素a和TP是最主要的營養狀態指數貢獻因子[2]。第一次（2007年）全國污染源普查結果顯示，我國農業源氮、磷輸出對環境的貢獻率分別為57.2%和67.3%，超過工業等其他來源的排放量成為我國環境污染的主要來源，因此近10年來農業面源污染問題逐步成為社會各界關注的焦點[3-4]。

早期的大量研究認為，土壤N、P積累是引起農業面源污染的重要原因[5-6]，尤其在我國南方地區，由于水熱豐沛、復種指數高，長期以來普遍存在化肥過量投入的問題，從20世紀90年代開始即已出現土壤養分過剩累積的現象[7-8]，一些菜園土壤Olsen-P含量甚至高達400 mg/kg以上，硝態氮含量高達200 mg/kg以上[9]。這一方面導致養分資源的嚴重浪費，同時土壤中積累的N、P還可通過淋溶和地表徑流逐漸進入地下水和地表水[10-14]，進一步對農村水環境構成威脅。實際上，面源污染問題是一個世界性的普遍問題，對此，2009年Nature[15]和Science[16]等國際權威雜志均發表文章論述肥料的不平衡施用帶來的環境問題以及資源浪費可能造成的全球性資源危機。

氮磷在水體中的富集是導致水體富營養化和水環境惡化的主要原因[17-18]。近年來，隨著研究的不斷深入，發現化肥過量施用還只是農業面源污染成因的一個方面，還有更多的因素對面源污染具有重要貢獻，比如大氣干濕沉降也是地表水N的重要來源之一。Shen等[19]的研究表明，在湖南紅壤丘陵區，大氣沉降N甚至會占小流域總輸出的20%以上。另外，畜禽養殖廢棄物向環境排放N、P的比例已經大幅度上升，在一些養殖密度較高的區域以飼料形式輸入的N、P與以化肥形式輸入的比例已經達到基本相當的水平，高達30%～40%[20-21]，對面源污染也具有重要貢獻。大量的研究已經表明，養殖業導致的面源污染問題主要是由于養殖業與種植業嚴重脫節導致的廢棄物難以循環利用所致[4]。此外，農村生活污水處理率低、農田水利基本建設中忽略排灌系統生態自凈功能等也是重要原因。從治理的思路與技術措施而言，可能由于經濟發展等多方面的原因，我國長期以來對于河口、河道地帶等末端控制工程建設的重視度較高，而對污染源頭控制的關注度明顯不足[22]，導致污染治理的效果難盡人意。可見，農業面源污染防治并不單純是一個技術方面的問題，而是一個耦合政策、經濟、社會和環境等多因素的系統工程。

近年來，我國政府對于農業面源污染問題給予了高度重視，如農業農村部在“十一五”期間即已提出對作物秸稈廢棄物實施“五化”（肥料化、飼料化、燃料化、基料化和原料化）綜合利用的技術思路，在“十二五”期間農業農村部針對農業面源污染攻堅戰提出“一控兩減三基本”的治理目標，即控制農業用水總量、減少化肥和農藥施用量、基本實現對畜禽養殖廢棄物、廢棄地膜和作物秸稈的資源化利用，從“十二五”以來，國家發展改革委等有關部委還在全國典型區域連續部署了大批“流域農村突出環境問題綜合治理”和“山水林田湖草綜合治理”示范項目，這些都是對解決我國農業面源污染問題的重要探索和實踐，對于有效遏制我國農村環境的進一步惡化和逐步改善農業生產環境起到了重要作用。但是，長期積累形成的問題很難在一朝一夕得到徹底解決，當前我國農村水污染問題依然十分突出，因此要充分認識我國農業面源污染的嚴峻形勢，并逐步構建適合于我國國情的農業面源污染科學防控技術體系，還有很長的路要走。

鑒于目前國家對農村固體廢棄物的治理已經有了相對比較成熟的技術思路和政策措施，本文重點針對我國農村主要水體污染物的來源進行了深入解析，并根據多年來從事相關工作的經驗，試圖從技術層面提出農村水體面源污染防控的技術思路，以期為我國農業面源污染的科學防控與農村環境綜合整治提供參考。

1 農村主要水體污染物來源分析

農村水體污染物是農業面源污染的重要方面，具有量大、面廣和隨機發生等突出特點，要將農村面源污染問題徹底解決，首先要摸清污染物的主要類型與來源特征，然后才能有的放矢，有針對性地提出治理策略和布設相應的治理措施。根據其來源，我國農村水體污染物可以初步劃分為畜禽養殖糞污污染、水產養殖污染、農田面源污染、農村居民生活污染和農村地表徑流污染等5個方面。

1.1 畜禽養殖糞污污染

畜禽養殖糞污污染是農業面源污染的最主要來源之一。根據武淑霞等[23]的研究，2015年全口徑統計測算全國生豬、奶牛、肉牛、家禽和羊的糞污產生量為 5.687×109t，其中新鮮糞便產生量約為1.019×109t，尿液約為 8.900×108t，沖洗污水約為3.778×109t。這個量還未包含50頭以下分散型生豬養殖戶的糞污產生量。根據第一次污染源普查公布的結果，2007年全國畜禽養殖業對于農業源主要污染物的貢獻率分別為：化學需氧量（COD）95.8%、總氮（TN）37.9%和總磷（TP）56.3%（表1），尤其是COD和TP的貢獻率為農業領域中最高。2017年第二次污染源普查全國畜禽養殖業COD和TN排放量分別達到1 000.53萬t和59.63萬t，分別占全國農業排放總量的比例為46.7%和19.6%，占農業源的比例為93.8%和42.1%，比第一次污染源普查的占比略有降低，但仍然為第一大污染源。因此對畜禽養殖業污染排放的治理對于有效控制農業面源污染有著舉足輕重的作用。

表1 全國第一次和第二次污染源普查農業源主要水體污染物排放量Table 1 The discharge of major water pollutants from agricultural sources in the first and second national surveys of pollution sources in China

隨著我國養殖固廢資源化利用政策的不斷推進，規模化畜禽養殖場的固體糞便問題已經初步得到有效解決，在畜禽糞便處理模式中，儲存利用和生產有機肥的比例已經達到65%～75%[24]。當前影響畜禽養殖糞污處理的最主要瓶頸在于糞污水或沼液的儲存或及時利用問題，其中規模化養殖場農田消納容量不足與需求的季節性變化是最主要的限制性因素，因此多數養殖企業為了維持正常的生產不得不采用成本較高的工業化治理模式對養殖廢水進行處理，但是由于運行成本的問題，工程運行率相對不高。不過也有少部分企業采用了低成本的生態化治理與N、P循環利用技術模式[25]，這是當前較有前景的發展方向。根據本研究團隊的調查和初步估算，當前規模化養殖場（主要是豬場）的糞污水資源化利用率不超過60%（不含采用工程化工藝處理的部分），因此我國的糞污污染治理依然是任重而道遠。

1.2 水產養殖污染

水產養殖可以劃分為天然水域養殖和非天然水域養殖兩大類，其中由于我國環境保護力度的不斷加大，天然水域的投餌養殖在大部分區域已經基本取締。當前水產養殖中有重要環境影響的主要是非天然水域投餌養殖產生的水體污染。可以說，水產養殖污染是養殖業污染中最難管控的一類污染源，其主要原因一方面因為非天然水域水產養殖的規模相差懸殊、類型繁雜，很難有針對性地提出相應的治理措施；另一方面，多數非天然水域養殖均采用的是年底一次性干塘捕撈模式，加上排水季節主要為冬季，因此大規模集中排放的尾水很難得到快速有效處理。基于這些復雜原因，我國至今尚未頒布一條國家層面上的強制性水產養殖尾水污染物限定標準。根據第二次污染源普查公布的結果，從當前來看水產養殖業污染物排放量在農業源中的貢獻率并不算高，分別為COD 6.2%、氨氮10.3%、TN 7.0%和TP 7.6%，但是對水產養殖業相對較發達的南方平原河網區而言，養殖尾水的階段性集中排放會對下游河湖水體的水質構成嚴重沖擊，因此值得高度關注。2019年經湖南省人民政府批準、湖南省生態環境廳和市場監督管理局聯合頒布了國內首部針對水產養殖業污染物排放的地方標準——《湖南省水產養殖尾水污染物排放標準》（DB 43/1752—2020），確定的水產養殖尾水主要污染物排放限值的一、二級標準分別為：高錳酸鹽指數為15 mg/L和25 mg/L、TN為2.0 mg/L和5.0 mg/L、TP為0.4 mg/L和0.8 mg/L。這是國內首次發布的強制性水產養殖尾水污染物排放地方標準，并于2021年2月正式實施，這顯然是一個很好的開端，該地方標準的頒布對于進一步推進我國水產養殖業的良性發展和強化水產養殖業尾水排放監管將起到重要推動作用。

水產養殖污染控制技術是當前水污染治理的技術難點，其污染形式主要包括兩個方面，一是過量投餌導致的餌料剩余對養殖水體本身的直接污染，二是養殖污水直接排放導致下游受納水體的污染。有研究表明，采用塘庫分區養殖、不同品種立體養殖、稻田（池塘）綜合種養以及多種餌料系數提高技術等綜合技術均有一定的減污效果[26-28]，值得進一步深入研究和探索。此外，李麗芬等[29]對池塘養殖N、P負荷的估算結果表明，池塘養殖中底泥TN占比約為60%，TP占比約為85%，因此對池塘養殖生產中底泥的合理處置也是面源污染防控的重要方面。

1.3 農田面源污染

農田面源污染污染物的主要來源為農田灌溉退水、降雨徑流泥沙、農田地下潛流（地下水）排水等攜帶的N、P污染物，除了極少數情況下（如新施有機肥遇到降雨沖刷）以外，農田排放的COD很少，一般可以忽略不計。根據第一次污染源普查的統計結果顯示，農田（即種植業）產生的TN和TP占農業源N、P的比例分別高達59.1%和38.2%，第二次污染源普查的結果略有降低，分別為50.9%和35.9%。但是污染源普查主要是基于不同區域化肥從農田中的流失系數進行估算的，而未充分考慮N、P在向下游水體遷移過程中的自然消納，因此兩次污染源普查對農田N、P流失的估算數據可能較實際情況均有偏高。如俞映倞等[30]根據對近20年來的文獻總結發現，過程攔截技術對種植業產生N、P排放的攔截效率分別可達15%～40%和14%～42%。在流失強度相對較大的亞熱帶丘陵區近10年的長期觀測結果顯示，從小流域或集水區尺度（約0.9～52 km2）來看，通過水體流失的N、P總量在流域N、P總輸入中的占比（即河流輸出系數）實際上并不高，分別為TN 6.6%～12.3%，TP 3.3%～7.4%，輸 出 負 荷 分 別 為TN 7.39～27.98 kg/(hm2·a)[31]、TP 0.33 ～ 2.95 kg/(hm2·a)[32]。夏永秋等[33]利用模型分析方法對全國種植業N素徑流損失的估算結果顯示，2011年總損失量為0.96 Tg，占當年氮肥總投入量的比例為6.0%，與孟岑等[31]的研究結果基本一致。農田N、P流失狀況與氣候、地形地貌、區域土地利用方式有密切關系，如嚴磊等[34]對太湖水旱輪作區的研究結果表明，太湖地區雨養麥田的徑流發生概率與降水發生概率變化并不完全一致，這與作物不同生長階段的耗水特性變化有密切關系。某一區域農田的占比情況與N、P的流失也有一定關系，如Wang等[35]在亞熱帶丘陵區的研究結果表明，在流域農田比例超過12%～29%這一臨界值范圍時，水體N、P的濃度會表現出“突變性”的增加趨勢。此外，化肥的施用時間對其流失也有很大影響，Liu等[36]在南方雙季稻區的最新研究結果表明，稻田化肥流失的窗口期為10～15 d，超過該階段N、P的流失強度會大幅度降低。總之，全國不同區域農田N、P的流失情況千差萬別，對面源污染的貢獻大小及控制途徑也有待進一步地深入研究。

1.4 農村居民生活污染

我國農村居民生活污染的主要來源為生活污水的直排和固體廢棄物的隨意丟棄，其中廁所固液糞便稱為“黑水”，洗澡與廚房生活污水稱為“灰水”。從我國目前實際的污水處理能力來看，城市與農村地區污水處理水平差別巨大，城鄉建設部在2004年開展的《村莊人居環境現狀與問題》調查報告顯示，我國當時有96%的村莊沒有排水渠道和污水處理系統，但近年來的形勢有所改觀，根據農業農村部的統計，全國“十三五”末已經有90%的村莊開展了清潔行動，衛生廁所普及率達到60%，生活垃圾收運處置體系覆蓋84%的行政村，但是水環境問題依然突出，如河南省農村建設污水處理設施的村莊目前仍不足5%[37]，生產和生活污水隨意排放是導致農村河流、池塘等大小水體普遍遭到污染的最直接原因，甚至嚴重威脅到當地的飲用水安全和生態環境健康。因此加強農村生活污染的治理也迫在眉睫。

我國農村日人均生活污水產生量根據各地經濟發展水平和生活習慣有一定的差異，根據孔赟等[38]的統計結果，在西部地區約為110～200 L/(人·d)，在東部地區約為170～300 L/(人·d)，在經濟開發區和特區可達280～630 L/(人·d)。但是也有調查數據顯示比這個水平要低很多，如孫瑞敏[39]調查發現，一般農村的生活污水產生量僅為20～75 L/(人·d)，低的僅有5 L/(人·d)，均顯著低于各區域城鄉平均的標準水平。但是無論是農村還是城市，人均產生的主要污染物（COD、TN、TP）負荷相差并不是很大（表2），第一次污染源普查的統計結果顯示，COD、TN、TP的排放量占全國污染排放總量的比例分別為14.2%、22.2%和27.4%，而第二次污染源普查的結果顯示，生活污水COD的占比有所上升（23.3%），但TN、TP的占比皆有所下降，分別為14.7%和11.7%，表明近年來國家在各地農村地區全面推行的“廁所革命”政策，在很大程度上提升了農村生活污水的治理率，為改善農村環境和降低排放負荷起到了積極作用，但是也出現一些新的問題，比如有些地方過于強調污水的管網收集和集中化設備處理，導致出現了不少因為缺乏運行費而無法運行的“曬太陽工程”。另一方面，有些地區片面倡導水沖廁所，這雖然可在不同程度上改善農村庭院的環境，但是由于沒有后續的配套治理措施，反而增加了糞污水的排放量，直接導致了村域小微水體的污染。因此針對我國農村地區居民分散度高、污水集中收集難度大、經濟條件差等現實問題，對農村生活污染的治理原則還是應該以推行靈活、分散、小型化、無動力和生態化的治理技術為主。

1.5 農村地表徑流污染

農村地表徑流污染是指由于降雨沖刷作用直接將農村地區地表累積或者干濕沉降的污染物匯入下游水體，導致受納水體出現的污染現象，其主要來源包括三個方面。

1）大氣干濕沉降直接帶來的N、P污染物。這是農村面源污染一個很大的輸入項，由于其來源的不確定性，在第一、二次污染源普查中均未預考慮，因此從政府層面發布的污染負荷估算結果均未包含這一部分污染物的量。大氣干濕沉降的N、P污染物在各地所占的比例有較大差異，但都主要以N沉降為主。以湖南紅壤丘陵區為例，不同植被類型區大氣N沉降量有一定的差異，變化范圍為7.2～30.3 kg/(hm2·a)[41]，沉降TN平均占流域TN輸入的比例平均為21%[21]，這個沉降量水平要顯著低于北方地區，如華北地區多年多點的TN沉降量均值達到80～90 kg/(hm2·a)[42]。

2）散養畜禽遺留在地表的糞便污染物。農村家庭一般都有散養少量雞鴨鵝的習慣，以湖南省長沙縣農村為例，根據2012—2018年調查結果，一般平均每戶散養雞鴨鵝的數量為5.0～14.2只/a，按第一次農業面源污染普查采用的產污系數數據（以蛋雞每年存欄時間300 d計）初步估算，平均散養家禽的污染物產生量分別為：COD 30.8～87.3 kg/(戶·a)、TN 1.74～4.94 kg/(戶·a)和TP 0.35～0.98kg/(戶·a)，從區域層面來講，居民住戶密度約為74.6戶/km2，據此初步估算結果表明，散養家禽產生的主要污染負荷在流域輸出的年均負荷（COD 182.4 t/km2、TN 1 640.8 kg/km2、TP 22.8～247.8 kg/km2）[12-13,43]中 的平均占比分別為6.1%、1.2%和1.2%（表3），這個量顯然也是不容忽視的。

3）未集中收集處理的生活糞污水。多數的農村居民除廁所糞便以外的廚房洗漱和洗衣污水會直排進入周邊的排水系統，一般很少經過集中系統處理。有些地區一些分散型養殖廢水也會與降水地表徑流一起直接排入環境。

上述污染源中前兩項實際上在當前多數的工程治理措施設計中一般是被忽略的內容，因為沒有明確的治理目標，污染物來源也高度分散，治理效果也不像其它有明確來源的污染那么明顯，因此經常被忽略也在情理之中。但是根據研究，單是降雨帶來的濕沉降N就占流域尺度上總氮輸入的20%以上，因此這個量是十分巨大的，絕對不容忽視。再加上其它如分散養殖雞鴨鵝等家禽排放的糞便也會隨著降水過程中產生的地表徑流集中流失，因此強化村域地表徑流的治理顯然也十分重要。農村由于人口居住相對分散，因此更適合于采用分散型的治理技術，并且可以因地制宜通過與庭院經濟結合強化糞污水的循環利用，從而起到事半功倍的作用。

2 農村水體面源污染主要防控策略與技術

我國農村水體面源污染來源復雜，治理難度大，僅僅依靠實施某一單項技術難以湊效，因此必須堅持貫徹“放眼長遠、預防為主、防治并重”的基本原則，在此基礎上根據廣大農村地區污染物產生、遷移和去向的基本路徑來確定綜合防控的基本策略，具體包括源頭減量、過程攔截、末端消納和資源循環利用等4個方面，從而形成農村水體面源污染全程綜合防控的技術體系（圖1）。

表3 湖南省典型亞熱帶丘陵區小流域村域地表徑流污染負荷估算Table 3 Estimation of pollution loads of village surface runoff in small watershed in the typical subtropical hilly area of Hunan Province, China

2.1 源頭減量

從源頭上最大程度地減少污染物向環境的排放量是污染防控最為重要的環節，可以起到事半功倍的治污效果。從農村地區污染物產生源頭的五個方面（圖1）來看，其中農田污染源頭減量技術主要包括種植業化肥與農藥減量技術、秸稈和包裝品回收與資源化利用技術等；畜禽養殖業污染源頭減量技術主要包括飼料營養調控減排技術、欄舍管理減排技術、糞污水肥料化利用技術、利用養殖糞污生產動物蛋白技術；水產養殖業污染源頭減量技術主要包括水體立體養殖技術、水域分區養殖和水質原位凈化技術等；生活污水源頭減量技術主要包括黑灰水分離技術、四池凈化技術、生活污水生態處理和資源化利用技術等；村域徑流污染源頭減量技術主要包括地表徑流就地攔截治理、雨水資源綜合利用技術等，其核心是要解決干濕沉降和地表累積污染物的就地攔截消納問題。由于全國各地條件差異巨大，這些技術也必須因地制宜地加以選擇應用，要避免照搬照抄和生搬硬套。

2.2 過程攔截

經過源頭減量以后，還會有部分污染物隨著地表徑流向下游遷移匯聚，在此過程中主要利用水流遷移路徑中的溝、渠和塘系統，通過建設生態攔截溝、攔水壩、透水壩、在溝渠底部修建擋水坎和建設微型生態池塘濕地等技術措施，可以大幅度降低N、P污染物向下游的遷移。上述措施主要作用機理在于可在最大程度上延長地表徑流的水力停留時間，農田溝網與小河道系統中的水生植物和微生物因而可以有更多的時間對水體中的N、P污染物起到攔截、吸收、轉化和沉淀等自然消納作用，從而減少其向下游的遷移輸送。有研究表明，源頭溪流水網及其水生生態系統對水體N、P具有很強的消納作用[44]，根據Alexander等[45]對美國密西西比河流域的研究，河流N的輸出強度隨河道寬度的增加呈現出顯著的冪函數下降趨勢，即河道越小其對N的消納能力則越強，因此充分發揮我國南方地區發達的河網系統的生態作用是解決農村面源污染問題的重要途徑。

2.3 末端消納治理

在地表徑流進入大型河道或湖庫等大水體之前，如果水質仍然未能達到水質要求，則可以在集水區或小流域出口構建導流系統，將從農區出來的地表徑流導入附近一個面積相對較大的池塘或天然濕地系統，再對出水進行進一步的凈化處理，讓地表徑流在這里“轉個彎”，得到進一步凈化并達到要求之后再排入目標水域。如果小流域出口沒有合適的小型天然塘庫濕地，也可以新建一個多級人工濕地系統[46]，并根據當地的自然條件在濕地中配置一定比例的水生植物、鰱魚、鳙魚、蚌和螺等有較強水體凈化功能的水生動植物，對地表徑流實行進一步的凈化處理。多級人工濕地系統可以根據目標水質要求和地形條件設計為無動力運行模式，因此具有較強的可操作性。

在末端消納環節，除了構建濕地工程以外，有些生態治理技術也可以在這里集成應用，比如水生植物組合消納技術、水產生態養殖技術、水生植物飼料化利用技術等。末端消納治理工程也可以與鄉村環境治理工程密切結合，將其打造成休閑娛樂景觀，從而起到一舉多得的作用。

2.4 資源循環利用

資源循環利用主要體現在兩個方面，一是對環境N、P污染物本身的資源化利用，比如對人畜糞污的肥料化利用；另一方面是對治污過程中形成的一些中間產物的資源化利用，比如對生態攔截植物生物質的飼料化或肥料化利用[25]，對治污工程（溝塘濕地）底泥的肥料化利用等。但是值得關注的是，有些技術盡管從理論上可行，但是由于經濟效益低，或者需要的勞動力成本高，很難得到有效推廣，比如植物生物質的肥料化利用技術，因此研發農業廢棄物高效資源化利用技術是實現資源循環利用的關鍵。中科院亞熱帶農業生態研究所研發的綠狐尾藻高效飼料化利用技術即具有這一特點[47-48]，值得在我國南方地區大力推廣應用。此外，利用畜禽固廢養殖黑水虻和蚯蚓等動物蛋白轉化技術、利用養殖糞污水生產新型能源物質或化工原料技術等，也值得進一步深入探討。

從治污技術的總體布局來看，資源循環利用措施應該體現在面源污染防控的每一個環節（圖1），在污染源頭實施畜禽養殖場糞污肥料化利用技術，在農戶分散型居民生活污水處理工藝中鼓勵發展以家庭為單位的庭院小型果菜園，就近實現糞污水的綜合利用和減排，對生態攔截溝渠中的水生植物定期收割并飼料化利用，對于小流域或集水區尾端的生態濕地通過人放天養的方式發展濕地魚菜經濟等，這些均是行之有效的污染物資源循環利用途徑。

3 農村水體面源污染的治理路徑

3.1 堅持以小流域或集水區為基本單元開展綜合防控

農業面源污染治理的主要目標是減少N、P污染物向下游水體的遷移輸送，而水體是污染物遷移的主要介質，因此以一定面積或規模的小流域或集水區為基本單元開展綜合治理，有利于就近解決種植業與養殖業、上游與下游治理措施的銜接問題，不僅能有效降低治理成本，還可在最大程度上提升治理技術措施或工程的治理效率。有研究表明，N、P面源污染物在向下游遷移過程中會在環境中存留較長的時間，即從輸入到輸出在時間上具有一定的滯后性[49-50]，小流域治理的最大優點在于可根據水流匯集方向布設前端減控、中間遷移過程生態攔截和末端生態濕地消納利用等綜合治理技術措施或工程，從污染物產生的水系源頭解決根本性問題[4]，將問題消滅在萌芽之中，避免因積少成多而使得問題出現擴大化趨勢。在小流域和集水區范圍內，集中同步布設控制N、P污染物的產生、遷移和消納的治理措施，最終形成小流域或集水區單元的源頭減量、過程攔截和末端消納利用的污染物全程綜合防控技術模式，最大程度上降低污染物向下游水體的遷移匯集，這樣不僅治理效果好，還可為資源循環利用打造良好的基礎。從2015年開始國家發展和改革委員會與農業農村部聯合部署的農業環境突出問題治理專項“典型流域農業面源污染綜合治理試點建設項目”，就主要貫徹了流域綜合治理的重要理念，該項目連續執行3年（2016—2018年），到2019年調整為“長江經濟帶農業面源污染治理專項”，治理思路仍然保持基本一致。

小流域治理需要注意的是設計的規模大小必須要適中，一般集水區面積控制在5～10 km2為宜，規模過大則難以管理，規模過小則難以形成綜合效益。但是這一原則也要靈活掌握，比如在南方平原河網區，由于地勢低洼、河網密布，甚至諸多區域的溝渠系統是灌排兩用的，水系匯集方向因時而變，因此很難以小流域作為標準劃分治理區域，因而此時更適合依據產業布局或生產管理的行政區域（如村組）作為劃分治理區域的原則，區內應盡量涵蓋種植、養殖和加工等多個農業產業環節，重點從N、P養分平衡角度確定治理區域規模的大小，也是以5～7 km2（不超過一萬畝）為宜，以便于形成相對獨立的產業循環模式。總之，采用集中連片的綜合治理效果要明顯好于分散、單一的治理措施。

3.2 堅持以低成本、無動力和生態化的基本治理思路

我國多數農村地區當前主要采用的是家庭聯產承包責任制，生產單元小而散，集體經濟不夠發達，經濟條件也十分有限，而污染治理作為一項公益性治理工程，依靠以小農戶為主的經濟體投入是不現實的，而以國家為主的長期投入則負擔過重，難以大面積鋪開，因此必須因地制宜，一方面要堅持應用以低成本、無動力或微動力的工程技術為主，另一方面也必須強化生態化的治理理念，盡量減少工程投入，充分利用大自然的力量解決以水體富營養化為主的農業面源污染問題。

農業面源污染生態治理技術主要包括污染物生態攔截技術、生態濕地消納技術和生態攔截植物處理與資源化利用技術等。在北方地區主要以減少坡地泥沙及N、P養分流失為主，栽植的植物建議采用有水土保持功能的旱生叢生草本或低矮小灌木為主，如：黃花菜（Hemerocallis lilioasphodilus）、龍須草（Poa sphondylodes）、沙打旺（Astragalus adsurgens）、紫穗槐（Amorpha fruticosa）、沙蒿（Artemisia desertorum）和沙柳（Salix cheilophila）等[51]，北方地區由于多數農田溝渠中僅為季節性流水，因此不宜栽植水生植物，只需利用天然定植的野生植物即可起到很好的生態攔截效果。而在南方地區則不同，溝道一般都是常年流水，可以充分利用自然定植的野生植物，但是為了盡快見效和取得更好的景觀效果，也可在溝道的不同部位選擇栽植多種類型的生態攔截植物，可供選擇的植物種類也十分豐富（表4），可以綜合考慮景觀需求、污染物來源特征、季節互補、實際攔截效果和經濟效益兼顧等多種因素進行選擇性組合，形成不同的植物組合模式[52]（表5），這些植物可對徑流中的N、P污染物起到很好的攔截消納作用。

3.3 堅持資源循環利用和強化工程后續運行維護管理

農業面源污染的核心是N、P流失的問題，而N、P對于農業又是有用的養分資源，因此農業面源污染的治理從本質上決定了可以通過資源循環利用最大限度地減少N、P向下游的遷移或流失，這是一般的工業點源污染所不具備的優勢。吳永紅等[53]總結提煉并逐步完善形成的農村面源污染治理“3R”理論，即源頭減量（Reduce）、過程阻斷（Retain）和生態修復（Restore），隨后楊林章等[3]又進一步將其完善為“4R”理論，增加了“養分再利用”（Reuse）。3R和4R的核心觀點主要是在減少N、P流失的基礎上倡導最大程度地利用生物措施增加流失N、P的資源化利用效率，即所謂的“變廢物為資源”。事實上，我國許多地區多年來形成的傳統農業技術，如豬—沼—果（菜、茶）技術、桑基魚塘技術以及近年來逐漸形成技術體系的稻田綜合種養技術（包括稻田養魚、養鴨、養蟹、養鰍等）[27-28]，這些均是利用了農業產業鏈之間的物質循環原理，可從很大程度上解決養殖廢棄物的資源化利用問題，有些還形成了很好的區域特色產業，比如稻田養小龍蝦在江蘇盱眙、湖北潛江、安徽合肥、湖南南縣等地均已成為有區域品牌特色的支柱性農業產業，這種有環保意義的種養結合技術思路對于推動區域經濟發展并促進良性農業產業鏈條的形成具有重要意義，值得大力提倡和推廣。

表4 我國亞熱帶區生態溝適宜栽培的主要植物類型及應用范圍Table 4 Main plant types suitable for cultivation in ecological diches and their application range in subtropical area of China

表5 幾種適宜于我國亞熱帶地區的生態溝或濕地植物配置模式及應用條件Table 5 Several plant configuration models and application conditions suitable for ecological ditch or wetland in subtropical area of China

國務院辦公廳2016年印發《關于加快推進畜禽養殖廢棄物資源化利用的意見》，農業部緊接著推出“畜禽養殖業廢棄物資源化利用整縣推進項目”。2021年年初，國家發展和改革委員會等十部門正式印發《關于推進污水資源化利用的指導意見》，明確提出“以缺水地區和水環境敏感區域為重點，以城鎮生活污水資源化利用為突破口”，開展污水資源化利用的試點示范，推動我國污水資源化利用實現高質量發展。這些在國家及地方層面的諸多措施在很大程度上都是從源頭減量和資源循環的角度解決農業面源污染的問題，治理思路十分明確。

生態治理工程建成后的后續運行與維護是保障其治理效果的關鍵，也是當前諸多農業面源污染治理示范工程存在的致命問題之一，即所謂的“重建輕管”問題，這既有客觀方面的原因，如農業本身屬于低效益產業，很難像工業企業一樣由產業本身拿出專門的資金來解決末端污染治理的問題，地方政府也難從本已艱難的財政中拿出專門的資金去支撐面積如此廣泛的農村地區污染治理工程的維護，這些客觀困難在短期內還難以從根本上解決。另一方面就是主觀方面的原因，主要包括：1）農村土地經營小規模兼營化和碎片化問題導致的污染主體和治理工程受益群體界限不清晰；2）政府主管部門對示范工程過于注重對可考評、可驗收等“硬性”工程指標的要求，而忽視了一些不可見或難量化指標的設置與考評，如環境保護宣傳、工程日常巡查和植物措施布設與常規管護等；3）工程設計本身缺乏系統性，過于強化某一單項功能，如景觀功能、灌排功能，而缺乏與周圍群眾生產生活本身的有機銜接與融合。這些問題實際上是完全可以通過多種途徑從不同程度上加以解決，主要包括兩個方面，從技術層面盡量采用前文所述的低成本、無動力和生態化技術措施，降低運行費用；從管理層面而言，可以將生態治理工程的植物資源化利用權（工程收益權）委托給特定的農業企業或者專業合作社，使治理工程的部分中間產物（如動植物產品）可以作為企業生產的部分原料加以利用，這樣既可以適當降低生產成本，同時也降低了工程的維護費用，一舉兩得。

利用生態治理工程本身的部分公共資源開展適當的生產活動也是一種有效措施，如利用生態濕地或生態塘開展無投喂或少投喂的水產養殖[46]，產生的收益可以部分解決運行維護的用工成本問題[25]。研發農業面源污染防控中間產物的高值轉化技術是解決工程運行維護難點的重要途徑，如中科院亞熱帶農業生態研究所研發的綠狐尾藻規模化采收、加工和高效飼料化利用技術在高負荷養殖糞污水治理中就取得了顯著效果[25,47-48]，值得進一步研究拓展和推廣應用。

4 結語

我國農村水體面源污染從來源來講可以歸納為5個主要方面，即畜禽養殖糞污水、水產養殖排水、農田排水、農村生活污水和村域地表徑流，但是由于污染物來源量大面廣、問題復雜、形勢嚴峻，很難一蹴而就，因此首先必須放眼長遠從防控策略上做文章，應秉持“以防為主，防治并重”的治理方針，統籌考慮源頭減量、過程攔截、末端治理消納和資源循環利用的各個環節。在治理路徑上，應根據現階段我國農村地區生產主體分散、經濟基礎差的實際條件，由政府主導統一部署綜合防控的各項技術措施，可以概括為“3個堅持”：堅持以小流域或集水區為基本單元開展綜合防控措施的總體布局；堅持應用以低成本、無動力和生態化為主的農村污染治理技術；堅持農村污染物資源循環利用和強化治理工程后續管理的運行維護模式。

經過10余年來從中央到地方的共同努力，特別是黨的十九大以來，我國農村地區實施了一大批生態環境治理項目并取得了明顯成效。根據有關部委的報道，全國至2020年已完成建制村環境整治13.6萬個，92%的縣（市、區）完成了非正規垃圾堆放點整治，全國農村生活污水治理率達到25.5%，畜禽糞污綜合利用率超過70%，秸稈綜合利用率達到85%，農膜回收率達到80%。第二次全國污染源普查結果顯示，與10年前相比，農業領域污染排放量有明顯下降，其中化學需氧量、總氮、總磷排放量分別下降了19.4%、47.7%和25.5%。但是也存在一些比較突出的問題，主要包括：1）精準治污基礎薄弱，實用技術缺口大。面源污染物的環境遷移轉化過程十分復雜，對污染負荷的精準定位和定量研究基礎薄弱，尤其是實用技術缺口大，導致治理措施難以實現精準到位。2）農村面源污染治理的長效機制尚待加強。由于農村面源污染治理主要為社會公益性項目，投資回報率較低，因此企業與社會融投資的積極性不高，加之政府財力有限，資金缺口較大。3）農村面源污染治理項目的設計與驗收模式有待完善。建議細化非工程化生態治理技術內容和工程后續運行維護模式的驗收規范。

根據對近年來一些面源污染治理工程實施過程的觀察和后續跟蹤調查，發現存在一些較為普遍的問題，主要包括“重治理工程，輕治理措施”、“重治污設備，輕治污技術”、“重前期治理，輕后期維護”，尤其是對于有顯著治污效果的生態攔截植物的篩選、布局和管護指導等難以量化測評的實用技術，無法在工程造價上得到充分體現，導致生態治理技術措施得不到應有的重視，導致最終出現的現象就是工程建設很規范（驗收方便），但治理效果不盡人意，其中最主要的原因就是項目在設計之初就忽視了工程實施對象的復雜性和生態治污技術的重要性。由于治理對象本身就是千變萬化的，試圖通過所謂的“規范化”驗收標準來考核治理工程，則很容易導致出現不考慮實際治理效果的“形象工程”現象。總之，近年來我國在農村面源污染治理方面成績斐然，有目共睹，但是也還有很長的路要走，尚需社會各界的共同努力。