長三角區(qū)域農(nóng)田退水污染生態(tài)化治理技術及削減效果

全勝藍

(1.上海勘測設計研究院有限公司，上海 200335；2.中國長江三峽集團有限公司，北京 100038)

1 引言

農(nóng)田面源污染面廣量大，污染源分散且隱蔽，污染負荷總量占比較大，其中氮磷是最主要污染物，化肥、農(nóng)藥、畜禽糞便等是污染主要來源。據(jù)統(tǒng)計，近年來農(nóng)業(yè)源減排效果明顯，2007～2017年間，農(nóng)業(yè)源總氮、總磷排放量分別下降了48%、26%，但部分地區(qū)種植業(yè)面源污染已經(jīng)上升為制約水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量持續(xù)改善的主要矛盾，治理瓶頸逐漸顯現(xiàn)。長三角區(qū)域作為我國富饒的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展區(qū)域和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展試驗示范區(qū)，結(jié)合當?shù)剞r(nóng)業(yè)農(nóng)村的實際情況，大力推行稻田退水零直排、水產(chǎn)養(yǎng)殖污水治理等示范工程建設，努力打造我國農(nóng)田退水面源污染生態(tài)化治理的標桿和樣本工程。

2 農(nóng)田退水污染防治技術研究進展

2.1 種植面源污染防治技術研究進展

2.2 水產(chǎn)養(yǎng)殖污染控制技術研究進展

長江經(jīng)濟帶水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)出規(guī)模不斷擴大，長江經(jīng)濟帶淡水養(yǎng)殖總氮和總磷排放量呈現(xiàn)增長的趨勢[8]，水產(chǎn)養(yǎng)殖對周邊環(huán)境的影響程度取決于養(yǎng)殖規(guī)模、種類和水平，殘餌和糞便是魚蝦池中氮磷等污染物的主要來源。當前的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)布局和規(guī)劃總體呈無序的狀態(tài)，養(yǎng)殖從業(yè)者專業(yè)技術水平不足，從而導致養(yǎng)殖者不顧環(huán)境容量和生態(tài)變化，盲目擴大養(yǎng)殖規(guī)模，增加養(yǎng)殖密度，隨意排放養(yǎng)殖廢水，造成漁業(yè)水域環(huán)境惡化[9]。氨氮影響水生生物的生理、生化指標與生長狀況，嚴重時可導致養(yǎng)殖生物大批死亡，造成經(jīng)濟損失，目前已得到應用和研究熱點在于生物處理技術和生態(tài)處理技術[10]。

3 長三角區(qū)域農(nóng)田退水污染生態(tài)化治理技術及削減效果

3.1 種植面源污染生態(tài)化治理技術及削減效果

對于長三角區(qū)域，農(nóng)田耕作及種植制度相對固定，農(nóng)田廢棄物循環(huán)再生利用程度有限，源頭控污以節(jié)水灌溉和水肥調(diào)控技術應用為主，相對中端、末端技術的治理效果不甚明顯，本研究以中端、末端及復合技術為研究對象，歸納當前技術成熟、應用較廣的生態(tài)化治理技術及其削減氮磷效果。

3.1.1 中端治理技術及效果

表1 長三角區(qū)域生態(tài)攔截治理技術及削減效果

3.1.2 末端治理技術及效果

表2 長三角區(qū)域塘堰濕地技術及削減效果

3.1.3 復合治理技術及效果

實際治理工程往往構(gòu)建結(jié)合兩種及以上技術的復合治理系統(tǒng)，如茆智院士構(gòu)建的“四道防線”，涵蓋源頭、中端、末端全過程治理。長三角區(qū)域農(nóng)田面源污染治理工程以生態(tài)溝渠與塘堰濕地技術為主，輔以農(nóng)田廢棄物循環(huán)利用技術等，本研究以長三角區(qū)域應用案例為研究對象，梳理近年來應用廣泛、效果良好或具有應用前景的復合技術及其削減效果，見表3。

表3 農(nóng)田退水污染復合治理技術及削減效果

3.2 水產(chǎn)養(yǎng)殖污染治理

長三角區(qū)域水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)以“提質(zhì)增效、減量增收、綠色發(fā)展、富裕漁民”為總目標，大力推行生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，采取一系列水產(chǎn)養(yǎng)殖防治措施，主要包括綜合種養(yǎng)技術、人工濕地水質(zhì)調(diào)控技術、微生物生態(tài)制劑水質(zhì)調(diào)控技術、生態(tài)浮床水質(zhì)調(diào)控技術等。江蘇省近年來積極發(fā)展稻漁綜合種養(yǎng)，大力推廣的“蝦稻共生”“蟹稻共生”等種養(yǎng)模式，建成以盱眙、泗洪、興化等地為核心的稻漁綜合種養(yǎng)示范區(qū)[36]，稻漁綜合種養(yǎng)模式既能獲得經(jīng)濟效益，又能產(chǎn)生良好的生態(tài)效益和社會效益。除了源頭控污外，通常利用原位修復和異位修復兩類凈化與修復技術防治水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境污染：原位凈化與修復技術包括物理技術、化學技術和生物技術，其中應用最廣泛、效果最好的是生物技術，利用水生植物和微生物來凈化水體環(huán)境，如生態(tài)浮床、種植沉水植物等；異位凈化以人工濕地循環(huán)處理技術為主，具有投資少、效果好、運行維護方便、氮磷去除率高和對負荷變化的適應能力強等優(yōu)點[37]。本研究梳理水產(chǎn)養(yǎng)殖污染治理技術及其效果，見表4。

表4 水產(chǎn)養(yǎng)殖污染治理技術及削減效果

4 討論與展望

長三角區(qū)域正大力推行以中端和末端治理技術為主的農(nóng)田面源污染生態(tài)化治理，生態(tài)攔截技術更適合太湖流域?qū)嶋H種植面源污染控制，塘堰濕地技術削減氮磷的效果更佳，各項技術削減氮的效果一般優(yōu)于削減磷效果，復合技術較單項技術作用更好。不少學者對比分析單項技術與復合技術削氮減磷的成效，發(fā)現(xiàn)生態(tài)溝渠+人工濕地復合技術在長三角區(qū)域內(nèi)應用廣泛且效果良好，最大去除率達到90%，水芹、石菖蒲、蘆葦?shù)葷竦刂参飳λw凈化效果明顯。通過分析技術資料，發(fā)現(xiàn)復合工藝技術的削減效果并不等于所有工藝的削減和，相反部分環(huán)節(jié)還表現(xiàn)出對面源污染物的削減效果呈負增長狀態(tài)，故應加強面源污染產(chǎn)生及遷移機理的研究。削減技術投入工程需綜合考慮削減效果、建設與運行成本、管理維護等因素，在實際應用中應統(tǒng)籌考慮生態(tài)效益、社會效益和經(jīng)濟效益，因地制宜地選取生態(tài)化治理技術削減方案。對于篩選出的優(yōu)勢技術應先試先驗，通過長期跟蹤探究全過程、整個生命周期的技術運行參數(shù)，如人工濕地技術中植物配置，不斷對技術進行優(yōu)化，建設農(nóng)田面源生態(tài)化治理樣本，再將具備穩(wěn)定性的技術進行推廣。