總結：農業面源污染防控與水環境保護研究展望

時間：2018-02-28 來源：《中國科學院院刊》 作者：楊林章 吳永紅

農業面源污染正成為我國地表水體的主要污染負荷來源，威脅水生態健康和水環境安全。文章分析了農業面源污染的特征及其主要的形成原因，總結了當前主流的防控技術與策略，重點闡述了從全局防控農業面源污染的“源頭減量(Reduce)—過程阻斷(Retain)—養分再利用(Reuse)—生態修復(Restore) ”策略(簡稱“4R策略”)。深入剖析了當前農業面源污染防控存在的問題，并從深化基礎研究、強化生態系統服務功能與促進區域聯控，以及農業面源污染防控技術的物化方面進行了展望。

地表水體(如河流、湖泊和海洋)的污染來源分為兩種：點源和面源污染。點源污染由于其排放時間、地點和成分基本已知，易被監測到。隨著公眾意識和監管力度的提高，點源污染正逐步得到全面控制，面源污染正成為地表水體污染的重要污染源，是當前全球面臨的主要環境問題之一。過量氮(N)、磷(P)等面源污染物進入地表水體，正是造成我國諸多湖泊、水庫和海灣富營養化和有害藻類“水華”爆發的重要原因之一，嚴重威脅我國水環境安全。

面源污染按照來源的不同，可細化為農業面源污染和城市面源污染。隨著城市污水收集管道和雨污分流工程的建設，城市面源污染正逐步得到解決。相對城市地區，農業面源污染不但多年來一直是我國“三河三湖”污染的主要污染源，也漸成為農村地表水體污染的主要貢獻者，嚴重威脅全國人民的飲水安全。據2010年《第一次全國污染源普查公報》結果顯示，農業污染源是造成我國水環境污染的“大戶”，其化學需氧量(COD)、總氮(TN)和總磷(TP)排放分別占地表水體污染總負荷的43.7%、57.2% 和67.4%(圖1)�？梢姡�農業面源污染已經成為當前地表水體污染的主要來源。全球每年用于糧食生產的1.2億噸氮中，只有 10%被人類直接消費，大部分未使用的氮則被分散到廣泛的環境中，最終匯入地表水體，成為主要的面源污染源。農業則是導致過量養分排放到水體中的最主要驅動因素。研究表明，太湖約 58%和40% 比例的總氮和總磷來自于農業產生的面源污染。

為了消除農業污染問題，我國政府明確提出，2020年中國將形成“環境友好型、資源節約型”的兩型農業。因此，迫切需要開展農業面源污染源防控工作。本文分析了我國農業面源污染產生的原因和特征，歸納了當前主流的農業面源污染控制措施和策略，并針對當前農業面源污染控制還存在的問題提出了研究展望。

1 農業面源污染特征及其形成原因

1.1 農業面源污染的特征

農業面源污染通常產生在廣闊的領域，無法追蹤其具體的來源，產生時間和污染物的濃度。排放時間、頻率和組成的不確定，被稱為農業面源污染的“三大不確定性”特征，這極大地增加了面源污染防控的難度。

(1)來源的廣泛性和復雜性。農業面源污染的來源廣泛，包括化肥、農藥流失和滲漏、農村地表徑流、未處理的生活污水的排放以及暴雨導致的初期生活污水的漫流、畜禽養殖以及漁場養殖廢水的排放和水土流失等都是農業面源污染的來源。

(2)排放過程中的不確定性和不可計量。農業面源污染的排放過程具有明顯的不確定性，并且不能量化�；�肥和農藥的使用量具有明顯的個體差異性，污水的排放量的多少也是隨機發生。此外，由于降水的不確定性，導致農業面源污染在時間和空間上的不確定性和隨機性。

(3)污染水體規模大且治理難度大。由于農業面源污染來源和排放過程中的不確定性，大量的污染源通過地表徑流或者地下徑流進入江河湖泊，進而形成規模大且濃度低(TN濃度<10 mgL-1，TP濃度<2mgL-1)的江河湖泊污染，這種規模大而且濃度低的特征導致了農業面源污染治理的難度更大。

綜上所述，農業面源污染物的形成與發展涉及污染物的運輸與轉化。在集約化農田，土壤和水中的養分濃度比地表水高很多，這種濃度梯度加速了養分從土壤向地表水擴散、輸送，導致農業面源污染負荷向就近地表水體遷移。

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