论文部分内容阅读
[摘 要]随着我国农业的发展及产业化进程的加快，农业生产中使用化肥、农药等施用量逐渐上升，由此产生的农业面源污染日益突出，污染负荷所占比重逐年增加，对水体的水质产生了严重影响。随着工业点源污染的有效控制，农田非点源污染已经成为我国重要污染之一，越来越受到人们的重视。本文详细分析了我国农田面源污染现状。开展相关研究工作可以为农田非点源污染的防治提供技术支持和基础。
[关键词]面源污染 非点源污染
中图分类号：YV322 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）07-0194-01
1 引言
社会经济的不断发展的二十一世纪，水环境污染是影响人类社会发展的主要制约性因素，水污染已经逐步成为全球性问题。随着近现代农业投入的增加以及物质需求的改变，农业生产造成的农田土壤养分流失以及对生态环境的压力越来越大，农业生产和农业活动造成的非点源污染在环境污染中的影响也越来越凸现。在农业生产活动中，农田中的土壤颗粒、化肥、农药、病菌及其他污染物，在降雨或灌溉过程中，随地表径流、农田排水、土壤渗透等进入水体，对地表水和地下水造成潜在的污染。通过本研究，希望能够探讨适合我国大部分农田的防控措施，为非点源污染的控制和治理提供一定的理论和实践基础。
2 农田面源污染相关概念及研究现状
2.1 农田面源污染概述
2.1.1 农田面源污染概念
农田面源污染指的是在农业生产活动中，在降雨径流的冲刷、淋溶及灌溉作用下，农田中的土粒、氮素和磷素等营养物质、农药以及其他有机或无机污染物质，通过农田的地表径流、农田排水和地下渗漏，大量污染物质进入水体，造成的水环境污染，主要包括化肥污染、农药污染、集约化养殖场污染。
2.1.2 农田面源污染特点
（1）随机性和不确定性
农田非点源污染的发生具有随机性，从污染的起源和过程来看，污染与区域降水过程密切相关，受水文循环过程影响和支配。影响农田面源污染的因子复杂多样，缺乏明确的污染源，排放地点不确定，使得其具有不确定性。
（2）广泛性和不易监测性
由于非点源污染涉及多个污染者，在给定的区域内它们的排放是相互交叉的，加之不同的地理、气象、水文条件对污染物的迁移转化影响很大，因此很难具体监测到单个污染源的排放量。
（3）滞后性和难治理性
农田中农药和化肥施用造成的污染，一般在降雨时才对水环境产生影响，若施用化肥即遇到降雨，造成的非点源污染将会十分严重。农药和化肥在农田存在的时间长短决定非点源污染形成的滞后性的长短。通常，一次农药或化肥的使用所造成的非点源污染将是长期的。由上述几个特点决定，在研究和控制非点源污染方面具有较大难度[1]。
2.2 农田面源污染国内外研究概况
2.2.1 国外农田面源污染研究概况
农田面源污染已经成为了全球关注的问题，世界各国都对此进行了大量的研究及治理手段。60 年代以来，首先由美、日、英等一些发达国家率先开始了农田非点源污染的研究，主要研究非点源污染的分类特征。进入70 年代中期，非点源污染问题逐渐受到世界各国普遍关注和重视。非点源污染模型迅速发展，从简单的经验统计模型提高到复杂的机理模型，从长期平均污染负荷输出或单场次暴雨分析上升到连续的时间序列响应分析，并且针对非点源污染的管理开发研制了大量的实用模型。
进入90 年代，开展了非点源污染扩散与管理的模型研究，提出了农药化肥迁移模型（ACTMO） 、农业径流管理模型（ARM） 、农业管理系统中农药、径流与侵蚀模型（CREAMS） 等。同时，地理信息系统（Geographic information system，简称GIS） 的应用推进了非点源污染的定量化研究。目前，国外在非点源污染模型研究中应用最多的是部分耦合方式[4]。
2.2.2 国内农田面源污染研究概况
我国农田面源污染研究始于80年代初，进入90年代之后，农药、化肥污染的宏观特征、影响因素研究和经验统计模型仍然在农田非点源污染研究中占据着重要地位。但也出现了少数机理模型，主要有李怀恩等用逆高斯分布瞬时单位线建立的暴雨径流污染负荷计算的响应函数模型，较好地模拟了于桥水库及宝象河流域洪水、泥沙和多种污物的产生和迁移，此后李怀恩又提出非点源污染迁移逆高斯模型、分布瞬时单位线模型和流域产污模型，并建立了流域非点源污染模型系统[5]。
近年来，我国基于3S 技术的非点源污染研究逐步展开，特别是GIS 技术与农田非点源污染模型的结合，为研究提供了有力的支持，也提高了非点源污染的负荷精度。如王飞儿运用AnnAGNPS模型对千岛湖流域非点源污染物输出总量及时空分布进行了预测分析，验证了该模型在千岛湖流域的适用性[6]。
3 我国农田面源污染现状调研与分析
3.1 我国农田面源污染现状
20世纪60年代以来我国农田的化肥投入逐年增加，目前已成为世界上最大的化肥生产国和消费国[8]。目前，中国农药生产量达46万t（有效成分） ，使用量居世界第一，近10 多年来，农药使用量每年基本稳定在23万t左右。长期、大量、不合理使用农药必然导致土壤、地表水、地下水和农产品的污染。据粗略估算，我国水体污染物中来自农业非点源污染的大约占1/3[9]。
3.2 农田面源污染的主要成因
3.2.1主要污染来源
（1）化肥污染
由于施肥时间、施肥方法、施肥量的不合理，我国的肥料利用率较低，一般仅为30% —40%，约有70% 的化肥残留在土壤、水体和大气中。不合理的施肥方式容易造成土壤板结以及盐渍化，致使地力下降；部分化肥分解后的盐分随农业退水和地表徑流进入江、河、湖、库、塘，引起地表水富营养化；氮肥随降水或径流下渗，还会造成地下水硝酸盐富集，并且硝酸盐含量会随着氮肥用量的增加而升高；进而危害农田土壤有益生物的生存。
（2） 农药污染
农药施用大量超标和不合理使用是导致污染的根本原因，据统计，有84% 以上的农民会超过规定标准剂量用药，某些高毒、高残留的农药进入环境中，污染农作物、土壤、大气，并随降水等污染水体。农药的使用不当，致使喷洒出的大量的农药只有极少部分能到达要防治的靶标上。农药使用的低效率，不仅浪费了农药还污染了环境。农药的高残留性也给环境带来很大的危害。
（3）生活废弃物及污水灌溉污染
随着农村城市化的发展，农村生活垃圾和废水的排放量以及种类也随之大幅度增加，但废弃物收集和处理设备却在很多地区还没有或不完善。大量的生活垃圾随意堆放，其渗漏液污染地表水和地下水。更为严重的是污水灌溉，大量未经过处理的污水直接用于农田灌溉，污水中的N、P以及有毒物质直接进入土壤，造成土壤、作物及地下水的严重污染，直接危害着饮水和食物安全。
（4）其他污染
集约化养殖带来的畜禽粪便废弃物的排放和污染，农膜残留在土壤中无法降解，以及秸秆焚烧对土壤物理性质造成不利影响，加重土壤板结、降低地力等因素也是农田面源污染的来源。
总之，农田中化肥施用过量是农田面源污染的主要来源，经分析，农田中所投入的化肥，只有不到40%被作物吸收利用，其余60%全部流失，些未被利用的农用化肥进入水体，就会造成农田面源污染。过分施用化肥，化肥的不合理利用，使得农田中没被植物吸收利用的硝态氮进过淋溶，进入土壤，随地下径流进入水体，成为地下水污染的主要原因。
参考文献
[1] 郝芳华，程红光，杨胜天.非点源污染模型—理论方法与应用[M].北京：中国环境科学出版社，2006.
[2] 柳毓梅.国外农业非点源污染研究概述[J].农业科学苑，2007（14）：457.
[3] 赵鸿，张强，杨启国等.黄土高原半干旱雨养区日光温室小气候分析[ J].应用气象学报，2007，18（5）：627-63.
[关键词]面源污染 非点源污染
中图分类号：YV322 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）07-0194-01
1 引言
社会经济的不断发展的二十一世纪，水环境污染是影响人类社会发展的主要制约性因素，水污染已经逐步成为全球性问题。随着近现代农业投入的增加以及物质需求的改变，农业生产造成的农田土壤养分流失以及对生态环境的压力越来越大，农业生产和农业活动造成的非点源污染在环境污染中的影响也越来越凸现。在农业生产活动中，农田中的土壤颗粒、化肥、农药、病菌及其他污染物，在降雨或灌溉过程中，随地表径流、农田排水、土壤渗透等进入水体，对地表水和地下水造成潜在的污染。通过本研究，希望能够探讨适合我国大部分农田的防控措施，为非点源污染的控制和治理提供一定的理论和实践基础。
2 农田面源污染相关概念及研究现状
2.1 农田面源污染概述
2.1.1 农田面源污染概念
农田面源污染指的是在农业生产活动中，在降雨径流的冲刷、淋溶及灌溉作用下，农田中的土粒、氮素和磷素等营养物质、农药以及其他有机或无机污染物质，通过农田的地表径流、农田排水和地下渗漏，大量污染物质进入水体，造成的水环境污染，主要包括化肥污染、农药污染、集约化养殖场污染。
2.1.2 农田面源污染特点
（1）随机性和不确定性
农田非点源污染的发生具有随机性，从污染的起源和过程来看，污染与区域降水过程密切相关，受水文循环过程影响和支配。影响农田面源污染的因子复杂多样，缺乏明确的污染源，排放地点不确定，使得其具有不确定性。
（2）广泛性和不易监测性
由于非点源污染涉及多个污染者，在给定的区域内它们的排放是相互交叉的，加之不同的地理、气象、水文条件对污染物的迁移转化影响很大，因此很难具体监测到单个污染源的排放量。
（3）滞后性和难治理性
农田中农药和化肥施用造成的污染，一般在降雨时才对水环境产生影响，若施用化肥即遇到降雨，造成的非点源污染将会十分严重。农药和化肥在农田存在的时间长短决定非点源污染形成的滞后性的长短。通常，一次农药或化肥的使用所造成的非点源污染将是长期的。由上述几个特点决定，在研究和控制非点源污染方面具有较大难度[1]。
2.2 农田面源污染国内外研究概况
2.2.1 国外农田面源污染研究概况
农田面源污染已经成为了全球关注的问题，世界各国都对此进行了大量的研究及治理手段。60 年代以来，首先由美、日、英等一些发达国家率先开始了农田非点源污染的研究，主要研究非点源污染的分类特征。进入70 年代中期，非点源污染问题逐渐受到世界各国普遍关注和重视。非点源污染模型迅速发展，从简单的经验统计模型提高到复杂的机理模型，从长期平均污染负荷输出或单场次暴雨分析上升到连续的时间序列响应分析，并且针对非点源污染的管理开发研制了大量的实用模型。
进入90 年代，开展了非点源污染扩散与管理的模型研究，提出了农药化肥迁移模型（ACTMO） 、农业径流管理模型（ARM） 、农业管理系统中农药、径流与侵蚀模型（CREAMS） 等。同时，地理信息系统（Geographic information system，简称GIS） 的应用推进了非点源污染的定量化研究。目前，国外在非点源污染模型研究中应用最多的是部分耦合方式[4]。
2.2.2 国内农田面源污染研究概况
我国农田面源污染研究始于80年代初，进入90年代之后，农药、化肥污染的宏观特征、影响因素研究和经验统计模型仍然在农田非点源污染研究中占据着重要地位。但也出现了少数机理模型，主要有李怀恩等用逆高斯分布瞬时单位线建立的暴雨径流污染负荷计算的响应函数模型，较好地模拟了于桥水库及宝象河流域洪水、泥沙和多种污物的产生和迁移，此后李怀恩又提出非点源污染迁移逆高斯模型、分布瞬时单位线模型和流域产污模型，并建立了流域非点源污染模型系统[5]。
近年来，我国基于3S 技术的非点源污染研究逐步展开，特别是GIS 技术与农田非点源污染模型的结合，为研究提供了有力的支持，也提高了非点源污染的负荷精度。如王飞儿运用AnnAGNPS模型对千岛湖流域非点源污染物输出总量及时空分布进行了预测分析，验证了该模型在千岛湖流域的适用性[6]。
3 我国农田面源污染现状调研与分析
3.1 我国农田面源污染现状
20世纪60年代以来我国农田的化肥投入逐年增加，目前已成为世界上最大的化肥生产国和消费国[8]。目前，中国农药生产量达46万t（有效成分） ，使用量居世界第一，近10 多年来，农药使用量每年基本稳定在23万t左右。长期、大量、不合理使用农药必然导致土壤、地表水、地下水和农产品的污染。据粗略估算，我国水体污染物中来自农业非点源污染的大约占1/3[9]。
3.2 农田面源污染的主要成因
3.2.1主要污染来源
（1）化肥污染
由于施肥时间、施肥方法、施肥量的不合理，我国的肥料利用率较低，一般仅为30% —40%，约有70% 的化肥残留在土壤、水体和大气中。不合理的施肥方式容易造成土壤板结以及盐渍化，致使地力下降；部分化肥分解后的盐分随农业退水和地表徑流进入江、河、湖、库、塘，引起地表水富营养化；氮肥随降水或径流下渗，还会造成地下水硝酸盐富集，并且硝酸盐含量会随着氮肥用量的增加而升高；进而危害农田土壤有益生物的生存。
（2） 农药污染
农药施用大量超标和不合理使用是导致污染的根本原因，据统计，有84% 以上的农民会超过规定标准剂量用药，某些高毒、高残留的农药进入环境中，污染农作物、土壤、大气，并随降水等污染水体。农药的使用不当，致使喷洒出的大量的农药只有极少部分能到达要防治的靶标上。农药使用的低效率，不仅浪费了农药还污染了环境。农药的高残留性也给环境带来很大的危害。
（3）生活废弃物及污水灌溉污染
随着农村城市化的发展，农村生活垃圾和废水的排放量以及种类也随之大幅度增加，但废弃物收集和处理设备却在很多地区还没有或不完善。大量的生活垃圾随意堆放，其渗漏液污染地表水和地下水。更为严重的是污水灌溉，大量未经过处理的污水直接用于农田灌溉，污水中的N、P以及有毒物质直接进入土壤，造成土壤、作物及地下水的严重污染，直接危害着饮水和食物安全。
（4）其他污染
集约化养殖带来的畜禽粪便废弃物的排放和污染，农膜残留在土壤中无法降解，以及秸秆焚烧对土壤物理性质造成不利影响，加重土壤板结、降低地力等因素也是农田面源污染的来源。
总之，农田中化肥施用过量是农田面源污染的主要来源，经分析，农田中所投入的化肥，只有不到40%被作物吸收利用，其余60%全部流失，些未被利用的农用化肥进入水体，就会造成农田面源污染。过分施用化肥，化肥的不合理利用，使得农田中没被植物吸收利用的硝态氮进过淋溶，进入土壤，随地下径流进入水体，成为地下水污染的主要原因。
参考文献
[1] 郝芳华，程红光，杨胜天.非点源污染模型—理论方法与应用[M].北京：中国环境科学出版社，2006.
[2] 柳毓梅.国外农业非点源污染研究概述[J].农业科学苑，2007（14）：457.
[3] 赵鸿，张强，杨启国等.黄土高原半干旱雨养区日光温室小气候分析[ J].应用气象学报，2007，18（5）：627-63.