澳门新浦京8455com|下载-农业面源污染防控与水环境保护

激光雕刻机 | 2020-12-08

地表水域(如河流、湖泊、海洋)的污染源分为两种:店员和面源污染。店员污染几乎不知道废气的时间、地点、成分,所以不容易被监控。

随着公共意识和监管力度的提高,店员污染逐渐得到全面控制,棉源污染是沦为地表水污染的最重要污染源,是目前全球面临的主要环境问题之一。过量的氮(N)、磷(P)等面源污染物向地表水转移是我国许多湖泊、水库、海湾富营养化和海藻“水化”进一步加剧的最重要原因之一,严重威胁了我国水环境的安全。

面源污染因来源而异,可以细分为农业面源污染和城市面源污染。随着城市污水收集管道和雨误转换工程的建设,城市面源污染逐渐被利用来解决问题。

比较城市地区,农业面源污染多年来不仅是我国“三河三湖”污染的主要污染源,而且逐渐沦为农村地表水污染的主要贡献者,严重威胁着全国人民的饮用水安全。2010年《第一次全国污染源普查公报》结果显示,农业污染源是造成我国水环境污染的“大”,化学需求氧(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)尾气分别占地表水污染总负荷的43.7%、57.2%和67。图1农业源尾气中污染物(COD、TN、TP)负荷与地表水污染总负荷的比较结果显示,农业面源污染已成为目前地表水污染的主要来源。

全球每年用作粮食生产的1.2亿吨氮中,只有10%是人类必需消耗的,未使用的氮大部分集中在普遍环境下,最终南流地表水沦为主要面源污染源。农业是使过量的养分废气成为水域的最重要因素。研究表明,太湖约58%和40%的总氮和总磷来自农业中发生的面源污染。为了避免农业污染问题,我国政府明确表示,2020年中国将组成“环境保护型、资源节约型”的量刑农业。

因此,迫切需要积极开展农业面源污染防治工作。本文分析了我国农业面源污染的原因和特点,概述了目前主流农业面源污染控制措施和战略,并针对目前农业面源污染控制尚不存在的问题明确提出了未来发展。

1农业面源污染特征及其构成原因1.1农业面源污染特征农业面源污染一般发生在广阔的领域,无法追踪明确的来源,无法产生时间和污染物的浓度。被称为尾气时间、频率、构成的不确定性、农业面源污染的“三大不确定性”特征,大大减少了面源污染预防的再生可能性。

(1)来源的广泛性和复杂性。农业面源污染的来源普遍是肥料、农药萎缩和漏水、农村指标泄漏、处理方式生活水的尾气、暴雨引起的早期生活水的扩散、牲畜养殖、渔场养殖废水的尾气和水土流失等都是农业面源污染的来源。(2)废气中的不确定性和无法测量。

农业面源污染的尾气过程具有明显的不确定性,无法分析。化肥和农药的使用量有明显的个人差异,污水排放量也随机复发。另外,降水量的不确定性导致农业面源污染的时间和空间的不确定性和随机性。

(3)受污染水的大小和管理可能性很大。由于农业面源污染源和尾气过程的不确定性,大量污染源通过地表流出或地下流出转移到河流和湖泊,构成规模大、浓度低的河流和湖泊污染(TN浓度10 mgL-1、TP浓度2 mgL-1)。这一大而浓度低的特点提高了农业面源污染管理的再生可能性。

综上所述,农业面源污染物的组成和发展包括污染物的运输和转化。 在集约化的农田里,土壤和水的养分浓度远远低于地表水,这种浓度梯度加快了从土壤向地表水扩散和运输养分,将农业面源污染负荷转移到地表水。

1.2农业面源污染构成的原因和特点随着社会和经济的大发展,农村的产业结构和生活方式也发生了很大的变化。因此,包括农业生产和农村居民来源在内的面源污染源排放量也大幅减少,地表水污染相当严重。依赖农业面源污染的构成和生成高度的气象条件(如降雨),一般是间歇性的,而不是连续降雨。

一般来说,在发展中国家,包括农田、牲畜、水产养殖、农村外流和分散生活用水在内的农业来源是造成面源污染的主要原因。另外,山区不必要的土地利用和随之而来的水土流失也不会造成农业面源污染。

(1)农药肥料萎缩。随着20世纪50年代绿色革命的进一步加剧,无机肥料、有机肥料、农药的投入迅速减少,全球和中国获得作物的高产量和间接沦为提高畜牧业生产的主要手段。因此,农业面源污染物尾气强度和频率也相应大幅减少。

中国是世界第二大氮肥使用者,但以这种农业化学为基础的集约化农业是农业面源污染的主要贡献者,也是最重要的温室气体甲烷(CH4)和一氧化氮(N2O)贡献者。N2O要么大气下沉,要么沿着雨以气体的面源污染形式转移到地表水。

中国农业部的调查显示,稻田的氮利用率为30% ~ 35%,只有10% ~ 20%。全球养分利用效率广泛下降,农田径流中TN、TP排放量广泛减少。

农田中这种养分的释放已经成为农业面源污染的主要来源。(2)牲畜和家禽及养殖。牲畜和水产养殖过程中的残留诱饵、产生的排泄物等也是农业面源污染物的主要类型。畜禽粪便萎缩已经沦为大污染者,我国规模养殖中2/3仍然缺乏防污设施,每年约发生38亿吨畜禽粪便,处理率近50%,其中总量的1/4转移到水体。

据报道,湖中的残饵污染占诱饵量的10%至40%,COD废气约超过500万吨,与生活COD排放量相似。集约化牲畜养殖场产生的废弃物与农家散养的牲畜产生的排泄物是同一个资源,但目前我国尚未很好地利用,“资源”成为农业污染的罪魁祸首。(3)土地使用不当。

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山区不合理的土地利用引起的土壤侵蚀是农业面源污染的另一个主要原因。因为营养物质与萎缩的土壤一起,可能会转移到下游水域。传统的顺坡耕作、陡坡耕作、服从等种植效率高,很难进一步激化土壤侵蚀。土壤侵蚀是规模最大、危害最严重的农业面源污染,在损失土壤表面有机层的同时,许多营养及其他污染物被澳门新浦京8455com|下载转移到水体中,构成相当严重的农业面源污染。

吴永红等认为,湖泊流域氮污染负荷的7.7%来自山区水土流失,磷污染负荷的29.7%也是水土流失造成的,水土流失是地农面源污染的主要形式之一。三峡库区是典型的山地土地类型,也是我国典型的水土流失受灾地区,降雨量集中在期间(每年4 ~ 10月),三峡地区各子流域的农业面源污染负荷强度呈现出很强的空间差异,农业面源污染负荷的时空产与年降水量和人类活动显著相关。(4)农村径流及分散生活污水的废气。

不受传统生活习惯的影响,我国农村生活以一户一圆的形式很多。农村污水还包括农村生活污水(如粪尿水、洗涤水、厨房水等)和农村生产废水(产家牲畜养殖、小车间等废气)。

处理农村生活污水和生产废水所需的废气也是农业面源污染的主要原因。我国农村人口很多,其中农村人口占全国人口的50.32%。

由于缺乏管理和计划,大部分农村地区没有污水收集和处置系统,也没有垃圾收集和处置系统,因此,这种分散的生活污水或垃圾渗滤液必须转移到河流和农田生态系统。不构成大规模和低浓度的棉源污染负荷。2农业面源污染控制战略目前国内外正在积极开展许多关于农业面源污染防治的研究,开发了许多行之有效的技术,其中一些还创建了节水灌溉、保护耕作、生态沟渠等模板工程。

但是,这种改善是技术层面的预防和控制、系统不足和综合控制系统。更好的是,重点是农业生态系统的部分或特定因素的恢复或完成,整个农业生态系统功能的完全恢复和优化不足。

事实上,农业生态系统中的各种物质循环,例如水分和养分,以及各生态要素之间相互作用。因此,为了保持和提高农业生态系统中消除农业面源污染的能力,必须从生态系统的总体到达出发,制定生态系统要素和物质交换、流动和物流同步、信息流交换的综合预防和控制战略。因此,笔者根据面源污染的构成和发展过程,积极实施2011年农业面源污染控制公社的“裁员-拦截”(Retain-Restoration)(3R)战略和实践方案,即在污染物发生源积极开展污染物减排工程(裁员),并在污染物转移过程中进行污染物拦截和阻断工程基于循环经济理论和全球资源战略的拒绝,笔者的3R战略。开展发展和升华,形成了另一个高级农业面源污染控制工程指导模式“源头保护环境(reduce)-过程阻断(retain)-养分再利用(reuse)-生态修复(restore)”。

图2防止农业面源污染的4R战略框架以4R战略布局的技术为基础,由各节点生产,节点技术为流程商会,时空覆盖领域,构成地区建设技术体系,特点是全流程、全空间覆盖领域、氮排放和资源利用整合、农业开发和环境保护双赢。4R战略详述如下:(1)源保护环境。

与店员污染控制一样,来源增加是农业面源污染控制的关键和最有效的战略。养分利用效率低,肥料投入过多,因此农田需要氮磷过量的尾气。因此,减少源头的战略主要包括优化养分和水分管理过程,增加肥料投入,提高养分利用效率,实行节水灌溉和径流控制。

(2)过程中断。过程控制技术还包括生态沟渠、缓冲带、生态池塘和人工湿地。

一般来说,生态沟渠是农业领域最有效的营养储备技术之一。生态沟渠灌溉的氮、磷等营养素可以通过沟渠中的生物有效地通过拦截、传导性、同化、硝化等多种方法去除,在我国太湖地区得到了广泛的应用。另外,使用保护耕作、免耕、生态隔离带等也是防止农业面源污染的最重要措施。

(3)养分再利用。 养分回收利用将棉源污水中的氮、磷等营养素重新转移到农作物生产系统,为农作物获取营养,超过回收利用的目的。牲畜粪便和农作物秸秆中氮、磷的养分可以根据需要返还,也可以养殖废水和沼液,提前处理后返还。

农村生活污水、农田灌溉及富营养化河水的氮、磷养分可以通过稻田湿地系统净化和回收利用。研究结果显示,在水稻出苗期和关水期,论人工湿地对低污染水氮、磷的净化效率分别提高了75% ~ 81%、82% ~ 96%以上。(4)水生生态系统的修复。

这里的水生生态系统是指农业地区内的污水路径,如运河、沟渠、池塘和小溪,而不是湖泊和水库等最终目的地水域。在运输过程中,虽然采取了增加化肥投入和控制污染物投入的有效措施,但有机物质和氮、磷等污染物不可避免地被释放。

因此,应对这些棉源污水的运输途径展开水生生态修复,提高自身净化能力。到目前为止,已开发并广泛使用了生态受伤、生态潜坝、河岸湿地、沉水植物等多种修补技术。3没有问题的未来发展20世纪80年代开始关注农业面源污染问题30多年来,我国通过多年的自主研究和融合,借鉴国外的成功经验,已经形成了农业面源污染控制、农村生活污水管理、农业废弃物、牲畜粪便、生活垃圾处理、池塘、河马、小溪等小水域修复等一系列有益技术。

这些技术和适当的工程建设,对减少农业面源污染负荷,改善生态环境,取得了良好的效果。但是,这些技术对污染物复发和迁移的特定环节或子系统的污染控制工程比较孤立。尽管对污染物浓度的控制取得了一定的好处,但由于污染总量大,处理后尾水的污染负荷仍然相当大。

不仅造成污染物中氮、磷等养分资源的浪费,下游水质的改善效果也不大。西方国家和日本以保护耕作多、服从指数低、防止棉源污染为代价,以壮烈牺牲农业生产产量或中小企业的发展为代价,超越维持小地区环境的目的不同。

我国多,粮食安全问题突出,耕地集约化程度低,水环境面积大,水系繁杂,这要求我国农业面源污染防治不能像西方和日本一样。不能使用一项或多项高效技术,利用大量闲置土地开展湿地或隔离带工程,建立污染物减少或短期内建立高密度高频污染物自动检测。在一定程度上,农业开发没有超过一定规模,所以农业生产没有严格的技术规定或标准,短期内很难完成环境法。因此,我国农业面源污染控制不仅要回到大型度低,还要回到点面、从线性到空间的全过程、只覆盖地区的大面积联合控制。

根据“15”到“12 ~ 5”期间控制地区污染物的想法,我国已经在“源头保护环境(reduce)-过程阻断(retain)-养分再利用(reuse)-生态修复(Restore)”但是,对于不同地区的农业面源污染特征,更好地理解考古学技术的优势,合理配置基于4R战略的技术体系,最大限度地整合各过程的技术,防空公司的时空教会,地区污染物负荷的明显减少,地区水质的整体提高,仍然是农业面源污染控制中亟待解决的课题之一。 另外,如何延缓农业面源预防技术设备化、产品化、农业面源预防管理、长效运营保障机制建设,是农业面源预防工程适用于普遍化农业生产实践的最重要问题。融合笔者多年的就业经验,指出以下三个方面的研究亟待加强。

3.1深化基础研究,密码污染构成机制农业面源污染引起的实质只是养分或污染物从“土相”转移到“获奖”。本质是养分或污染物在土壤-水系中的迁移是不道德的。因此,应加强土壤-水界面之间的污染物生物地球化学循环研究。然而,传统土壤-水界面的生物地球化学循环研究忽视了土壤表面(特别是稻田土壤表面)不存在微生物集合体。

这种微生物集合体水生生物学被定义为主总生物或自然生物膜,可以通过同化、吸收、导电、硝化、反硝化、水解、水解等过程影响氮。可以看出,为了准确理解养分或污染物在土壤-水系统中的不道德性及其对农业面源污染发生和尾气的影响,需要加强主总生物参与的土壤-水界面之间的污染物生物地球化学循环研究。

现有农业面源污染负荷监测、模拟或定量评价方法得到了科研和功能管理部门的一定协助,但从现有方法或措施“调查”中得出的污染负荷和产品来看,不能有效地协助农业面源污染防治工程建设。意味着导致很多工程项目“更少的努力”,或者停留在模型施工阶段。这是因为目前的现场监测、模型预测、在线监测都是以“未知”为基础的“作为排放点积极进行的工作。

也就是说,这些工作的基础是农业面源污染的发生和尾气和店员污染的完全匹配与农业面源污染的“三个不确定性”相对立,因此今后对农业面源污染负荷监测和评价的研究必须探索新的研究方法、密码农业面源污染构成的机制。农业面源污染的实质养分或污染物从土壤-水系统间迁移到过程可能是一点探索的方向。

3.2加强生态系统服务功能,加强现有的棉源污染防治技术,加强现有的棉源污染防治技术,环境保护或过程中断,“土相”、“获奖”、“生物相互”等多层次地说明污染物的生物地球化学循环过程,在生态系统层面缺乏监管,无视生态系统本身的监管功能和机制,限制农业棉源污染。生态系统本身具有调节功能,农业生态系统也不值得关注。

在农业生态系统内,可以优化土地利用模式,建立面源污水的再利用,提高氮、磷等营养盐的利用率,阻断污染物的迁移过程,因此,应充分利用农业生态系统本身的调节功能,增加面源污染物的输入和尾气。图3农业面源污染预防:从控制到生态系统服务建设,优化生态系统服务功能不仅仅是在控制区内机械地完全恢复植物,还需要从以下三个方面进行:要有效地阻断随着地区污染物总量减少的农业用地模式的空间优化设备、各利用方式之间的空间交叉技术、污染物的空间隔离带技术。

(威廉莎士比亚,Northern Exposure(美国电视剧),环境名言)研究合理的种植制度或旋转方式,优化“种植-养殖-加工”链的养分循环模式和回收技术。探索集约化农田的灌溉方式,创造能逐层减少污染物的沟-渠-塘结构和工艺,减少污染物在沟-渠-塘滞留的时间,提高水解能力,通过农业生态系统稳定转换和提高自净能力,促进污染物的地区控制。3.3加强技术物化研究,目前防止农业面源污染主要由政府管理部门分担,包括项目设立、持续实施、竣工验收等过程,是政府部门的主要责任。

缺点是经费有保障,便于协商各方关系。但是允许市场充分发挥,防止农业面源污染仍然限制在政府登记的地区。(威廉莎士比亚、温斯顿、财富)(2017年,中共中央办公厅、国务院办公厅颁发《关于引领农村土地经营权有序光阴发展农业有助于规模经营的意见》,农村将有大片土地进行中央管理,防止农业面源污染将由各总承包商负责,政府也就是说,农业面源污染技术必须转化为物化产品,通过市场化运营推进管理技术的推广应用。

另外,开发新的环境材料、开发污染物控制产品和设备、开发废弃物回收产品和设备、农业面源污染远程管理终端等也是今后亟待解决的问题。4结论可以认识到,农业面源污染将成为我国地表水污染的最重要来源,严重影响我国水生生态环境的安全,威胁我国饮用水安全,最后威胁我国农业的可持续发展和粮食安全。对我们的社会和经济发展有很多有利的影响。因此,有必要在现有防控战略的基础上进一步深化基础研究,探索新的防洪方向,进一步加强污染防治的技术建设和地区联合控制,进一步加强生态服务功能,进一步加强技术的设备简化和装备化,进一步深化面源污染管理攻防战,为我国农业的可持续发展和生态环境的改善提供技术支持。

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