我国农业面源污染防控技术研究进展与趋势

一、防控技术概述

由于农业面源污染具有排放随机性、排放区域广泛性以及排放量大面广等特征,所以农业面源污染防控方面须从源头防控、过程阻控和末端修复治理等方面进行统一管理。

(一)源头防控技术

农业面源污染的源头控制主要表现在化肥减量和农药减量方面。在化肥减量方面,主要研究集中在基于土壤测试和基于作物反应的合理推荐施肥技术;不同作物类型、肥料种类和施肥运筹措施减少肥料养分环境损失技术;新型缓控释肥料研发与应用技术;秸秆还田技术;畜禽粪便综合利用技术;有机肥替代技术以及土壤改良剂减少N、P排放技术。在农药减量方面,主要研究了绿色生物防控技术;低磷低毒农药研发技术;农药高效降解技术等。

(二)过程阻控技术

农村面源污染即使在排放源头实施控制,但是仍然不可避免地有一部分污染物随淋溶或径流排放到水体,对水质造成污染。生态拦截沟渠技术是面源污染过程阻断技术之一。该技术主要是通过对现有排水沟渠的生态改造和功能强化,或者额外建设生态工程,利用物理、化学和生物的联合作用对污染物,主要是氮磷进行强化净化和深度处理,不仅能有效拦截、净化农田污染物,还能汇集处理农村地表径流以及农村生活污水等,实现污染物中氮磷等的减量化排放或最大化去除。有关专家指出,生态拦截沟渠技术能高效拦截净化氮磷污染物,并兼具生态景观美化之功能。

人工湿地技术、稻田消纳技术以及前置库技术,也能有效拦截氮磷污染物,在农村面源污染治理实践中得到了一定的应用。缓冲带、生草覆盖、脱氮沟以及湿地-多级塘等技术也有一定的应用前景。生态拦截技术的应用需结合区域环境特征和地形地貌现状,因地制宜,兼顾生态功能、环境功能和景观功能,在充分利用和改良现有沟渠塘的基础上注重氮磷养分资源的回收利用,从而提高拦截效率,实现水体生态系统的生态修复

(三)末端修复治理技术

末端修复治理技术是继源头减量技术、生态拦截技术之后,改善和恢复水环境的重要工程,是在对农业面源污染物最大化去除之后,重建和修复整个农业生态系统,实现生态系统健康发展不可缺少的最后一环。生物修复技术是最重要的技术之一,其中生态浮床技术与植物修复技术相结合能达到生态修复的良好效果。生态浮床技术是将陆生或水生植物移栽到污染水面以进行水体净化的技术。浮床在降低面源污染物浓度的同时,还可以改善水体植物群落结构,起到显著净化效果。植物修复技术是依靠水体现有植被对局部或全局植被进行设计促进水体生态良性发展的技术。依据植物功能选择合适的植物种类,按照一定的结构进行布局,形成沉水植物—挺水植物-浮游植物相互交错的立体结构,满足整个水体的生态净化与修复功能。

二、最新研究趋势

农业面源污染防控技术在源头消减技术方面,近期研究趋势仍然主要集中在农业面源污染发生发展机理和规律的深入研究,种植业和养殖业的源头减量技术研究等方面;在过程阻控方面,应注重高效拦截环保材料、高效吸收去除的生物质材料的研发以及高效拦截设施工程的建立与实践;在末端治理环节,应注重综合治理修复技术的应用。采用物理、化学、生态技术综合应用的方法,达到生态修复的良好效果。

(一)源头消减技术

在源头消减技术方面,研究仍然主要集中在农业面源污染发生发展机理和规律的探索上。我国地域广阔,农业生产集约化程度和方式方法差异很大,一定要根据不同区域特点,研究具有区域特点的农业面源污染发生发展演化机制和规律,并根据新出现的情况,提出解决方案。

养殖业注重源头减量与全产业链全过程控制技术的研究。养殖业继续开展基于环境承载力的粪污减量、收集、输送、储存系统、粪污高效处理、农业安全利用等技术研发、集成、产品开发等研究,实现从养殖源头控制、过程减量和末端综合利用的全产业链全程控制技术。

种植业注重减施增效技术的研究和综合应用。开展作物科学施肥施药的减施增效技术模式研究,建立氮磷等物质原位消纳技术模式,深入研究作物灌溉制度与氮磷等养分需求及流失的水肥耦合机制。研发高效缓控释肥、生物有机肥等新型肥料,加强有机无机肥料配施实践,提高养分利用效率。研究主要病虫草害绿色防控技术,筛选高效、低毒、低残留的新化学药剂,研发高效精准施药技术,形成可操作性强、经济适用的绿色综合防控技术体系。研究农田生态种养结合技术模式,减少病虫草害,培肥土壤。

(二)过程阻控技术

在过程阻控技术方面,研究重点在研发高效拦截环保材料、高效吸收去除的生物质材料,建立高效拦截设施工程等方面。根据种植制度、区域地理、自然环境、农业集约化程度等因地制宜开展适宜性农业面源污染过程阻控研究。例如:研究地表径流污染物的输移特征,构建平原区污染物的沟-渠-塘一体化的生态拦截技术;研究水土流失污染物上中下游分配和富集特征,构建山丘区源头削减-生物隔离-湿地消纳-过程拦截和蓄存调节相结合的生态拦截技术体系。

(三)末端治理技术

末端治理是农业面源污染防控的关键环节,多技术综合治理修复格外重要。应注重研发渗滤系统新型材料与设备;研究人工水塘技术、微生物消解技术、生态浮床等技术;研发污水中氮磷安全高效回收技术、尾水水体污染物湿地净化等技术。采用物理、化学、生态技术综合应用的方法,达到生态修复的良好效果。

另外,新型污染物的出现要特别给予重视。如重金属污染、微塑料污染、抗生素污染、生物污染等。应注重加强农业面源污染物与新型污染物组成的复合污染物防控技术研究与应用。

(参考文献:略)


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