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长江流域农业面源水污染现状及解决对策

作者:宋永会 赵健 等 发表时间:2022-10-13 10:41:09 来源:易水环保网

  “十四五”时期是农业面源污染防治的深入推进期,也是长江经济带生态环境保护和实现绿色发展的攻坚期。本文围绕监测评估、治理技术模式构建、治理绩效评估等方面剖析长江流域农业面源污染监督管理工作中存在的重点问题,结合我国未来深入推进长江流域农业面源污染综合治理的实际需求,从强化管理支撑的角度,提出加强全链条防控技术体系建设、推进污染控制技术模式分类分区构建、开展以环境质量改善为核心的污染治理绩效评估等有关建议,为持续推动我国农业面源污染治理能力提升,探索建立长江流域农业面源污染治理与监督指导体系提供参考。

  【作者】

  赵健:中国环境科学研究院流域面源研究室副研究员

  籍瑶、刘玥、刘泉利:中国环境科学研究院流域面源研究室助理研究员

  白静:中国环境科学研究院流域面源研究室高级工程师

  宋永会:中国环境科学研究院研究员,系本文通讯作者

  【基金项目】国家重点研发计划“流域面源污染防控技术与应用示范”(2021YFC3201500)

  长江流域在我国区域发展总体格局中具有重要的战略地位,流域总面积180万km2,占我国陆域国土面积的18.8%,是我国最主要的农业生产基地。近年来,长江流域水环境质量持续改善。2021年,长江流域水质优良比例为97.1%,较2015年提高15.4个百分点。但水生态环境保护不平衡、不协调的问题依然突出,太湖、巢湖、滇池等重点湖泊蓝藻水华暴发态势尚未彻底扭转,部分断面汛期水质下降严重。随着工业和城镇点源污染问题得到有效控制,面源污染逐渐从次要矛盾上升为主要矛盾,成为长江流域水生态环境保护工作的突出难点[1-2]。

  长江流域农业面源污染现状

  农业面源排放量大长江经济带11省(市)第二次污染源普查数据显示,农业面源化学需氧量、总氮、总磷排放量分别占长江经济带该污染物总排放量的45.1%、48.0%、66.6%,农业面源成为区域污染物的主要来源。长江流域耕地面积占全国耕地总面积的24%。2021年,长江经济带11省(市)粮食总产量达2.43亿t,占比超过全国粮食总产量的1/3。长江流域气候温暖,复种指数高,化肥、农药施用量处于高位。据统计,2020年长江经济带化肥施用量达1684.55万t,化肥施用强度为282.52kg/hm2,是国际安全施用水平(225kg/hm2)的1.26倍[3]。化肥施用量居高不下以及不合理的施肥方式,造成集约化农区氮磷流失严重,稻田周边水塘及河湖水体富营养化[4]。

  同时,长江流域也是我国生猪和淡水水产品的主产区,畜禽养殖造成的总磷排放量占流域农业面源总磷排放总量的68%,是面源污染的重要来源[5];淡水池塘养殖分布广泛,产量占全国池塘养殖产量的60%以上,但污染处理设施配套不完善,养殖尾水不达标排放造成的环境风险大。汛期水质变化明显农业面源排放的污染物随降雨径流进入地表水体,成为汛期长江流域水环境污染的重要原因。在长江干流82个国控监测断面中,2021年汛期(6月、7月和8月)的Ⅰ—Ⅱ类水质断面占比分别为74.4%、70.7%和81.7%;6月和7月的Ⅰ—Ⅱ类水质断面占比低于1—5月Ⅰ—Ⅱ类水质断面占比的平均值(79.7%)。

  长江支流7月水质恶化明显,在504条支流的923个监测断面中,Ⅰ—Ⅱ类水质断面占比为61.0%,低于全年平均值70.6%[6]。污染区域差异性显著长江流域横跨我国地势三级阶梯、四个气候带,沿江各区域资源禀赋差异明显、产业分布不均、经济发展水平差距大,导致流域内农业面源污染具有显著的空间差异性。长江流域中上游地区以丘陵山区为主,地形破碎、地势落差大、降雨集中,加之陡坡过度垦殖,导致水土流失严重。长江流域中上游水土流失面积占流域水土流失总面积的2/3,为农业面源污染迁移进入水体提供了重要载体[7]。

  相比较而言,长江中下游平原河网区地势低平、水系发达,但往复流严重、水体自净能力较差。作为我国稻麦主产区,2020年长江中下游粮食产量占全国粮食总产量的23.38%。在“石油农业”模式下,农药化肥施用量高、资源化利用率低,成为氮污染的主要来源[8]。不同区域农业面源污染特征及成因的差异显著,这给流域内农业面源污染精准防控带来严峻挑战。

  长江流域农业面源污染防治存在的问题

  现有监测评估体系无法满足农业面源污染综合监督管理需求

  长期以来,长江流域农业农村部门、生态环境部门和水利部门等根据职责分工开展了大量监测工作,分别建立了不同尺度和规模的监测体系,获取了包括种植业流失系数、水质、水文等指标在内的大量数据[9-10]。但现有监测体系未能系统刻画农业面源污染特征和迁移转化过程,存在水质、水量监测时空不同步,监测断面空间分布密度低,监测频次未兼顾农业面源发生规律等问题。目前尚未形成多部门协同的农业源—空间传输—受纳水体的农业面源污染全链条监测网络,难以为农业面源污染负荷评估和治理绩效考核提供有力的基础数据支撑。

  农业面源污染全过程治理技术模式还有很大提升空间

  近年来,农业农村污染治理攻坚战的实施以及水体污染控制与治理科技重大专项的技术示范,有效推进了长江流域农业面源污染治理工作,一批样板模式逐步显现。围绕种植业和养殖业的“源头减量—循环利用—过程拦截—末端治理”全过程农业面源污染治理技术模式在长江流域的太湖苕溪、江苏武进、巢湖店埠河等代表性区域实现了示范应用[11-12]。受流域耕地结构破碎化、肥料施用量高等因素的影响,虽然各地区对种植业源头防控重视程度高,但是对过程拦截和养分回用技术重视程度低,导致氮、磷等多来源养分尚未得到充分循环与利用[13]。

  各地区缺乏流域层面的以系统管控为思路、针对不同区域污染物类型和排放特征的技术优选配置与集成。相关技术标准尚未对已建成的技术工程措施进行统一规范,导致示范工程可推广性差,且未能建立长效运行保障机制。

  现有农业面源污染防治成效评估缺乏刚性约束和行为引导

  当前,针对农业面源污染管控政策,长江经济带各省(市)出台了化肥农药减量、畜禽养殖废弃物资源化利用等管理政策和考核办法[14],然而单纯考核化肥、农药削减量和粪污资源化利用率并不能全面评估农业面源污染对水环境质量的实际影响。

  目前,一些地方已开展了以水环境质量改善为导向的农业面源污染防治评估考核,如重庆市永川区将畜禽养殖和水产养殖污染防治工作纳入单项考核,制定了水环境综合治理与农业面源污染防治相结合的综合评估办法。

  然而,农业面源具有污染类型多样、影响因素复杂、空间异质性强等特点,导致不同空间单元污染产生量、迁移转化方式、工程治理绩效以及污染对受纳水体水质的贡献情况差异显著,这给统一设置以水环境质量改善为目标的绩效考核指标和内容带来挑战。农业面源污染的分散性、累积性、隐蔽性和滞后性等特点,也加大了责任边界厘清、责任主体辨识、历史责任区分的难度。

  长江流域农业面源污染防治对策建议

  “十四五”时期是农业面源污染防治的深入推进期,也是长江经济带生态环境保护和实现绿色发展的攻坚期。为推进农业面源污染防治工作,生态环境部和农业农村部联合印发《农业面源污染治理与监督指导实施方案(试行)》(以下简称《实施方案》),涉及农业面源污染防治、政策机制、监督管理等主要任务,对深入打好污染防治攻坚战具有重要的现实意义。为持续提升长江流域农业面源污染防治能力,笔者提出以下三方面建议。

  加强长江流域农业面源污染监测管理全链条防控技术支撑体系建设

  针对制约长江流域水质持续提升的农业面源污染问题,以说清农业面源对长江水体污染贡献、查清污染源头和种类为问题导向,以构建农业最佳治理技术模式、污染防控管理模式及政策为目标导向,从流域整体性出发,构建长江流域农业面源污染“测—溯—算—治—管”全链条防控技术支撑体系,创新治理和管理模式。

  已有经验表明,扎实的环境监测和科学的污染负荷评估是合理制定防控政策的基础。针对农业面源污染实时监测干扰大、流量变化快、汛期集中等监测技术难点,研发分布式多层级面源污染监测网络布设优化、多场景自适应水质水量在线同步监测技术,建立基于传感器、卫星遥感、在线监测等多技术、多实施主体协同的智能化农业面源污染监测网络系统。

  针对目前农业面源污染机理不明、污染通量贡献不清、模拟参数确定困难、计算精度偏低等问题,耦合监测、溯源和模型模拟技术,提升流域农业面源污染物通量和污染负荷核算的精准度、时效性和可靠性,为制定科学精准的治理方案奠定基础、提供支撑。

  持续构建分区分类农业面源污染全过程系统防控治理技术模式

  “十四五”时期是推动长江经济带污染治理提质扩面,夯实沿江各省(市)污染防治基础的关键期。建议针对长江流域农业面源污染物来源复杂、污染交互影响、区域差异明显等特点,以环境承载力为前提,从全链条循环—全时空配置—全过程防控出发,形成典型区域水—肥—废弃物时空统筹配置的农业种植与畜禽养殖污染最佳治理技术模式。

  针对长江流域丘陵山区水土流失严重、农田灌溉系统不完善的问题,形成以固土保肥—分散堆肥—藤蔓式排水处理为主要特征的农田排水梯级“减—拦—蓄—用”治理技术模式;针对平原河网区雨量充沛、农田径流路径短、往复流严重和污染削减困难的问题,形成以低碳生产—集中快速堆肥—网络式排水处理为主要特征的农田排水“控—拦—滞—用”治理技术模式。

  最终,集成与创新污染物源头减量、资源多途径利用、污染多层级控制等技术和产品装备,加快建设农业面源污染处理配套设施,建立健全农业面源污染防治技术标准。积极贯彻推进《实施方案》在长江经济带江苏、浙江、安徽、江西、湖北、湖南、四川、云南和贵州9省开展的农业面源治理与监督指导试点工作,总结形成一批可复制、可推广的农业面源污染治理技术模式,逐步形成规模化与产业化效应。

  率先构建以环境质量改善为核心的农业面源污染治理绩效评估体系

  绩效评估考核是落实农业面源污染主体责任、倒逼水污染防治的重要监管方式之一。结合当前我国水环境质量考核工作的实际需求,建议从农业面源污染防治成效和防治工作开展情况两个方面推进农业面源污染防治绩效评估工作。

  以定量化指标引导工作,以反映污染防治效果为目标,以断面主要污染物浓度和通量,田间氮磷等组分流失率、削减率等为代表,构建农业面源污染防治成效评估指标;以人员技术投入、能力建设、制度保障等为代表构建工作开展情况评估指标;最终形成以通量监测、污染溯源、负荷核算和最佳治理技术模式为支撑,融合面源污染相关数据、技术方法的来源清晰、责任明确的长江流域农业面源污染治理绩效评估体系。建议率先在长江经济带9省农业面源治理与监督指导试点县开展示范,总结形成分区分类差异化的农业面源污染治理绩效评估模式,并逐步向全国推广应用。

长江流域农业面源水污染现状及解决对策
“十四五”时期是农业面源污染防治的深入推进期,也是长江经济带生态环境保护和实现绿色发展的攻坚期。本文围绕监测评估、治理技术模式构建、治理绩效评估等方面剖析长江流域农业面源污染监督管理工作中存在的重点问题,结合我国未来深入推进长江流域农业面源污染综合治理的实际需求,从强化管理支撑的角度,提出加强全链条防控技术体系建设、推进污染控制技术模式分类分区构建、开展以环境质量改善为核心的污染治理绩效评估等有关
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