农业面源污染系统控制

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摘 要：面源污染治理是一个十分复杂的系统问题,构建一个农业面源污染的前馈与反馈复合控制系统,为农业面源污染治理提出意见和建议.

关 键 词：农业面源污染；系统工程；控制

自20世纪70年代起.点源污染逐步得到控制后,面源污染对环境的影响开始显露出来.特别是改革开放以来,集约化的农业生产,虽使我国农村农业经济取得了长足的进步,但随着各种农用化学品投入量的高速增长,由此引发的农业面源污染问题日益严重,我国许多地区的农业面源污染负荷比已超过了工业点源污染.带来了严峻的环境问题,直接破坏了农业伴随型生态系统.对人类健康也构成巨大的威胁,这有悖于社会主义新农村建设的根本目的.我国《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》明确提出要“防治农药、化肥和农膜等面源污染”.相对而言,面源污染问题研究还较有限和薄弱.

1　我国农业面源污染的现状

我国人多地少,土地资源的开发已接近极限,化肥、农药的施用成为提高土地产出水平的重要途径,加之化肥、农药使用量较大的蔬菜生产发展迅猛,使我国已成为世界上使用化肥、农药数量最多的国家.目前,我国化肥年使用量达4124万t,按播种面积计算,化肥使用量达400kg／hm2,远远超过发达国家为防止化肥对水体造成污染而设置的225kg／hm2的安全上限.我国化肥的有效利用率很低,据统计,氮肥平均利用率为30％-35％,磷肥为10％-20％,钾肥为35％-50％,我国农药年均使用量达50万t左右,其中约30％被农作物吸收,而35万t流入江河、土壤及农产品中,进入人的食物链,使全国933.3万hm2耕地遭受了不同程度的污染.部分地区生产的蔬菜、水果中的硝酸盐、农药和重金属等有害物质残留量超标,威胁了人们的身体健康.另外地膜污染、农业生产残留物如秸秆、畜禽粪便等不合理利用造成的污染也不容忽视.我国每年产出秸秆6.5亿多t,畜禽养殖场排放的粪便及粪水超过17亿t.由于综合利用水平不高,农村剩余秸秆被随意焚烧,不但浪费了生物资源,还造成了严重的空气污染,给人民生活和交通带来了不良影响.未经处理、利用的粪便和冲洗粪水,污染了养殖场周围空气,也污染了土壤和地下水.

2　农业面源污染的复合控制系统

目前世界上一些发达国家和地区已把控制的防治农业面源问题作为水质管理的必要组成部分,我国面源污染研究始于北京城市径流污染研究及20世纪80年代初全国湖泊、水库富营养化调查和河流水质规划研究,现在面源污染已经引起了一些经济学家和其它学者们的关注,处于探索和研究阶段,没有从系统的角度考虑控制农业面源污染问题,现有的控制方式主要偏重工程和技术角度的运用,如人工湿地、植被过滤带和缓冲带、暴雨蓄积池和沉淀塘等,有的专家推荐使用国外的非工程技术如综合治理策略(IPM)和最佳管理措施(BMPs)等,这些单项治理技术虽然具有一定作用,但对复杂的农业面源污染的局面,不能完全有效解决问题.农业面源污染治理是一个比较复杂的系统工程,涉及面广,需要运用系统的方法通过控制整个面源污染的全过程,构建一个农业面源污染的前馈与反馈复合控制系统,采用源头阻控、迁移途径阻断和末端治理的综合治理方法,使之达到合理、经济、有效的预期目标.其系统结构见图1.

2.1面源污染预测与服务子系统及其运行保障

该子系统主要是科学指导农业生产,在春耕生产前,特别要注重根据市场上的农药、化肥等生产资料供应情况,及时采集整理与发布相关信息,对农业面源污染进行趋势预测,及早采取预防措施,加强服务,指导、监督、控制农药、化肥等的使用,充分依靠广播、电视、报刊和电子网络等传播媒介广泛宣传动员,提高全社会认识农业面源污染的严重性,自觉规范生产生活行为,减少农业面源污染.在农闲季节,应对农民加强环境教育.提高农民的环保意识,为农民提供国家政策法律服务,提供治理农业面源污染项目工程的所实施的各项技术,以及相关的专家决策与咨询服务等.由此可见这个子系统的运行要依靠强有力的行政体系来保障,因此,各级政府要站在落实科学发展观和构造和谐社会的高度,充分认识农业面源污染防治的必要性、紧迫性和复杂性,把农业面源污染预测与服务工作作为乡、村政府的一项常规工作来对待.通过乡村两组织完善工作职责,落实工作目标,并由各职能部门推动、检查、考核、监督、执法,保障该子系统的运行.

特别要注意结合农村生态改善的长期发展规划,以绿色GDP意识,引导农民发展有机农业、生态农业、循环经济等环境友好型生产技术,有机地结合农、林、牧、渔业,延长生态链,使传统的“资源――产品――废物”模式转变为“资源――产品――再生资源”模式,全面提升农业生产的现代化技术水平,有效地控制农业面源污染,保护生态环境.

2.2面源污染决策控制子系统及其运行

该子系统主要是对工程技术建设和非工程技术管理进行决策和控制,提出合理的控制方案.农业面源污染不是一朝一夕形成的,也不能幻想在短时间治理完成,应制定治理农业面源污染的中长期规划,在规划与审批环节,加强农业面源污染治理基础设施建设项目,如建设人工湿地、植被过滤带和缓冲带、暴雨蓄积池和沉淀塘等工程项目.控制农业生产面源污染的迁移过程；建设公共厕所、生活垃圾处置设施、农村供排水基础设施、污水处理设施以及沼气设施控制农村生活面源污染源等,并科学实施工程项目建设与管理,对农村现有对环境有污染的点源和非点源污染工程项目也应限制、控制其生产或取消其建设.对于没有条件建设工程项目的地方,应加强非工程技术管理,如改进生产技术,减少污染物和径流的产生,实施综合治理策略(IPM)和最佳管理措施(BMPs)等等.决策控制子系统目标应作为市、县、乡、村政府和主要领导政绩考核的重要内容,以保证农业面源污染的中长期规划的实现,统计部门应该增设农业面源污染的指标.要像工业点源污染一样在统计年鉴中反映,为政府及部门研究和决策提供依据.

由于农村环境问题的外在性,建议政府增加农业环境保护专项资金,每年从农业开发、小城镇建设、扶贫开发、公共卫生等项目资金中切出部分来,捆绑用于整治农业面源污染.但由于其规模小、投资分散,和省难于直接操作,需要依靠地方政府和基层组织去落实.可以考虑采取和地方财政共同出资的办法,政府下拨资金专款专用,并规定地方各级政府必须追加一定比例的配套资金.除此之外,也可以运用市场机制筹措一些社会资金.同时,为了让农民有积极性参与这些项目的决策,监督这些项目的建设,也可以让农民以资代劳等.

2.3农业面源污染措施控制子系统及其内容

农业面源污染措施控制子系统是指任何能够减少或预防农业面源污染的方法、措施、操作程序,包括工程、非工程措施的操作和维护程序.根据污染的过程又可分为污染源控制、污染迁移途径控制和面源污染末端治理三方面.该子系统主要以源头控制为重点,同时采用一定的迁移途径阻控和末端治理工程性控制措施.在采用具体控制措施时,可以根据各地的控制要求,结合自身的经济、社会、地理特征等条件,灵活选取简化流程,以多种经济、有效的控制措施相组合.在不同的时空阶段中实施不同措施.如结合社会主义新农村建设,建设和改善与农村生活相关的公共基础设施,充分考虑建设一批农业面源污染治理工程设施,如人工湿地、植被过滤带和缓冲带、暴雨蓄积池和沉淀塘等项目.其主要内容见图2.

2.4面源污染监测子系统、治理评价和污染残留量比较子系统的构建

由于农村环境问题过去未得到过重视,自然也没有建立农村环境监测点,更谈不上治理评价,而目前农村面源污染的程度及危害又没有明确的数据来进行污染残留量比较,这对控制农业面源污染都不利.因而应加强科学研究,建立农业面源污染控制的监测子系统、治理评价子系统和污染残留量比较子系统.农业面源污染控制的监测子系统,可应用3S系统成套系统集成技术,以GIS的空间信息管理的综合分析能力、RS的空间动态监测能力和GPS的高精度定位能力为农业面源污染的监控和治理提供高效的工具,建立重点区域监测点,通过长期定点监测,摸清农业面源污染的底数,为早日建成治理评价和污染残留量比较子系统的研发和构建提供科学依据.

3　结论

农业面源污染问题说到底是农村发展中不当的掠夺式或粗放式的生产方式问题.无论何种途径,都需要用系统方法构筑农业面源污染治理.为了实现农业的可持续发展,建设社会主义新农村,实现环境保护与农业经济发展二者“双赢”,应该提高对农业面源污染问题严重性的认识,加强对农业面源污染的控制.