人工湿地技术在农业面源水体污染控制中的应用
- 格式：pdf
- 大小：345.76 KB
- 文档页数：6
农业环境科学学报2007,26(增刊):441-446
JournalofAgro-EnvironmentScience
人工湿地技术在农业面源水体污染控制中的应用
汪洪1,李录久2,王凤忠3,李书田1,刘荣乐3(1.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,农业部植物营养与养分循环重点开放实验室,北京100081;2.安徽省
农业科学院土壤肥料研究所,安徽合肥230031;3.中国农业科学院研究生院,北京100081
)
摘要:肥料和农药的不合理使用、畜禽养殖废水和城乡结合部生活污水的随意排放,农业面源污染成为我国众多水体氮、磷富营养化的主要原因,其贡献率大大超过来自城市生活污水和工业的点源污染。人工湿地处理系统能耗低、基建投资少、效果显著,被认为是控制农业面源水体污染的一个重要的技术手段。我国从“八五”首次引进人工湿地工程技术来处理农田径流废水开始,已在滇池、太湖、官厅水库等水域的面源污染控制及畜禽养殖废水处理中采用人工湿地工程技术,取得了较为显著的去污效果,为我国农业面源水体污染治理提供了一条极有参考价值的技术途径和技术模式。关键词:人工湿地;农业面源污染中图分类号:X52 文献标识码:A 文章编号:1672-2043(2007)增刊-0441-06
ApplicationofConstructedWetlandsforTreatingWaterPollutionfromAgriculturalNon-pointSourcesWANGHong1,LILu-jiu2,WANGFeng-zhong3,LIShu-tian1,LIURong-le3(1.InstituteofAgriculturalResourcesandAgriculturalPlanning,ChineseAcademyofAgriculturalSciences;KeyLaboratoryof
PlantNutritionandNutrientCyclingResearch,MinistryofAgriculture,Beijing100081,China;2.SoilandFertilizerInstitute,AnhuiAcademyofAgriculturalSciences,Hefei230031,China;3.TheGraduateSchool,ChineseAcademyofAgriculturalSci2ences,Beijing100081,China)Abstract:Non-pointsourcepollutionfromagricultureandruralregionisbecomingoneofthemaincausesofwaterpollutioninChina.Exceedinputsoffertilizerandpesticides,loweruseefficienciesoffertilizersandirrigationwater,andfewertreatmentsofwastewaterfromruralanimalhusbandryandlivingsewagearebelievedtoberesponsibleforthisserioussituation.Construc2tedwetlandshavebeenwidelyproposedasaneffectivemeasurementtocontrolnon-pointsourcepollutionfromagriculture.In1994,severalconstructedwetlandswereoriginallybuilttomitigatepollutantsofnitrogenandphosphorusrunofffromarablelandtoDianchilakeinYunanProvince.Thispapersummarizedtheresearchesonconstructedwetlandsestablishedtocontrolagri2culturalnon-pointsourcepollutioninsomeimportantfreshwaterareasuchasDianchilake,Taihulake,Guantingreservoir.Wealsoreviewedtheapplicationofconstructedwetlandsfortreatinganimalhusbandrywastewater.Ecologicalfunctionofcon2structedwetlandsisreceivingmoreandmoreattentionsinChina,becauseitisidentifiedasimpleandrobustsolutiontoreducewaterpollutantsfromagriculturalnon-pointsources.Keywords:constructedwetlands;agriculturalnon-pointsourcepollution
收稿日期:2007-07-27
基金项目:国际科技合作重点项目(2005DFA31100);中美国际交流基金项目作者简介:汪洪(1970—),男,安徽桐城人,博士,副研究员,主要研究领域为农业环境生态与植物重金属胁迫、植物根系生物学与中微量元素营养。通讯作者:刘荣乐E-mail:rlliu@caas.net.com
20世纪70年代以来,我国重要的湖泊和河流水域如五大湖泊、三峡库区、滇池、白洋淀、南四湖、异龙湖等氮、磷富营养化问题急剧恶化[1～3]。2000年对全国131个湖泊调查评价表明,其中有51.2%(61
个)的湖泊富营养化,占被调查湖泊总面积的42.3%;
41.2%(54个)的湖泊中度营养化,占被调查湖泊总面积的43.1%。大型淡水湖泊和城市湖泊都为中度污染,75%以上的富营养化加剧,特别是在长江中下游和云贵高原的湖泊[1]。 水体环境污染源按照排放方式可分为点污染源和面污染源(或称非点污染源)两种。近些年来点源污染治理取得了显著成效,水环境的面源污染源问题的严重性已受到国内外普遍的关注。面源污染是指大气、地面或土壤中溶解的和固体的污染物质在降雨(或融雪)冲刷作用下,通过径流过程进入受纳水体包括河流、湖泊、水库、含水层和海湾等,引起水体富营养化或其他形式的污染。面污染源一般来自农业、森林砍伐、矿业、建筑与城市等几个方面,其中对水体危害最大、程度最重的首推农业面污染源[2～5]。美国2000年的调查评估报告:农业面源污染影响到48%受污染或威胁的地面水体[4]。以我国富营养化较为严重的太湖、滇池和巢湖为例,工业废水对全氮和全磷的贡献率仅占10%～16%,面源污染以及包括人畜粪尿和生活污水已成为入湖全氮和全磷负荷的主要来源。太湖、滇池和巢湖面源污染物对全氮的贡献率分别为59%,33%和63%,对全磷的贡献率分别为30%,41%和73%[1]。 与点源污染相比,农业面源污染多发生在经济相对落后的农村与郊区,地形分散,边界和发生位置难以识别和确定,随机性强,成因复杂多样,污染潜伏周期长,防治较为困难。要解决我国农业面源污染,关键是要寻求一条成熟、成本低廉、操作简易的处理技术。人工湿地作为一种控制水环境面源污染的有效技术途径,已被世界上很多国家所认可[4,6～10]。在农田、农村以及畜禽养殖场与湖泊水体之间建造人工湿地,构建污染控制缓冲带,也渐已成为我国控制农业面源污染的重要技术对策之一[11～13]。1中国农业面源污染现状 近20年来,我国实施以增产为核心的农业发展战略,提出了“高产、优质、高效”的农业发展方针,不断加大农业开发强度,现代农业生产投入物资如化肥、农药、农膜等迅速增加,畜牧养殖业的规模化水平和生产总量不断提高,由此带来的农业面源污染问题逐渐显现并呈恶化趋势[14]。 我国农业面源污染主要表现在以下几个方面:我国化肥使用相对于农业实际生产需求和环境容量出现结构性过剩:20世纪80年代以来,为提高粮食生产,氮肥和磷肥投入量大幅度增加,我国农田养分平衡总体状态得到改善,与此同时,N、P养分在一些地区已经表现出明显的养分盈余,而且趋势不断扩大。这些多余N、P养分通过淋洗和径流损失排放到水体环境中,是造成水体N、P富营养化的主要原因,成为农业面源污染的主要来源之一。在一些重要流域,蔬菜、水果、花卉的播种面积大幅度增加,N、P肥料超高量使用普遍,单季作物化肥纯养分用量平均为569～2000kg・hm-2,为普通大田作物的数倍甚至数十倍,成为水体富营养化的主要威胁之一[1～3]。 农药和农膜投入水平迅速增加。从1985年到1999年间地膜使用量增长了6.9倍,推广面积扩大了10.2倍。农药使用数量增长了2倍,年均递增7.4%,年均增加4.84万t;1999年各类农户生产资料投资中的农药的比例已超过了25%[14]。伴随着这种增长,
农药和地膜过量使用所带来的环境压力和环境危害也随之提升,给土壤、地表水、地下水和农产品带来的污染问题日趋严重[1,14]。 畜禽养殖产业快速发展,畜禽养殖废水化学需氧量(COD)排放已经超过全国工业废水和生活污水的COD排放总量,缺少排污管网等基础设施和治理措施,N、P释放数量剧增,超过了农田可承载的安全负荷,部分地区如北京、上海、山东、河南、湖南、广东、广西等地已经呈现出严重或接近严重的环境压力水平,
成为各大水域的重要污染源[2]。 进入21世纪,我国农业的面源污染问题更加严重,各主要驱动因素仍然有增无减,农业面源污染对水体富营养化的影响将进一步加剧,农业和农村发展引起的水体污染将给中国可持续发展带来巨大的挑战[1～3]。 对于面源污染的控制,美国环保署(EPA)提出的“最佳管理措施(BMPS)”:任何能够减少或预防水资源污染的方法、措施或操作程序,包括工程、非工程措施的操作和维护程序。EPA目前提出技术措施有人工湿地、植被过滤带、草地缓冲带、岸边缓冲区、免耕少耕法、综合病虫害防治、灌溉水的生态化、生物废弃物的再利用、防护林、地下水位控制等[4]。其中人工湿地处理系统能耗低、基建投资少、效果显著,被认为是控制农业面源水体污染的一个重要的技术手段。
2人工湿地的技术特点 人工湿地(Constructedwetland)技术是国际上近30年发展起来的一种废水处理新技术,通过模拟天然湿地的结构与功能,选择一定的地理位置与地形,
244 汪洪等:人工湿地技术在农业面源水体污染控制中的应用2007年10月
