环境经济学结课论文

辽宁科技大学工商管理学院

环境经济学课程论文

题目：农业生产过程中化肥、农药对水环境污染的研究

——以山东省为例

班 级： 电子商务2012

姓 名：李 丹（120123607024）

王梦迪（120123607004）

张坚强（120123607020）

潘春明（120123607047）

2014年 6月

2 农业生产过程中化肥、农药对水环境污染的研究

——以山东省为例

摘要：在农业生产中,过量和不科学地施用化肥农药,会使大量肥料、农药流入环境中,对土壤、大气、水质造成危害,同时化肥、农药中含有的有害物质还会在植物中形成积累,威胁人类的生存与健康。针对这些，本文通过查阅文献资料，对山东省20个县化肥农药使用状况进行调查，对山东省当前农民在不同作物上使用化肥农药的状况作出了分析评述，旨在控制和减少施肥农药对环境的污染，提高肥料农药利用率，减少肥料农药浪费，保持农村生态环境，保证农产品质量安全，实现农业可持续发展。

关键字：化肥；农药；污染；防治

正文：

1.绪论

1.1研究背景

美国农业科学家诺曼·博洛格被誉为“绿色革命”之父，他在20世纪中期试验和推广的使用化肥、除草剂、杀虫剂和灌溉技术的农业改变了全世界农业的面貌，使数以亿计的人因此告别了饥饿。“这是一个英雄史诗般的成就。但是在今后40年我们要做的就困难得多，因为上世纪60年代绿色革命发生时，人均拥有的土地和水资源要比现在多，而且当时的起点非常低，更有增长的潜力。……我们已用尽了绝大部分世界上最好的农田，绝大部分良田都已施足了肥料，种上了高产作物。绝大部分好的灌溉地点也都利用了。”“绿色革命”并不完美。一方面，大量化肥、农药施入农田加上灌溉过度，在自然因素的作用下导致农田径流夹带大量污染物进入水体，地表水富营养化严重、毒性增强，地下水中硝酸盐、重金属等含量超标，人类的水环境面临严重严重威胁。另一方面，随着农用化学品的大量持续投入，原本贫瘠的土壤变得肥沃又变得不适应“肥沃”，粮食产量

3 增长速度放慢甚至下降，让人怀疑古典经济学家亚当·斯密“土地是财富之母，劳动是财富之父”的名言已经过时。

另一方面，水资源作为一个国家或地区环境与发展的战略性经济资源，是实现国家综合国力提升的重要组成部分和国民经济发展的基础。在社会的生存发展中，需要合理的管理、利用和保护水资源。同时，水资源也是基础的自然资源，是控制整个生态环境的关键性要素。随着人类文明的进步与发展，水资源的需求量也在不断增加。如果20世纪是石油的时代，那么21世纪则是水资源的时代。水作为影响可持续发展的一个重要因素，已被世界上许多国家所认可。然而，中国这样一个大国，却是世界上水资源最为匮乏的国家之一，人均水资源占有量不到世界平均水平的1/4，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。水资源危机不仅表现在水量的不足上，而且表现在因污染导致的水质性缺水上。我国每年来自农业活动的有机质和营养质随着雨水和灌溉进入地表径流，是造成江河、湖泊、水库、河口和沿岸海域富营养化甚至出现“赤潮”的主要原因。来自农田的残留农药使水体毒性增强，给水生生物的生存和人体健康带来威胁。农业污灌还是造成地下水污染的一大诱因。

1.2.国内外水环境质量评价现状及发展趋势

1.2.1 国内外水环境质量评价现状

国内外环境质量评价方法多种多样，但目前还没有制定出统一的评价方法标准供环保工作者使用。其中水环境质量评价方法较多，如：布朗水质指数、普拉特水质指数、罗斯水质指数、内梅罗水质指数、综合污染指数、模糊数学法和地图叠加法等，最后一种方法是国内目前普遍采用的方法，简单且实用。以上种种评价方法都要首先确定断面单项指标代表值，大多用平均值作为代表值，而内梅罗水质指数法则既考虑到平均值，同时考虑端值对评价结果的影响，但评价工作中有很多具体问题不易解决，很少采用。其他方法还牵涉到标准问题或评价指标的权重问题，也很少采用。

水质评价方法有两大类，一类是以水质的物理化学参数的实测值为依据的评价方法；另一类是以水生物种群与水质的关系为依据的生物学评价方法。较多采用的是物理化学参数评价方法，其中又分：①单项参数评价法即用某一参数的实

4 测浓度代表值与水质标准对比，判断水质的优劣或适用程度。②多项参数综合评价法即把选用的若干参数综合成一个概括的指数来评价水质，又称指数评价法。指数评价法用两种指数即参数权重评分叠加型指数和参数相对质量叠加型指数两种。参数权重评分叠加型指数的计算方法是，选定若干评价参数，按各项参数对水质影响的程度定出权系数，然后将各参数分成若干等级，按质量优劣评分，最后将各参数的评分相加，求出综合水质指数。数值大表示水质好，数值小表示水质差。用这种指数表示水质，方法简明，计算方便。参数相对质量叠加型指数的计算方法是，选定若干评价参数，把各参数的实际浓度与其相应的评价标准浓度相比，求出各参数的相对质量指数，然后求总和值。根据生物与环境条件相适应的原理建立起来的生物学评价方法，通过观测水生物的受害症状或种群组成，可以反映出水环境质量的综合状况，因而既可对水环境质量作回顾评价，又可对拟建工程的生态效应作影响评价，是物理化学参数评价方法的补充。缺点是难确定水污染物的性质和含量。

1.2.2 国内外水环境质量评价发展趋势

水环境质量评价是认识和研究水环境的一项重要内容，其目的是准确反映环境的质量和污染状况，预测未来的发展趋势，是水环境管理保护和治理的一项重要基础性工作。目前在进行水环境质量评价时，主要存在以下问题：

(1) 迄今没有一个被大家公认通用的具有可比性的水环境质量评价数学模型，各部门进行评价时，选用数学模型的任意性很大，常常不能反映本地区污染状态，同时也不便于与其他地区水质状况进行比较。

(2) 多因子综合评价中确定环境因子权重存在任意性，缺乏比较客观可靠的确定环境因子权重的方法。

因此，未来的水质评价模型需要解决好上述两项问题。

目前科研人员研究出了一种新型的水质评价模型——人工神经网络（ANN），该方法是复杂非线性科学和人工智能科学的前沿，其在水质评价的应用研究在国内外尚处于初创阶段。在详细分析LM算法的基础上，提出了基于LM算法的水质综合评价BP模型，并将该模型应用于实例，进行效果检验。结果表明：LM-BP模型用于水质综合评价是可行的，与其它评价方法相比，评价结果更加客观、合理，而且网络训练速度最快，适合作为水质综合评价的通用模型。

5 此外，随着科学技术的飞速发展，各种高科技手段也将应用到水质评价中来。例如目前计算机已经被广泛应用到水环境评价中，在全国水质数据集中管理实现后，可以开发基于GIS和WEB的水质信息管理系统，能够对海量数据进行直观、高效的分析与访问，为水环境管理提供辅助工具，为水资源评价提供可靠数据支持。另外随着自动化技术的应用，大大提高了工作效率并降低了各种人为误差的可能，也为水资源评价的准确性提供了支持。目前还可以利用数学模型模拟氮磷营养物的流失过程，是研究营养物污染来源和扩散途径的有效手段，从而能够有针对性地选择流域中的部分污染区进行控制。模拟氮磷流失的数学模型有负荷模型和迁移转化模型两类。负荷模型中，CREAMS用于研究土地管理对营养物和杀虫剂的影响；GLEAMS用于模拟地下水中的营养物负荷；EPIC用来计算侵蚀对农作物产量的影响；AGNPS用于计算氮磷的流失量；SWRRB可用于决定农作物轮作、种植和收获日期、化肥的施用日期和用量等管理因子的影响；Ketelsen的水文地质模型，可用于解释岛上含水层氮的空间分布； Qian的组合模型可预测营养物的截获量；土壤测试值法是利用磷的吸附与解析动力学模拟计算磷的土壤测试值，可用于指示污染风险。输移模型中，NTT-Watershed模型用于模拟氮硝态氮、铵态氮、有机氮的输移和最后的存在形式，可供集水区规划人员开发最佳的管理措施方案，以便最大程度地减少氮的输出量，从而减少氮的污染；LPM-N用于评价从农业用地渗出的氮，适合于管理肥料的应用和估计进入地下水的氮的渗透浓度；土壤水评价工具SWAT能帮助水资源管理者评价营养物等非点源污染和管理措施，进行规划和决策。因此未来的水资源评价与高科技的结合是必然趋势。

1.3.研究目的与意义

1.3.1研究目的

通过对农业生产中施用的化肥、农药对周围水环境污染的研究，得出农业水源污染现状，从而找到适合农村地区采用的在不影响农业生产的前提下保护、改善水体的有效方法，并不断加强从事农业生产的人员对水环境保护的主动性、自觉性。

1.3.2研究意义

近年来我国由于经济、社会的高速发展、城镇化速度加快和农业科技的增强，水资源和水环境管理模式和方法却严重滞后，导致了水环境的严重污染和破坏。

6 因此，研究水环境污染及其治理是相当有必要的。

1.4.研究方法

本文主要采用了数据分析、图表分析的方法。通过对文献的调查和整理，将搜集来的大量数据进行分析，得出山东省化肥、农药每年的施用量及变化量，周围的水体环境随着化肥农药的施用的变化情况，图表更直观地反映多因素之间的联系。资料主要来源于图书馆、校阅览室和网络数据库。

2.研究区域概况

2.1自然环境概况

2.1.1地理位置

山东省是中国东部沿海的一个重要省份，位于黄河下游，东临渤海、黄海，与朝鲜半岛、日本列岛隔海相望，西北与河北省接壤，西南与河南省交接，南与安徽省、江苏省毗邻。山东半岛与辽东半岛相对，环抱着渤海湾,海岸线长3024公里。山东省东西最长700公里，南北最宽约420公里，陆地总面积15、67万平方公里，约占全国总面积的1.6%，居全国第十九位。

2.1.2地质地貌

山东省的地势，中部为隆起的山地，东部和南部为和缓起伏的丘陵区，北部和西北部为平坦的黄河冲积平原，是华北大平原的一部分。山东省地形以平原丘陵为主，平原、盆地约占全省总面积的63%；山地、丘陵约占34%；河流、湖泊约占3%。

2.1.3 气候、气象

山东属于暖温带半湿润季风型气候区，气候温和，四季分明。全省年平均气温11℃-14℃，年平均降水量550毫米-950毫米，无霜期沿海地区180天以上，内陆地区20天以上。

2.2 农业生产概况

山东省四季分明，气候温和，光照充足，热量丰富，雨热同季，适宜多种农作物生长发育，是我国种植业的发源地之一。主要作物有小麦、玉米、地瓜、大豆、高粱、谷子、水稻、棉花、花生、烤烟、麻类、蔬菜、水果、茶叶、药材、牧草、蚕桑等，是全国粮食、棉花、花生、蔬菜、水果的主要产区之一，其产品

7 产量和质量均名列全国前茅。

粮食 山东全省普遍种植，分夏、秋两季。夏粮主要是冬小麦，秋粮主要是玉米、地瓜、大豆、水稻、谷子、高粱和小杂粮。其中小麦、玉米、地瓜是我省三大主要粮食作物。2011年，全省粮食作物播种面积7146千公顷，总产4426.29万吨。

棉花 我省是全国重要棉区之一，棉花也是我省最主要经济作物之一，种植历史达700年之久，主要产区在黄泛平原。所产棉花，其长度、细度、强力、色泽等均属上乘。2011年，全省棉花种植面积753千公顷，总产78.46万吨。