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农业面源污染现状分析及治理技术农业面源污染现状分析及治理技术主要内容农业面源污染治理技术研究农业面源污染的危害农业面源污染介绍农业面源污染现状农业面源污染未来发展趋势主要内容农业面源污染治理技术研究农业面源污染介绍农业面源污染2一、农业面源污染
农业面源污染又称农业非点源污染，是指在农业生产活动中，氮素和磷素等营养物质、农药、重金属以及其他有机和无机污染物质、土壤颗粒等沉积物，从非特定的地点，以不同的形式对大气、土壤和水体等环境形成污染，尤其是通过农田地表径流和地下渗漏造成水域环境的污染。农业面源污染的特点是面广、分散、隐蔽，来源多、增长快、处理率低。一、农业面源污染介绍一、农业面源污染一、农业面源污染介绍3二、农业面源污染现状二、农业面源污染现状1农药化肥污染面对巨大的人口压力，我国农业土地资源的开发已接近超强度利用，化肥农药的施用成为提高土地产出水平的重要途径。过量施用农药、化肥带来了严重的面源污染。iagram138.6万t128.0万t108.7万t73.3万t1990年1995年2000年2004年农药残留会通过地表径流流入沟渠荷塘，造成水体的污染，还残留在食品中，带来严重的食品安全问题。大量的废氮废磷流失严重污染了地下水，并使得湖泊、池塘和浅海水域生态系统富营养化，水藻生长过剩，水体缺氧，水生生物死亡。过量施用化肥还导致土壤肥力下降，为了维持农田生产力，农民会更加增施化肥，这种恶性循环造成了严重的面源污染。二、农业面源污染现状二、农业面源污染现状1农药化肥污染ia4恶性循环加重了污染恶性循环加重了污染52养殖业污染随着畜牧业的发展，农村已经建立了一大批养殖场，由于缺乏相应的环境管理机制，带来了畜禽粪便废弃物的随意排放和污水污染问题。据统计，每年畜禽粪便产生量相当于工业固体废弃物的2.7倍，而且其中含有的有机污染物远远超过工业排放。水产养殖业也对湖泊、水库造成很大的污染。畜禽粪便堆积发酵后，会产生氨、硫化氢、甲基硫醇等有害气体，严重影响空气质量；其次粪便的淋溶性强，能通过地表径流污染地表水和地下水；再者，粪便的大量堆积造成土质过肥，直接腐蚀农田，使其降低或失去生产能力。2养殖业污染畜禽粪便堆积发酵后，会产生氨、硫化氢、甲基硫醇63农膜污染农膜技术的推广在实现了大幅度高产稳产的同时，也产生了大量不溶解、不腐烂的废旧残留农膜。目前我国农膜产量达100万t，且每年以10%的速度增长。据统计，我国农膜年残留量高达35万t，残膜率达42%，即有近一半的农膜残留在土壤中，这是一个极大的隐患。当土壤中含废农膜过多时，会降低土壤的渗透功能，减少土壤含水量，造成土壤板结。残膜会造成农作物减产，并且农膜中所含的微量环境荷尔蒙物质还会对农产品带来污染，危害健康。3农膜污染74焚烧秸秆污染由于技术支持不够，秸秆利用率低，经济效益差，投入产出不合算，所以大多数秸秆是通过焚烧进行处理。焚烧秸秆污染已经影响到我国农业和国民经济的发展，是农业面源污染的重要构成因素。这样既浪费了秸秆中的有机营养物质，又造成了严重的大气污染。4焚烧秸秆污染85居民生活污水和固体废弃物污染农村自来水管的普及使居民的污水排放量大幅度增加。到2010年，全国村镇自来水普及率达到65%，人均用水约为100L/人/d，依此计算农村年废水量可能达到200亿t。由于没有配套的排水管道和规定的去向，没有污水处理系统，排向室外的污水或在街道上漫流，或沿排水明沟流到低洼处、沟塘水库及河流。长此以往，严重污染了地表水，并通过入渗影响地下水质。随着生活水平的提高，农村居民生活垃圾越来越多，全国每年合计增加生活垃圾273万t。生活垃圾利用率低，大部分都露天堆放，有很多甚至堆放在水池边，这不仅占去了大片可耕地，还可能传播病毒细菌，其渗漏液严重污染地表水和地下水，导致生态环境恶化。5居民生活污水和固体废弃物污染9三、农业面源污染的危害对水环境的危害：肥料中的氮素约10%~40%主要以硝态氮的形式经过土壤淋溶进入地下水中，在大水漫灌的条件下，硝态氮淋洗大量增加，导致水资源的污染。畜禽粪便中的大量有机物会随地表径流进入河流湖泊或溶到地下水中，严重污染地下水。生活污水的随意排放使污染物随地表径流深入河道，污染水质。地表水中的高浓度N、P元素还能引起水资源富营养化，高浓度的COD、BOD可能引起江河、湖水急速缺氧，导致水中生态平衡破坏。对生态环境的污染对土壤的危害：由于化肥的利用率低，使得大量N、P残留在土壤中，富集后容易流失。滥用化肥会污染农田土壤，使土壤团粒结构破坏，土壤孔隙堵塞，造成土壤保水保肥能力下降。农用薄膜主要是难降解的聚乙烯化合物，残留在土壤中会破坏耕作层土壤结构，使土壤孔隙减少，降低土壤通气性和透水性，影响水分和营养物质在土壤中的传输，使微生物和土壤动物的活力受到抑制。三、农业面源污染的危害对水环境的危害：对生态环境的污染对土壤102化肥的不合理使用造成蔬菜中的硝酸盐和亚硝酸盐积累超标，目前我国市场上的蔬菜超标现象已经相当严重。另外长期使用农药会导致农作物抗病虫害能力减弱，害虫的抗药性增强，从而不得不加大农药用量，使农产品中农药含量超标。土壤中残留的地膜会挥发出邻苯甲酸-2-异丁脂，经气孔进入叶肉组织而破坏阻碍叶绿素形成，降低光合作用，导致作物生长缓慢，产量下降。3饮用水水质的变坏会引起一些疾病，影响居民的健康。在我国农村，农村人口中与环境污染密切相关的恶性肿瘤死亡率逐步上升。各种面源污染直接威胁到农村人口的健康，还会通过水、大气和食品等渠道最终影响城市人口。对农产品品质的危害对居民生活的危害2化肥的不合理使用造成蔬菜中的硝酸盐和亚硝酸盐积累超标，目前11四、农业面源污染治理技术研究1
农村生活污水治理技术2生活垃圾和固体废物的处理3农膜的处理4农业化学品减量化技术5污染物质的生态拦截技术
四、农业面源污染治理技术研究1农村生活污水治理技12塔式蚯蚓生态滤池1
农村生活污水治理技术塔式蚯蚓生态滤池1农村生活污水治理技术13这种串联叠层布置,增加了光照面积,有助于滤池填料表面植物生长,强化其根部对污水中污染物质的吸附转化及泌氧作用。污水经过每一单元的吸附、转化后,流入下一单元进行净化,这种集约化布置更便于滤池管理、维护。这种串联叠层布置,增加了光照面积,有助于滤池填料表面植物生长14
该系统构造简单,如果能够合理利用地形,只需一次动力提升,随后依靠重力自流即可,故能耗低,而且整个系统运行过程中没有药剂消耗,通过控制柜来控制系统配水时间,运行维护非常方便,可节省人力物力,适合村镇污水处理造价低、运行费用少、低能耗或无能耗的要求。示范工程的实际运行结果表明,在表面水力负荷较高、平均进水浓度较低的条件下,塔式蚯蚓生态滤池对总氮、总磷的平均去除率达72.4%、96.2%,该系统构造简单,如果能够合理利用地形,只需一次动力提升15二、生活垃圾和固体废物的处理：生活垃圾、农作物秸秆、畜禽养殖废弃物等是我国农村主要的固体废弃物。1农作物秸秆农作物秸秆是农村主要的固体废弃物。主要方式还是以焚烧为主。目前，农作物秸秆的处理以还田为主,包括部分还田或全量还田。秸秆打捆收获后用作能源、建筑材料、工艺品等新型资源化方式也已形成一定的规模。二、生活垃圾和固体废物的处理：162畜禽粪便畜禽粪便资源化的主要途径是农肥化,固体部分经发酵后生产优质有机肥,再进行还田以实现循环利用。液体部分目前主要处理方式包括厌氧发酵生产沼气,或直接进入污水处理工程进行净化,或与农村的固体废弃物如秸秆、生活垃圾等进行联合发酵。3生活垃圾生活垃圾主要处理方法是对其进行填埋、焚烧或者与其他固体废弃物进行发酵。2畜禽粪便17三、农膜的处理㈠焚烧通过捡拾和土壤耕作，将废旧地膜和根茬集中到田间地头，进行焚烧。㈡丢弃通过捡拾和耕耙土地，将废旧地膜和根茬集中、丢弃于地头、路边、沟渠等地。㈢直接翻入耕地，主要是规模以上种植户或弱劳力种植户。因此，我们需要：㈠加强宣传引导㈡加快制定有关残膜回收的经济政策㈢大力推广适期揭膜技术㈣采取人工和机械回收相结合的措施㈤研究开发新材料，寻找农膜替代品㈥优化耕作制度三、农膜的处理18四、农业化学品减量化技术氮肥运筹优化技术:在施氮量相等的情况下,合理调整基追肥的分配比例,但是此类研究一般局限于较短时间,对于长期减量施肥对作物产量有何影响,尚需进一步探明。种植制度优化技术:
比如稻麦轮作制中引入豆科绿肥,既可降低旱季的施氮量,又可补充稻季的氮素。在太湖地区进行的水稻−紫云英轮作试验结果表明,冬季将小麦改为紫云英,稻季不施用化学氮肥,水稻产量可达到农户常规产量的95%左右,如果补充农户施氮量的30%,则可获得与农户正常产量相当的产量,或略有增产。
缓控释等新型肥料技术:缓控释肥料中养分的释放与作物养分需求比较吻合,养分的释放供应量前期不过多,后期不缺乏,具有“削峰填谷”的效果,可以大大降低向环境排放的风险。但是目前缓控释肥费用相对普通化肥较高,限制了其广泛使用。
施加土壤改良剂控制N、P流失:
生物质炭由于其良好的吸附性能、低廉的成本以及良好的生物亲和性,将其运用于农田营养盐释放控制,受到研究人员的关注。在农田表层20cm的土壤施加0.5%的生物质炭,可以减少15.2%的NH4+-N损失量。四、农业化学品减量化技术19五、污染物质的生态拦截技术农业面源污染物质大部分随降雨径流进入水体,在其进入水体前,通过建立生物(生态)拦截系统,有效阻断径流水中的N、P等污染物进入水环境,是控制农业面源污染物的重要技术手段。结合太湖地区实际情况提出了生态拦截型沟渠系统。生态拦截型沟渠系统主要由工程部分和植物部分组成,它的两侧沟壁和沟底均由蜂窝状水泥板组成,两侧沟壁具有一定坡度,沟体较深,沟体内相隔一定距离构建小坝减缓水速、延长水力停留时间,使流水携带的颗粒物质和养分等得以沉淀和去除。
蜂窝状混凝土板结构示意图沟壁中的蜂窝状水泥板孔直径为8.0cm,相邻两孔中心之间距离为20.0cm沟壁的设计五、污染物质的生态拦截技术蜂窝状混凝土板结构示意图沟壁中的20沟底的设计沟底也由蜂窝状水泥板构成,整个沟底布局平整,沟体深1m。其中田面水线为一般情况下田间水面的高度,它将整个沟体分为上、下两个部分,其中上部为沟梗,高约25cm,它能防止田面水溢流至生态拦截沟渠。沟体深约1.0m,上、下宽分别为1.4、1.0m。沟底的设计沟底也由蜂窝状水泥板构成,整个沟底布局平整,沟体21拦截坝构建示意图它具有中位、底位两个排水孔,根据需要可将拦截段的水位分为排干、半满和溢流3种状态,拦截坝的高度为30cm。辅助工艺：拦截坝拦截箱拦截坝构建示意图它具有中位、底位两个排水孔,根据需要可将拦截22拦截箱是生态拦截型沟渠中的又一重要辅助成分,拦截箱由箱体、基质和植物组成，箱体四周为孔状结构,水流能顺利进出箱体,内充基质。生态拦截型沟渠通过对沟壁、水体和沟底中养分的立体式拦截作用实现对农田流失氮磷的控制,对太湖流域农田排水中氮磷的平均去除率达48.36%和40.53%。拦截箱是生态拦截型沟渠中的又一重要辅助成分,拦截箱由箱体、基23技术研发与工程示范结合面源污染控制与管理结合发展趋势
五、农业面源污染发展趋势
系统控制与区域治理结合建立健全国家级农业面源污染监测评价与预警体系
技术研发与工程示范结合面源污染控制与管理结合发展趋势五、24ThankYou!ThankYou!农业面源污染现状分析及治理技术农业面源污染现状分析及治理技术主要内容农业面源污染治理技术研究农业面源污染的危害农业面源污染介绍农业面源污染现状农业面源污染未来发展趋势主要内容农业面源污染治理技术研究农业面源污染介绍农业面源污染27一、农业面源污染
农业面源污染又称农业非点源污染，是指在农业生产活动中，氮素和磷素等营养物质、农药、重金属以及其他有机和无机污染物质、土壤颗粒等沉积物，从非特定的地点，以不同的形式对大气、土壤和水体等环境形成污染，尤其是通过农田地表径流和地下渗漏造成水域环境的污染。农业面源污染的特点是面广、分散、隐蔽，来源多、增长快、处理率低。一、农业面源污染介绍一、农业面源污染一、农业面源污染介绍28二、农业面源污染现状二、农业面源污染现状1农药化肥污染面对巨大的人口压力，我国农业土地资源的开发已接近超强度利用，化肥农药的施用成为提高土地产出水平的重要途径。过量施用农药、化肥带来了严重的面源污染。iagram138.6万t128.0万t108.7万t73.3万t1990年1995年2000年2004年农药残留会通过地表径流流入沟渠荷塘，造成水体的污染，还残留在食品中，带来严重的食品安全问题。大量的废氮废磷流失严重污染了地下水，并使得湖泊、池塘和浅海水域生态系统富营养化，水藻生长过剩，水体缺氧，水生生物死亡。过量施用化肥还导致土壤肥力下降，为了维持农田生产力，农民会更加增施化肥，这种恶性循环造成了严重的面源污染。二、农业面源污染现状二、农业面源污染现状1农药化肥污染ia29恶性循环加重了污染恶性循环加重了污染302养殖业污染随着畜牧业的发展，农村已经建立了一大批养殖场，由于缺乏相应的环境管理机制，带来了畜禽粪便废弃物的随意排放和污水污染问题。据统计，每年畜禽粪便产生量相当于工业固体废弃物的2.7倍，而且其中含有的有机污染物远远超过工业排放。水产养殖业也对湖泊、水库造成很大的污染。畜禽粪便堆积发酵后，会产生氨、硫化氢、甲基硫醇等有害气体，严重影响空气质量；其次粪便的淋溶性强，能通过地表径流污染地表水和地下水；再者，粪便的大量堆积造成土质过肥，直接腐蚀农田，使其降低或失去生产能力。2养殖业污染畜禽粪便堆积发酵后，会产生氨、硫化氢、甲基硫醇313农膜污染农膜技术的推广在实现了大幅度高产稳产的同时，也产生了大量不溶解、不腐烂的废旧残留农膜。目前我国农膜产量达100万t，且每年以10%的速度增长。据统计，我国农膜年残留量高达35万t，残膜率达42%，即有近一半的农膜残留在土壤中，这是一个极大的隐患。当土壤中含废农膜过多时，会降低土壤的渗透功能，减少土壤含水量，造成土壤板结。残膜会造成农作物减产，并且农膜中所含的微量环境荷尔蒙物质还会对农产品带来污染，危害健康。3农膜污染324焚烧秸秆污染由于技术支持不够，秸秆利用率低，经济效益差，投入产出不合算，所以大多数秸秆是通过焚烧进行处理。焚烧秸秆污染已经影响到我国农业和国民经济的发展，是农业面源污染的重要构成因素。这样既浪费了秸秆中的有机营养物质，又造成了严重的大气污染。4焚烧秸秆污染335居民生活污水和固体废弃物污染农村自来水管的普及使居民的污水排放量大幅度增加。到2010年，全国村镇自来水普及率达到65%，人均用水约为100L/人/d，依此计算农村年废水量可能达到200亿t。由于没有配套的排水管道和规定的去向，没有污水处理系统，排向室外的污水或在街道上漫流，或沿排水明沟流到低洼处、沟塘水库及河流。长此以往，严重污染了地表水，并通过入渗影响地下水质。随着生活水平的提高，农村居民生活垃圾越来越多，全国每年合计增加生活垃圾273万t。生活垃圾利用率低，大部分都露天堆放，有很多甚至堆放在水池边，这不仅占去了大片可耕地，还可能传播病毒细菌，其渗漏液严重污染地表水和地下水，导致生态环境恶化。5居民生活污水和固体废弃物污染34三、农业面源污染的危害对水环境的危害：肥料中的氮素约10%~40%主要以硝态氮的形式经过土壤淋溶进入地下水中，在大水漫灌的条件下，硝态氮淋洗大量增加，导致水资源的污染。畜禽粪便中的大量有机物会随地表径流进入河流湖泊或溶到地下水中，严重污染地下水。生活污水的随意排放使污染物随地表径流深入河道，污染水质。地表水中的高浓度N、P元素还能引起水资源富营养化，高浓度的COD、BOD可能引起江河、湖水急速缺氧，导致水中生态平衡破坏。对生态环境的污染对土壤的危害：由于化肥的利用率低，使得大量N、P残留在土壤中，富集后容易流失。滥用化肥会污染农田土壤，使土壤团粒结构破坏，土壤孔隙堵塞，造成土壤保水保肥能力下降。农用薄膜主要是难降解的聚乙烯化合物，残留在土壤中会破坏耕作层土壤结构，使土壤孔隙减少，降低土壤通气性和透水性，影响水分和营养物质在土壤中的传输，使微生物和土壤动物的活力受到抑制。三、农业面源污染的危害对水环境的危害：对生态环境的污染对土壤352化肥的不合理使用造成蔬菜中的硝酸盐和亚硝酸盐积累超标，目前我国市场上的蔬菜超标现象已经相当严重。另外长期使用农药会导致农作物抗病虫害能力减弱，害虫的抗药性增强，从而不得不加大农药用量，使农产品中农药含量超标。土壤中残留的地膜会挥发出邻苯甲酸-2-异丁脂，经气孔进入叶肉组织而破坏阻碍叶绿素形成，降低光合作用，导致作物生长缓慢，产量下降。3饮用水水质的变坏会引起一些疾病，影响居民的健康。在我国农村，农村人口中与环境污染密切相关的恶性肿瘤死亡率逐步上升。各种面源污染直接威胁到农村人口的健康，还会通过水、大气和食品等渠道最终影响城市人口。对农产品品质的危害对居民生活的危害2化肥的不合理使用造成蔬菜中的硝酸盐和亚硝酸盐积累超标，目前36四、农业面源污染治理技术研究1
农村生活污水治理技术2生活垃圾和固体废物的处理3农膜的处理4农业化学品减量化技术5污染物质的生态拦截技术
四、农业面源污染治理技术研究1农村生活污水治理技37塔式蚯蚓生态滤池1
农村生活污水治理技术塔式蚯蚓生态滤池1农村生活污水治理技术38这种串联叠层布置,增加了光照面积,有助于滤池填料表面植物生长,强化其根部对污水中污染物质的吸附转化及泌氧作用。污水经过每一单元的吸附、转化后,流入下一单元进行净化,这种集约化布置更便于滤池管理、维护。这种串联叠层布置,增加了光照面积,有助于滤池填料表面植物生长39
该系统构造简单,如果能够合理利用地形,只需一次动力提升,随后依靠重力自流即可,故能耗低,而且整个系统运行过程中没有药剂消耗,通过控制柜来控制系统配水时间,运行维护非常方便,可节省人力物力,适合村镇污水处理造价低、运行费用少、低能耗或无能耗的要求。示范工程的实际运行结果表明,在表面水力负荷较高、平均进水浓度较低的条件下,塔式蚯蚓生态滤池对总氮、总磷的平均去除率达72.4%、96.2%,该系统构造简单,如果能够合理利用地形,只需一次动力提升40二、生活垃圾和固体废物的处理：生活垃圾、农作物秸秆、畜禽养殖废弃物等是我国农村主要的固体废弃物。1农作物秸秆农作物秸秆是农村主要的固体废弃物。主要方式还是以焚烧为主。目前，农作物秸秆的处理以还田为主,包括部分还田或全量还田。秸秆打捆收获后用作能源、建筑材料、工艺品等新型资源化方式也已形成一定的规模。二、生活垃圾和固体废物的处理：412畜禽粪便畜禽粪便资源化的主要途径是农肥化,固体部分经发酵后生产优质有机肥,再进行还田以实现循环利用。液体部分目前主要处理方式包括厌氧发酵生产沼气,或直接进入污水处理工程进行净化,或与农村的固体废弃物如秸秆、生活垃圾等进行联合发酵。3生活垃圾生活垃圾主要处理方法是对其进行填埋、焚烧或者与其他固体废弃物进行发酵。2畜禽粪便42三、农膜的处理㈠焚烧通过捡拾和土壤耕作，将废旧地膜和根茬集中到田间地头，进行焚烧。㈡丢弃通过捡拾和耕耙土地，将废旧地膜和根茬集中、丢弃于地头、路边、沟渠等地。㈢直接翻入耕地，主要是规模以上种植户或弱劳力种植户。因此，我们需要：㈠加强宣传引导㈡加快制定有关残膜回收的经济政策㈢大力推广适期揭膜技术㈣采取人工和机械回收相结合的措施㈤研究开发新材料，寻找农膜替代品㈥优化耕作制度三、农膜的处理43四、农业化学品减量化技术氮肥运筹优化技术:在施氮量相等的情况下,合理调整基追肥的分配比例,但是此类研究一般局限于较短时间,对于长期减量施肥对作物产量有何影响,尚需进一步探明。种植制度优化技术:
比如稻麦轮作制中引入豆科绿肥,既可降低旱季的施氮量,又可补充稻季的氮素。在太湖地区进行的水稻−紫云英轮作试验结果表明,冬季将小麦改为紫云英,稻季不施用化学氮肥,水稻产量可达到农户常规产量的95%左右,如果补充农户施氮量的30%,则可获得与农户正常产量相当的产量,或略有增产。
缓控释等新型肥料技术:缓控释肥料中养分的释放与作物养分需求比较吻合,养分的释放供应量前期不过多,后期不缺乏,具有“削峰填谷”的效果,可以大大降低向环境排放的风险。但是目前缓控释肥费用相对普通化肥较高,限制了其广泛使用。
施加土壤改良剂控制N、P流失:
生物质炭由于其良好的吸附性能、低廉的成本以及良好的生物亲和性,将其运用于农田营养盐释放控制,受到
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