天津市農村非點源污染控制對策
1 問題的提出
隨著人類經濟活動的深入發展，水環境污染問題已成為全球性問題。在點源污染控制達到一定程度后，非點源污染的嚴重性逐漸表現出來，其主要來源包括施用過量的農用化學品、畜禽養殖糞尿和農村廢棄物等。非點源污染造成大量氮磷營養物、有毒有害物質等進入江河、湖泊、水庫，致使水體水質變差，不僅直接破壞了水生生物生存環境，導致水生生態系統失衡，而且還影響人類的生產和生活，威脅人體健康。
2004年啟動并實施的“全球環境基金贈款（GEF）海河流域水資源與水環境綜合管理項目”，為世界銀行贈款項目，總項目辦設在水利部和環境保護部（中央項目辦）。項目旨在使海河流域水資源與水環境綜合管理獲得提高和重大的進步，降低對渤海的污染。本研究為“天津市水資源與水環境綜合管理規劃”的下設專題之一“城市和農村非點源污染控制研究”，自2005年啟動，對天津市的（農村）非點源污染進行了全面調查研究，于2008年6月完成課題。研究基礎數據按照中央項目辦的要求，統一以2004年為基準年。
2 天津市農村非點源污染現狀
天津市素有“九河下梢”之稱，海河流域眾多流經河北省、北京市的河流最終都在天津匯入渤海。受點源、非點源污染的影響，目前除飲用水輸水河道外，天津市境內河流以V類和劣V類水質為主，水環境狀況亟待進一步提高。加強天津市非點源污染控制研究對改善水體水質、改變城鄉環境顯得越來越重要。
2.1 背景狀況
天津市共轄18個區縣，包括市內6個區和12個農業區縣，12個農業區縣分別是：環城四區即東麗區、西青區、北辰區、津南區；濱海三區即塘沽區、大港區、漢沽區；二區三縣即武清區、寶坻區、靜海縣、寧河縣、薊縣。這些農業區縣以種植和養殖業為主，其生產的農副產品主要是為市區服務。
天津市土地總面積約1.18萬km2，其中，農用地占到全市土地面積的一半以上，遠大于城市用地。2004年，全市化肥、農藥施用量（折純量）分別為22.85萬噸、3032噸，耕地平均施用強度分別達5.50×10-2kg/m2、7.3×10-4kg/m2，遠高于全國水平（化肥、農藥施用強度分別為0.039kg/m2、3.8×10-4kg/m2。全市生豬出欄551.6萬頭，規模經營出欄223.9萬頭，生豬規模化程度為40.6％；家禽出欄9184萬只，規模經營出欄961萬只，家禽規模化程度為10.5％。全市農村人口376.38萬人，占天津市總人口的40.4％。全市化肥施用、畜禽養殖及農村人口主要分布在邊遠農業郊縣。近年來，隨著農業區縣種植和養殖業的迅速發展，其帶來的污染也日益嚴重，逐漸影響著地表水環境和城鄉居民環境衛生。
2.2 非點源污染負荷
依據相關數據計算2004年天津市農村非點源主要污染物排放量，從而定量了解非點源污染情況。計算方法和結果分別見表1、表2。
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從表2可知，2004年天津市農村非點源污染物排放量：COD為131,580t、NH3-N為21,814t。依照中國環境規劃院《全國水環境容量核定工作常見問題辨析》技術報告的建議，取非點源污染物入河系數為0.1。從而得出，2004年天津市農村非點源污染物入河量分別為：COD13,158t、NH3-N2181.4t。可以看出，農村非點源污染已成為影響城鄉環境質量優劣的重要原因之一。
天津市各區縣農村非點源COD平均排放水平為：薊縣、寶坻區、武清區的農村非點源污染物入河量最多，COD入河量均超過0.0141kg/m2以上；其次為北辰區、靜海縣、寧河縣，COD入河量均在0.0126kg/m2以上；大港區的農村非點源污染物入河量較少，COD入河量均在0.0042kg/m2以下；其余區處于中等水平，COD入河量在0.0042～0.0126kg/m2之間。可以看出，農村非點源污染物入河量較多的區縣主要分布在邊遠的農業區縣和濱海新區（塘沽區、漢沽區和大港區）的農村非點源污染物入河量較少。
2.3 非點源影響及原因分析
（1）影響分析
非點源污染主要是地表累積的污染物在降雨沖刷作用下下滲或形成徑流進入地下、地表水體，影響水體水質，污染環境。2006年，天津市環境保護科學研究院在天津市薊縣開展了降雨徑流監測試驗，結果顯示，非點源污染物導致農村地區降雨產生的地表徑流水質較差：農田徑流、農村地表（包括畜禽散養）徑流不同時段污染物監測值顯示COD、氨氮濃度均不同程度地超過地表水標準V類水體（即天津市主要受納河流水質標準）。薊運河、獨流減河、潮白新河、北京排污河、永定新河等天津市主要河流，受農村非點源污染物中所含固體物質、營養物質以及有毒物質影響，2004年總體水質為劣Ⅴ類。天津市主要河流均不同程度受到畜禽養殖、農田徑流、農村生活等非點源污染影響。
（2）原因分析
非點源污染的主要原因有：
1）天津市規模化畜禽養殖程度不高，2004年，天津市生豬規模化出欄不到生豬出欄總量的一半；家禽規模化更低。畜禽糞便無害化處理率低，大都未經處理堆放在地面或直接還田，糞便污染物普遍存在流失現象。
2）天津市化肥施用水平（5.50×10-2kg/m2）高于全國水平，更遠高于國家推薦的生態示范區施肥標準（0.025kg/m2），過量施用的化肥導致N、P等營養物質大量進入環境。上述主要原因導致非點源污染給農村環境、水體水質帶來極大的影響。
3 非點源污染控制目標
目前，天津市化肥施用量仍在不斷增長，畜禽養殖業也在迅速發展。依照《天津市國民經濟和社會發展第十一個五年發展規劃》（以下稱“天津市‘十一五’規劃”），到2010年，天津市耕地保有面積將基本維持在目前的水平，畜禽養殖業產值將達到農業總產值的65％以上。由此預測，天津市非點源，特別是農田徑流、畜禽養殖產生的污染若不采取有效措施，將會快速增加，進而會加劇對主要河道、飲用水源的影響。對天津市農村非點源污染的控制已迫在眉睫。
天津市非點源污染控制目標為：加大對農田地表徑流的控制，實施農田合理施肥，推進節水灌溉，減少農田排水污染；控制農村畜禽養殖污染，提高畜禽養殖集約化程度，加強養殖小區的環境管理；完善農村環境管理，加強農村生活污染物的集中處理處置。最終使得農田徑流、畜禽養殖、農村生活產生的非點源污染有所降低，鄉村環境得到改善，非點源污染對地表水體的影響減小。
通過實施一系列非點源污染控制措施，開展示范工程，逐步實現對非點源污染的控制。
4 控制非點源污染的對策措施
針對農村非點源污染的不同來源，分別提出與農田種植、畜禽養殖、農村生活污染相對應的控制措施。
4.1 農田徑流污染控制措施
控制化肥、農藥施用強度，增加有機肥施用量；加強節水工程建設力度，逐步提高噴灌、微灌等先進節水灌溉技術的比重，控制農田徑流污染。
（1）實施測土配方工程
測土配方是指取土樣測定土壤養分含量，經過對土壤的養分診斷，按照莊稼需要的營養“開出藥方、按方配藥”，通過分析作物需肥規律，掌握土壤供肥和肥料釋放等相關變化特點，從而確定施用肥料的種類、配比和施用量，實現科學施用肥料。測土配方施肥包括測土、配方、配肥、供肥和施肥指導五個環節，通過測土配方施肥，農作物增產幅度一般在8%～15％；化肥利用率可提高5個百分點以上，每畝耕地平均可節肥10公斤左右。測土配方施肥可減少化肥施用量，進而減少農田徑流中營養物N、P等。測土配方施肥同時可改善土
壤理化性狀，增強保水保肥能力，是現階段符合我國國情的科學施肥方法。
目前，天津市已在薊縣和靜海縣設立試點開展測土配方施肥工作，應進一步在全市其它農業區縣逐步開展測土配方工程。
（2）開展農業綜合節水灌溉
農業節水灌溉包括工程節水、農藝節水和管理節水，通過綜合節水灌溉實現減少輸水損失、降低作物蒸騰蒸發量，減少農田排水、氮磷等營養物的流失，減少農業非點源污染。常用的節水技術有：
1）調虧灌溉。通過控制土壤的水分，根據作物對水分的虧缺反應，進行灌溉。實現減少作物蒸騰蒸發量以及棵間蒸發量。調虧灌溉不需要任何工程投入，農民易于掌握和操作。
2）秸稈覆蓋保水技術。秸稈覆蓋可降低棵間土壤含水量的無效蒸發損失，增大葉面有效蒸騰，起到保水保墑，有利于降水等水分的滲入，減少地面徑流及土壤流失。
3）低壓管道＋地面閘管＋小畦灌溉及其它節水灌溉技術。低壓管道輸水代替明渠閘管灌溉系統，將灌溉水經配水口直接送入田間，配水口的出流量根據溝（畦）規模和土壤特性，通過閘板進行調節，可提高灌水均勻度，大大提高輸水效率。
采用水平畦灌、隔溝灌溉和間隙灌溉等灌水方法，也可以起到田間灌溉節水效果。研究表明，間隙灌溉比傳統地面灌溉可節水10％～30％，減少尾水57％，減少深層滲漏64％。
4）選擇節水灌溉品種。不同品種的作物水分利用率差異較大，如冬小麥和夏玉米品種中的節水品種可比普通品種節水10％以上。通過生物技術培育并選擇應用節水品種也是有效節水的途徑。
5）綜合高效節水模式。集成以低壓輸水、小畦灌溉、非充分灌溉制度和秸稈覆蓋等經濟實用性技術為主體的糧田綜合節水技術模式；調整農業產業結構、壓冬春耗水型大的作物、建立區域適水型節水農業結構；以灌溉和職能控制為主的大棚蔬菜高效節水模式和以微灌為主體的苗木果園綜合高效節水模式；最大限度地利用降水、合理高效地利用地下水、科學實時地調控土壤水，從而實現提高降水利用率和農田水分利用率及產出效率。
目前天津市節水灌溉面積278萬畝，僅占有效灌溉面積的52.6％。推薦在井灌區采用優化節水灌溉制度和綜合農業節水措施，充分利用降雨、土壤水和地下水；在渠灌區積極開發淺層地下水資源，推行井渠結合的灌溉方式；在山地旱農區建設以坡地改梯田為重點的基本農田，建立集蓄徑流節水綜合技術體系；因地制宜調整作物種植結構，適當壓縮冬小麥播種面積，灌溉農業與旱地農業并舉；在城郊與經濟條件好的地區，大力發展噴灌和微灌。
測土配方、科學施肥、農業綜合節水等措施有助于減少氮、磷等營養物的流失和農田排水，從而減少農村非點源對環境的污染。
4.2 開展畜禽糞污資源化利用
畜禽養殖方式分為散養和集中養殖。散養產生的糞便污染不易控制，通過建設清潔畜牧養殖小區或規模化養殖場，對農戶散養畜禽進行集中養殖，將畜禽產生的糞便污染物集中處理。
以沼氣為紐帶的畜禽糞便綜合利用是畜禽場處理糞便的主要途徑。建設畜禽糞便利用工程及戶用沼氣工程，將禽畜糞便進行處理，制取沼氣作為生活、生產用能；制取優質沼肥用于農田土壤改良，可使作物增收。對于畜禽場的固、液糞污，固體部分高溫好氧發酵處理后還田，液體部分處理達標后排放。通過開展畜禽糞污資源化利用，使飼養小區或養殖場產生的糞便污物變廢為寶，減少畜禽養殖污染對環境的影響。
4.3 農村生活污染控制措施
農村生活污染主要是農村污水、垃圾處理不當導致的農村環境臟、亂等問題。農村生活污染控制措施有：
（1）推廣建立農村文明生態村
搞好城鎮化布局規劃，因地制宜地建設生態示范小城鎮和文明生態村。國家對小城鎮和文明生態村有統一的標準，具體體現在環保上的措施有：整體凈化，有專職保潔人員，垃圾日產日清，無柴草亂垛、糞土亂堆、垃圾亂倒、污水亂潑、禽畜亂跑現象；村莊綠化覆蓋率達到35%等。文明生態村的建立，可從源頭預防、污染治理等各方面減少農村生活污染。
（2）建設農村環保設施
加快農村環境基礎設施建設，在各區縣建設污水處理廠和垃圾處理場，對村鎮生活污水、垃圾實行集中處理。提高農村地區污水處理率和農村垃圾無害化處理率，從而有效減少農村生活產生的非點源污染。
（3）開展農業廢物綜合利用
普及農村沼氣、推廣生物質能和太陽能等可再生能源的利用，鼓勵和扶持農村開發利用清潔能源，搞好作物秸稈等的資源化利用。利用畜禽糞便和作物秸稈轉化生物質能，對畜禽糞便和作物秸稈進行消化處理作為有機肥；開展作物秸稈還田，鼓勵利用農作物秸稈及殼皮生產建材、飼料等產品；大力開展對廢農膜、地膜的回收和再生利用。具體工程措施如：建設生物質氣化集中供氣工程、秸稈氣化站、秸稈肥料加工廠，建設農村各類戶用沼氣模式等秸稈綜合利用工程。
上述措施可以有效減少農村地區非點源污染、改善城鄉用水衛生、改進農村能源結構、提升農村環境質量。
5 村落污染控制示范項目
為體現非點源污染控制效果，加強對重點流域特別是飲用水源地的非點源污染控制，“十一五”期間，天津市選擇于橋水庫周邊村落畜禽污染控制項目為示范項目。
5.1 于橋水庫及姚白莊村落概況
于橋水庫位于天津市北部薊縣城東4公里處，是引灤入津輸水工程的重要通道。由于水庫周邊居民的活動，村落生活、畜禽養殖、農田種植等產生的非點源污染隨降雨下滲及徑流入庫，給村落地下水和于橋水庫水質帶來極大的安全隱患。姚白莊村位于于橋水庫北岸，全村人口約1050人。畜禽養殖是該村的主要產業，目前年生豬存欄約3000頭，養殖方式大多為分散養殖，除生豬外，全村雞年存欄約1萬只。
5.2 示范項目
姚白莊村畜禽污染控制目標為：有效利用動物糞便，改善公共衛生，削減村莊內動物糞便對地下水和于橋水庫的污染。為更好地處置糞便污染，篩選厭氧消化和堆肥兩種不同方案，并進行比選，從而確定最適宜姚白莊畜禽糞便污染的控制措施。厭氧消化流程及產品利用方式示意見下圖。
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堆肥和厭氧消化兩種方案各有特點。堆肥的優點是投資少，但堆肥原料除動物糞便外還需要較多作物秸稈、樹皮落葉等以提供更多碳源。此外，堆肥產生的有機肥料更多是用作土壤改良劑，并不減少農田化肥量；厭氧消化則充分挖掘了畜禽糞便所有價值，可產生清潔能源和優質肥。
綜合來看，厭氧消化處理工藝更有利于處理姚白莊的畜禽糞便。通過厭氧消化處理，產生的沼氣可供村莊居民燒水做飯和供暖發電，流出物肥料春季可用于玉米施肥，秋季則可用于冬小麥施肥。據估計，姚白莊3000頭成豬的糞便產生的沼氣除了為厭氧消化系統供熱以保持工作溫度外，可供全村30%～40%的家庭用來作飯；產生的熱量除為厭氧消化設施供熱外，剩余可用于冬季豬圈供熱和家庭取暖。通過在全村建立一座集中式厭氧消化系統，處理人畜糞便和生活垃圾，減少畜禽糞便對村莊地下水和于橋水庫的污染，改善村莊環境衛生。
6 結語
隨著經濟的發展，農業及畜禽業帶來的污染也日益突出，2004年天津市農村非點源污染物入河量分別為：COD13,158t、NH3-N2181.4t。受其影響，天津市地表水體以V類、劣V類為主，農村非點源污染已成為影響城鄉環境衛生和地表水質安全的重要因素。針對不同來源的農村非點源污染采取一系列對應措施：對農田徑流污染實施測土配方工程、增加有機肥施用量，減少化肥投入量；實施農業綜合節水灌溉措施，減少農田徑流污染。對畜禽養殖及農村生活污染通過開展畜禽糞污、農業廢物綜合利用，建設農村環保設施等措施，實現畜禽糞便管理、農村環境整治。最終實現控制農村非點源污染，改善村莊環境衛生，達到環境效益和社會效益的雙贏。
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