农业污染国内外研究进展及防控对策建议，本文主要内容关键词为：研究进展论文,防控论文,对策论文,国内外论文,建议论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
农业污染是指由于人类在农业生产活动中，不合理地使用农业生产资料和生产措施，对环境造成有害残留及生态破坏等导致的环境污染。农业污染主要来自残留及流失的农药化肥、秸秆焚烧、土壤中的农用膜、畜禽养殖产生的粪便、生活垃圾和污水等；由于农业污染具有发生随机、影响滞后、原因复杂、途径广泛等特征，成为土壤和大气污染、农产品质量下降，特别是水体污染的主要影响因素。随着我国城镇化和新农村建设进程的加快，经济发展和资源环境的矛盾日益突出，农业污染对环境的压力持续加大，现已成为影响农业现代化和建设美丽中国全局的一个突出问题。
1 国外发达国家农业污染研究进展
随着世界各国对工业污染的有效控制，农业污染问题日益凸显，发达国家在农业污染的基础研究和防控技术及管理措施等方面开展了大量研究探索。
1.1 美国
美国的调查评估报告显示，1990年面源污染约占总污染量的2/3，其中农业面源污染占面源污染总量的68%～83%，导致50%～70%的地面水体被污染或受影响，美国环保署在2003年宣布农业源已经成为水污染的第一大污染源[1]。美国采取的主要防控措施一是政策措施，二是技术措施，三是有机农业和绿色农业等综合环保措施。经过多年的治理控制，农业污染已大幅减少。据2006年统计，美国农业污染面积已比1990年减少了65%。美国在农业政策方面有系统的法律框架，如美国环保局实施了面源污染管理计划，农业部实施了乡村清洁水计划、国家灌溉水质计划、农业水土保持计划、清洁水法案、最大日负荷计划、杀虫剂实施计划等，并积极鼓励农民对农业污染进行主动性控制，在法律方面有效控制农业生产中高毒性农药的投放，对减少农业污染起到很大的作用。在技术措施方面主要使用基于自愿和奖励的最佳管理措施(BMPs)控制农业源污染[2]。最佳管理措施BMPs包括4类：一是减少粪便中的磷含量，例如对牲畜的精细喂养；二是改变水文状态，例如排水管、排水渠的改变；三是土地使用功能的改变，例如将临近水域的土地变为河岸缓冲带；四是乡村土地上磷的重新分配，如分散牲畜粪便。BMPs由于具有较大的灵活性得到一定程度的推崇，并且这种基于奖励和资源利用的方法也不会对本国的农业发展造成负面影响。美国在农业污染控制上对农民没有或只有很少补贴，极力推广成本低廉、操作简单的替代技术[3]，关键是鼓励农民自愿采用环境友好的环保控制技术，其主要控制技术有农田最佳养分管理、有机农业或综合农业管理模式、等高线条带种植、农业水土保持技术措施等。美国大力发展环保农业模式，投入大量资金，致力于专业化、集约化、低污染、低投入、高成效、高产量的农业，推出了有机农业、绿色农业、生物农业、再生农业等运行模式。
1.2 欧盟
欧洲各国农业污染也成为地表水氮磷富集的最主要来源。荷兰农业污染氮磷分别占环境污染负荷的60%和45%；瑞典来自农业面源的氮磷占流域输入总量的60%～80%。欧盟的农业污染控制主要是根据欧盟综合污染防治(IPPC)指令96/61/DE的规定，采用最佳可用技术(BAT)作为能够达到对整个环境进行高水平保护的重要工具[4]。欧盟农业集约化程度很高，西欧国家自20世纪80年代末以来逐步实施农业投入氮、磷总量控制，氮、磷化肥用量分别下降了大约30%和50%，连续20年氮、磷化肥用量的大幅度下降使得农业源污染得到了有效的控制。农药、化肥及畜禽废水等排污量大大减少，农田环境及生态环境得到了较大的改善。由于欧盟成员国在大幅度减少氮、磷化肥用量的同时，通过农业政策的落实，提升农业科技水平，提高氮、磷化肥和农业系统中有机氮、磷资源的利用率，促进高产水平下物质投入在生产系统内部的良性循环，虽然耕地面积和化肥投入量不断下降，但其耕地产出率和作物产量逐年上升，粮食总产和单产分别比20世纪90年代初期增加了57%和80%。2000年欧盟颁布了《欧盟水框架指令》(EU Framework Water Directives)启动了流域管理计划，用以控制面源污染对水体的影响[5]。欧盟欧洲环境信息观测网(EIONET)重点研究与解决农业污染问题，对生物污染、化学污染、饲料污染等固体与液体污染物进行了重点关注。欧盟各成员国对耕地土壤养分含量进行定期检测，并利用现代信息技术进行管理，大大推进了养分精准化利用水平。英国为了有效防控地下水的硝基盐污染，在全国实行了分区管理，在硝酸盐脆弱区域制定严格的禁止施肥的封闭期。目前，欧盟倾向于综合污染预防与控制的灵活政策，即允许地方政府根据当地实际情况，根据BAT技术针对不同的企业分别确定不同的排放标准，而不是提出统一的硬性排放标准。
1.3 日本
20世纪60年代，日本农业污染开始加重，引起了政府高度重视，推出了环保型农业发展模式，推广环保农业。其目的是在环境容量内重新构筑能够降低环境破坏的农业生产技术体系，具体措施包括：确定环境标准和环境容量；减少农药和化肥使用量，使用硝化抑制剂和化肥缓释剂；通过不同土地利用方式的交叉组合控制面源污染等。日本在农业环境保护和立法上实行政策支持、立法配套的做法，实行了世界上最为严格的环境标准，对污染型产业的发展形成了强大的约束力。日本的政策支持包括对环保型农户建设实行硬件补贴和无息贷款支持以及税收减免等优惠政策；立法配套包括针对农业的法律法规有《食物、农业、农村基本法》、《可持续农业法》、《堆肥品质管理法》、《食品废弃物循环利用法》等多部，从总法到具体单项法规、从农业生产投入品到农产品加工等各个环节做到法律法规配套，尽可能减少法律法规盲区，这些法律措施的综合运用在日本取得了很好的环境效益。2001年以来，日本政府还相继出台了《农药取缔法》、《土壤污染防治对策法》等法律法规[6]。在农业污染防治上实施有机农业、生态农业和保护性耕作等，实施限定性农业技术标准，规定肥料类型、施肥期、施肥方法、畜禽场的农田和化粪池的最低面积或容积配额等技术，以及对质量较差的耕地实行休耕或改变利用方式等措施相继推广应用，有效地减少了农业污染。
2 我国农业污染主要来源
我国农业污染主要来源包括：农业生产活动中的化肥、农药的不合理使用，污水灌溉，集约化养殖场排放污染以及农村生产生活废弃物的污染等[7-10]。
2.1 农药化肥污染
我国是农业大国，农药使用量2011年已达到178.70万t，单位面积平均用量比世界发达国家高2.5倍～5倍，2011年比1990年增长2.34倍(表1)，每年施撒到农田中的农药只有约1/3能被作物吸收利用，大部分进入了水体、土壤及农产品中，遭受残留农药污染的作物面积超过0.67亿
，直接威胁到人类健康。
近20年来我国化肥使用量逐年增长，2011年全年使用量已高达5 704.2万t，国际公认的化肥施用安全上限是225
，但目前我国农用化肥单位面积平均施用量已达到434.3，是安全上限的1.93倍。欧盟国家的化肥利用率高达70%～80%，而我国化肥利用率仅为30%～40%，在东南部沿海一些经济发达地区，化肥施用水平已高达每公顷600 kg以上，化肥利用效率却维持在35%左右的较低水平，致使化肥中氮磷大部分进入了水体、土壤中，使全国耕地和水体遭受了不同程度的污染。
2.2 农膜污染
我国地膜覆盖面积和使用量均居世界第一。由于地膜覆盖、大棚设施等农业技术的普及，农膜污染也在加剧，2010年全国农用塑料薄膜使用量达到217.3万t，其中地膜118.4万t，地膜覆盖面积达到1559.1万，2000-2010年全国设施种植面积增加1.7倍，农用塑料薄膜用量提高约80%。由于农膜质量不过关，塑料制品中增塑剂酞酸酯化学污染严重，加之回收手段落后，耕地中留有大量不能自然降解的农膜残片造成土壤物理污染。
2.3 污水灌溉
我国农田污水灌溉面积不断扩大，到21世纪初已达约360万，污灌区土壤污染严重[11]，影响生态安全和人体健康，如2007年对沈阳张士灌区调查显示[12]：土壤镉超标样点数达100%，水稻糙米样品含镉量在0.44
～0.86之间，均超国家卫生标准，比20世纪80年代该地区的浓度增加335%～755%。据第一次全国污染源普查公报显示，全国各类污染源废水排放量总量2 092.8亿t，含重金属(镉、铬、砷、汞、铅)900 t。
2.4 畜禽养殖
随着我国畜禽养殖能力大幅度提高，畜禽养殖业的污水、粪便等废弃物大量增加。初步估算，每年畜禽粪便排放总量达25亿t，大多数养殖场粪便、污水的贮运和处理能力不足，许多规模化养殖场没有污染防治设施，大量粪便、污水未经有效处理直接排入水体，造成严重的环境污染。2010年第一次全国污染源普查结果显示[13]，总氮的排放量比例：种植业占59.1%，畜禽养殖业占37.9%，水产养殖业占3.0%；总磷的排放量比例：种植业占38.2%，畜禽养殖业占56.3%，水产养殖业占5.5%(表2)。由于农业面源污染没有得到有效控制，进而造成河流、湖泊等水体的富营养化，使之失去生产和生活的使用价值。
2.5 农村生产生活废弃物污染
全国农村每年产生的农村生活垃圾约为112亿t，几乎全部露天堆放或未经腐熟直接施入农田；农村居民生活每年产生的超过2500万t的污水几乎全部直排；因固体废弃物堆存被占用或毁损的农田为1300
，农村生产生活废弃物污染河流、土壤和地下水，使农村环境质量严重恶化。
3 我国农业污染研究进展
我国农业污染研究相对较晚，20世纪80年代主要是在应用国外模型的基础上，结合我国农业污染的特点进行污染宏观特征与污染负荷估算模型的研究。进入21世纪，我国农业面源污染对环境的影响进一步加剧[14]，污染防控逐步成为现代农业生产和经济可持续发展的重大课题。在国家“九五”、“十五”的一系列科研课题基金的资助下，科研工作者开展了大量的研究工作，逐步形成了以农业生产投入品源头减量和种植业废弃物资源化综合利用为重点，通过实施新能源利用、秸秆加工、环境友好肥料、畜禽粪便处理、生物农药和生物技术综合防治、环境监测等农业污染治理技术集成组装，形成了源头控制、过程调节、末端治理的防控技术体系，建立了控制农业污染的基本模式。“十一五”以来，随着人们对农业污染认识的提高和基础研究的深入，农业污染末端治理技术方式有所改变[15]，已由过去单一的末端治理改变为源头控制、过程阻断相结合的生态工程治理技术。该技术通过建立湿地、水塘和植被缓冲带，有效滞缓径流、沉降泥沙、减缓农田地表径流和地下渗透带来的农业污染，成为解决农业污染的主要途径之一。
我国农业污染监管基础薄弱，法律法规及标准体系不完善[16]。2000年以来，环保部先后颁布了《农药使用环境安全技术导则》(HJ 556—2010)、《化肥使用环境安全技术导则》(HJ 555—2010)、《农业固体废物污染控制技术导则》(HJ 588—2010)、《农村生活污染控制技术规范》(HJ 574—2010)、《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB 18596—2001)、《畜禽养殖业污染防治技术规范》(HJ/T81—2001)、《畜禽养殖产地环境评价规范》(HJ 568—2010)等，但远不能满足农业现代化建设的基本需求。特别应该指出的是，农业面源污染可分为两个方面：一是由于农业生产过程产生的污染物残留导致农业种植区自身生产环境受到污染，使农田环境质量下降，主要污染物为重金属和有机污染物，这类污染可称为农业种植区面源污染；二是由于农业生产过程产生的污染物经地表径流和地下淋溶导致农业种植区以外的水体受到污染，使水体产生富营养化，主要污染物为氮和磷，这类污染可称作水体富营养面源污染。目前，我国对于农业种植区面源污染仍然没有被广泛重视，全国农产品产地污染的基础数据十分缺乏，严重制约着国家在农业污染防控方面相应政策法规的制定和修订。
4 国外值得借鉴的经验
国外发达国家实施的农业环保政策总体上分为3类：一是以奖励为基础的自愿参与政策；二是以税收和条款为基础的强制规定政策；三是以遵守环保规定为条件的政府补贴政策。美国在推行基于自愿和奖励的最佳管理措施技术方面较为成功。德、英、法等欧洲国家广泛推行了人工湿地防治农业面源污染等工程技术，但因其不能永久性去除污染物，只能临时储存，遇暴雨将会严重外泻又回到环境中。日本在农业面源污染方面竭力推广环保型农业技术，如缓释性氮肥和包膜肥料的使用、根据预报进行病虫害防治等技术取得了良好的效果。
欧、美、日等国总结30多年来实行的污染防治的经验和教训，各自提出了农药化肥减量的污染预防战略。在欧美国家的经验中，美国基于自愿和奖励的最佳管理措施对于我国具有一定的借鉴意义。欧洲国家基于税收或标准等管理手段环境效果不明显，且对本国农民收入和农业发展造成了较大负面影响，也不适合我国的国情。日本在治理琵琶湖周边农业污染时实行了严于日本全国的污染物排放标准和环境影响评价标准。我国的土地公有制比美国的土地私有制更加具备制度优势，在农村土地利用上可以更好地规划和推广先进技术，我国的差距具体反映在农民环保意识亟待提高、法律法规不完善、最佳可行技术实用性不强、监测和管理机构不健全等。我国应大力借鉴国外先进国家在农业污染防治方面的成功做法，通过建立强有力的政策法规和可行技术体系，激励农民自觉保护农业生态环境和资源，实现污染“源头控制”。从国外的诸多经验中看出，我国农业污染治理工作必须首先建立相应的政策法规和最佳技术规范，完善行政监管办法。
另一方面，进入20世纪90年代以来，世界各国均开展了农业面源污染扩散与管理的模型研究[17]，提出了农药化肥迁移模型(ACTMO)，农业径流管理模型(ARM)，农业管理系统中农药、径流与侵蚀模型(CREAMS)等。随着计算机技术和3S技术飞速发展，一些集空间信息处理、数据库技术、数学计算、可视化表达等多功能大型专业软件得以应用，农业污染管理和风险评价研究成果也层出不穷。我国在农业面源污染管理模型研究方面，虽然有了局地初步成果，但模型成果的应用性不强[18]。国外在农业污染控制，特别是土壤污染修复等方面已进入到商业化实用阶段，非常值得我国借鉴。
5 我国农业污染防控对策建议
我国农业正处于传统农业与现代农业特征共存的过渡期，其特征是现代农业生产要素如农用化学品全面进入农业生产，但是，传统的以农户为主的经营方式和传统的小农意识仍被保留，农业生产者缺乏科学环保意识和技术，导致农业生产内源性污染十分严重。借鉴国外农业污染防控经验，针对我国现状提出以下农业污染防治对策建议：
5.1 突出预防为主、综合治理、分类指导的工作方针
国内外污染防治实践表明，农业污染防治不能走“先污染，后治理”的老路。我国是农业大国，农业生产技术相对落后，农业环保刚刚起步，全国东、中、西部资金和技术不均衡，农业自身的特点决定了防治农业污染源比控制工业源污染难度大、问题多[19]。因此要突出预防为主、综合防治，确立分类指导、区别对待的方针，通过整体控制多源污染的循环链、打断农业污染的往复循环的各个环节，采用源头阻控、过程阻断和末端治理的综合治理路线，区分农业污染的不同类型，筛选出关键防治技术，进行分类指导、综合防治，逐步减少污染来源，保护农业生态环境。
5.2 加强农业污染防治措施与政策法规的制定
防治农业污染必须用科学发展观统领全局，通过加强农业污染防治措施与政策法规的制定，实现在国情背景下农业污染防治和环境友好型农业可持续发展的双赢目标。实现这一目标的关键是要构建政策和技术支撑体系。这一体系的核心内容包括：制定严格的法律法规和规范标准；强化农业污染防控的强制性管理；构建农业污染防治技术创新平台；扶持农业污染防控技术、工程研究与示范；催生以国家为主渠道的奖励和补偿制度；建立有效的农业污染防控技术和管理体系。
5.3 采取切实有效的措施防控农业污染
(1)推广化肥、农药等减量增效综合配套新技术。当今全世界在农业源污染控制上，主要是在全流域范围内广泛推行农田最佳养分管理，通过对农业生产中施肥量、施肥时期、农药品种、耕作方式、轮作类型的标准化操作，进行源头控制。建议全面规范我国农药、化肥、农膜等化学物质的应用种类、数量和方法，采取化学—生物—物理措施综合防治作物病虫害。应用合理的耕作制度，提高化肥利用率，减少化肥流失。大力推广测土配方施肥技术，改善化肥施用结构，调配各元素营养比例。增强破废地膜的回收与管理，防止破废地膜在土壤中积累。
(2)合理规划畜禽养殖布局，实现畜禽排泄物资源化利用。对于畜禽养殖业污染源，国外主要以畜禽场饲养量与周边可蓄纳畜禽粪便的农田面积相匹配为原则。建议合理规划畜禽养殖规模和布局，通过制定畜禽场农田最低配置，畜禽场化粪池容量、密封性等方面的规定进行污染控制，妥善处理大中型禽畜养殖场粪便和水产养殖业的污水，因地制宜制定相应的法律法规，促进废弃物的资源化、多样化综合利用和减量化处置。以集约化养殖场和养殖小区为重点，提倡“清污分流、粪尿分离”，采取各种措施，削减污染物的排放总量。
(3)建立农村秸秆、生活垃圾等有机废弃物处理奖惩制度。以经济手段为杠杆，以政策法规为依据，建立农村秸秆、生活垃圾等有机废弃物处理奖惩制度，鼓励农民创办农业废弃物综合利用产业。通过实施垃圾堆沤发酵、应用稻田秸秆覆盖连续免耕等新技术，逐步提高秸秆和有机废弃物的能源化利用水平，减少浪费和污染，落实好“以奖促治”、“以奖代补”政策措施，推进农村环境综合整治。
5.4 大力推广有机农业，实施生态农业工程技术
有机农业是农业污染源减排和达到农业持久经营最基本且有效的方法之一，我国已有近250万的耕地通过了有机生产基地的认证。有机农业的基本要求是不施用农药、化肥、生长调节剂、饲料添加剂等化学合成物质，做到清洁生产，不污染环境和产品，既保护环境又保持产品的高品质，协调种植业与养殖业的平衡，将作物秸秆、畜禽粪肥、绿肥和有机废弃物作为土壤肥力的主要来源。积极创建农业生态工程示范区，大力实施生态农业工程技术，有效防控农业污染。
5.5 加强农村环境监测与管理，开展农业环保宣传教育
农业污染状况调查与监测是一项基础性工作，是科学防控农业污染问题的前提。目前我国农业污染底数不清、状况不明，应尽快组织开展全国农业面源污染环境状况调查，同时逐步建立健全农业污染监测与评价体系，为制定政策和科学决策提供全面可靠的信息。农业污染在我国长期处在监管之外，农民对自己的行为并不承担责任，进而导致其漠视农业污染对环境和人体健康的危害，甚至部分农民根本不了解农业污染的危害。因此，建议多渠道开展宣传教育，充分利用中小学课本、广播电视、报纸杂志、讲座培训等形式，使农民都能清楚地认识到自身既是污染的受害者，又是污染的贡献者、治理的责任者，增强其农业环保意识，这是进行农业环境管理的最基础手段。
5.6 推进各种新技术、新方法在农业污染防治中的应用
空间信息技术的飞速发展为农业污染防治提供了新的技术手段，特别是具有快速、灵活、人机对话、图形显示等优点的GIS技术与农业污染源模型的结合，有着广阔的发展前景和巨大应用潜力。近年来，卫星遥感技术在农业污染研究领域的应用也越来越开始受到重视，新技术、新方法、新手段的应用必将推动我国农业污染防治工作迈向更高层次。