我国农村水体面源污染问题解析与综合防控技术及实施路径

摘 要：我国农村水体面源污染来源复杂，治理难度大，系统考虑农业面源污染物产生的来源，从产业布局、资源利用和治理工程后续运行等方面探讨我国农业面源污染问题的综合解决方案显得尤为紧迫。研究表明，我国农村水体污染物的来源主要包括畜禽养殖粪污水、水产养殖排水、农田排水、农村生活污水和村域地表径流5个方面。针对我国农村水体面源污染来源特征及各地农村的实际情况，遵循“以防为主，防治并重”的治理方针，基于污染物产生、迁移和去向的基本路径来确定综合防控的技术路线，即源头减量、过程拦截、末端消纳与资源循环利用。因此，提出适合于我国农村地区的农村水体面源污染防控实施路径，具体可概括为：1）坚持以小流域或集水区为基本单元开展综合防控措施的总体布局；2）坚持应用以低成本、无动力和生态化为主的农村污染治理技术；3）坚持农村污染物资源循环利用和强化工程后续管理的运行维护模式。

关键词：农业面源污染；水体污染；污染源解析；防控策略；生态防控；资源循环利用

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随着我国农业集约化程度的不断提高，农业投入品过量使用、农业废弃物不合理处置导致的农业面源污染问题日益突出，已经成为制约我国农业和农村可持续发展的重要限制因素^[1]。农业面源污染问题主要是相对于点状分布的工业和城市污染而论，其最大特点在于其多发性、随机性和广布性。水体富营养化是面源污染导致的最突出环境问题，根据2019年生态环境部发布的《中国环境状况公报》，2018年全国监测的117个湖泊（水库）中有85.1%的湖泊水体呈现中度以上营养化状况，其中最主要的污染指标为总磷、化学需氧量和高锰酸盐指数。与上世纪80年代相比，近30年来长江中下游的湖泊富营养化程度都呈明显的加重趋势，绝大多数湖泊都处于富营养水平，其中浮游植物叶绿素a和TP是最主要的营养状态指数贡献因子^[2]。第一次（2007年）全国污染源普查结果显示，我国农业源氮、磷输出对环境的贡献率分别为57.2%和67.3%，超过工业等其他来源的排放量，成为我国环境污染的主要来源，因此近10年来农业面源污染问题逐步成为社会各界关注的焦点^[3-4]。

早期的大量研究认为，土壤N、P积累是引起农业面源污染的重要原因^[5-6]，尤其在我国南方地区，由于水热丰沛、复种指数高，长期以来普遍存在化肥过量投入的问题，从20世纪90年代开始即已出现土壤养分过剩累积的现象^[7-8]，一些菜园土壤Olsen-P含量甚至高达400 mg/kg以上，硝态氮含量高达200 mg/kg以上^[9]。这一方面导致养分资源的严重浪费，同时土壤中积累的N、P还可通过淋溶和地表径流逐渐进入地下水和地表水^[10-14]，进一步对农村水环境构成威胁。实际上，面源污染问题是一个世界性的普遍问题，对此，2009年Nature ^[15]和Science ^[16]等国际权威杂志均发表文章论述肥料的不平衡施用带来的环境问题以及资源浪费可能造成的全球性资源危机。

氮磷在水体中的富集是导致水体富营养化和水环境恶化的主要原因^[17-18]。近年来，随着研究的不断深入，发现化肥过量施用还只是农业面源污染成因的一个方面，还有更多的因素对面源污染具有重要贡献，比如大气干湿沉降也是地表水N的重要来源之一。Shen等^[19]的研究表明，在湖南红壤丘陵区，大气沉降N甚至会占小流域总输出的20%以上。另外，畜禽养殖废弃物向环境排放N、P的比例已经大幅度上升，在一些养殖密度较高的区域以饲料形式输入的N、P与以化肥形式输入的比例已经达到基本相当的水平，高达30%~40% ^[20-21]，对面源污染也具有重要贡献。大量的研究已经表明，养殖业导致的面源污染问题主要是由于养殖业与种植业严重脱节导致的废弃物难以循环利用所致^[4]。此外，农村生活污水处理率低、农田水利基本建设中忽略排灌系统生态自净功能等也是重要原因。从治理的思路与技术措施而言，可能由于经济发展等多方面的原因，我国长期以来对于河口、河道地带等末端控制工程建设的重视度较高，而对污染源头控制的关注度明显不足^[22]，导致污染治理的效果难尽人意。可见，农业面源污染防治并不单纯是一个技术方面的问题，而是一个耦合政策、经济、社会和环境等多因素的系统工程。

近年来，我国政府对于农业面源污染问题给予了高度重视，如农业农村部在“十一五”期间即已提出对作物秸秆废弃物实施“五化”（肥料化、饲料化、燃料化、基料化和原料化）综合利用的技术思路，在“十二五”期间农业农村部针对农业面源污染攻坚战提出“一控两减三基本”的治理目标，即控制农业用水总量、减少化肥和农药施用量、基本实现对畜禽养殖废弃物、废弃地膜和作物秸秆的资源化利用，从“十二五”以来，国家发展改革委等有关部门还在全国典型区域连续部署了大批“流域农村突出环境问题综合治理”和“山水林田湖草综合治理”示范项目，这些都是对解决我国农业面源污染问题的重要探索和实践，对于有效遏制我国农村环境的进一步恶化和逐步改善农业生产环境起到了重要作用。但是，长期积累形成的问题很难在一朝一夕得到彻底解决，当前我国农村水污染问题依然十分突出，因此要充分认识我国农业面源污染的严峻形势，并逐步构建适合于我国国情的农业面源污染科学防控技术体系，还有很长的路要走。

鉴于目前国家对农村固体废弃物的治理已经有了相对比较成熟的技术思路和政策措施，本文重点针对我国农村主要水体污染物的来源进行了深入解析，并根据多年来从事相关工作的经验，试图从技术层面提出农村水体面源污染防控的技术思路，以期为我国农业面源污染的科学防控与农村环境综合整治提供参考。

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 农村主要水体污染物来源分析

农村水体污染物是农业面源污染的重要方面，具有量大、面广和随机发生等突出特点，要将农村面源污染问题彻底解决，首先要摸清污染物的主要类型与来源特征，然后才能有的放矢，有针对性地提出治理策略和布设相应的治理措施。根据其来源，我国农村水体污染物可以初步划分为畜禽养殖粪污污染、水产养殖污染、农田面源污染、农村居民生活污染和农村地表径流污染等5个方面。

1.1 畜禽养殖粪污污染

畜禽养殖粪污污染是农业面源污染的最主要来源之一。根据武淑霞等^[23]的研究，2015年全口径统计测算全国生猪、奶牛、肉牛、家禽和羊的粪污产生量为 5.687×10⁹ t，其中新鲜粪便产生量约为1.019×10⁹ t，尿液约为 8.900×10⁸ t，冲洗污水约为 3.778×10⁹ t。这个量还未包含50头以下分散型生猪养殖户的粪污产生量。根据第一次污染源普查公布的结果，2007年全国畜禽养殖业对于农业源主要污染物的贡献率分别为：化学需氧量（COD）95.8%、总氮（TN）37.9%和总磷（TP）56.3%（表1），尤其是COD和TP的贡献率为农业领域中最高。2017年第二次污染源普查全国畜禽养殖业COD和TN排放量分别达到1 000.53万t和59.63万t，分别占全国农业排放总量的比例为46.7%和19.6%，占农业源的比例为93.8%和42.1%，比第一次污染源普查的占比略有降低，但仍然为第一大污染源。因此对畜禽养殖业污染排放的治理对于有效控制农业面源污染有着举足轻重的作用。

表1 全国第一次和第二次污染源普查

农业源主要水体污染物排放量

注：农业源污染物中不包含农村生活源。

随着我国养殖固废资源化利用政策的不断推进，规模化畜禽养殖场的固体粪便问题已经初步得到有效解决，在畜禽粪便处理模式中，储存利用和生产有机肥的比例已经达到65%~75% ^[24]。当前影响畜禽养殖粪污处理的最主要瓶颈在于粪污水或沼液的储存或及时利用问题，其中规模化养殖场农田消纳容量不足与需求的季节性变化是最主要的限制性因素，因此多数养殖企业为了维持正常的生产不得不采用成本较高的工业化治理模式对养殖废水进行处理，但是由于运行成本的问题，工程运行率相对不高。不过也有少部分企业采用了低成本的生态化治理与N、P循环利用技术模式^[25]，这是当前较有前景的发展方向。根据本研究团队的调查和初步估算，当前规模化养殖场（主要是猪场）的粪污水资源化利用率不超过60%（不含采用工程化工艺处理的部分），因此我国的粪污污染治理依然是任重而道远。

1.2 水产养殖污染

水产养殖可以划分为天然水域养殖和非天然水域养殖两大类，其中由于我国环境保护力度的不断加大，天然水域的投饵养殖在大部分区域已经基本取缔。当前水产养殖中有重要环境影响的主要是非天然水域投饵养殖产生的水体污染。可以说，水产养殖污染是养殖业污染中最难管控的一类污染源，其主要原因一方面因为非天然水域水产养殖的规模相差悬殊、类型繁杂，很难有针对性地提出相应的治理措施；另一方面，多数非天然水域养殖均采用的是年底一次性干塘捕捞模式，加上排水季节主要为冬季，因此大规模集中排放的尾水很难得到快速有效处理。基于这些复杂原因，我国至今尚未颁布一条国家层面上的强制性水产养殖尾水污染物限定标准。根据第二次污染源普查公布的结果，从当前来看水产养殖业污染物排放量在农业源中的贡献率并不算高，分别为COD 6.2%、氨氮10.3%、TN 7.0%和TP 7.6%，但是对水产养殖业相对较发达的南方平原河网区而言，养殖尾水的阶段性集中排放会对下游河湖水体的水质构成严重冲击，因此值得高度关注。2019年经湖南省人民政府批准、湖南省生态环境厅和市场监督管理局联合颁布了国内首部针对水产养殖业污染物排放的地方标准——《湖南省水产养殖尾水污染物排放标准》（DB 43/1752—2020），确定的水产养殖尾水主要污染物排放限值的一、二级标准分别为：高锰酸盐指数为15 mg/L和25 mg/L、TN为2.0 mg/L和5.0 mg/L、TP为0.4 mg/L和0.8 mg/L。这是国内首次发布的强制性水产养殖尾水污染物排放地方标准，并于2021年2月正式实施，这显然是一个很好的开端，该地方标准的颁布对于进一步推进我国水产养殖业的良性发展和强化水产养殖业尾水排放监管将起到重要推动作用。

水产养殖污染控制技术是当前水污染治理的技术难点，其污染形式主要包括两个方面，一是过量投饵导致的饵料剩余对养殖水体本身的直接污染，二是养殖污水直接排放导致下游受纳水体的污染。有研究表明，采用塘库分区养殖、不同品种立体养殖、稻田（池塘）综合种养以及多种饵料系数提高技术等综合技术均有一定的减污效果^[26-28]，值得进一步深入研究和探索。此外，李丽芬等^[29]对池塘养殖N、P负荷的估算结果表明，池塘养殖中底泥TN占比约为60%，TP占比约为85%，因此对池塘养殖生产中底泥的合理处置也是面源污染防控的重要方面。

1.3 农田面源污染

农田面源污染污染物的主要来源为农田灌溉退水、降雨径流泥沙、农田地下潜流（地下水）排水等携带的N、P污染物，除了极少数情况下（如新施有机肥遇到降雨冲刷）以外，农田排放的COD很少，一般可以忽略不计。根据第一次污染源普查的统计结果显示，农田（即种植业）产生的TN和TP占农业源N、P的比例分别高达59.1%和38.2%，第二次污染源普查的结果略有降低，分别为50.9%和35.9%。但是污染源普查主要是基于不同区域化肥从农田中的流失系数进行估算的，而未充分考虑N、P在向下游水体迁移过程中的自然消纳，因此两次污染源普查对农田N、P流失的估算数据可能较实际情况均有偏高。如俞映倞等^[30]根据对近20年来的文献总结发现，过程拦截技术对种植业产生N、P排放的拦截效率分别可达15%~40%和14%~42%。在流失强度相对较大的亚热带丘陵区近10年的长期观测结果显示，从小流域或集水区尺度（约0.9~52 km²）来看，通过水体流失的N、P总量在流域N、P总输入中的占比（即河流输出系数）实际上并不高，分别为TN 6.6%~12.3%，TP 3.3%~7.4%，输出负荷分别为TN 7.39~27.98 kg/(hm²·a) ^[31]、TP 0.33 ~ 2.95 kg/(hm²·a) ^[32]。夏永秋等^[33]利用模型分析方法对全国种植业N素径流损失的估算结果显示，2011年总损失量为0.96 Tg，占当年氮肥总投入量的比例为6.0%，与孟岑等^[31]的研究结果基本一致。农田N、P流失状况与气候、地形地貌、区域土地利用方式有密切关系，如严磊等^[34]对太湖水旱轮作区的研究结果表明，太湖地区雨养麦田的径流发生概率与降水发生概率变化并不完全一致，这与作物不同生长阶段的耗水特性变化有密切关系。某一区域农田的占比情况与N、P的流失也有一定关系，如Wang等^[35]在亚热带丘陵区的研究结果表明，在流域农田比例超过12%~29%这一临界值范围时，水体N、P的浓度会表现出“突变性”的增加趋势。此外，化肥的施用时间对其流失也有很大影响，Liu等^[36]在南方双季稻区的最新研究结果表明，稻田化肥流失的窗口期为10~15 d，超过该阶段N、P的流失强度会大幅度降低。总之，全国不同区域农田N、P的流失情况千差万别，对面源污染的贡献大小及控制途径也有待进一步地深入研究。

1.4 农村居民生活污染

我国农村居民生活污染的主要来源为生活污水的直排和固体废弃物的随意丢弃，其中厕所固液粪便称为“黑水”，洗澡与厨房生活污水称为“灰水”。从我国目前实际的污水处理能力来看，城市与农村地区污水处理水平差别巨大，城乡建设部在2004年开展的《村庄人居环境现状与问题》调查报告显示，我国当时有96%的村庄没有排水渠道和污水处理系统，但近年来的形势有所改观，根据农业农村部的统计，全国“十三五”末已经有90%的村庄开展了清洁行动，卫生厕所普及率达到60%，生活垃圾收运处置体系覆盖84%的行政村，但是水环境问题依然突出，如河南省农村建设污水处理设施的村庄目前仍不足5% ^[37]，生产和生活污水随意排放是导致农村河流、池塘等大小水体普遍遭到污染的最直接原因，甚至严重威胁到当地的饮用水安全和生态环境健康。因此加强农村生活污染的治理也迫在眉睫。

我国农村日人均的生活污水产生量根据各地经济发展水平和生活习惯有一定的差异，根据孔赟等^[38]的统计结果，在西部地区约为110~200 L/(人·d)，在东部地区约为170~300 L/(人·d)，在经济开发区和特区可达280~630 L/(人·d)。但是也有调查数据显示比这个水平要低很多，如孙瑞敏^[39]调查发现，一般农村的生活污水产生量仅为20~75 L/(人·d)，低的仅有5 L/(人·d)，均显著低于各区域城乡平均的标准水平。但是无论是农村还是城市，人均产生的主要污染物（COD、TN、TP）负荷相差并不是很大（表2），第一次污染源普查的统计结果显示，COD、TN、TP的排放量占全国污染排放总量的比例分别为14.2%、22.2%和27.4%，而第二次污染源普查的结果显示，生活污水COD的占比有所上升（23.3%），但TN、TP的占比皆有所下降，分别为14.7%和11.7%，表明近年来国家在各地农村地区全面推行的“厕所革命”政策，在很大程度上提升了农村生活污水的治理率，为改善农村环境和降低排放负荷起到了积极作用，但是也出现一些新的问题，比如有些地方过于强调污水的管网收集和集中化设备处理，导致出现了不少因为缺乏运行费而无法运行的“晒太阳工程”。

另一方面，有些地区片面倡导水冲厕所，这虽然可在不同程度上改善农村庭院的环境，但是由于没有后续的配套治理措施，反而增加了粪污水的排放量，直接导致了村域小微水体的污染。因此针对我国农村地区居民分散度高、污水集中收集难度大、经济条件差等现实问题，对农村生活污染的治理原则还是应该以推行灵活、分散、小型化、无动力和生态化的治理技术为主。

表2 全国第一次面源污染普查生活污水量

及主要污染物产排污系数

注：结合行政区划，并充分考虑地理环境因素、城市经济水平、气候特点和生活习惯等，将全国（不包括港澳台地区）划分为五个区域^[40]：一区为黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、山西、山东、河北、北京和天津；二区为江苏、上海、浙江、福建、广东、广西和海南；三区为河南、湖北、湖南、江西和安徽；四区为重庆、四川、贵州和云南；五区为陕西、宁夏、甘肃、青海、新疆和西藏。

1.5 农村地表径流污染

农村地表径流污染是指由于降雨冲刷作用直接将农村地区地表累积或者干湿沉降的污染物汇入下游水体，导致受纳水体出现的污染现象，其主要来源包括三个方面。

1）大气干湿沉降直接带来的N、P污染物。这是农村面源污染一个很大的输入项，由于其来源的不确定性，在第一、二次污染源普查中均未预考虑，因此从政府层面发布的污染负荷估算结果均未包含这一部分污染物的量。大气干湿沉降的N、P污染物在各地所占的比例有较大差异，但都主要以N沉降为主。以湖南红壤丘陵区为例，不同植被类型区大气N沉降量有一定的差异，变化范围为7.2~30.3 kg/(hm²·a) ^[41]，沉降TN平均占流域TN输入的比例平均为21% ^[21]，这个沉降量水平要显著低于北方地区，如华北地区多年多点的TN沉降量均值达到80~90 kg/(hm²·a) ^[42]。

2）散养畜禽遗留在地表的粪便污染物。农村家庭一般都有散养少量鸡鸭鹅的习惯，以湖南省长沙县农村为例，根据2012—2018年调查结果，一般平均每户散养鸡鸭鹅的数量为5.0~14.2只/a，按第一次农业面源污染普查采用的产污系数数据（以蛋鸡每年存栏时间300 d计）初步估算，平均散养家禽的污染物产生量分别为：COD 30.8~87.3 kg/(户·a)、TN 1.74~4.94 kg/(户·a)和TP 0.35~0.98 kg/(户·a)，从区域层面来讲，居民住户密度约为74.6户/km²，据此初步估算结果表明，散养家禽产生的主要污染负荷在流域输出的年均负荷（COD 182.4 t/km²、TN 1 640.8 kg/km²、TP 22.8~247.8 kg/km²）^{[12-13, 43]}中的平均占比分别为6.1%、1.2%和1.2%（表3），这个量显然也是不容忽视的。

3）未集中收集处理的生活粪污水。多数的农村居民除厕所粪便以外的厨房洗漱和洗衣污水会直排进入周边的排水系统，一般很少经过集中系统处理。有些地区一些分散型养殖废水也会与降水地表径流一起直接排入环境。

上述污染源中前两项实际上在当前多数的工程治理措施设计中一般是被忽略的内容，因为没有明确的治理目标，污染物来源也高度分散，治理效果也不像其它有明确来源的污染那么明显，因此经常被忽略也在情理之中。但是根据研究，单是降雨带来的湿沉降N就占流域尺度上总氮输入的20%以上，因此这个量是十分巨大的，绝对不容忽视。再加上其它如分散养殖鸡鸭鹅等家禽排放的粪便也会随着降水过程中产生的地表径流集中流失，因此强化村域地表径流的治理显然也十分重要。农村由于人口居住相对分散，因此更适合于采用分散型的治理技术，并且可以因地制宜通过与庭院经济结合强化粪污水的循环利用，从而起到事半功倍的作用。

表3 湖南省典型亚热带丘陵区小流域村域

地表径流污染负荷估算

注：1）表中小流域输入与输出负荷数据均为多个不同汇水面积小流域的加权平均值，计算的时间年限为2010—2016年；2）小流域污染物输入项中除了表内所列的三项以外，还有化肥投入、规模化畜禽养殖业的饲料投入以及生物固氮等，限于篇幅表中未全部列出；3）占比为各项在小流域污染物总输入强度中的比值；4）COD、TN和TP数据分别来自文献刘梦霞等^[43]、韩增等^[21]和王美慧等^[20]。

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农村水体面源污染主要防控策略与技术

我国农村水体面源污染来源复杂，治理难度大，仅仅依靠实施某一单项技术难以凑效，因此必须坚持贯彻“放眼长远、预防为主、防治并重”的基本原则，在此基础上根据广大农村地区污染物产生、迁移和去向的基本路径来确定综合防控的基本策略，具体包括源头减量、过程拦截、末端消纳和资源循环利用等4个方面，从而形成农村水体面源污染全程综合防控的技术体系（图1）。

2.1 源头减量

从源头上最大程度地减少污染物向环境的排放量是污染防控最为重要的环节，可以起到事半功倍的治污效果。从农村地区污染物产生源头的五个方面（图1）来看，其中农田污染源头减量技术主要包括种植业化肥与农药减量技术、秸秆和包装品回收与资源化利用技术等；畜禽养殖业污染源头减量技术主要包括饲料营养调控减排技术、栏舍管理减排技术、粪污水肥料化利用技术、利用养殖粪污生产动物蛋白技术；水产养殖业污染源头减量技术主要包括水体立体养殖技术、水域分区养殖和水质原位净化技术等；生活污水源头减量技术主要包括黑灰水分离技术、四池净化技术、生活污水生态处理和资源化利用技术等；村域径流污染源头减量技术主要包括地表径流就地拦截治理、雨水资源综合利用技术等，其核心是要解决干湿沉降和地表累积污染物的就地拦截消纳问题。由于全国各地条件差异巨大，这些技术也必须因地制宜地加以选择应用，要避免照搬照抄和生搬硬套。

2.2 过程拦截

经过源头减量以后，还会有部分污染物随着地表径流向下游迁移汇聚，在此过程中主要利用水流迁移路径中的沟、渠和塘系统，通过建设生态拦截沟、拦水坝、透水坝、在沟渠底部修建挡水坎和建设微型生态池塘湿地等技术措施，可以大幅度降低N、P污染物向下游的迁移。上述措施主要作用机理在于可在最大程度上延长地表径流的水力停留时间，农田沟网与小河道系统中的水生植物和微生物因而可以有更多的时间对水体中的N、P污染物起到拦截、吸收、转化和沉淀等自然消纳作用，从而减少其向下游的迁移输送。有研究表明，源头溪流水网及其水生生态系统对水体N、P具有很强的消纳作用^[44]，根据Alexander等^[45]对美国密西西比河流域的研究，河流N的输出强度随河道宽度的增加呈现出显著的幂函数下降趋势，即河道越小其对N的消纳能力则越强，因此充分发挥我国南方地区发达的河网系统的生态作用是解决农村面源污染问题的重要途径。

2.3 末端消纳治理

在地表径流进入大型河道或湖库等大水体之前，如果水质仍然未能达到水质要求，则可以在集水区或小流域出口构建导流系统，将从农区出来的地表径流导入附近一个面积相对较大的池塘或天然湿地系统，再对出水进行进一步的净化处理，让地表径流在这里“转个弯”，得到进一步净化并达到要求之后再排入目标水域。如果小流域出口没有合适的小型天然塘库湿地，也可以新建一个多级人工湿地系统^[46]，并根据当地的自然条件在湿地中配置一定比例的水生植物、鲢鱼、鳙鱼、蚌和螺等有较强水体净化功能的水生动植物，对地表径流实行进一步的净化处理。多级人工湿地系统可以根据目标水质要求和地形条件设计为无动力运行模式，因此具有较强的可操作性。在末端消纳环节，除了构建湿地工程以外，有些生态治理技术也可以在这里集成应用，比如水生植物组合消纳技术、水产生态养殖技术、水生植物饲料化利用技术等。末端消纳治理工程也可以与乡村环境治理工程密切结合，将其打造成休闲娱乐景观，从而起到一举多得的作用。

图1 小流域农业面源污染综合防控技术路线

2.4 资源循环利用

资源循环利用主要体现在两个方面，一是对环境N、P污染物本身的资源化利用，比如对人畜粪污的肥料化利用；另一方面是对治污过程中形成的一些中间产物的资源化利用，比如对生态拦截植物生物质的饲料化或肥料化利用^[25]，对治污工程（沟塘湿地）底泥的肥料化利用等。但是值得关注的是，有些技术尽管从理论上可行，但是由于经济效益低，或者需要的劳动力成本高，很难得到有效推广，比如植物生物质的肥料化利用技术，因此研发农业废弃物高效资源化利用技术是实现资源循环利用的关键。中科院亚热带农业生态研究所研发的绿狐尾藻高效饲料化利用技术即具有这一特点^[47-48]，值得在我国南方地区大力推广应用。此外，利用畜禽固废养殖黑水虻和蚯蚓等动物蛋白转化技术、利用养殖粪污水生产新型能源物质或化工原料技术等，也值得进一步深入探讨。

从治污技术的总体布局来看，资源循环利用措施应该体现在面源污染防控的每一个环节（图1），在污染源头实施畜禽养殖场粪污肥料化利用技术，在农户分散型居民生活污水处理工艺中鼓励发展以家庭为单位的庭院小型果菜园，就近实现粪污水的综合利用和减排，对生态拦截沟渠中的水生植物定期收割并饲料化利用，对于小流域或集水区尾端的生态湿地通过人放天养的方式发展湿地鱼菜经济等，这些均是行之有效的污染物资源循环利用途径。

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农村水体面源污染的治理路径

3.1 坚持以小流域或集水区为基本单元开展综合防控

农业面源污染治理的主要目标是减少N、P污染物向下游水体的迁移输送，而水体是污染物迁移的主要介质，因此以一定面积或规模的小流域或集水区为基本单元开展综合治理，有利于就近解决种植业与养殖业、上游与下游治理措施的衔接问题，不仅能有效降低治理成本，还可在最大程度上提升治理技术措施或工程的治理效率。有研究表明，N、P面源污染物在向下游迁移过程中会在环境中存留较长的时间，即从输入到输出在时间上具有一定的滞后性^[49-50]，小流域治理的最大优点在于可根据水流汇集方向布设前端减控、中间迁移过程生态拦截和末端生态湿地消纳利用等综合治理技术措施或工程，从污染物产生的水系源头解决根本性问题^[4]，将问题消灭在萌芽之中，避免因积少成多而使得问题出现扩大化趋势。在小流域和集水区范围内，集中同步布设控制N、P污染物的产生、迁移和消纳的治理措施，最终形成小流域或集水区单元的源头减量、过程拦截和末端消纳利用的污染物全程综合防控技术模式，最大程度上降低污染物向下游水体的迁移汇集，这样不仅治理效果好，还可为资源循环利用打造良好的基础。从2015年开始国家发展和改革委员会与农业农村部联合部署的农业环境突出问题治理专项“典型流域农业面源污染综合治理试点建设项目”，就主要贯彻了流域综合治理的重要理念，该项目连续执行3年（2016—2018年），到2019年调整为“长江经济带农业面源污染治理专项”，治理思路仍然保持基本一致。

小流域治理需要注意的是设计的规模大小必须要适中，一般集水区面积控制在5~10 km²为宜，规模过大则难以管理，规模过小则难以形成综合效益。但是这一原则也要灵活掌握，比如在南方平原河网区，由于地势低洼、河网密布，甚至诸多区域的沟渠系统是灌排两用的，水系汇集方向因时而变，因此很难以小流域作为标准划分治理区域，因而此时更适合依据产业布局或生产管理的行政区域（如村组）作为划分治理区域的原则，区内应尽量涵盖种植、养殖和加工等多个农业产业环节，重点从N、P养分平衡角度确定治理区域规模的大小，也是以5~7 km²（不超过一万亩）为宜，以便于形成相对独立的产业循环模式。总之，采用集中连片的综合治理效果要明显好于分散、单一的治理措施。

3.2 坚持以低成本、无动力和生态化的基本治理思路

我国多数农村地区当前主要采用的是家庭联产承包责任制，生产单元小而散，集体经济不够发达，经济条件也十分有限，而污染治理作为一项公益性治理工程，依靠以小农户为主的经济体投入是不现实的，而以国家为主的长期投入则负担过重，难以大面积铺开，因此必须因地制宜，一方面要坚持应用以低成本、无动力或微动力的工程技术为主，另一方面也必须强化生态化的治理理念，尽量减少工程投入，充分利用大自然的力量解决以水体富营养化为主的农业面源污染问题。

农业面源污染生态治理技术主要包括污染物生态拦截技术、生态湿地消纳技术和生态拦截植物处理与资源化利用技术等。在北方地区主要以减少坡地泥沙及N、P养分流失为主，栽植的植物建议采用有水土保持功能的旱生丛生草本或低矮小灌木为主，如：黄花菜（Hemerocallis lilioasphodilus）、龙须草（Poa sphondylodes）、沙打旺（Astragalus adsurgens）、紫穗槐（Amorpha fruticosa）、沙蒿（Artemisia desertorum）和沙柳（Salix cheilophila）等^[51]，北方地区由于多数农田沟渠中仅为季节性流水，因此不宜栽植水生植物，只需利用天然定植的野生植物即可起到很好的生态拦截效果。而在南方地区则不同，沟道一般都是常年流水，可以充分利用自然定植的野生植物，但是为了尽快见效和取得更好的景观效果，也可在沟道的不同部位选择栽植多种类型的生态拦截植物，可供选择的植物种类也十分丰富（表4），可以综合考虑景观需求、污染物来源特征、季节互补、实际拦截效果和经济效益兼顾等多种因素进行选择性组合，形成不同的植物组合模式^[52]（表5），这些植物可对径流中的N、P污染物起到很好的拦截消纳作用。

表4 我国亚热带区生态沟适宜栽培的

主要植物类型及应用范围

注：表内植物选择主要针对南方亚热带区域。

表5 几种适宜于我国亚热带地区的生态沟

或湿地植物配置模式及应用条件

3.3 坚持资源循环利用和强化工程后续运行维护管理

农业面源污染的核心是N、P流失的问题，而N、P对于农业又是有用的养分资源，因此农业面源污染的治理从本质上决定了可以通过资源循环利用最大限度地减少N、P向下游的迁移或流失，这是一般的工业点源污染所不具备的优势。吴永红等^[53]总结提炼并逐步完善形成的农村面源污染治理“3R”理论，即源头减量（Reduce）、过程阻断（Retain）和生态修复（Restore），随后杨林章等^[3]又进一步将其完善为“4R”理论，增加了“养分再利用”（Reuse）。3R和4R的核心观点主要是在减少N、P流失的基础上倡导最大程度地利用生物措施增加流失N、P的资源化利用效率，即所谓的“变废物为资源”。事实上，我国许多地区多年来形成的传统农业技术，如猪—沼—果（菜、茶）技术、桑基鱼塘技术以及近年来逐渐形成技术体系的稻田综合种养技术（包括稻田养鱼、养鸭、养蟹、养鳅等）^[27-28]，这些均是利用了农业产业链之间的物质循环原理，可从很大程度上解决养殖废弃物的资源化利用问题，有些还形成了很好的区域特色产业，比如稻田养小龙虾在江苏盱眙、湖北潜江、安徽合肥、湖南南县等地均已成为有区域品牌特色的支柱性农业产业，这种有环保意义的种养结合技术思路对于推动区域经济发展并促进良性农业产业链条的形成具有重要意义，值得大力提倡和推广。国务院办公厅2016年印发《关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见》，农业部紧接着推出“畜禽养殖业废弃物资源化利用整县推进项目”。2021年年初，国家发展和改革委员会等十部门正式印发《关于推进污水资源化利用的指导意见》，明确提出“以缺水地区和水环境敏感区域为重点，以城镇生活污水资源化利用为突破口”，开展污水资源化利用的试点示范，推动我国污水资源化利用实现高质量发展。这些在国家及地方层面的诸多措施在很大程度上都是从源头减量和资源循环的角度解决农业面源污染的问题，治理思路十分明确。

生态治理工程建成后的后续运行与维护是保障其治理效果的关键，也是当前诸多农业面源污染治理示范工程存在的致命问题之一，即所谓的“重建轻管”问题，这既有客观方面的原因，如农业本身属于低效益产业，很难像工业企业一样由产业本身拿出专门的资金来解决末端污染治理的问题，地方政府也难从本已艰难的财政中拿出专门的资金去支撑面积如此广泛的农村地区污染治理工程的维护，这些客观困难在短期内还难以从根本上解决。另一方面就是主观方面的原因，主要包括：1）农村土地经营小规模兼营化和碎片化问题导致的污染主体和治理工程受益群体界限不清晰；2）政府主管部门对示范工程过于注重对可考评、可验收等“硬性”工程指标的要求，而忽视了一些不可见或难量化指标的设置与考评，如环境保护宣传、工程日常巡查和植物措施布设与常规管护等；3）工程设计本身缺乏系统性，过于强化某一单项功能，如景观功能、灌排功能，而缺乏与周围群众生产生活本身的有机衔接与融合。这些问题实际上是完全可以通过多种途径从不同程度上加以解决，主要包括两个方面，从技术层面尽量采用前文所述的低成本、无动力和生态化技术措施，降低运行费用；从管理层面而言，可以将生态治理工程的植物资源化利用权（工程收益权）委托给特定的农业企业或者专业合作社，使治理工程的部分中间产物（如动植物产品）可以作为企业生产的部分原料加以利用，这样既可以适当降低生产成本，同时也降低了工程的维护费用，一举两得。

利用生态治理工程本身的部分公共资源开展适当的生产活动也是一种有效措施，如利用生态湿地或生态塘开展无投喂或少投喂的水产养殖^[46]，产生的收益可以部分解决运行维护的用工成本问题^[25]。研发农业面源污染防控中间产物的高值转化技术是解决工程运行维护难点的重要途径，如中科院亚热带农业生态研究所研发的绿狐尾藻规模化采收、加工和高效饲料化利用技术在高负荷养殖粪污水治理中就取得了显著效果^{[25, 47-48]}，值得进一步研究拓展和推广应用。

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结语

我国农村水体面源污染从来源来讲可以归纳为5个主要方面，即畜禽养殖粪污水、水产养殖排水、农田排水、农村生活污水和村域地表径流，但是由于污染物来源量大面广、问题复杂、形势严峻，很难一蹴而就，因此首先必须放眼长远从防控策略上做文章，应秉持“以防为主，防治并重”的治理方针，统筹考虑源头减量、过程拦截、末端治理消纳和资源循环利用的各个环节。在治理路径上，应根据现阶段我国农村地区生产主体分散、经济基础差的实际条件，由政府主导统一部署综合防控的各项技术措施，可以概括为“3个坚持”：坚持以小流域或集水区为基本单元开展综合防控措施的总体布局；坚持应用以低成本、无动力和生态化为主的农村污染治理技术；坚持农村污染物资源循环利用和强化治理工程后续管理的运行维护模式。

经过10余年来从中央到地方的共同努力，特别是党的十九大以来，我国农村地区实施了一大批生态环境治理项目并取得了明显成效。根据有关部委的报道，全国至2020年已完成建制村环境整治13.6万个，92%的县（市、区）完成了非正规垃圾堆放点整治，全国农村生活污水治理率达到25.5%，畜禽粪污综合利用率超过70%，秸秆综合利用率达到85%，农膜回收率达到80%。第二次全国污染源普查结果显示，与10年前相比，农业领域污染排放量有明显下降，其中化学需氧量、总氮、总磷排放量分别下降了19.4%、47.7%和25.5%。但是也存在一些比较突出的问题，主要包括：1）精准治污基础薄弱，实用技术缺口大。面源污染物的环境迁移转化过程十分复杂，对污染负荷的精准定位和定量研究基础薄弱，尤其是实用技术缺口大，导致治理措施难以实现精准到位。2）农村面源污染治理的长效机制尚待加强。由于农村面源污染治理主要为社会公益性项目，投资回报率较低，因此企业与社会融投资的积极性不高，加之政府财力有限，资金缺口较大。3）农村面源污染治理项目的设计与验收模式有待完善。建议细化非工程化生态治理技术内容和工程后续运行维护模式的验收规范。

根据对近年来一些面源污染治理工程实施过程的观察和后续跟踪调查，发现存在一些较为普遍的问题，主要包括“重治理工程，轻治理措施”、“重治污设备，轻治污技术”、“重前期治理，轻后期维护”，尤其是对于有显著治污效果的生态拦截植物的筛选、布局和管护指导等难以量化测评的实用技术，无法在工程造价上得到充分体现，导致生态治理技术措施得不到应有的重视，导致最终出现的现象就是工程建设很规范（验收方便），但治理效果不尽人意，其中最主要的原因就是项目在设计之初就忽视了工程实施对象的复杂性和生态治污技术的重要性。由于治理对象本身就是千变万化的，试图通过所谓的“规范化”验收标准来考核治理工程，则很容易导致出现不考虑实际治理效果的“形象工程”现象。总之，近年来我国在农村面源污染治理方面成绩斐然，有目共睹，但是也还有很长的路要走，尚需社会各界的共同努力。