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【关键词】农业土壤;放射性污染;修复
0. 前言
放射性核素是能够发出射线并释放出能量的元素,在19世纪被居里夫人首先发现。经过一百年的时间,现在放射性核素被广泛应用于科研、化工、医疗、能源等多个领域,促进了社会科技进步和人类生活发展。但是,放射性元素在为人类服务同时,对自然环境和人类生命健康也产生了一些危害,尤其是放射性物质对农业土壤的污染,已经引起了世界人民的关注。土壤是农业的基础,从而是社会经济发展和人类赖以生存的基础,农业土壤受到放射性污染之后,放射性元素经由物质循环,也会进入到空气、河流,植物中,对生态系统的稳定、人类的身体健康和生命以及社会经济的发展都造成了巨大危害。
1. 农业土壤放射性污染源
在进行核试验时,不可避免的会有一些核元素释放到外部环境中,这些被释放出来的核元素便是农业土壤放射性污染的主要来源。核电站或者核能武器发生意外事故而致使核能外泄,都会造成大范围的农业土壤放射性污染,并且这些放射性物质会长久存留在土壤中,很难治理。而且核子试爆和核化工所排放的废弃物中也会含有一些核物质,这也是农业土壤中放射性物质的来源之一。铀是天然的放射性物质,是核燃料的主要组成部分,很多物质中都含有铀,并且含量很高,例如某些砂岩、水、煤、石油等物质,在开采、使用这些物质的时候,也会有部分铀流失到土壤中去,造成土壤放射性污染。此外,有些医疗放射性物质也有可能因为意外或者随着医院排放的废物而流入到土壤到中去;有些化肥中也含有放射性物质,如磷肥,因为其原料磷矿石就含有天然放射性物质,这些化肥洒到农田里就会造成农业土壤放射性污染。
2. 农业土壤放射性污染的现状
(1)农业土壤放射性污染导致了农业生态系统紊乱
土壤遭受放射性污染之后,放射性物质会随着生态循环进入到生物体内,随着放射性物质的积累增加,生物体会所受到的放射性辐射也会随之增加,这会造成生物发生突变甚至死亡。少量的放射性辐射对生态系统的影响表现在:生物物种发生突变,导致生态系统间的正常替生变化;土壤中的微生物发生变异,导致土壤的分解功能发生变化,还有土壤的肥沃程度也会下降;土壤中的放射性物质也转移到农产品中去,造成农产品的放射性增强,引发食品安全危机;物质循环会使土壤中的放射性物质流入到大气和河流中,造成环境的放射性污染扩大。大量的放射性辐射会给生物带来不可逆转的伤害甚至导致生物死亡。
(2)土壤放射性污染导致土壤中的生物种群和生物群落发生变化
一个生物群落里,生物的种间关系主要有合作、共栖、共生、竞争、寄生、捕食等形式,所以土壤中的各类生物的生存相互影响、彼此息息相关。不同种类的生物对于土壤的放射性污染适应能力不同,有些种类的生物在较低的放射性辐射之下就会发生变异甚至死亡,而有些生物种类可以在较高的放射性辐射下保持不变。而且,由于物种间相互影响,所以当土壤中的一些物种发生变化时,土壤中其他的物种也会随之发生变化,甚至引起生物群落的变化。此外,土壤中的生物种群也会发生变化,如种群内的性别比例发生变化、年龄组成发生变化等。
(3)土壤放射性污染物对人体造成了极大危害
土壤在被放射性物质污染之后,人体受到的外部放射性辐射增加,而且土壤中的放射性物质会随着呼吸、食物等进入到人体中,并在人体体内留存积累下来,使人体内的放射性辐射也增加。放射性辐射对人体的伤害巨大,导致人体毛发脱落、贫血、白细胞减少、出现肿瘤甚至癌变等。
3. 农业土壤放射性污染的生物修复
由上文分析可知,农业土壤的放射性污染会对农业生态系统的稳定和人类的生命健康造成极大伤害。并且农业土壤一旦受到放射性污染,这种污染就会长期存在,因为土壤自身对放射性物质的分解及其缓慢。所以,土壤放射性污染的治理是目前重要的研究方向。在处理农业土壤的放射性污染时,也可以选择化学方式,但是这种方式的成本高昂、设备技术要求高,所以适用性不强,但是处理放射性污染较严重的土壤时必须采用这种方式。对于一般的农业土壤放射性污染,都可以采用生物修复的方式。
(1)植物修复
植物修复,是指植物可以吸收土壤中的放射性物质内、阻挡部分放射性辐射以及阻碍放射性物质的传播。植物通过根系或者枝叶将土壤中的部分放射性物质吸收进植物体内,从而土壤中的放射性污染物就减少了,并且不同的植物,吸收放射性物质的能力不同,要选择植株较高的物种。植物密集的枝叶也可以阻挡放射性辐射并粘附空气中的放射性物质颗粒,所以要选择高复集性的植物种类。
最常用、效果最好的植物修复技术是在放射性物质被植物吸收或者萃取到其地上部位的时候就收割掉、并进行处理。此外,植物修复技术也包括植物蒸发技术和植物固化技术,前者是指通过植物的蒸腾作用将放射性物质蒸发进入空气中,后者是指将土壤中的放射性物质固定在制定位置,但是这两种技术方法都不能从根本上将放射性物质处理掉。
(2)微生物修复
有些种类的微生物可以吸收或吸附并分解放射性污染物,所以微生物修复也是处理农业土壤放射性污染的方法之一。微生物虽然很“微小”,但是它们单位质量下的表体面积很大,并且微生物的数量巨大,所以采用微生物修复的方式可以有效解决土壤的放射性污染问题。但是,微生物修复方法容易造成土壤变质从而使土壤遭受其他污染。
4. 结束语
农业是人类生产、社会经济发展的基础,农业土壤遭到放射性污染,对于农业生态系统和人类都会造成巨大危害。所以,我们要重视农业土壤放射性污染的来源分析、治理方法研究。在修复遭受放射性污染的农业土壤时,要综合考虑可操作性、经济成本、治理效果等因素,尽量采用操作简单、适用性强、成本低、治理效果较好的生物修复方法。但是,生物修复方法也存在有缺陷,需要我们进一步的研究改正。
参考文献:
关键词:盐碱地;成因;改良措施
中图分类号:S287 文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2012)-04-0089-2
1 盐碱地的概述
所谓盐碱地是指土壤中含有可溶性盐分,并且盐分的可溶度较高、浓度较大,对植物的生长起到抑制作用,而且破坏土壤中原有养分。广义的盐碱土主要包括:盐土、盐化土和碱土、碱化土。其中盐化土和碱化土只是盐碱化的初级阶段,并不是真正意义上的盐碱化土地,属于相应的亚类。盐碱土被分为盐土和碱土。其中盐土分为,盐土、漠境盐土、酸性硫酸盐土、寒原盐土和滨海盐土等等。盐土是由于土壤中含有较多的交换性钠离子使土壤呈碱性反应的盐渍土。盐碱土又称盐渍土是盐土和碱土的总称。盐碱地根据盐碱的含量可分为轻盐碱地、中度盐碱地和重度盐碱地。轻盐碱地的盐碱含量在3‰以下,PH值在7.1-8.5之间;中度盐碱地的PH值在8.5-9.5之间;重度盐碱地的盐碱含量超过6‰,PH值在9.5以上。
2 盐碱地的形成原因
各种盐碱土都是在一定的自然、人工条件下形成的,其形成的实质主要是各种易溶性盐类在地面作水平方向与垂直方向的重新分配,从而使盐分在集盐地区的土壤表层逐渐积聚起来。影响盐碱土形成的主要因素有:
2.1 地理条件
地形对盐碱地的形成影响很大,因为地形直接左右地表水和地下水运动,这就会影响盐分的移动和积累。从地形上看,水溶性盐随着水从高向低处移动,在低洼地带产生淤积。盐碱主要分布在排水不畅的平原地带,内陆盆地,山间洼地。从局部地形来看,土壤积盐情况与大地形呈负相关,也就是说所积盐的部位是局部的小凸处。
2.2 土壤质地和地下水
土壤质地的粗细也会影响盐碱的淤积。土壤质地的粗细会影响土壤毛管水的运动的速度和高度。一般来说,当土壤毛管水上升速度快,高度高,那么盐碱的淤积就会慢些,比如沙土地和粘土。地下水对盐碱地的影响主要是地下水位的高低和地下水矿化度的大小。如果地下水位高,并且矿化度大,那么盐碱就容易淤积,也就容易形成盐碱地。
2.3 河流和海水的影响
河流或渠道在水流动的过程中会发生侧渗,促使河流或渠道两旁土地的地下水平升高,进而产生盐碱化。我省沿海地区由于海水长期浸渍,脱盐、返盐形象非常频繁,因此盐碱化程度较高。
2.4 人为因素
随着科技的进步,栽培技术不断提高,设施农业在我省得到了很好的推广及应用,但是不合理的灌溉、施肥现象依旧存在。大水漫灌、只灌不排、过量施肥普遍存在,这样会产生或加快土地盐碱化速度。
3 盐碱地的改良措施
盐碱地的改良是一项比较艰巨的工程,与科技和社会经济发展密切相关。多年来,国内外诸多科学家对盐碱地的改良进行了多方面的研究、探讨。进入20世纪,科学家们的研究主要是针对盐碱地的分布情况、形成因素以及盐碱地的特质等;20世纪30年代,科学家开始进行理论性的研究并付诸实际,开始建立水利工程、土壤改良工程等等;20世纪50、60年代,我省开始试点进行盐碱地的改良,但没有大面积实行,只是针对农业土壤的改良。主要措施包括:蓄雨淋盐、种稻降盐、增加有机肥的施入等。到70年代,对盐碱地的改造开始以工程措施为主,所采取的措施包括:挖沟排水、巩堤种植、淡水冲盐等。
这些做法取得了良好的效果。近些年,我省农业科研者对农业土壤进行了大量的研究,积累了丰富的经验,对沿海地区、设施栽培盐碱地的治理工作,取得了明显效果,取得了良好的生态效益。下面是有关治理盐碱地的一些措施:
3.1 生物措施治理
生物措施有利于改变土壤机制,增加土壤养分,有效改良土壤结构。生物措施的方法有:一是种植一些耐盐蔬菜,如萝卜、甘蓝、棉花等;盐碱地在植物的覆盖下增强了植被蒸腾作用,从而降低了地下水水位,加速了可溶性盐碱的淋洗,有效的防止或延缓返盐现象;二是种植抗盐性较强的牧草,盐碱地种植牧草,对土壤可以起到疏松作用,盐碱不易在土壤表层沉淀、淤积,当牧草枯萎之后对盐碱地的改良还能起到一定的作用,牧草枯萎腐烂之后会进行分解,分解出的二氧化碳可以中和盐,改变土壤成分,促进成土母质石灰质的溶解,牧草种植密度很大,植被覆盖率相对较高,因此土壤表层的水分蒸发量小,表层积盐率降低,同时也改变了土壤的物理属性,土壤的总孔隙和毛孔隙增加,透水性能得到改变,此外,如果选择在轻度盐碱地种植豆科类牧草,还可以增加土壤有机质进而增加土壤的肥力;三是种植高度抗盐碱植被,如盐地碱蓬和盐角草等。这几类植物能够很好的退化土壤中的盐碱成分,是盐碱地的代表植物之一。这与它们本身的物质含量有直接的关系,它们本身的灰分含量相对较高,但是这类植物有天然的弱点,当其枯萎后所含有的盐分将停留于土壤表面,而且这种植物不能用做其他方面比如用于饲料等;四是使用微生物菌剂。微生物菌剂能够改善土壤养分和土壤环境机制,有利于土壤中的钾细菌和枯草芽孢杆菌的繁殖生长,从而增加了土壤的有机质,增加速效钾和速效磷以及氮的含量,氮的增加很好的抑制碱的含量,减小土壤的PH值,降低了土壤的盐分含量。
3.2 工程措施
3.2.1 灌溉工程 (1)渠道防渗问题。对于灌溉地区来说,它们的雨量较少,因此地下潜水位较低,灌溉过程中渗漏的水是潜水位的主要来源,所有要制定相应的措施,减少渠道水的外渗,不让潜水位水位升高。(2)正确灌溉方法。循环灌溉:在灌溉前期应该在土壤表层撒上石膏,之后再种植园林植物,在植物幼苗时期,用淡水进行浇灌。在植物生长到一定阶段,采取盐碱水灌溉方式。混合灌溉:这种方法就是把淡水和海水按照一定的比例进行混合灌溉。这种灌溉方法在淡水缺乏区得到了普遍应用。在印度、美国等国家的一些地区,这种灌溉方法已经普遍实施,并且有良好的效果。但是也存在负面影响,据研究表明,盐碱度高和盐碱度低的水进行混合灌溉,能导致土壤表层的盐碱度升高,作物的产量将随之下降。所以在选择混合灌溉的时候,要了解作物的抗盐碱能力,混合水的配比也要达到最佳比例。
3.2.2 土壤移植法 这种方法也叫客土法,就是把原有的盐碱土壤挖走,之后回填上含碱量低的绿化土,改变土壤质地和植物的生长环境。为了防止客土下面土壤盐分再次入侵,需要设置隔离带,在客土与本土之间放上颗粒较大的物质,如炉渣、石屑等。在客土上面也要覆盖东西,以防止客土水分大量蒸发。这种方法造价相对较高,不适合大面积执行。
参考文献
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2013年9月湖南省政府将湘江保护和治理列为“第1号工程”,同时成立了以杜家豪省长为主任的“湘江保护协调委员会和湘江重金属治理委员会”,并于 12月出台了《湖南省湘江污染防治第一个“三年行动计划”实施方案》。可见政府对湘江治理的重视。然而作为关注湘江污染的三湘子民,笔者仍有5个问题亟待求解。
第一个问题是湘江污染到底有多严重?
1966年,湘江首次监测出有铬、铅、锰、锌、砷,此前水质良好。1971年部分江段饮用水重金属超标。1978年中科院地理研究所写出研究报告呈报中央有关部门,指出“湘江已成为国内污染最严重的河流之一”。上世纪90年代,水质总体呈恶化趋势。2005年的Ⅲ类水占83.9%,主要污染物有氨氮、总磷、石油类、大肠杆菌;部分支流(耒水、渌水、郴江、浏阳河)有Ⅴ类和劣Ⅴ类水(引自《“十一五”湘江流域水污染防治规划》)。这些年以来污染物数据由权威部门系统未见报道,虽然1978年就是“污染最严重的河流之一”,而现在有关报道将“之一”去掉了,可是确切的水质污染、流域土壤污染、与国内其他河流对比的相关数据至今未见踪影。
第二,湘江污染源到底有多少?
重金属污染已有报道指出是郴州三十六湾、衡阳水口山、株洲清水塘、湘潭竹埠港;国土资源部门指出有1000多座尾砂库,储存的尾砂超过10亿吨;其他污染有生活污水、大型畜禽养殖业污水。除此之外,在国外类似情况很重视且研究颇深的化肥重金属镉污染至今却未在政府相关文件中提及。
第三,湘江污染的危害程度究竟如何?
此前曾有媒体提及湘江污染造成的恶果主要是镉慢性中毒的“痛痛病”和癌症。确实在湘江流域的一些有色金属矿山区和选冶厂区有这些病症多发现象。但是污染区范围相对于湘江流域面积9.46万平方公里、患病人数相对湘江流域3977.6万人可说是微乎其微;再说曾被污染的莱茵河鱼虾几乎绝迹,可是湘江至今尚无一种生物绝灭的报道。
第四,农业面源污染如何堵?
《湖南省湘江污染防治第一个“三年行动计划”实施方案》提出以“堵源头”为主要任务,堵住工业废水、生活污水、大型畜禽养殖企业污水,力求保湘江一江清水。可是9.46万平方公里流域内的农业面源污染如何堵,《实施方案》却只是“摆上议事日期”。现在的问题不能只议了,因为包括洞庭湖平原在内的农业土壤, 4万多个样品的镉含量耕作层是其下之犁底层的2.56倍,难怪在无任何工业污染的地方大米镉也超标。对此国内外已有的研究指出磷肥含的镉是元凶,当务之急就是要采取措施堵住这个镉源。
第五,湘江河道的改变究竟有多大影响?
关键词:农业;土壤;污染
中图分类号: X53 文献标识码: A DOI编号: 10.14025/ki.jlny.2016.24.062
随着时代的进步与发展,我国的行业发展经历了以农业发展为主、朝工业化发展前进以及多产业链为核心的发展过程,其中农业的发展始终占据着最为基础性的地位,直接影响着人们的日常生活。农业生产效益的高低,关键的因素之一就是土壤质量的好坏,由于工业化、城市化的快速发展,生产生活中的化学物质、有毒有害物质都已经侵入到土壤中,使得土壤面临着严重的污染,给农业生产带来的问题层出不穷。土壤污染的严峻化,制约了农业的发展,威胁了人们的身体健康,甚至也影响了农业的可持续发展。为此,改善土壤污染现象,提高土壤自净能力,有效解决土壤污染问题刻不容缓。
1造成土壤污染的原因
我国土壤污染总体形势非常严峻,而造成这一严峻现象的因素也有很多,为此,在提出有效对策之前首先要明确土壤污染形成的原因,才能在此基础之上提出有效的解决策略。造成土壤污染的成因,具体体现在以下几个方面:
1.1农药的过度使用
农药的生产与使用是造成土壤污染的一个重要因素。在农作物生产过程中,为了预防和控制农作物病虫害的发生,提高农作物产量和效益,农民把化学防治作为农作物病虫害防治的首选,农作物的施用农药的方式主要有土壤直接撒施,灌根、叶面喷施、熏蒸等。由于农药的大量使用和不合理使用,大部分农药会直接渗透到土壤中。另外,大气中残留的农药以及喷洒在植物上的农药会在雨水的作用下直接落入土壤中,这就导致土壤在农药的作用下发生污染。
1.2工业废水与生活污水的不合理排放
社会经济的发展与进步,工业化进程的加快,在加上人们对于环保意识观念淡薄,在工业化过程中将工业的“三废”以及生活污水以不合理的方式进行排放,导致土壤中重金金属、无机盐、有机物、病原体不断在积累,使得土壤毒性在不断增加,进一步加剧了土壤的污染,影响农业的发展与人们的生活。
1.3白色污染与废电池污染的影响
白色污染与废电池污染也是造成土壤污染的重要因素之一。所谓的白色污染,指的就是人们所使用的以泡沫为材料制作的物品以及塑料袋、农业生产过程中的塑料薄膜,将这些污染物随意的扔弃,使得这些物质长期废滞在土壤中,影响农作物的吸收和发展,削弱土壤的自我净化能力。其次是废电池污染,废电池中含有大量的重金属元素,由于人们对此观念浅薄,导致随意的丢弃,使得这些重金属元素进入到土壤中加剧了土壤的污染。
1.4农家肥使用的影响
农业生产过程中,施用畜禽肥等农家肥是提高土壤肥力的重要措施,能提高土壤抗风化和水侵蚀的能力,改善土壤的团粒结构,提高通气性,增加土壤有机质和促进有益微生物的生长。但是不合理使用农家肥,可以引起土壤盐分增高。养殖户在饲养过程中饲料添加剂,药物的滥用,可引起重金属对土壤的次生污染。
2改善土壤污染的有效措施
在明确土壤污染形成的原因之后,在此基础之上提出相关的解决策略,希望可以改善土壤污染所面临的严峻形势,促进农业的健康发展。
2.1控制农药和化肥的使用,减少白色及废电池污染
改善土壤污染的第一步就是对农药、化肥污染以及白色污染的治理,严格电池的生产与治理。这一方法的实施首先需要提高农民科学施肥意识,使得土壤不过多接受化肥与农药,处于一个合理的范围之内,与此同时,采用有机肥与无机肥的混合和交替,以此来降低对土壤的破坏和污染。其次,针对白色污染问题,引导农民在使用塑料膜时用可降解材料来代替,而对于电池的污染则是要求在生产的过程中实现产品无害化,以及推广废旧电池回收利用策略,以达到保护土壤的目的。
2.2利用污水灌田,提高土壤自身净化能力
整治土壤污染问题刻不容缓,土壤质量的好坏直接影响着农产品质量的高低,影响着日常人们的生活健康。为此,改善土壤污染的第二个步骤就是科学利用污水灌田,提高土壤自身净化能力,由于工厂所排出的污水并不都是有害的,只是排出无害污水的过程中与其他相融合就变成有害的,因此就需要按照相关的规定和标准对污水进行净化的处理,这样做不仅净化了污水,又实现了污水的利用,避免了对土壤的污染。与此同时,要大力发展生态农业、有机农业,采用与之对应的措施,如轮作制度、有机肥与绿肥的应用等方面,以此来提升和激发土壤自身的净化能力。
2.3增强土壤保护意识,加强土壤污染安全防护评估
增强土壤保护意识,加强土壤污染安全防护评估。一方面,农民是农业活动开展的主体,加强广大农民对土壤的保护意识,意识到有害土壤的弊端,从多方面来保护土壤,从根本上改善我国土壤污染现状。另一方面,土壤污染安全防护评估的建立与完善,对土壤污染进行有效的控制,以促进农业的发展。
3结语
土壤无论是对农业的发展还是对人们日常的生活,都发挥着重要的作用,因此,要采取合理有效的措施改善土壤存在的污染问题,提高土壤自净化能力。
参考文献
[1] 贺艳.我国农村土壤污染防治立法研究[D].东北林业大学,2015.
[2] 孙起.试论我国土壤污染防治的制度构建[D].复旦大学,2014.
近年来,我县认真落实科学发展观,着力改善农村生产和人居环境,稳步推进农村环境综合整治和生态保护,农村环境状况不断改善。但是,农村环境形势依然十分严峻:农村环境基础设施建设滞后,生活污水普遍未得到有效处理;农村“家园清洁行动”长效管理机制还未健全;畜禽、水产养殖污染依然严重;农业面源污染未得到有效的防治;局部地区重点行业污染仍未得到有效控制;农村环保宣传和农村环保协管员的作用尚未得到充分发挥。农村环境保护是我县环境保护的主要组成部分,是着力解决影响广大农村群众身体健康的重要问题,是提高经济发展稳定性、协调性和可持续性的重要内容,是海峡西岸经济区建设生态支撑的重要组成部分,是实现生态省发展战略的重要基础。全县各级政府、各有关部门要充分认识加强农村环境保护工作和生态创建活动的紧迫性和重要性,统筹城乡经济发展和环境保护,把农村环境保护工作和生态建设摆上重要位置。
二、农村环境保护工作的主要目标
(一)总体要求
以科学发展观为指导,贯彻实施“生态”的战略,紧扣“应先行、走前头、争上游”实践载体,以统筹城乡经济社会发展和环境保护为原则,以改善农村生态环境质量为根本出发点,以清洁家园、清洁水源、清洁田园为基本任务,加快推进生态创建,促进我县生态良性循环,构建环境友好型、资源节约型、生态宜居型的城市组团。
(二)主要目标
通过持续开展三年农村环境保护工作和生态创建活动,至2012年底前,农村环境污染得到较好的控制,农业面源污染得到较好的治理,农村生态环境保护、恢复与建设取得较大进展,重点区域环境质量明显好转。乡镇集中式饮用水水源水质达标率达到100%,农村饮用水卫生合格率达到90%以上,卫生厕所普及率达到50%以上,开展生活污水治理的行政村比例达到20%以上,开展生活垃圾集中收集处置的行政村比例达到80%以上,生活用能中清洁能源所占比重达到40%以上,农膜回收率达到60%以上,农作物秸秆综合利用率达到70%以上,规模化畜禽养殖废弃物综合利用率达到70%以上,分散养殖户建设有沼气池,工业污染物排放达标率达到80%以上。全县“四绿”工程达到市要求,60%的乡(镇)街道、30%的村(居、社区)完成市级以上系列生态创建。建成农村三级环境管理机构,环境监管能力得到持续加强,公众环境意识得到提高。
三、围绕农村环保工作重点,解决农村突出的环境问题
(一)深入开展流域(段)水环境综合整治
要按照县政府关于流域(段)水环境综合整治工作方案的通知(政文〔〕80号)的要求,持续深入地推进我县水环境综合整治工作,有效遏制我县支流(内河)水质恶化趋势,保障饮用水安全。
1、以整治畜禽养殖污染、生活污染为重点,加强干流沿岸村镇及各乡镇境内所有支流(内河)的综合整治,逐步改善支流(内河)的水质。
2、继续加强农村饮用水水源地的保护和建设
一是加快实施县、建制镇饮用水源地保护区规范化管理。年底,各级政府要加强水源保护区内排污口排查,拆除水源地保护区内与水源地保护无关的违法建设项目和排污口,设置饮用水源地地界标志、宣传告示牌及水源保护区隔离设施,重点要抓好溪源宫水源保护区内的污染治理和三溪口水库的围网建设、生活污染治理及关闭取缔福清调水源地一级水源保护区内的码头及与供水无关的项目;建设二级保护区内生活污染处理设施,加强水源涵养、水土保持、农田退耕等工程措施;制订饮用水水源保护区突发环境事件应急预案;至年底前,成立集中式饮用水源地保护管理机构,配备专(兼)职人员。二是加快乡集中饮用水源地保护建设。各地政府在年6月底前完成乡集中式饮用水源地环境调查与卫生评估、水源地划定及规划编制并上报;至2012年底前,完成乡、村农村供水工程建设,成立管理机构,配备专兼职人员,制订水源保护区突发环境事件应急预案,集中式饮用水水源水质达标率及农村生活饮用水卫生合格率达到90%以上。
(二)加强畜禽、水产养殖污染防治
1、制定县畜牧业发展规划。县畜牧渔业局在年底前完成全县畜牧业发展规划编制和规划环评工作,上报县政府批准实施,将全县畜禽养殖总量分解落实到相关乡镇街道,各乡镇街道并依照所下达的养殖总量控制和布局规划,积极引导养殖场向规模化、集约化发展。
2、加快畜禽养殖业污染整治。各地政府根据《市畜禽养殖禁养区、禁建区划定方案》和《县畜禽养殖禁养区划定方案》,在年底前,依法取缔禁养区内的畜禽养殖,完成禁养区外超标排污规模化畜禽养殖场的整治,特别是高速公路两侧、青口片陶江流域及支流两侧、荆溪镇荆溪、桐溪上游、上街溪源宫水源保护区的畜禽养殖场;建立畜禽养殖长效管理机制,对无法达标排放的养殖场依法予以关闭,对未完成治理任务和出现回潮的地方和责任人,予以通报并严肃追究责任。山区、半山区乡镇要根据畜禽养殖布局规划,合理安排,加强管理,防止畜禽养殖无序盲目的发展,造成环境污染。至2012年底前,全县规模化畜禽养殖废弃物综合利用率达到70%以上。
3、严格审批规模化畜禽养殖场建设。县直各部门在实施全县畜牧业发展规划前,暂停审批新建、扩建的规模化畜禽养殖企业。
4、加强分散畜禽养殖管理。各乡镇街道要严格控制可养区分散养殖规模,分散养猪存栏原则上不得超过3头,且必须配套建设沼气池,通过沼气、堆肥、无害化畜禽粪便还田、生态养殖等综合利用方式,实现养殖废弃物的减量化、资源化、无害化。
5、制定县水产养殖规划,加强水产养殖污染治理。县畜牧渔业局在年底前,完成本辖区的水产养殖产业规划编制,并报本级政府批准实施;通过推广名优新品种和生态养殖模式,扶持和壮大一批生态型养殖企业和加工基地。各乡镇街道政府在年底前全部取缔现有分布在干流的投饵类、施肥类网箱养殖,年底前,要依法取缔和搬迁饮用水源保护区、重要水库、敏感水域养殖、无证经营、不符合水功能区划的水产养殖。
(三)加快农村生活污水和垃圾治理,全面完成污染物减排任务
1、完善农村生活污水处理设施建设,制定规范化管理机制。在底前南通、青口污水处理厂建成,并投入运行;荆溪污水处理厂应按照小城镇建设的要求,对选址规模进行进一步论证,争取年内动工建设。加快完善青口汽车城污水处理厂、上街大学城污水处理厂配套管网建设,完成汽车城内所有企业污水、上街旧城区和南屿片区的污水管网接驳工作,污水处理负荷率达到60%以上。各乡镇街道政府在年底前,完成饮用水源地保护区内乡(镇)、村污水处理设施和截污工程建设;结合生态县创建活动,分批在创建生态乡(镇)、生态村中同步建设生活污水处理设施,并进行规范化管理,至2012年底前,全县开展生活污水治理的行政村比例应达到20%。
2、加大农村“家园清洁行动”建设力度,建立长效管理机制。加大农村环境整治力度,年各乡镇(街道)建成1座垃圾无害化处理设施,年底前,完成80%乡(镇)和80%行政村垃圾整治工作。
3、大力推广使用农村卫生户厕。各地政府要积极实施农村卫生户厕建设整村推进模式,加快卫生户厕改造,至2012年底前,全县农村卫厕普及率达到50%以上。
4、提高农村清洁能源使用率。各地政府要加强农村清洁能源使用推广,因地制宜,积极普及电能、沼气、秸秆、太阳能、水能、风能、地热能、海洋能等可再生能源及天然气、清洁油等化石能,减少薪炭使用,改善农村生态环境,至2012年底前,全县清洁能源使用率达到40%以上。
(四)控制农村重点行业污染
1、规范工业集中区建设,加强污染整治。县直各部门要加强农村新建项目的审批管理,规范工业区管理;县经贸局负责制定各乡镇街道制定工业集中区整治方案,并指导推进工业集中区整治工作。至2012年底前,全县乡(镇)、村工业污染物排放达标率达到80%。
2、加强工业污染重点行业整治,对列入工业污染整治重点的重金属、造纸、制革、制药、纺织印染、化工、食品加工(包括定点屠宰企业)等重点行业开展专项治理,对超标排放或不能稳定达标企业列入限期治理企业名单,并严肃查处企业偷漏排行为。限期治理仍不能达标排放的,予以关闭。在重点行业、重点企业深入开展清洁生产审核,促进废水的减量化、再循环和再利用。
3、加强医疗行业的污染治理。年建成青口、上街、南屿、荆溪和鸿尾等五个乡镇中心卫生院医疗废水处理设施;卫生系统的医疗废物按规范处置。
4、加强制砖行业的污染治理。根据县人民政府办公室《关于印发县粘土砖厂拆除整治工作方案的通知》的要求,于年6月30日前拆除全县违规违法的53家机砖厂;于年6月30日前拆除我县交通干道两侧土砖窑。
5、强化矿山污染整治,实施总量控制方案。相关县(市)区政府要尽快关闭未达到最小开采规模的矿山,及时公布年石材开采总量,达到逐年递减10%的目标,并分解落实到每个矿山企业;责令矿山企业配套规范的污水处理设施,落实水土保持、生态恢复措施;禁止在矿产资源规划禁采区内设立矿山开采企业或开采点。
6、加大整顿和规范河砂开采力度。县水利局负责监督落实河砂开采的整治,牵头组织清理取缔在禁采区开采以及无证照开采河砂的违法企业,严厉打击超量开采、盗采偷挖河砂等违法行为,确保防洪、通航河水利工程安全,保障河砂资源可持续利用。
(五)控制农业面源污染,加快循环农业基地建设
1、大力发展无公害、绿色及有机农业。各地政府要加快生态农业建设,积极发展无公害农业、绿色农业及有机农业,逐年提高种植面积比例,开展生态创建乡(镇)街道的无公害、绿色、有机农业种植(养殖)面积应达到60%以上。
2、积极推行测土配方施肥技术,减少化肥施用量及施用强度。县农业局、科技局在年底前制定本辖区农业化肥施用控制方案,化肥施用强度应逐年递减5%以上;开展生态创建乡(镇)街道的农用化肥施用强度应小于250公斤/公顷。
3、大力推广使用生物农药或高效、低毒、低残留农药,推广病虫草害综合防治、生物防治和精准施药等技术,减少农药施用量。县农业局、科技局在年底前制定本辖区农药施用方案,重点解决农药施用量、农药流失量大的突出问题;开展生态创建乡(镇)街道的农药施用强度应小于3公斤/公顷。
4、加大农膜回收再利用。各地政府要大力推广既能降解又能被土壤微生物分解的降解膜,提高农膜回收再利用,从年开始,农膜使用量及流失量均要逐年递减15%,至2012年底前,全县各乡(镇)、村的农膜回收率达到60%以上。
5、提高秸秆综合利用率,加强田间露天焚烧管理。县农业局、科技局在年底前制定本辖区秸秆综合利用方案,积极推行秸秆还田、秸秆堆肥、秸秆气化等资源回用技术,严格禁止露天焚烧;从年开始,秸秆综合利用率逐年提高10%,至2012年底前,全县各乡(镇)、村的秸秆综合利用率达到70%以上。
6、积极防治农村土壤污染
建立土壤环境质量常规监管体系。县农业局在年底前,摸清全县土壤污染现状,建立适合我县实际的土壤环境质量监管体系,每年要对主要农产品产地、污灌区、工矿废弃地等区域的土壤污染实施监测,并向社会公布,确保农产品质量安全。
(六)加强农村自然生态保护
1、加强乡(镇)、村绿化建设。县林业局牵头制定全县城乡绿化一体化“四绿”工程建设方案,启动绿色城市、绿色村镇、绿色通道、绿色屏障工程建设;各乡镇及相关部门按照“四绿”工程的要求抓好落实。
2、加大水土流失治理力度。县水利局牵头建立水土保持生态补偿机制,制定农村水土流失治理方案,组织开展水土保持综合治理。
3、维护生态系统平衡。环保、水利、林业、畜牧渔业局等部门要加强内陆水域生态系统的保护,逐步恢复农村地区水体的生态功能。
4、保护生物多样性,防范外来物种入侵。农业、林业、畜牧渔业、环保等部门要加强对外来有害入侵物种、转基因生物和病原微生物的环境安全管理,严格控制外来物种在农村的引进与推广,保护农村地区生物多样性。
(七)大力开展生态创建活动
全县从年开始,全面启动国家、市级生态县创建工作,2016年前完成国家级生态县创建。在年底前,县发展改革局牵头负责完成县生态规划编制工作;各乡(镇)街道、县直各部门要高度重视生态县、生态乡(镇)街道、生态村(居、社区)创建,完成生态县、生态乡(镇)街道建设规划编制并公布实施,制定生态创建实施方案,作好创建的各项准备工作和保障措施,积极动员和发动干部群众积极参与生态创建,落实创建责任制,按期完成创建目标。年创建一个国家级生态乡(镇)街道、一个省级生态乡(镇)街道、一个市级生态乡(镇)街道、3个省级、16个市级生态村。
四、建立健全农村环境保护工作长效机制
(一)推进农村环保管理体系建设
1、加快构建农村三级环保管理机制。各级政府要将农村环境保护工作纳入重要议事日程,在年底前,建立县、乡(镇)街道、村三级环境保护管理体系,成立县环境保护委员会,组建乡(镇)街道环保所(站),村明确环保专干。
2、提升农村环境保护地位。环保工作重心要适当向农村倾斜,重点加强环境监察的硬件设施、技术手段和人员队伍建设,逐步建立较为完善的农村环境预警监控体系,使城市环保与农村环保并重的要求真正落到实处。
(二)建立健全农村环保投入机制
1、提高生态创建奖励资金。实行“以奖促治”、“以奖代补”、“以奖”等鼓励政策,对成功创建各类生态乡(镇)街道、生态村(居、社区)的,在积极争取中央、省市级财政奖励基础上,县级财政安排一定的预算予以奖励。
2、加大农村生态环境建设项目的资金投入。县、乡(镇)街道财政每年要安排一定的经费,同时积极争取中央、省市级资金支持农村环境综合整治试点和项目,重点支持饮用水水源地保护、水质改善和卫生监测、农村改厕和粪便管理、生活污水和垃圾处理、畜禽和水产养殖污染治理、土壤污染治理、有机食品基地建设、农村环境健康危害控制、农业面源污染治理、外来有害物种入侵防控。
3、逐步提高农村环境管理工作经费预算。县政府每年从财政预算中安排县农村三级环境管理、监测标准化建设专项工作经费,提高农村环境保护、监测和监控能力。
(三)严格实施农村环境保护监督管理“一岗双责”制
1、严格执行《省人民政府关于印发省环境保护监督管理“一岗双责”暂行规定的通知》(政{}1号)和《市人民政府关于印发市贯彻省环境保护监督管理“一岗双责”暂行规定实施意见的通知》(榕政综{}35号)。各级政府及有关部门主要负责人是本行政区域、本部门职责范围内农村环境保护工作的第一责任人,对农村环保工作负全面领导责任;分管农村环保工作的负责人对农村环保工作负综合监管领导责任;其他负责人对分管业务工作范围内的农村环保工作负直接领导责任。
2、农村环境保护实行属地管理、分级负责、部门指导相结合的原则。地方各级政府全面负责行政区域内农村环境保护工作;县财政局对全县农村环保及生态创建资金投入实施编制预算;县发展改革委负责编制全县生态创建建设规划,对全县农村经济发展和乡(镇)街道生态创建规划编制实施指导;县环保局对全县集中式饮用水源地评估、划定、规划、突发环境事件应急预案编制,农村环保三级管理体系建设,环保产业协会建设,生态创建等实施指导;县水利局对全县集中式饮用水源地建设、水质监测实施指导;县卫生局对全县饮用水卫生合格率的监督监测实施指导;县农业局负责编制全县生态农业建设、农业化肥农药控制、秸杆综合利用、农膜回收利用、农业土壤污染治理、农村普及清洁能源等实施指导;县畜牧渔业局负责编制全县畜牧业发展规划和水产养殖规划,对畜禽养殖污染治理和水产养殖污染治理实施指导。县建设局对全县农村污水处理及生活垃圾无害化处理等实施指导;县爱卫办对全县农村爱国卫生和农村改厕实施指导;县经贸局对农村工业节能和循环经济技术推广应用,淘汰污染严重和落后的生产项目、工艺、设备,农村工业集中区污染防治实施指导;县国土资源局对全县矿山整治和植被恢复实施指导;县林业局对农村绿化建设实施指导;县科技局对全县农村环保技术研究、开发与推广实施指导。
(四)完善乡(镇)环保工作年度考核制度
建立乡(镇)街道环境管理考核机制。各乡(镇)街道政府应适时提请当地党委组织部门开展辖区内乡(镇)街道年度环境保护工作考核,将农村环保三级管理机构建设、重点流域整治、重点行业整治、农村饮用水源保护、畜禽与水产养殖污染整治、农村生活污水及垃圾治理、生态乡(镇)街道及生态村(居、社区)创建、农业产业结构调整和农业面源污染治理的各项内容纳入其中,将乡(镇)街道主要领导和分管领导年度环境保护工作完成情况作为干部年度考核的一项重要内容。
(五)增强环保科技支撑能力
1、加强农村环境保护技术研究和开发。各地政府要建立和完善农村环保科技支撑体系,将农村环境保护技术研究列入重大科技专项,用于农村环保科研和开发的资金应逐年提高2%。
2、加大环保实用技术推广。县科技、环保、农业、建设、畜牧渔业等部门每年应推出一批适合农村生活污水和垃圾处理、农业面源污染防治、农业废弃物综合利用以及农村健康危害评价等方面的环保实用技术,政府将对有突出贡献的单位和个人给予一定的奖励。
(六)加强农村环境监测和监管
1、规范环境监测职能分工。环保部门负责农村饮用水源地、农村工业行业环境监测,卫生部门负责农村饮用水水质卫生监测,林业部门负责自然保护区环境监测,建设部门负责风景名胜区环境监测,农业部门负责农业土壤环境、水土保护流失区监测,水利部门负责流域、湖库环境监测,渔业部门负责水产养殖水域的环境监测,国土资源部门负责矿山地质环境监测。
2、加大环境监管力度。发展改革局同经贸、环保、国土资源、农业、畜牧渔业等部门加强农村引进项目的政策把关,严格建设项目环境管理,加强环境影响评价和环保“三同时”等环境监管,加大环境监督执法力度,开展环保执法监管年活动,严肃查处违法行为。
3、加强环境监管能力建设。建立健全县环境监控中心,在重点区域和重点排污企业有计划按步骤安装在线监测监控装置,并与当地环境监控中心联网。加强环境监测能力建设,建设水质、空气自动站,完成三级监测站标准化建设。加强环保监察能力建设,监察机构通过省级标准化达标验收。
(七)加大环保宣传力度
关键词:农田 土壤;污染; 防治措施
1949 年—1980 年世界粮食单产由1 000 kg/ hm2提高到2 499 kg/ hm2,平均增长39 kg/ hm2。其中科技对农业高速发展的贡献率为70 %以上。作为贡献的核心是良种、化肥、农药和灌溉。建国以来,我国的农药工业取得了很大的发展,并为我国农业的丰产、稳产作出了巨大的贡献,使我国的粮食总产量稳居世界首位。尤其是近年来中国的农药出现了长足的进步。目前我国的农药产量已列世界第二位。有统计数字表明,我国通过对病虫草害的防治,每年可换回粮食损失150 亿公斤。但同时农药的过量使用也造成了严重的土壤污染问题。
1 农药的基本情况
农药, 是指用于预防、消灭或者控制危害农业、林业的病、虫、草和其他有害生物以及有目的地调节植物、昆虫生长的化学合成物或者来源于生物、其他天然物质的物质及其制剂。。
我国是发展中的农业大国、人口大国, 也是农药生产和使用大国。农药这一特殊用途化学物质问世以来, 在直接参与土壤生态环境生命过程中, 它为人类治理病虫害, 促进农作物的生长, 提高农作物的抗劣性能, 改善和提高农作物的品质, 但在此过程中所产生的一个不容忽视的问题是土壤生态环境问题, 它对社会发展所产生的不利因素值得反思和总结。
2 农药使用中存在的问题
(1)使用技术落后在农药的使用上存在着农药的品种和数量搭配不科学,使用器械落后等一些问题。农民缺乏科学知识和相应的农药使用管理措施。出现了滥用农药,随意加大用药量等现象,从而造成了包括农药对土壤污染在内的一系列污染问题。
(2)农药质量问题较突出调查表明,农药市场上,就农药产品的活性成分而言有三分之一以上的农药商品不合国际规定。这是造成农药对土壤污染问题的重大隐患之一。
3 农药对土壤环境污染的原因分析
农药对农业土壤生态环境污染, 从历史原因来看, 主要是我国以前使用的都是广谱、杀灭性强、持效期长的品种, 尚未重视其对生态环境的影响。在管理方面侧重对农药质量及药效的监督, 缺少农药安全性评价, 缺少对农药毒性的监测系统。由于对农药毒性了解和监督不够,, 严重污染土壤农业生态环境。另外由于有些农民环保意识差, 农药使用不当, 在使用技术上单纯追求杀虫、杀菌、杀草效果, 擅自提高农药使用浓度, 甚至提高到规定浓度的两三倍, 大量过剩的农药导致直接接纳农药和间接接纳植物残体的耕种表面土层中农药大量蓄积, 形成一种隐形的危害。少量农药在人体内的积累引起的慢性中毒也不可忽视。
4 农药对土壤环境的危害
农药对土壤生态系统造成不良的影响首先表现为对土壤动物的危害。据报道, 1605 对几种步甲的影响比二嗪农、乙拌磷等大得多。对跳虫的毒性超过六六六、DDT, 甚至超过呋喃丹和涕灭威, 与甲拌磷同属毒性最高的一类。农药对蚯蚓的危害更应引起重视。其他杀虫剂如氯丹、七氯、甲拌磷、呋喃丹对蚯蚓毒性也很高。杀菌剂如威百亩、溴甲烷也是对蚯蚓毒性高的药剂。除草剂对蚯蚓的毒性一般不高, 常用剂量影响不大。但由于土壤植被减少, 间接影响蚯蚓的种群。蚯蚓对维持土壤和结构有重要作用。因此影响蚯蚓数量的任何一种农药, 最终都将影响到土壤的肥力和结构。再者, 在施用农药后, 土壤生物群的各个部分会受到不同程度的影响。
5 土壤中农药的迁移转化规律
控制农药环境行为的主要因素有三: 吸附、迁移和降解。
5.1 吸附
吸附是农药与土壤基质间相互作用的主要过程, 它是制约农药在水- 土体系中运动和最终归宿的重要因素, 也直接或间接影响降解、残留等行为。农药被土壤吸附后, 由于存在形态的改变, 其迁移转化能力、生物活性和毒性也随之改变。一旦农药的吸附条件破坏, 农药又可释放到土壤溶液中, 导致土壤受到农药的再污染。
5.2 迁移
农药的迁移与扩散是指农药从施药区向周围环境扩散的物理行为。通常在田间喷洒农药时, 直接粘附在农作物上的是少部分, 而大部分飘落于土壤之中, 并不断从施药区向四周扩散, 从而导致对水体、大气及生物圈的污染和危害。一些持久性农药, 如DDT, 甚至会通过扩散、移动影响全球环境。
5.3 降解
农药的降解又可分为生物降解和非生物降解2 种方式。在光、热及化学因子作用下发生的降解现象为非生物降解; 而在动植物体内或微生物体内外的降解作用属生物降解。生物降解在农药降解中占据了主导地位。影响降解的主要因素如下: ①环境因子。农药进入环境后, 会受到一些环境因子的作用, 如: 温度、湿度、有机质含量等。②农药本身的因素。农药的分子结构、农药的使用浓度及农药的用药历史等也影响农药的降解性能。农药因其在分子结构及理化性质方面不同, 对生物降解的敏感性差别很大。③微生物的影响。由于农药降解的主要方式是在微生物的作用下进行, 因此微生物对于农药的降解具有重大的影响。微生物的种类多样、数量繁多, 有利于农药的降解。
6 综合性防治措施
为达到既高效又经济地把农药对土壤的污染降低到最低范围,目前已有诸多综合性防治措施:
6.1 改进农业技术,加强病、虫害的预测、预报
①利用植物的抗虫性,选育丰产、抗虫并具备其他性状的良种是害虫防治的较为经济简单的方法。②利用植物密度影响田间温湿度、通风透光等小气候条件,影响作物的生育期,从而影响害虫的生活条件。
6.2 化学防治
化学防治以其防治效果稳定、见效快、害虫猖獗时必须用化学防治才能解决或者必须先用化学防治,才能保证生物防治的有效应用而得到最为广泛的应用。
6.3 生物防治
生物防治具有不污染环境、专一性强、对人畜无害、对植物安全等优点。生物防治害虫是指用寄生真菌、细菌和病毒,或某些生物体的代谢物或同类异性个体分泌的引诱激素等进行防治的方法。有:A、昆虫天敌法,即以虫治虫。B、微生物防治法。C、害虫不孕化法。
6.4 加强监测
加强土壤农药污染的监测,了解土壤农药污染的情况,是对土壤农药污染防治的必要措施之一。
7 结语
尽管各种防治措施均取得了一定的成效,但是目前农药对土壤的污染还是一个很棘手的问题,化学农药对于农业生产仍不可少。因此只有使用低毒、低残留的农药,采取综合性防治措施,才能有效地控制农药对土壤的污染。
参考文献
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[3]刘长江. 农药对土壤的污染及污染土壤的生物修复[J].农业系统科学与综合研究,2002 ,18 (4) .
1.1畜禽养殖业污染现状
畜禽养殖业污染的环境影响主要集中在水体污染、大气污染、土壤污染等几个方面。畜禽养殖场污水属于高浓度有机废水,含有大量的N、P等营养物质。养殖场废水一方面通过地表径流污染地表水,从而导致水体富营养化;另一方面通过土壤渗入地下污染地下水,使水中NO2-、NO3-浓度升高,人若长期或大量饮用,可能会诱发癌症[1]。研究认为,养殖业污染是导致水源氮污染的关键影响因子[2]。此外,粪便中的病原微生物也是养殖场污水的主要污染源之一。畜禽养殖中大气污染源主要是CO2、CH4、NH3、H2S等气体,它们主要来源于畜禽饲料中氨的转换及畜禽粪尿在微生物作用下的降解。畜禽养殖产生的废气CO2、CH4能加重温室效应,NH3、H2S可以引起环境酸化。并且空气中的病原微生物严重影响了动物和居民的健康[3]。畜禽养殖业中大量添加剂如Cu、Zn、Fe、As的使用,导致畜禽粪便中重金属元素含量较高[4~5]。畜禽粪便中的重金属和微量元素在土壤中累积,影响到土壤中各有机物的代谢,破坏土壤平衡,从而严重影响了农作物的生长及农产品的安全性,进而危害人类健康[6~8]。目前,畜禽废弃物已成为农业土壤重金属污染的一个重要来源。面对畜禽养殖业污染的严峻形势,“十二五”期间,国家将农业源污染纳入了减排范围,核算指标为化学需氧量和氨氮。据全国环境统计公报(2012年)数据显示,2012年,中国化学需氧量排放总量为2423.7万吨。其中,农业源化学需氧量排放量1153.8万吨,占化学需氧量排放总量的47.6%,是工业化学需氧量排放量的3.4倍。氨氮排放总量253.6万吨。其中,农业源氨氮排放量80.6万吨,占氨氮排放总量的31.8%,是工业氨氮排放量的3.1倍。而畜禽养殖业污染又占农业源污染的95%以上。因此,畜禽养殖业已成为排污之首,其污染物排放量远远超过了城镇生活与工业的污染物排放量之和。
1.2畜禽养殖污染防治存在的问题
1.2.1畜禽养殖污染防治设施配套不全
我国畜禽养殖业缺乏相关的引导和规划,大部分养殖场都是自由发展,普遍缺乏配套的污染防治设施,如固定的防雨、防渗粪便堆放场和污水、尿液储存池。固体粪便堆放在露天场地,且无防渗措施;污水、尿液储存在无防渗措施的储液池中。在降雨过程中,畜禽粪便及尿液中的氮、磷、重金属及其他污染物质通过地表径流及地下渗漏的方式发生转移,导致大量污染物质进入周边及地下水体。
1.2.2畜禽养殖污染防治资金投入不够
由于传统养殖习惯,大部分老养殖场内部的环境管理比较粗放,加之畜禽养殖业受市场因素的影响,效益波动较大。因此,畜禽养殖单位主动建设污染防治设施的意识不强,积极性不高。而目前畜禽养殖业污染治理资金投入力度不够,污染减排工程建设推进工作存在较大的阻力,进展缓慢。
1.2.3畜禽养殖污染防治法规体系不完善
随着畜禽养殖污染问题的不断加重,相关政策和法律法规陆续出台。如《畜禽养殖污染防治管理办法》、《畜禽养殖业污染物排放标准》、《畜禽养殖业污染防治技术规范》(HJ/T-2001)、《畜禽养殖业污染治理工程技术规范》(HJ497-2009)等。目前,最新的法律法规是国务院于2013年的《畜禽规模养殖污染防治条例》,这是我国首部国家层面上的农业环境保护类法律法规。此条例将激励我国畜禽养殖业废弃物的进一步资源化利用,引导畜禽养殖业走向健康、可持续发展的生态养殖之路。因畜禽养殖污染防治工作起步较晚,目前的相关政策和法律法规还需要不断地完善,以增加其可操作性和执行力度,才能有效应对畜禽养殖业污染治理工作。
1.2.4畜禽养殖单位污染防治观念淡薄
受传统养殖观念的影响,大部分养殖单位缺乏对畜禽养殖废弃物污染治理的意识。建场时只考虑养殖,没有考虑养殖废弃物的储存、处理及利用的问题,粪便随意堆放、污水、尿液不经处理随意排放。对畜禽养殖污染治理缺乏主观能动性,对政府的要求能拖即拖。因此,畜禽养殖业污染治理推动工作存在较大的困难。
2养殖废弃物处理利用技术途径
2.1能源化
2.1.1沼气工程
畜禽养殖沼气工程是以畜禽养殖场的粪便污水为原料,在厌氧条件下,通过微生物发酵,将其中的高分子碳化合物分解为小分子物质的过程[9]。沼气工程是集污水处理、沼气生产和资源化利用为一体的系统工程。通过沼气工程不仅减少了环境污染,而且产生了新型能源-沼气。沼气是一种优质清洁能源,可以用作照明、炊事或生产用能,以减少对煤炭、天然气、电力等能源的消耗[10]。目前,沼气技术在我国已经非常成熟,养殖场可以根据自己的养殖规模建设相应大小、相应种类的沼气池,并配备相应面积的沼渣、沼液消纳土地,使养殖场的污染物达到零排放。
2.1.2微生物燃料电池
微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中所含的化学能直接转化成电能的绿色产能技术[11~12]。该技术具有能量转化效率高、反应条件温和、清洁无污染等优势。目前,微生物燃料电池尚处于起步阶段,燃料电池功率低是制约其发展的一大瓶颈。通过研究非贵金属催化剂、阴阳极材料的优化、质子交换膜的改善、微生物的筛选和培育、生物膜固化技术等,可以突破燃料电池发展的瓶颈,促进其进一步发展。南开大学的金涛通过对阴阳极材料修饰改性,对微生物燃料电池进行了优化,获得了该技术处理畜禽废水迄今为止最高的功率密度[13]。随着微生物燃料电池技术的发展及推广,畜禽养殖废水不仅得到了处理,而且产生了新的能源-电能,同时解决了环境污染和能源危机问题,实现了双赢。
2.2肥料化
畜禽粪便中含有大量的有机物及丰富的氮、磷、钾等营养物质,是农业生产中需要的宝贵资源。我国传统农业的施肥方式是简单的堆肥后还田,或者是直接还田。由于畜禽粪便中含有大量病原菌和虫卵,还田后对农作物及人体健康存在一定的危害。目前应用较为广泛且最具有市场前景的是生物有机肥法。生物有机肥是畜禽粪便经生物肥菌种发酵、除臭和完全腐熟后加工而成的有机肥料。能够调理土壤、提高土壤肥力,使农作物大幅度增产。生物有机肥法是一种集处理和资源循环再生利用于一体的生物方法。这种方法处理粪便的优点在于最终产物无毒无味,且干燥,易包装、使用,而且有利于作物的生长发育[14]。由于畜禽粪便中含有重金属,而目前缺乏有效的去除重金属的方法,畜禽粪便生产有机肥具有一定的危害性,大量使用易引起土壤重金属污染。因此,生物有机肥技术还需进一步完善。随着国家对有机肥生产、使用等税收、补贴政策的推广,有机肥生产技术的开发研究,生物有机肥产业将会进一步得到推广。
2.3饲料化
研究证明,畜禽粪便含有大量未消化的蛋白质、B族维生素、矿物质元素、粗脂肪和一定数量的碳水化合物,经过加工处理可成为较好的饲料资源[15]。但由于畜禽粪便作饲料存在能量低,矿物质含量较高等营养不平衡,此外,畜禽生产过程中大量使用各种添加剂,其大部分残留在粪便中,粪便再作为饲料使用时,可能会出现超标甚至中毒的问题[16],所以目前发达国家已不主张使用畜禽粪便作饲料[17]。
3污染防治对策及建议
3.1合理布局,种养结合
针对地方环境特点,对畜禽养殖业的发展进行合理规划,合理布局,划定禁养区和限养区。根据养殖业规模、养殖废弃物的特点决定地方种植业结构。通过农牧结合,以农养牧的方式来解决养殖业污染,使养殖业废弃物充分得到资源化利用。
3.2引导养殖专业户向规模化养殖场(小区)转变
目前我国畜禽养殖规模化、专业户程度不高,根据《中国畜牧业年鉴2012》数据统计,2011年我国生猪规模化(年出栏≥500头)养殖场(小区)户数为23.7806万户,非规模化养殖户数为5763.6539万户,占总养殖户数的99.6%。畜禽养殖散养化程度较高,给畜禽废弃物集中处理带来了不便。因此,积极鼓励、引导家庭养殖户向规模化养殖场(小区)转变,向规模化、现代化、集约化的方向发展,改变传统的养殖模式,走清洁、生态养殖之路,是目前亟需解决的问题。
3.3加大资金扶持力度,积极建设废弃物综合治理设施
对于没有足够的土地来消纳养殖废弃物,政府要加大资金扶持力度,积极引导规模化养殖单位建立废弃物综合治理设施,如:沼气池、微生物燃料电池、生物有机肥厂等处理设施。发展一批规模较大、污染防治设施齐全、养殖业废弃物综合利用规范的示范企业,以带动周围区域畜禽业循环经济的发展。使养殖废弃物转换成能源及肥料,既避免了环境污染,又缓解了能源危机。
3.4积极宣传和推广畜禽养殖污染防治技术
通过电视、网络、宣传栏、培训班等方式,大力宣传和推广畜禽养殖污染的科普知识和防治技术。让人们了解并熟悉养殖业可能造成的各种环境污染及危害,掌握畜禽养殖清洁生产技术和污染防治技术,以加强养殖单位污染防治的主动性、积极性。提高广大养殖户的环保意识,激发养殖户的治污紧迫感和责任心,变要我治污为我要治污[18]。
3.5加强技术开发与研究
虽然我国畜禽养殖污染防治技术已取得了较大的进展,但是,还存在一定的不足。由于畜禽粪便中部分重金属超标,要加强重金属钝化技术研究,确保安全后,粪便才能制作肥料或饲料[19]。利用微生物燃料电池处理畜禽废水的技术尚处于起步阶段,它的推广与应用还需进一步研究。各地区加大科研投入力度,根据自身环境和养殖特点,深入开展研究适合本地区的畜禽养殖废弃物综合治理及利用核心技术。这也是目前我国畜禽养殖污染防治的关键之路。
4结论
论文摘要:随着世界人口的增长,农业将经历具有重大意义的革新。毫无疑问,生物技术作为科学和技术在这场变革中将起到关键性的作用。原则上讲,生物技术本身有能力帮助人们提高农业生产力和保护环境,但在实践中,生物技术作为环境保护的人其作用相对来说是微乎其微的。人们对它在环境保护以及促进人类进步中的作用仍将拭目以待。
一、生物技术给农业发展带来机遇
广义上讲,生物技术是利用有机体、死细胞、活细胞以及细胞内含物,采用特殊的过程生产出特殊的产品应作到农业、医药以及环境修复治理中,尤其是70年代基因工程的出现,它能改变、取代物种的基因。
生物技术在农作物中已有广泛的应用。最初通过遗传工程获得而进入市场的作物是:玉米、大豆和棉花。它们经转基因后具有抗除草剂和棉铃虫的能力。这种玉米、大豆和棉花从Bt细菌获得基因,经遗传改良后具有防虫害的能力。利用Bt细菌获得经遗传改良的作物的潜力是相当大的。例如:美国有200万hm2的Bt棉花,澳大利亚有40万hm2,两者各相当于2.5亿美元价值。如果将Bt玉米引种在美国1000万hm2的土地上,只要增产5%,就意味着能增加3.5亿美元收入。这项技术进一步促进了Bt制剂控制虫害在商业上的应用。除此之外,还有许多经转入特定基因的玉米品种,这些品种能同时抗除草剂和一些虫害。
生物技术在畜牧业上应用所获得的益处与在农作物上相似。一方面,生物技术有助于提高畜禽的生命力以及消灭竞争者。促进畜禽生长的物质有生长激素以及促进其生长的调节剂,这些物质可由基因工程而获得。如利用鼠类基因(该基因能促进角蛋白的形成)能获得了经遗传改良的绵羊,这种绵羊比普通棉羊产毛量能提高6%左右。另一方面,生物技术在提高农作物产量、质量的同时,有助于提高畜牧业的生产力发展水平。例如,通过控制饲料作物体内碳水化合物含量可提高畜牧业生产力;利用基因调控技术可以提高包括豆科作物在内一些作物的蛋白质含量,减少饲料作物中难消化的木质素含量等。达比等人已生产出一种转基因三叶草,可应用于澳大利亚绵羊牧场。该基因来自向日葵,经转基因的三叶草能制造富含氨基酸的蛋白质,该蛋白质经食物链进入绵羊体内,进而能提高产毛量。
生物技术给人类带来的益处也包括在生态和环境两个方面。利用生物技术提高现有农业生态系统的生产力可以减低农业向原始的、自然、半自然生态系统扩张的要求,因此,它有助于有人类保存、保护地球上仅有的自然生态系统及其资源,有助于人们未来再利用其中的基因资源开发新的产品。
生物技术已用于生产抗虫害、抗除草剂作物。正如前面所述,一些转基因棉花、玉米、大豆等具有抗虫害、抗除草剂的能力。1995年人们可以在市场上购买到转基因马铃薯,这种马铃薯能产生水晶蛋白,而水晶蛋白对科伦那多马铃薯甲虫有毒害作用。这些转基因作物能减少杀虫剂的用量,降低杀虫剂及其残留物对食物链、水体造成污染,从而有利于保护生态环境。
在许多农业生产区,土壤氮素可利用量是制约农业生产力提高的一个重要因子。而一高科技农业生产区使用人造氮肥是以牺牲生态环境为代价的。制造氮肥要利用大量能源,据统计,英联邦农场平均投入的能源大约有50%来自肥料。由施用肥料而产生的温度气体(二氧气化碳、氮氧化合物等)不可避免地促进地球气候变暖。除此之外,农业土壤的氮素流失是水体富营养化的主要原因。
生物技术的利用能为这些问题的解决提供潜在的、真正有价值的帮助。
同样,人们可以利用真菌来提高土壤养分的有效性。温莱指出:特定的真菌类能促进土壤养分的释放,从而促进作物生长;真菌也能通过分解有机物质(例如纤维素等)释放出糖类,促进固氮菌的生长。进一步提高土壤养分有效性的可能,包括获得转基因细菌和真菌,以进一步增强它们制造养分和释放土壤养分的能力。转基因作物的最终目标是使作物本身能够自行固氮,避免、减少使用人造肥料,从而减少对生态环境的破坏。这在目前尚不可能,但在将来却有望实现这个目标。
二、利用生物技术发展农业应注意克服的问题
从经济角度上讲,生物技术带来的不利并不明显,然而,它会引起发达国家与发展中国家贫富差距进一步扩大。因为,生物技术公司主要集中在发达国家,发达国家可以通过输出生物技术产品而获得利润。与此同时,发展中国家由于技术、及其产品还远没有被广泛接受。
生物技术可能引起生产方式和人类健康的退变。这种情奖品可能会随着需要特定处理的转基因作物的出现而产生,特别是抗除草剂的转基因作物出现。农民必须从同一公司购买种子和除草剂,否则除草剂起不了作用。同样的问题也可能在需人造肥料的转基因作物上出现,这些转基因作物会取代传统的依靠有机肥的作物,后者在发展中国家是很普遍的,并且也有利于环境保护。生物技术在食品上的应用对发展中国家的农民也会造成许多困难。生物技术也会对人类的健康制造麻烦。近年来在英国已有这方面的报道。特别是当能引发人体过敏反应的基因转入农作物时,例如,坚果能引发人体过敏反应,若它的基因被导入其他作物,则有可能其他作物也会引起人体过敏。为了预防起见,转基因作物产品必须经免疫测定筛选后才能利用。
生物技术也可能引发环境问题。人们利用生物技术生产出抗旱、耐盐、抗病虫害作物同时,也导致生物多样性遭受严重破坏,甚至导致一些物种灭绝。这一结果是由于生物技术促进农作物向它原本不适应的地域扩张而造成的。生物技术同样加速土壤侵蚀和沙漠化。农业,尤其是耕作农业的扩张会增加除草剂、杀虫剂、人造肥料的使用,农业中不断投入的能源促进全球变暖。与此同时,氮素生物化学循环的改变也加剧了水体的富营养化,直接影响人类和动植物的生存。
关键词 农业废弃物;处置;资源化利用;现状;展望
中图分类号 X71 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2013)20-0209-01
农业废弃物是指农业生产和再生产链中资源投入与标的产出在物质和能量上的差额,是资源利用过程中产生的物质和能量流失份额。农林废弃物是农业和林业生产与加工过程中产生的副产品,数量巨大,具有可再生、再生周期短、生物降解、环境友好等优点,是重要的生物质资源[1]。随着农村经济不断发展,农作物产量提高、畜禽养殖量增加、农产品加工产业快速发展以及新农村建设不断展开,农业废弃物总量和种类呈上升趋势,特别是近10年来,随着农村城市化进程的加快,农民生活水平明显改善,农村青壮年劳力的流失和劳动力成本的增加,土地流转已大势所趋,对于可用作燃料和肥料的农业废弃物利用率越来越低,导致农业废弃物随意遗弃的现象日趋严重。
1 农业废弃物的主要特点及处置现状
我国农业废弃物主要由4个部分构成,分别是养殖业废弃物、种植业废弃物、农村生活垃圾和农业加工业废弃物[2]。养殖业废弃物包括畜禽粪便和栏圈垫物等;种植业废弃物包括农田、食用菌种植及果园残留物,如作物的秸秆、菇渣、蔬菜的残体或果树的枝条、落叶、果实外壳等种植业废弃物;农村生活垃圾包括农村居民生活废弃物,如人粪尿和生活垃圾等;农业加工业废弃物包括农副产品加工后的剩余物,例如稻壳、麦麸、玉米芯、锯末、秸秆、树皮、果壳、蔗渣、畜禽粪便、菇渣、酒糟渣、中药渣等,来源于动植物,主要是由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成。
目前,我国每年畜禽粪便产生量约25亿t,农业生产中植物性废弃物排放量逾20亿t,而浙江省畜禽规模养殖巨大,仅生猪饲养量就高达3 150万头,占肉类(畜禽)总量的76%,且规模化饲养量达70%以上,估计畜禽养殖废弃物的排放量高达3 500万t左右,仅浙江省每年农业生产中植物性废弃物总量约1 000万t,仅瓜果蔬菜的设施栽培面积已近13.33万hm2,产生植株残体逾500万t;作为浙江省农业支柱产业之一的食用菌年产约70万t,每年约有50万t食用菌生产废弃物,其中丽水地区食用菌产业产生的菌菇渣约25万t;农产品加工废弃物更是量大面广,各地均有分布。畜禽粪便、农作物秸秆、食用菌栽培菇渣及农产品加工等农业废弃物产生量大且比较集中,其中富含有机物和多种矿质元素,而氮、磷、钾等植物需求的养分较高,并具有一定的持水、透气和吸附能力,这些有机废弃物利用率不到30%。浙江省农林废弃物数量多、利用方式简单、利用效率低,农林废弃物引发的环境问题日益突出主要表现为:传统生产模式的稻油秸秆,由于二茬种植间隔时间短、还田效果差、劳动力成本高等原因,废弃物往往被丢弃在田边河岸或烧掉,近年来蔬菜残体产生量大而集中,既没有专门的场地堆放和处置,又没有简便易行的处理方法,一些农业园区周边田间地埂及河道堆积如山、焚烧非常普遍,造成资源的巨大浪费和环境污染,农林加工废弃物的随意堆放,更易造成病原菌和蚊蝇害虫的滋生繁殖,增加农村生产及生活环境中病原菌和害虫的数量,对农业产业的可持续发展构成威胁,污染周边空气、水体和土壤,导致农村生态环境的恶化,如何有效地充分利用这类庞大的自然资源是值得思考和研究的问题。
2 农业废弃物研究、处置及利用技术
2.1 作为生物质能源材料
农业废弃物作为生物质能源的一部分,其开发和利用已经引起人们的广泛关注,是能源研究和环境领域的新热点。农业废弃物多数为植物光合作用的产物及其衍生物,与化石能源如石油、煤炭、天然气等相比,具有以下特点:一是可再生性,其来源于动植物,可以通过植物的光合作用进行再生,与太阳能、风能、潮汐能等都属于可再生能源;二是通过合理的利用、科学的规划可以实现其可持续性;三是作为农业大国,生物质种类多样、分布广泛、资源丰富;四是利用方式多样性,目前农林废弃物的利用主要是采用热转化、生物转化等方法,将其转化为生物柴油、燃料乙醇等含氧燃料以替代化石燃料;将木质废弃物经高压,压缩成棒状、颗粒状的质地坚硬的成型物,该成型燃料可以用作锅炉、家庭取暖等;还可以通过直接气化,将其转变为电能进行利用。因此,农业废弃物再利用不仅具有可行性也具有必要性。大力提倡农业废弃物的再利用,不仅可以节约化石能源,缓解能源供给矛盾,保障国家能源安全,同时也是保护环境实现环境友好社会的需求。
2.2 农业废弃物通过堆肥化处置回归到农业再利用
2.2.1 畜禽养殖废弃物堆肥化处置生产有机肥及其专用肥。基于农产品安全生产对有机肥的巨大需求、高蛋白饲料源短缺等现实情况,结合畜禽养殖排泄物的特点和特性,通过猪、鸡粪繁殖蝇蛆养殖生物脱水处理工艺、牛粪添加吸水的农林废弃物纤维素类辅料,高温好氧发酵堆肥化处理及有机肥产业化方式,快速使这些废弃物腐熟、稳定,经干燥、粉碎等工艺获得优质的蝇蛆生物蛋白和商品有机肥料(符合NY525-2012),在作物施肥、土壤改良及耕地地力提升、农产品品质提高和中低产田改造中发挥积极作用,并进一步开发多种功能有机肥、多种作物复合专用肥等产品。
2.2.2 农林生物质废物堆肥化生产土壤改良剂、育苗及栽培基质。将山核桃壳、锯末、枯枝落叶、菇渣、药渣等农林废弃材料经过机械粉碎处理,并进一步经堆肥化发酵腐熟和消毒处理,这些废弃材料经发酵腐熟后,具有良好的理化性质,富含有机物、氮、磷、钾及多种矿质元素,并且具有良好的持水、透气和吸附能力,可以改善黏性土壤的团粒结构,使土壤疏松,增强土壤的通透性、透水性和持水能力,利用其吸附作用可以减少养分的流失,作为优良的土壤改良剂;不同农林废弃物腐熟稳定化后按照一定的配比配制成不同配方的育苗及栽培基质,可在原有草炭营养基质配方基础上替代草炭等不可再生资源50%~100%,降低了成本,在多种瓜果、蔬菜及花卉苗木上应用表现良好,是今后城市道路绿化、边坡绿化、市民阳台绿化及屋顶绿化的优质土壤替代品。
2.3 农林废弃物在环保废水、废气处理中的应用
农林生物质废弃物(如花生壳粉、木屑、椰壳、甘蔗渣、玉米芯、树皮、茶叶等)分子结构多样,分子内活性基团选择性大(如壳聚糖、木质素纤维等),易于采用不同的改性工艺来制备结构多样、针对不同废水、废气的吸附剂,吸附废水、废气中的染料、重金属、颗粒及有毒、有害物质等,农业废弃物具有来源丰富、可再生、无毒性、成本低、可生物降解、制备工艺简单等优点,其最显著的特点是环境友好,使用后的生物吸附材料排放到环境前,不用做进一步的处理,可以在吸附操作后进行焚烧而不造成环境污染[3],是环境保护中一类经济实用、来源广阔、可再生的优选材料。
2.4 农林废弃生物质炭化技术及生物炭开发利用
生物炭在土壤固碳、土壤污染控制与修复中的双重作用成为当前环境领域的研究热点之一[4]。利用农林废弃物进行生物炭开发利用是当前国际农业土壤固碳、废弃物环境治理、资源循环利用和节能减排、应对气候变化的绿色低碳农业核心国际竞争技术。该技术是研究开发各类农林废弃生物质炭化技术并推动生物炭产业化,可有效缓解我国经济快速发展带来的碳排放增加、环境污染加剧和温室气体排放增加等一系列现实生态环境问题。《国家中长期科学与技术发展规划纲要》(2006—2020年)已将农林生物质综合利用技术列入优先发展的研究领域之一。《浙江省农业生物技术科技专题方案》(2011—2015年)指出,农业废料和能源植物等成为产业创新的焦点,生物工程技术成为主导的技术创新路径。以生物质炭化技术及生物炭高效生产及系列生物炭产品开发应用为抓手,生物炭具有多孔性、巨大表面积及羧基基团,因而具有较大的离子交换量(CEC),具有较强持水能力及更高的养分保持能力,能改善土壤理化性质,能改变土壤的生物质种类、生物活性,提供肥料利用率,必将促进土壤固碳减排,提高我国应对气候变化能力,实现人与自然和谐、经济社会的可持续发展。
3 农业废弃物利用的发展前景及展望
近10年来,各级政府对农业废弃物处理利用技术的研究和投入逐年增加,但集中处置的基础设施和技术规范还远没有到位,不仅使大量农业固体废弃物可再利用资源白白的浪费掉,而且还造成了农村环境污染,加大了农业面源污染治理压力,更不能适应当前新农村建设的要求。农业废弃物日益增多与处理技术滞后的矛盾,已经成为制约农村生态建设的瓶颈因素之一。我国还是一个农业大国,开展农林废弃物的再利用,不仅可以减少化石燃料的使用量,减轻农林废弃物对环境的污染,促进农村生态环境改善,还可以增加农民的收入,有助于解决环境问题和“三农”问题,促进农业循环经济的的可持续发展,对建设“美丽中国”具有积极的社会和经济意义,农业废弃物资源化利用的发展潜力巨大、发展前景美好,必将成为21世纪最具发展潜力的行业之一。
4 参考文献
[1] 田赟,王海燕,孙向阳,等.农林废弃物环保型基质再利用研究进展与展望[J].土壤通报,2012,42(2):497-502.
[2] 陶思源.关于我国农业废弃物资源化问题的思考[J].理论界,2013(5):28-30.