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中国硝酸盐脆弱区划分与面源污染阻控

本文摘要:近年来,我国农业污染源造成的水污染越来越严重,不仅影响生态环境,也威胁到人类赖以生存的饮用水安全。因此,如何有效控制农业面源污染,维护水资源和生态安全具有重要意义。 欧美等国家通过区分硝酸盐和磷污染风险区,制定了区域法案相关政策,在重点地区实施面源污染控制和水污染防治,取得了良好的面源污染减排效果。

面源污染

近年来,我国农业污染源造成的水污染越来越严重,不仅影响生态环境,也威胁到人类赖以生存的饮用水安全。因此,如何有效控制农业面源污染,维护水资源和生态安全具有重要意义。

欧美等国家通过区分硝酸盐和磷污染风险区,制定了区域法案相关政策,在重点地区实施面源污染控制和水污染防治,取得了良好的面源污染减排效果。因此,本文分析了欧美等国家通过区分硝酸盐薄弱区域,消除水体硝酸盐非点源污染风险,制定区域养分管理法规的经验;摘要:阐述了我国硝酸盐弱区划分的可行性,明确提出了我国硝酸盐弱区农业面源污染的区域阻力和控制建议,旨在为我国农业绿色发展和绿色生态环境建设提供科学依据。农业面源污染是水体氮磷污染的主要来源。

自20世纪80年代以来,为了确保粮食安全和提高作物产量,化肥的过度使用、洪水灌溉、畜禽废气对环境的影响等问题引起了人们的关注。由此产生的非点源污染,特别是农田和农场氮磷淋失造成的地下水污染,在农村地区日益严重。农田大量施用化肥,没有合理的农业管理措施,作物对养分的利用率降低,其中氮肥利用率只有30%~40%左右,大部分以NO3-N的形式积累在土壤中,暴雨或灌溉后,NO3-N通过淋溶和随水径流转移到地下水和地表水,造成地下水硝酸盐污染和水体富营养化。

研究表明,每年约有68%的硝态氮残留在非根性土壤中,约有20%的硝态氮渗入地下水。根据北京、河北、陕西、东北等18个行政区2103口井的监测结果,我国80%以上监测点的地下水污染十分严重,属于、类,其中与农田淋溶有关的“三氮”(氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮)污染尤为严重。此外,调查显示,环渤海七省市(北京、河北、河南、山东、辽宁、天津、山西)地下水NO3-n平均含量超过11.9mgL-1,约34.1%的地下水达到WHO规定的饮用水标准。因此,NO3-N的淋失不仅造成严重的环境风险或必要的环境污染,而且对人体健康也不构成很大威胁。

欧美等国家,通过区分硝酸盐污染的薄弱区域和风险区域,制定区域法案相关政策,在重点区域实施面源污染防治和水污染防治,取得良好的面源污染减排效果。然而,我国还缺乏对硝酸盐薄弱地区农业面源污染的区域阻力和控制策略的研究。

1我国地表水和地下水硝酸盐污染不容乐观,威胁水源安全。中国大部分地表水和地下水污染日益严重。据报道,中国31%的监测河流水质低于四级。

十大流域中,只有西南和西北流域水质合格,属于-类水,其余均次于类水。九个最重要的海湾中有六个被列为四级或劣于五级。根据前国土资源部的地下水资源监测数据,2015年未监测的饮用水井中有62%的水质为微克级。

同期,水利部的浅层地下水监测数据指出,多达80%的浅层地下水质量在四级以上。但是四级以上的水质只能用于娱乐和工业,不适合人体必要的理解和饮用。大音阶的第三音 环境保护部2010年2月6日发布的《第一次全国污染源普查公报》数据显示,农业源向水体排放的总氮和总磷分别为270万吨和28万吨,分别占总氮和总磷废气的57%和67%。地表水中微量的氮磷不会造成富营养化。

因此,为了彻底解决上述问题,有必要将“三氮”污染的防治纳入国家环境保护体系。硝酸盐弱区的划定是防治面源污染、保障水源安全的关键。近年来,中国越来越重视水环境问题,实施了一系列水污染防治政策法规,如2015年的《水污染防治行动计划(水十条)》(http://www . gov.cn/正册/content/2015-04/16/content _ 9613 . htm)和2018年的《水污染防治法(修订案)》(http://www.npc.gov.cn/NPC/Xinwen/2017-06/29/content _ 202488)同时,中国高度重视农业非点源污染的防治有机肥置换”和“畜禽粪便资源化利用”,科技部组织了“两半”和“非点源”两个基础研究开发项目。但目前农业“三氮”污染问题备受推崇,表现在:(1)与农业水污染防治相关的项目较少,缺乏准确的问题定位;(2)水污染重点防控区域未确定,以“各自登陆作战”的形式在全国范围内实施。

未建立硝酸盐薄弱地区的养分优化管理和非点源污染防治方案;(3)不同技术和模式的硝酸盐薄弱地区缺乏面源污染控制的监测和评价机制,无法支撑我国农业绿色发展的全面实施。2欧美国家通过划分硝酸盐弱区消除了水体硝酸盐非点源污染风险,欧盟通过划分硝酸盐弱区建立了水环境维护。

1991年,欧盟实施了《硝酸盐法案》,旨在利用更好的农业做法来维护欧洲的水资源,增加农业来源的硝酸盐水污染,防止地表水和地下水受到进一步污染。《硝酸盐法案》规定所有欧盟成员国必须划定硝酸盐弱区,其中还包括:硝酸盐弱区(地表或地下水中硝酸盐浓度高达50mgL-1)、硝酸盐潜在污染区(若不采取措施恢复这一趋势,地表或地下水中硝酸盐浓度可能高达50mgL-1)和水体富营养化区(淡水、河口、沿海水域和海水,如果发现富营养化与否, 在这些地区,实施了一系列氮磷养分控制措施,如根据作物养分市场需求科学播种、划定作物播种界限、禁止播期、规定畜禽粪便大于储存量、有机肥仅次于施用量等。

此外,欧盟还建立了完整的监测评估体系,每五年对硝酸盐薄弱地区的硝酸盐变化进行评估,并在此基础上对成员国进行奖惩。根据研究结果,欧盟的硝酸盐法案已经显著降低了欧洲农业氮的污染。通过模型模拟,得出2008年硝酸盐排放将比不继续执行指令的情况下增加16%。如果以后严格执行,也不会达到更好的排放效果。

此外,以英国为例,划定了32个硝酸盐弱区。按照农民强制参与的原则,签订了5年内逐步增加化肥施用量的协议。

对农民减半施用化肥造成的损失,政府按照土地面积进行补偿,具体补偿金额根据土壤硝酸盐含量确定。该法实施后,对硝酸盐含量较低地区的监测和评价,分别为60%和90% 《清洁水法案》关注水体富营养化污染的风险。

这主要是因为美国主要河流的氮含量呈圆形上升趋势,而磷含量却在逐渐下降。虽然美国没有氮磷污染风险区的国家划分,但联邦政府拒绝提交该国污染水域或潜在污染水域的表格,并每天确认废气中氮磷污染物的最低含量,以此为基础为农民制定最佳的营养管理计划、监测和评估系统。虽然美国和中国处于不同的发展阶段,但他们的环境政策与中国的环境政策有些兼容。

总之,欧美国家确定了硝酸盐污染的薄弱区域和风险区域,制定了重点区域水污染防治方案,通过补贴推进了农民养分优化管理措施的实施,建立了完整的监测体系和评价体系,超过了面源污染治理的良好效果。3我国硝酸盐弱区的划定和非点源污染监测评价体系的建立,呼唤农业绿色发展,更需要建设绿色生态环境。因此,迫切需要划定我国农业中的硝酸盐弱区,建立监测和评价体系,以掌握减少化肥施用、替代有机肥、畜禽粪便循环利用、防治面源污染和农业绿色发展等国家根本行动。

中国科学院石家庄农业资源中心结合国家重点R&D项目和国家自然基金会重点项目,与国内外十余家科研机构合作,积极开展了农业硝酸盐薄弱区域判别和区域抗性及防治措施的系统研究,并明确提出以下建议。3.1硝酸盐弱区划定、水污染防治具体重点区域研究根据欧盟国家硝酸盐弱区划分标准和我国地下水环境质量标准,制定了我国硝酸盐弱区划分标准。根据地下水硝酸盐监测数据、环境公报公布的水质数据、各县农业统计数据和土壤地质信息,在我国区分硝酸盐弱区和潜在弱区是可行的。

明确的区分标准还包括:(1)地下水或地表水未被硝酸盐污染的地区或富营养化或有富营养化潜在风险的水体被指定为硝酸盐弱区;(2)氮淋溶风险低(淋溶22.6kghm-2)的区域被划分为潜在硝酸盐弱区;(3)氮径流风险低的地区(径流28.3kghm-2)被划分为潜在的硝酸盐弱区。(4)其他区域为耕地,无硝酸盐污染风险。淋溶风险评估数据由NUFER模型模拟得到。

判别结果如图1右图所示,已经公布。结果表明,我国硝酸盐弱区和潜在弱区覆盖耕地约7400万hm2(占总耕地面积的56%),其中弱区覆盖5300万hm2,潜在弱区覆盖2100万hm2,水域未受污染。

大多数硝酸盐缺乏地区位于农业生产密集的环渤海地区。东北的黑龙江省和长江三角洲的部分地区,由于集约化的种植业和畜牧业生产,深层的地下水位和地下水中高浓度的硝酸盐,也被划分为薄弱地区。此外,位于中国西南部的四川和重庆,由于当地丘陵地貌,氮磷径流流失风险高,因此也被列为薄弱地区。

可行性划界的弱硝酸盐带仍有不小的不确定性。今后的工作不应以此为基础,创建监测网络,划定更准确的硝酸盐弱区,主要考虑以下四个原则:一是根据我国主要水体的富营养化程度,水体中硝酸盐和总磷含量,具体污染水体方位和面积;第二,考虑到不同地区地下水氮磷淋溶的风险 3.2制定硝酸盐弱区养分管理区域优化方案,推进未来农民最佳养分管理技术和模式的研究。专家也要参与组织,积极开展专题研究,针对弱区和潜在弱区养分流失的特点,明确提出一系列氮磷淋失和径流流失消退方案。

结合“两个半”和“非点源”等国家R&D重点工程的成果,弱区作物仅次于限播期、限肥期和养分优化管理方案。此外,不要针对畜禽粪便回收利用和有机肥替代问题,设立重点研发项目,积极开展系统研究,具体提出畜禽粪便“饲养-舍存-处置-用药”只有一个养分资源利用链的可行性方案。

同时,针对农牧分离的问题,明确提出了农牧结合的最佳养分优化管理方案,并编制了技术手册,明确了哪些技术组和模式可以实现硝酸盐弱区养分水废气的回归。2015年农业部明确提出《清洁水法案》 (http://www。

moa.gov.cn/zwllm/tzgg/tz/201503/t20150318 _ 444765 . htm),拒绝做好“精、签、换、换”,即提前精量播种。同年,国务院公布《到2020 年化肥使用量零增长行动方案》(http://www . gov.cn/正册/content/2015-04/16/content _ 9613 . htm),明确提出控制农业面源污染,实行测土配方播种,推广精准播种技术和机械。

发展农业节水,推广渠道防渗、管道引水、喷灌、微灌等节水灌溉技术,完善灌溉用水计量设施。基于这一启示和指导,预计在不久的将来,通过整合各地区的农业环境和管理特点,国家不会制定更明确的播种原则和措施,不会发布更明确详细的排放标准、法规和转诊管理办法,从而有针对性地指导和开展排放工作。3.3建立全国硝酸盐弱区养分监测网络,完善水环境评价体系和调用机制,进一步研究制定水质、硝酸盐淋溶和径流流失的标准监测方法,建立全国地表水和地下水质量监测体系,评估弱区养分淋溶风险及缓解措施和政策效果。

农业和农村事务部联合建立了农民、地区和流域养分平衡和管理措施的报告制度,如记录化肥的销售和应用、有机肥的生产和应用、畜禽粪便的储存能力。建立养分区域优化方案、农民最佳养分管理技术和硝酸盐薄弱地区水污染监测的呼叫系统,并以此系统为基础建立对农民和区域的补贴、监督、奖惩机制,每3-5年组织评估,支持农业绿色发展和面源污染防治。


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