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运用ST生态修复技术解决农业面源污染北京中水天虹环保科技有限公司一、前言二、农业面源污染的系统分析•化肥污染及其影响•畜禽养殖污染及其影响•作物秸秆的污染和影响•农药的污染和影响•农膜污染和影响三、富营养化水体的综合治理•有机农业控制污染源头•低成本精准有机农业技术介绍•ST高效净水系统介绍1目录2前言•蓝藻爆发的主要条件是氮磷比达到13-39，温度达到一定标准；•水体富营养化的主要原因是农业面源污染和工业污染。农业污染的贡献是工业污染的7倍；•解决农业面源污染的根本途径就是实施有机农业。但是现在有机农业技术使得生产成本太高，没有市场推广价值。解决这个问题的有效方法就是引入低成本精准有机农业。•现有已经污染的水体可以采用ST技术进行快速处理。3农业面源污染的系统分析•农业和农村污染具有非点源污染的特征，识别和防治十分困难，随着对工业废水和城市生活污水等点源污染的有效控制，它们已经成为我国水环境污染的重要来源和实现水质控制目标的难点和关键。4农业面源污染的系统分析化肥污染及其影响﹒我国化肥施用现状及存在问题﹒1978–2004年，中国化肥消费量由884.0万吨增加到4636.6万吨，增长了4.2倍；单位耕地面积上的化肥施用量由88.9千克／公顷增加到375.8千克／公顷。﹒我国化肥利用率低于发达国家，流失和淋失异常严重。国际公认的化肥施用安全上限是225千克/公顷，但目前我国农用化肥单位面积平均施用量达到434.3千克/公顷，是安全上限的1.93倍。上世纪50年代我国一公顷土地施用化肥8斤多，而现在以百倍速度增加。但这些化肥的利用率仅为40%左右，没用完，都变成了污染。5农业面源污染的系统分析化肥污染及其影响﹒化肥污染的现状估算表明，2003年我国因化肥施用向水体排放的总氮(TotalNitrogen，TN)和总磷(TotalPhosphorus，TP)分别为290万吨和27万吨。6农业面源污染的系统分析化肥污染及其影响•化肥污染的影响•中国化肥投入量大，利用率低。未被利用的养分，一部分通过挥发和反硝化作用以气态形式逃逸农业系统；一部分储存于土壤中被土壤吸附，影响土壤物理性状；一部分通过地表径流、淋失进入地表和地下水体，是水环境重要的农业非点源污染源之一。此外，由于我国肥料总体质量不高，化肥中重金属等有害物质含量过高，也带来了不容忽视的重金属污染。7农业面源污染的系统分析禽畜养殖污染及其影响﹒我国畜禽养殖业发展现状﹒到2004年底，中国大牲畜存栏15737.7万头。猪存栏48189.1万头，羊存栏36639.1万只，分别是1978年的1.7、1.6和2.2倍。﹒2009年，生猪6.1亿万头。庞大的养殖量对环境造成了巨大的压力。8农业面源污染的系统分析禽畜养殖污染及其影响﹒估算表明，2003年中国畜禽粪便产生总量约为33亿吨，而同期中国工业固体废弃物产生量为7.8亿吨，畜禽粪便产生量是工业固体废弃物的4.2倍。﹒2003年中国畜禽粪便主要污染物化学需氧量(ChemicalOxygenDemand，COD)、TN和TP向水体的流失量分别为146万吨、130万吨和17万吨。﹒2010年牲畜粪便总产生量45亿吨工业固体废弃物12亿吨。9农业面源污染的系统分析禽畜养殖污染及其影响•畜禽养殖污染的影响•20世纪50年代，日本曾用“畜产公害”高度概括畜禽养殖业环境污染的严重程度。畜禽污染环境主要是动物排泄物的污染，畜禽粪尿的排泄物中含有大量未被消化吸收的有机物、钙(Ca)、磷(P)、可溶无机氮、粗纤维、铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、砷(As)等微量元素及某些药物，这些物质在腐烂、发酵分解过程中产生上百种有毒有害物质，对土壤、水和大气产生污染。10农业面源污染的系统分析作物秸秆污染及其影响•我国作物秸秆产生现状•中国是世界粮食、油料、棉花的生产大国，作物秸秆资源相当丰富。1978-2004年，中国农作物播种面积仅增加了0.03亿公顷，而中国秸秆产生量却由3.5亿吨增加到7.6亿吨。•作物秸秆污染现状•估算表明，2003年中国作物秸秆COD,TN和TP的排放量分别为21万吨、10万吨和1万吨。其中COD主要来自于蔬菜种植，占48%；氮、磷主要来自于水稻、玉米和蔬菜种植，三者各占20%。11农业面源污染的系统分析作物秸秆污染及其影响•全国农业技术推广服务中心对全国秸秆的调查表明，中国秸秆的利用仍以肥料（直接还田）最多，占秸秆资源的36.6%，其次是燃料和饲料，分别占23.7%和22.6%，弃置乱堆占4.1%。•大量秸秆的弃置和浪费，严重污染了环境。首先，作物秸秆，尤其是蔬菜废物的弃置，加剧了水体的富营养化和病菌蔓延。其次，大量秸秆作为燃料或直接在田间地头被焚烧掉，给大气环境带来了严重的污染。最后，由于秸秆没有得到合理的利用，很多农村将秸秆随地废弃堆放在村头巷尾，有的堆积在交通要道，严重影响了农村的景观和农村居民的生活质量。12农业面源污染的系统分析农药污染及其影响•我国农药生产和施用现状•目前，我国农药产量已达80万吨左右，仅次于美国，位居世界第二；近年农药施用量为25万—26万吨左右（折纯量），各种制剂约130多万吨，居世界第一，各类农药需求均呈上升态势。•目前，我国农药生产中杀虫剂比重逐步下降，杀虫剂中甲胺磷等高毒有机磷产量已明显下降，品种以有机磷、有机氯、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯、杀螨剂类为主，1995年起杂环类杀虫剂增长比较迅速，生物杀虫剂及生物工程技术日益受到重视并得到广泛应用。13农业面源污染的系统分析农药污染及其影响•农药施用的区域分布•农药是防治农业病虫草害的重要物资，农药投人量与当地农产品生产状况和经济发展水平密切相关。中国农药的施用主要集中在农业发达的地区，包括山东、安徽、江西、湖北、湖南、重庆以及四川的部分地区，西北地区农作物产量小、经济相对落后，农药施用量较低，呈现出从西到东、从北到南逐渐递增的分布趋势，与农业生产、经济发展水平的分布基本一致。14农业面源污染的系统分析农药污染及其影响•农药的环境影响•由于农药品种单一、制造和施用技术落后，高毒、剧毒农药比重大、种类多，施用极为不规范，我国农药的有效利用率很低，对环境造成了极其严重的污染。目前，农药在各类食用农产品中的残留量大大超出相应的国家标准，且有继续增加的趋势，对居民健康和农产品出口均构成了严重的不利影响。15农业面源污染的系统分析农膜污染及其影响•我国农膜使用现状•我国是世界上最大的农膜生产国和使用国。20世纪90年代以来我国农膜产量达百万吨，且每年仍以10%的速度递增。到2002年底，我国农膜使用总量为153.9万吨，地膜使用量84.0万吨。•2010年，农膜总用量220万吨，地膜总用量130万吨。16农业面源污染的系统分析农膜污染及其影响•农膜残留和污染•农膜属于高分子化合物，熔融指数(MeltIndex，MI)偏高，降解周期一般为200-300年，既不受微生物侵蚀，也不能自行分解，且易破碎，在土壤中不易清除。1998年，我国农膜用量达120万吨，但回收率不足30%，农膜年残留量约为45千克／公顷，残膜率达42%，有近一半的农膜残留在土壤中。•残留的农膜滞留在农业生态系统中，会影响土壤的透气性、改变或切断土壤孔隙连续性，增加重力水移动时的阻力、减少水分渗透，导致土壤含水量下降。17富养化水体的综合治理有机农业是解决水体富营养化的最根本的途径。相对于传统概念的有机农业，低成本精准有机农业的实施，使得解决水体富养营养化的可能性大大提高。18富养化水体的综合治理有机食品的概念和特征有机产品是指来自于有机农业生产体系，根据国际有机农业生产要求和相应的标准生产、加工和销售，并通过独立的有机认证机构认证的供人类消费、动物食用的产品。•有机食品、有机纺织品、皮革、化妆品、林产品、生产资料、动物饲料等。有机食品：•供人类食用的有机产品。•包括：粮食、蔬菜、水果、奶制品、畜禽产品、蜂蜜、水产品、调料等19富养化水体的综合治理土肥管理应通过回收、再生和补充土壤有机质和养分尤其是腐熟的畜禽粪便来补充因作物收获而从土壤带走的有机质和土壤养分。保证施用足够数量的有机肥以维持和提高土壤的肥力、营养平衡和土壤生物活性20富养化水体的综合治理土肥管理禁止使用化学合成肥料和城市污水污泥。城市污水城市污泥化学合成肥料21富养化水体的综合治理土肥管理天然矿物肥料和生物肥料不得作为系统中营养循环的替代物，矿物肥料只能作为长效肥料并保持其天然组分，禁止采用化学处理提高其溶解性。化学处理22不同点常规农业有机农业原则可以使用人工合成的化学农药禁止使用人工合成的化学农药目标以病、虫、草为核心；最终导致病、虫抗性增强，害虫猖獗，致癌致畸（3R）以作物为中心；提倡健康的土地，健康的作物，健康的人（3H）环境破坏生态环境保护生态环境害虫害虫产生抗性，次生害虫猖獗害虫不产生抗性，种群稳定，不宜爆发天敌杀伤天敌，害虫——天敌失去平衡保护天敌，充分发挥天敌的自然控制作用，建立害虫——天敌的生态平衡对外来物质的依赖依赖性强，主动性差不依赖外来物质，主动性强能源浪费不可再生资源节约不可再生能源，因地制宜多方取材人类健康因有害物质大量使用，影响人的健康有益于人的身心健康安全食品不安全，中毒事件时有发生安全生产投入生产成本高，恶性循环生产成本低，良性循环富养化水体的综合治理病虫草害防治23富养化水体的综合治理污染防治有机地块与常规地块的排灌系统应有有效的隔离措施，以保证常规农田的水不会渗透或漫入有机地块。管道输水水泥水渠24富养化水体的综合治理污染控制在使用保护性的建筑覆盖物、塑料薄膜、防虫网时，只允许选择聚乙烯、聚丙烯或聚碳酸酯类产品，并且使用后应从土壤中清除。禁止焚烧，禁止使用聚氯类产品。聚乙烯、聚丙烯或聚碳酸酯类产品聚氯类产品25富养化水体的综合治理污染控制有机产品的农药残留不能超过国家食品卫生标准相应产品限值的5%，重金属含量也不能超过国家食品卫生标准相应产品的限值。26富养化水体的综合治理水土保持与生物多样性保护•应采取积极的、切实可行的措施，防止水土流失、土壤沙化、过量或不合理使用水资源等，在土壤和水资源的利用上，应充分考虑资源的可持续利用。•应采取明确的、切实可行的措施，预防土壤盐碱化。•提倡运用秸秆覆盖或间作的方法避免土壤裸露。•应重视生态环境和生物多样性的保护。•应重视天敌及其栖息地的保护。•充分利用作物秸秆，禁止焚烧处理。秸秆覆盖秸秆还田27富养化水体的综合治理低成本精准有机农业•ST是英文“优势生物基因表型诱导技术”（Superbio-genephenotypeinductionTechnology）的缩写。源自于德国斯图加特大学。由于可以将ST技术应用于多种领域，并在生物医药、生物农业、生态环境保护与修复治理等领域获取多种成果，故称之为ST技术集成系统。•与传统生命科学研究技术相比，具有快速、准确、超低成本、应用领域广、安全性高的特点。•欧洲莱茵河流域治理就是采用该技术。时至今日，已经治理结束8年，莱茵河依然清澈见底。有机种植篇土壤修复剂、土壤重金属吸附剂、生物药肥、生物肥发酵剂、灌溉水净化剂、防虫剂、生物果蔬保鲜剂有机养殖篇生物饲料解毒剂、生物饲料添加剂、生物兽药、生物养殖环境净化剂、生物养殖污水净化剂有机水产养殖篇生物养殖水环境净化机、水生动物饲料添加剂、生物渔药28富养化水体的综合治理ST高效生态修复净水系统简介包括四大系统：高效生物净化系统；水生植物系统；曝气增氧系统和水生动物系统。其中高效生物净化系统适用于所有被污染的河流湖泊。•见效快，脱臭、脱色可在几小时内见效；•不产生二次污染，不形成有害的副产物，所用菌种全部为自然界普通微生物，不存在生态安全问题；•对各种有害藻类（特别是蓝藻）有抑制和杀灭作用；•有利于鱼类生长繁殖，没有负面影响；•不需建设复杂的处理设施，费用较低，维护管理方便，首期处理费用与水体污染程度成正比，维护费用与河湖进水水质相关。既可建立固定投放点，也可船载移动处理。技术特点29富养化水体的综合治理ST高效生态修复净水系统简介工程案例1•1．富营养化的池塘(