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农业面源污染研究进展2一、农业面源污染概述三、农业面源污染理论研究四、农业面源污染控制技术五、农业面源污染治理案例分析报告提纲3农业面源污染定义面源污染(DiffusedPollution,DP)，也称非点源污染(Non-pointSourcePollution，NPS)，是指溶解和固体的污染物从非特定地点，在降水或融雪的冲刷作用下，通过径流过程而汇入受纳水体（包括河流、湖泊、水库和海湾等）并引起有机污染、水体富营养化或有毒有害等其他形式的污染。农业面源污染（AgriculturalNon-pointSourcePollution，ANPS)在农业生产过程中发生的面源污染，具体为：农业生产生活过程中，农田、村镇的泥沙、营养盐、农药及其它污染物，在降水、灌溉、排污的过程中，通过地表径流、壤中流、排水和地下渗漏，使大量污染物进入受纳水体（河流、湖泊、水库、海湾）所引起的污染。农业面源污染是面源污染的一种，是污染源来自于农业生产生活过程的面源污染。农业面源污染概述4据《第一次全国污染源普查公报》，农业污染源化学需氧量、总磷、总氮排放量分别占全国排放总量的44%，67%和57%。面源污染是农业污染发生的主要形式，农业面源污染已经成为我国流域性水体污染重要来源。农业面源污染是主要污染源为什么要研究农业面源污染？农业面源污染概述5农业面源污染危害毒害型污染物污染水体环境（农药、除草剂及降解产物，重金属、有毒有机物等）水体环境恶化营养型污染物污染水体环境（N、P、TOC等）“水华”“赤潮”现象滇池、太湖等农业面源污染的最直观表现水生动植物被毒害农业生态系统退化土壤养分流失农业面源污染概述6农业面源污染主要来源：农田种植、畜禽养殖、农村生活是农业面源污染的主要来源。农业面源污染概述7“庄稼一枝花，全靠肥当家”肥料在农业生产中主要起补充流失养分、改善土壤性质、调节养分平衡和提高土壤肥力在作用。肥料的作用农业面源污染概述农田源——现代农业生产方式的必然产物8•养分归还学说•（1）随着作物的每次收获必然要从土壤中去走大量养分；•（2）如果不正确的归还养分给土壤，地力必然会逐渐下降；•（3）要想恢复地力就必须归还从土壤中取走的全部东西；•（4）为了增加作物产量就必须以施肥方式补充植物从土壤中取走的养分。肥料是保障农业生产高效平稳运行的基础！！！肥料的作用9常用肥料分类肥料化学肥料农家肥料：如厩肥、人粪尿、绿肥等。氮肥磷肥钾肥复合肥料农业生产中使用的肥料种类丰富，可以说是丰富充足的肥料保障了农业生产的正常进行10农田源——化肥使用量大效率低农田源氮的去向比例环境影响径流5%地表水富营养化淋洗2%地下水硝酸盐污染表观硝化-反硝化N2O-N1.1%酸雨、破坏臭氧层、温室气体氨挥发11%大气污染、酸雨我国农田化肥氮在当季作物收获时的去向及其对环境的影响自然状态下20%左右的氮肥会流失进入环境肥料及化肥应用是农业生产中的革命性技术，我们用世界7%的耕地养活了22%的人口，但实际上我们却消耗了35%的化肥。我国单位播种面积化肥用量为400kghm-2，是世界平均水平3倍，发达国家为防止水体污染安全上限值225kghm-2。农业面源污染概述11农田源——化肥施用过程不合理效率低为了使农作物达到最高的产量，这三种化肥需要最佳的使用比例氮肥：磷肥：钾肥=2:1:1中国与世界氮磷钾最佳使用施用量及比例对比氮肥主要的功能在於长叶子及制造叶绿素，以供光合作用产生碳水化合物，增进作物的产量。磷肥主要的功能在于能量的制造和运移，是組成ATP的重要元素，对开花及结果影响很大。钾肥主要的功能为维持细胞内电解质平衡与细胞膨压，且为蛋白质合成及五十多种酵素催化作用所必需。农业面源污染概述121998年至2012年中国的农药用量增长了5倍，2012年我国共生产使用农药约234.2万吨（折合有效成分）。农田源——农药使用量大效率低我国农药单位面积用量为世界平均水平的2倍，有效利用率只有30％左右，比发达国家低20个百分点。234.2万吨×（1-30%）=163.9万吨/年农药在土壤、流水、空气中流失农业面源污染概述13农田源——农药品种多，成分复杂目前，拥有农业部登记证的农药企业大概约有2500家，可生产原药300多类，制剂3000多种，增加了环境风险与治理难度。农业面源污染概述14养殖源——最大的农业面源污染源据第一次污染源普查公报，我国农业污染排放主要来自于畜禽养殖业，其COD、TN、TP排放量占农业源污染物排放总量96%、56%、38%。养殖源农业面源污染概述15养殖源——畜禽养殖主要污染物构成畜禽养殖COD排放量构成比例畜禽养殖氨氮排放量构成比例农业面源污染概述16农村生活源——农村环境质量提升的主要障碍我国13.3亿总人口中有9.3亿分布在；其中镇乡建成区人口为1.67亿，村庄人口约为7.63亿；全国村镇有1.9万个建制镇、1.5万个集镇(乡)、60多万个行政村和250多万个自然村。农业面源污染概述农村经济发展迅速，生活水平高，但农村的环境建设与经济发展不同步，农村水环境污染严重。农村的“脏乱差”现象对人群健康的存在威胁。17农村生活源——来源多样，成分复杂村落地表径流农村生活垃圾村镇生活排水农业固体废弃物农业面源污染概述18农业面源污染概述农业面源污染特点：固有特点分散性和隐蔽性随机性和不确定性不易监测性我国农业面源污染特征区域性明显治理难度大19分散性和隐蔽性：面源污染随流域内土土地利用状况、地形地貌、水文特征、气候、天气等的不同而具有空间异质性和时间上的不均匀性。排放的分散性导致其地理边界和空间位置的不易识别。20随机性和不确定性：降雨量的大小和密度、温度、湿度的变化会直接影响农业生产，进而影响化学制品（农药、化肥等）的使用和对水体的污染。21不易监测性：由于面源污染涉及多个污染者，在给定的区域内它们的排放是相互交叉的，加之不同的地理、气象、水文条件对污染物的迁移转化影响很大，因此很难具体监测到单个污染者的排放量。22气候、地形、人口、生活方式等使得中国农业面源污染在发生方式，单位负荷量，迁移条件等方面存在较大差异。农业面源污染的发生及产生原因主要表现为南北差异。农业面源污染概述农业面源污染区域性明显23经济发达地区及传统种植区化肥使用量偏大，畜禽养殖多集中在中东部地区。污染负荷区域分布不均全国化肥施用量分布全国畜禽养殖量分布农业面源污染概述农业面源污染区域性明显24气候类型南北差异显著，干湿变化东西差别明显农业面源污染区域性明显区域气候特点、降水造成农业面源污染发生环境条件迥异25农业面源污染区域性明显南方：河网密布，湖泊众多，农业耕作精细、畜禽养殖业发达。面源污染以平原河网、库（湖）为主，一年四季均可发生，以生活、养殖、农田排水为主要负荷来源，人均用水量大。北方：相对干燥，河流水量小，雨热同期，面源污染发生多随降雨侵蚀产生，冬季少发，农田侵蚀、养殖废弃物为主要负荷来源，人均用水量少，温度限制作用明显。区域差异主要表现为南北差异！26中国面源污染治理难点农业面源污染有效控制的难点：污染负荷增长速度快：以养殖源为列，2001年至2010年，猪规模化养殖场年均增幅25%，奶牛28%，肉牛17%，蛋鸡22%，肉鸡20%。化肥、农药使用量持续增加，农村生活水平提高污水、垃圾量增加。治理难度大：我国地域广阔，气候变化明显，加之面源污染的发生特点、区域特点等造成治理困难，缺乏完善可行的技术体系，同时面源污染发生分散随机，集中治理成本高。监管困难：缺乏类似工业源的较为全面成熟的监控体系，不宜安装监控设备等。污染物特征不典型，难以确定污染物流向。27中国面源污染治理难点农业面源污染治理瓶颈：管理方面：缺乏资金保障、缺乏科学规划、缺乏高效组织、缺乏技术标准、缺乏长效管理。技术方面：现有污水厂的技术工艺不适合分散的面源污染处理，需要研究和总结真正适合农村的分散型污水处理技术；收集处理成本过高。在管理方面：缺乏相应的规程、规范、准则和标准等；在机制方面：缺乏有效的农村污水处理设施的投资与长期运营机制。28一、农业面源污染概述二、农业面源污染理论研究三、农业面源污染控制技术四、农业面源污染治理案例分析报告提纲29农业面源污染发生机理中国农业面源污染产生的机制原因面源污染估算模型介绍农业面源污染理论研究30农业生态系统的养分循环特点：发生机理1、养分输入率与输出率高（大出大进）2、库存量较低，流量大，周转快3、养分保持能力弱，容易流失4、养分供求不同步N、P等营养物质易流失发生面源污染农业生态系统养分循环31氮（N）循环发生机理N氮（N）是生命组成的必须元素，在农业生产中是植物体内氨基酸、蛋白质主要组成成分，也是植物进行光合作用起决定作用的叶绿素的组成部分。32发生机理农田生态系统的氮循环33农业生态系统中的氮损失氮的流失途径：1、挥发损失（NH3-N）,即由于有机质的燃烧分解或其他原因导致氨的挥发损失，发生条件pH≥7。2、氮的淋失（NO3-N）,主要是硝态氮由于降雨或灌溉淋溶损失，以旱地轻质土壤为主。3、反硝化脱氮（NOX）水田中活土壤通气不良时，硝态氮受反硝化作用变成游离氮，导致氮损失；4、径流，径流冲刷溶解部分氮；5、土壤侵蚀流失；6、畜禽粪便，养殖过程中畜禽粪便的损失。发生机理34氮化学性质活泼，在农业面源污染中，氮多以溶解态进入水体环境，形成污染。农业面源污染中氮污染的治理，即是通过特定的技术手段减少氮的进入量或通过反硝化作用减少水体中溶解态氮的含量。氮污染机理含氮化合物物在天然水中循环过程发生机理35磷（P）循环发生机理36农田生态系统的磷循环发生机理37农田生态系统磷素循环的特点在石灰性土壤上（+Ca）Ca(H2PO4)2•H2O→CaHPO4•2H2O→CaHPO4↓↓Ca10(PO4)6•(OH)2←Ca8H2(PO4)6•5H2O在酸性土壤上Ca(H2PO4)2•H2OAl(Fe)PO4↓总体趋势是磷的溶解性由逐步下降。磷（P）污染机理+Al、+Fe发生机理381、农田中磷的流失从农田流失的磷素主要以DRP（非溶解态磷）和PP（颗粒结合态磷）形式存在，其中大部分是PP（占80%以上），这部分磷可以被水流运输至较远的地区而输出农田，因而是磷素流失的主要方式。2、畜禽粪便中磷的流失畜禽粪便中磷主要为磷脂、无机态磷、酸容性磷和残留磷。1）粪肥还田，侵蚀过程中磷损失2）堆肥、储存过程中雨水冲刷3）养殖废水冲洗直排磷（P）污染机理发生机理39此外，施入土壤中的磷还会通过各种吸附机制（包括非专性吸附与专性吸附）和阴离子交换、异成分溶解等方式被固定；在旱地上，磷肥颗粒还会被难溶的Fe(OH)3胶膜所包裹，形成闭蓄态磷，使其难以释放。综上所述,土壤中的磷很难象NO3-、Cl-、SO4=那样随重力水下移而进入地下水。磷（P）污染机理例证1：英国洛桑试验站的试验表明，土壤施磷100年后，磷仍然集中在0-40cm土层内，向下移动很少。发生机理40例证2：土壤溶液中的磷浓度只要能达到0.3mg/l就能满足大多数作物的需要，但多数土壤却达不到，而需要施肥来补充，因为磷在土壤中很难溶解。磷（P）污染机理例证3：在太平洋沿赤道的许多鸟岛上，历经成千上万年形成的鸟粪磷矿，其中的磷就来自鸟粪与鸟类的骨骼，如果磷很容易随水移动，那么在多年雨水和海浪的洗刷下，磷早已不复存在，何来的磷矿呢？科学研究已充分证明，农田中的磷可以进入地表水，其主要途径是地表径流，包括如水田排水等。发生机理41贫营养中营养富营养N﹤0.10.1~0.3﹥0.3P﹤0.0010.001~0.01﹥0.01水体中氮、磷浓度与营养化水平的指标（mg/l）湖泊生物生产力的限制因子是磷，天然湖泊缺磷的现象较为常见，磷从土壤流失对湖泊的生物生产力具有促进作用；换言之，磷的流失是导致水体富营养化的主导因子。发生机理42水华发生条件：充足的营养物（N、P）+适宜的环境条件(温度、湍流程度、光照等)美国弗罗里达州磷矿池问题：磷足够是否就能发生水华现象磷严重超标发生机理43面源污染发生机理中国农业面源污染产生的机制原