1农业立体污染的现状与防治研究进展

目前,我国农业生态环境污染的状况是非常严峻的,而且农业自身污染的潜力和风险还很大。全国已有2/3的水域和1/6以上的土地受到不同程度的污染。我国是目前世界上肥料(主要是化肥)、配合饲料、地膜等用量最多的国家,有机废弃物产出量也最大,每年大约有40×108t,6.5×108t秸秆约有2/3被焚烧或变成有机污染物;肥药的利用率仅30%~40%,施用肥料的50%左右、农药的60%~70%仍流失于环境中,污染土壤、大气、地下水和农产品,近年我国三湖(巢湖、滇池和太湖)水域污染物中,农业与城乡结合部的贡献一般占到50%以上;每年农田农膜的残留量高达45kg/hm2左右[4~13]。加入WTO后,我国产地环境质量与农产品安全等问题逐渐显露,农产品出口屡遭限制、退货或拒收。我国各级政府和科技界高度重视农业生态建设和农业资源与环境的保护问题,在农业污染防治方面已经开展了大量的工作[14~20]。20世纪80年代中后期对城市与工业引起的点源污染问题进行了重点研究与防治,90年代中后期,又逐步对农业引起的面源污染问题予以关注,启动了生态家园富民工程,滇池、太湖等水体面源污染治理工程,推广生态农业和洁净生产技术,取得了显著成效。但是,我国对农业污染的研究与治理起步较晚,整体上仍远远落后于发达国家。突出表现在:很多基础层面的科学问题尚不清楚,系统的科学理论与总体治理思路尚未建立;规范化、标准化的农业污染国家监测网络远未形成,基础数据与信息匮乏,出台的一些标准或缺乏必要的试验支撑,或主要参考国外相应标准,区域性、实用性相对较差;实践中缺乏科学的技术路线与一体化防治技术的支撑,整体表现为末端控制多,源头与过程控制少,各有关单位全局协同作战少,“点”、“源”治理考虑多,系统与“立体”治理思考少。显然,我国农业污染治理面临着从认识、政策、法规、管理到技术等一系列难题。因此,尽快系统地开展我国农业立体污染科学研究,破解相关重大基础科学问题,攻克相关核心技术难关,注重各种技术的协同与匹配,通过部门协同与建立相关政策法规等保障体系,对从根本上解决我国农业污染问题具有战略作用与现实意义。

2农业立体污染研究的若干重要问题

从我国农业立体污染研究与防治实践需求出发,遵循生态学、污染经济学、系统工程学、环境科学与农业资源利用等学科的原理与方法,从农业立体污染的基础科学需求、核心技术支撑和政策、法规、管理保障等三大层面出发,揭示与探索我国农业立体污染防治中的若干重要问题,为农业立体污染的深化研究和工作思路的构建提供依据。

2.1当务之急———开展本底调研与监测信息网络

建设本底不清是目前我国农业立体污染防治中的首要问题。建议应根据我国农业生态区域、农业类型、土地利用类型、耕作制度类型等,选择我国农业立体污染较为严重的代表性区域,组建10个部级立体污染长期定位监测基地,并以此为骨架,构建全国产地环境立体污染长期定位监测网,建立我国农业立体污染系统信息资源共享数据库。同时,从我国的实际出发,参照国内外相关指标体系,归纳、整合并提出我国农业立体污染监测指标体系和规范化的操作技术规程,重点针对水体、土壤、大气及生物体中多种形态的农药、养分、温室气体、激素类、重金属和秸秆、粪便、农用塑膜、生活垃圾等固体废弃物,开展长期定位监测,形成定期中国农业立体污染报告的能力。

2.2前提与基础———破解相关重大基础与理论问题

农业立体污染既是一个新理念,又是一个崭新的领域,首先必须探明以下基础科学或理论问题,才能有效指导科学研究与防治实践。

2.2.1探明立体污染物的危害特征与环境容量着眼于农业生态环境因子演变、生产加工到形成终端产品的全过程,研究我国农业立体污染物的种类、来源、数量、分布、污染特征、对生态系统的危害与环境容量等。

2.2.2构建农业立体污染的理论基础与科学体系农业立体污染防治涉及到自然条件、生产方式、政策法规、经济投入、治理技术、公众意识等多个方面,不仅要依靠多学科的理论与方法,而且必须针对新的客体和新的观念,建立新的理论体系。只有这样,才能为相关科学研究与实践建立扎实的科学依据与雄厚的工作基础。

2.2.3开展立体污染机理与循环链接的生态学研究重点针对人畜粪便、秸秆、残留农药、有机农膜、生活垃圾、污水、重金属、激素类、温室气体、地下水NO-x等,研究其污染的生态学过程与机理,在生态系统中的转化、迁移与富集规律,污染物相互作用规律,污染对生物和生态系统的酿灾规律,在生态系统中的循环链接与降解规律,污染物之间的交叉、镶嵌与复合污染等。

2.2.4开展农业立体污染的系统动力学研究针对主要农业立体污染物的形成动因、演变特征、成灾条件与机理,研究气候等自然条件变化、农艺措施、生产方式、加工过程等对农业立体污染的影响,揭示其系统动力学特征,构建主要污染物酿灾过程的系统动力学模型。

2.2.5明晰防治战略思路,处理好与点源、面源污染的关系农业立体污染与点源和面源污染有质的不同,它具有观念上的飞跃,它更能反映农业污染的本质,有助于人们从系统与整体的角度更好地认识和解决农业污染问题。同时,它与点源和面源污染有直接关联,它们针对的都是农业污染问题,可以说,点源和面源污染是立体污染的基本组成部分,只是认识问题的思路与角度具有差异而已。毫无疑问,以往点源和面源污染研究的技术成果与经验仍是农业立体污染防治的重要参考和基础支撑。

2.3核心依托———关键技术集成与攻关

2.3.1防治与降解新材料技术重点研究有利于杜绝或降低农业立体污染的基础生产资料和有利于废弃物处理的新材料等,主要包括新型肥料、新型农膜、生物农药、生物菌剂、资源节约型生物新品种、环境修复型生物、土壤修复剂与调理剂、新型空气清洁剂、废弃物资源化造粒剂等,并配合以工艺技术研发,为其产业化提供基础。

2.3.2无害化和污染减量化生产技术借鉴国外先进的HACCP质量管理体系,针对农业生产的基本环节,开展无害化或最小化污染排放与控制技术试验与整合研究,形成我国农业无害化生产或减量排放的新型农业生产技术体系。

2.3.3废弃物资源化技术从资源高效利用与循环利用的角度出发,重点针对人畜粪便、秸秆等农副产品、生活垃圾、污水等污染物源,开展处理技术、多级利用与资源化技术攻关与技术整合研究,重点包括规模化畜禽场粪便高温连续发酵技术、粪便发酵过程除臭技术、作物秸秆发酵转化酒精技术、高效高分子造粒粘结剂及有机物料造粒技术、有机2无机复混肥料生产技术等关键技术。

2.3.4立体污染阻控技术重点针对产地环境中的残留农药、重金属、有机农膜、激素类、温室气体、水土与养分流失等问题,开展阻控与降解技术研发,强化生活垃圾、农药、污水、重金属、农膜等的处理与降解技术研究,重点包括:肥药的精准化施用技术、废弃物的分类分级与安全管理技术、生活污泥的生物消化处理及稳定化技术、有机物料高温快速连续发酵技术、畜禽粪便除臭发酵无害化技术、土壤农药残留的降解技术、土壤重金属的生物与化学降解技术等。

2.3.5关键工艺与工程配套技术对上述新材料技术、无害化或低排放生产技术、废弃物资源化技术、立体污染阻控技术等,开展科学的工艺试验、工程设计、设备研发与基地示范,实现废弃物资源化技术与工程的配套与衔接,为推进农业立体污染治理提供工程保障。

2.4保障体系———政策法规、组织建设与公民意识培养

2.4.1制定政策法规是实现农业立体污染防治的机制保障重点研究与农业立体污染防治相关的政策倾向,制定相应的法律、法规,研究适宜的管理体系与科学的技术标准,为保障我国农业立体污染防治与产地环境建设提供良好的政策法律依据与管理标准与模式。

2.4.2科学组建相关机构是实现农业立体污染防治的组织保障主要研究相关部门之间的分工与协作,技术研发与实施部门之间的配套与衔接,动员各种社会团体和农村基层组织的力量,积极投入并参与到我国农业立体污染防治事业中来。

2.4.3公民意识培养是实现农业立体污染防治的基础工程研究相关机制与途径,提高民众对农业立体污染严重性的认识,树立清洁生产的理念,自觉参与农业污染防治事业,发挥主力军的作用。

3思路与建议

3.1工作思路

尽快动员起来,从政策法规与组织上为我国农业立体污染防治提供坚实保障。从系统思路、整体与全局观念出发,融合点源与面源污染的相关成果,强化软硬“两个方面”:软的方面,即创建我国农业立体污染相关理论基础与科学体系,揭示其立体污染的机理、发生规律和酿灾途径等重大科学规律,为认识、监测和防治技术研究奠定基础;硬的方面,即组建国家农业立体污染防治与研发中心,构建我国农业立体污染长期定位监测与试验示范基地网络体系。从而逐步做到按区域、分步骤、突出重点、部门协同,尽快形成一批具有国际影响力的,拥有自主知识产权的原创性农业废弃物资源化利用与立体污染防治高新技术成果,初步构建我国农业立体污染一体化防治技术与政策法规体系,形成定期我国农业立体污染报告的能力,为我国农业立体污染防治提供坚实的技术支撑与依据。

3.2建议

①建议在国家“十一五”科技发展规划中,将农业立体污染研究列为重点项目之一,并尽快组织优势单位科研力量开展前期预研究。②建议在国家优势农产品发展计划、重点基地建设、工程建设和产业化发展计划中,倾斜支持农业立体污染研究与综合防治工作。③建议成立国家农业立体污染防治工程技术研发中心,并通过重大项目带动与凝聚,尽快开展重大基础科学问题的研究,推进国家农业立体污染防治试验与示范基地的组建。④建议尽快构建我国农业立体污染监测与信息网络,实现长期定位监测与预报,为国家决策与科学研究提供基础依据。