灌区工程农田面源污染特征分析及环保措施

     灌区工程建设对改善灌溉条件、提高农作物产量具有积极意义，但在保障灌区增产效益的同时，新增农田面源污染会加剧水质污染风险，如何有效控制灌区农田面源污染值得深入研究。

       通过计算不同灌区工程实施前后污染负荷，分析农田面源污染变化及污染特征，为灌区工程实施环保措施提供依据。同时总结不同灌区工程采取的环保措施，以期为灌区类工程农田面源污染环境保护提供参考。

一、工程概况

弥泸灌区开发任务为农业灌溉和乡镇供水。灌区设计灌溉面积60万亩，其中改善灌溉面积39万亩，恢复灌溉面积7.7万亩，新增灌溉面积13.3万亩。现状年灌区农业种植面积为72万亩，其中园地13.7万亩；设计水平年农业种植面积95.9万亩，其中园地16.5万亩。梅江灌区工程以保障农业灌溉和城乡供水安全为主要目标，灌区范围涉及22个乡镇。灌区设计灌溉面积58万亩，其中保灌面积21.7万亩，改善灌面9.1万亩，恢复灌面7.1万亩，新增灌面20.1万亩。现状年灌区农业种植面积为89万亩，其中园地18.25万亩；设计水平年农业种植面积90.41万亩，其中园地21.21万亩。下六甲灌区范围涉及3个县。灌区设计灌溉面积59.2万亩，其中保灌面积20.0万亩，改善灌溉面积9.0万亩，新增和恢复灌溉面积30.2万亩。现状年灌区农业种植面 积为82.68万亩，其中园地15.56万亩；设计水平年农业种植面积104.01万亩，其中园地18.13万亩。

二、灌区工程农田面源污染负荷分析

根据下表可知，灌区工程实施后，由于播种面积的增加，不同灌区工程污染物均相应增加。弥泸灌区工程氨氮、总氮、总磷分别增加6.44、95.6、7.78 t，增幅分别为34.61%、34.59%、34.08%；梅江灌区工程氨氮、总氮、总磷分别增加0.66、8.27、0.22 t，增幅分别为1.2%、2.02%、0.47%；下六甲灌区工程氨氮、总氮、总磷分别增加20.62、165.62、19.36 t，增幅分别为25.82%、25.52%、26.53%。从污染物增幅来看，弥泸灌区增幅最大、其次为下六甲灌区，梅江灌区增幅最小，但从污染物增量来看，下六甲灌区最大、其次为弥泸灌区，梅江灌区增量仍是最小，主要原因是下六甲灌区农业播种面积增加最多，梅江灌区农业播种面积增加最少。从不同灌区污染负荷贡献来看，总氮始终是污染负荷贡献最大的污染物，弥泸灌区氨氮、总氮、总磷贡献比为1:14.8:1.2，梅江灌区氨氮、总氮、总磷贡献比为1:7.5:0.85，下六甲灌区氨氮、总氮、总磷贡献比为1:8.5:0.9。总氮是导致水体富营养化的关键指标。总氮是灌区工程控制面源污染的关键因子。

三、灌区工程农田面源环保措施

1.源头控制

源头控制是控制农业面源的最有效措施，弥泸、梅江和下六甲灌区均提出源头控制措施，主要包括优化农业结构、调整农业布局、推广测土配方技术和水肥一体化技术。

1.调整农业布局:农业种植结构与污染物产生量较为密切，优化农业种植结构是控制农业面源的有效手段。由于园地排污系数较低，梅江灌区工程优化了农业结构，减少农作物播种面积，增加园地作物的播种面积，使得污染物排放量增加最少。调整农作物布局，大力发展特色产业，绿色农业可实现在源头上减少污染物的排放，是农业面源污染的有效防控措施。

2.测土配方:通过测试土壤的氮磷含量，确定种植所需的施肥量，控制农药与化肥使用种类及数量，减少农药施用量；大力发展生态农业，推广平衡施肥、秸杆还田、病虫害综合防治、无公害生产等技术，发展有机肥产品及有机食品、绿色食品和无公害农业产品。通过测土配方技术可有效减少氮磷肥施用量，从源头上控制农田面源污染。

3.水肥一体化: 推行水肥一体化技术将可溶性固体或者液体肥料，按照土壤养分含量和作物种类的需肥规律和特点，使水肥相融后，通过管道和滴头形成滴灌，均匀、定时、定量浸润作物根系发育生长区域；根据不同的作物需肥特点，把水分和养分定时定量按照比例提供给作物。同时可最大限度的节约水资源，减少灌区退水量，减轻灌区退水河流水质的影响。

2.过程拦截

近年来，生态沟渠建设是农田面源污染过程拦截的常用措施，生态沟渠系统，主要由植物减缓水速，促进流水携带颗粒物质的沉淀，有利于构建植物对水体中逸出养分的立体式吸收和拦截，从而实现对农田排出养分的控制。同时生态沟渠建设过程中考虑清淤、生态护坡和植物选择。

（1）.清淤：在保持排水渠原有纵向坡比及自然纵断面形态、横断面形态的基础上，清除沟渠底部及两岸坡的淤泥、杂物、杂草等，减少沟渠的内源释放。

（2）.生态护坡：排水渠的两岸边坡维持原有自然坡比，采取植被生态混凝土护坡。植被生态混凝土是由种植土、水泥、生境基材有机料、生境基材改良剂、植物种子和水混合而成的拌合物，具有生态系统功能，可以满足生物生长要求，同时又具有一定防护功能。

（3）.植物措施：种植植物尽量选择当地乡土物种，少使用外来树种，防止外来物种入侵。水生美人蕉、芦苇、香蒲等能够截留汇入沟渠的一部分氮磷的水生植物，同时配合种植多花黑麦草、风车草、香根草、梭鱼草、灯芯草、铜钱草、黑三棱、狐尾藻等水生植物。这些植物可大量吸收水体中营养物质，但在植物衰老之前应及时收割植物，防止植物衰老后在水体中分解释放氮磷元素，造成二次污染。

3.末端净化

末端净化主要包括人工湿地和氧化塘。人工湿地处理系统是一种模拟自然湿地的构筑物，利用自身构建生态系统，从物理、化学、生物3种协同效应来实现污水的净化。氧化塘是一种依靠自身生物净化污水的技术，主要通过自身所含微生物的活动分解水中的有机质。氧化塘在实际应用中，需将现有土地建成池塘，并设置围堤和防渗层。相比氧化塘，人工湿地具有建设费用低、易于维护特点。灌区工程常考虑人工湿地作为末端净化措施处理灌区农田退水。人工湿地最重要的是选择氮磷吸收效果好的植物，一般选择漂浮植物、根茎、球茎及种子植物、挺水草本植物、沉水植物吸收氮磷。

四、结语

灌区工程实施后污染物会呈不同程度的增加，总氮污染也是灌区工程控制农田面源污染最需关注的指标。农田面源污染控制措施有优化农业种植结构和测土配方、生态沟渠建设、人工湿地、氧化塘以及管理措施。优化农业种植结构和测土配方是作为源头控制措施也是最有效的控制措施；生态沟渠具有易于管理、维护方便的特点，也常作为控制手段；而人工湿地和氧化塘作为末端控制措施需占具一定的土地资源。