一文读懂农业面源污染对水体富营养化的“贡献”

长江经济带重要湖泊、水库在第四季度迎来“十四五”重磅新政。

11月底，国家发改委下发《关于加强长江经济带重要湖泊保护和治理的指导意见》，鄱阳湖、洞庭湖、太湖、巢湖、洱海、滇池等重要湖泊所在的上海市、江苏省、浙江省、安徽省、江西省、湖北省、湖南省、重庆市、四川省、贵州省、云南省。

今日，丹江口水库涉及的河南省、湖北省、陕西省迎来《丹江口库区及上游水污染防治和水土保持“十四五”规划》的出台。

近些年，我国不断出现由水体富营养化引起的爆发性环境污染事件。

——《焦点访谈》曾在2013年播出节目“丹江口：正被污染的水源地”，直指亚洲第一大人工淡水湖“丹江口水库”南水北调出口和水源入口汉江水质问题。

——流域范围内农田化肥的过量使用、部分生活污水及工业废水未完全截留、初期雨水未完全收纳等，造成蓝藻泛滥，成为太湖挥之不去的忧伤。

——畜禽粪便、农田径流和生活污水三大面源污染占洱海入湖污染总负荷的大半。

——乌梁素海接纳河套地区90%以上农田排水，超过36%的总氮、55%的化学需氧量和62%的总磷来自农业污染，区域污染物排放量远远超过乌梁素海的水环境承载力。

富营养化是一种严重的环境危害，被认为是影响地球大部分水体的最普遍的生态问题，与气候变化一样，也是一个全球性问题。

根据国际湖泊环境委员会推动的《世界湖泊状况调查》显示，北美大约有 48% 的湖泊，南美大约有 41%，非洲大约有 28%，欧洲约有 53%，亚洲大约有54%的地区受到富营养化的影响。

据2020中国生态环境状况公报介绍，我国监测的112个重要湖泊（水库）中，轻度富营养占23.6%，中度富营养占4.5%，重度富营养状态占0.9%；地表水劣V类断面占比0.6%，辽河流域、海河流域轻度污染；湖泊（水库）劣V类比例在5.4%；地下水中，劣IV类占68.8%，V类17.6%。（注：IV类以下水质恶劣，不能作为饮用水源）

富营养化主要是氮和磷（有机负荷），超过水体的容量（即湖泊、河流或海洋自我净化的能力），造成水华大量繁殖，水生生态系统发生变化，底层水域氧气（O2）耗尽，最终导致底层水域鱼类和植被死亡。

据中国科学院水生生物研究所吴振斌研究员介绍，水体富营养化已成为全球性的水环境问题，磷是导致水体富营养化的关键影响因子之一。

研究表明，充足的养分、低于0.225m³/s的缓慢水流和低于500m³/s的排放是藻类繁殖的主要原因。[1]

富营养化的原因

富营养化主要由两个主要因素引起，即人类活动和自然过程。

1、人为富营养化

这种类型的富营养化主要是由人类及其活动引起的，导致营养物质从点和非点排放源流入水体，为满足快速增长的人口对工农业扩张的巨大需求也导致了森林砍伐，这最终导致富含营养的土壤被侵蚀和流入水生生态系统后，为藻类和浮游生物提供丰富的营养，导致水体富营养化。

• 点源是指从单一来源进入水体的污染物。如，工厂、发电厂、工业和污水处理厂排放的污水。

①废水排入水体：在世界各地尤其是发展中国家，废水直接排入河流、湖泊和海洋等水体，其结果是释放大量营养物质，刺激藻类的爆炸性生长；在工业化国家，废水禁止非法直接排放到水体中在当水在污水处理厂进行处理时，所采用的处理技术不当，也会导致生态系统中的养分积累。

• 非点源也称面源，是指那些从没有特定排放点的广泛来源进入水体的污染物。如，富含氮的化肥、杀虫剂和动物粪便，以及含磷的清洁剂和未经处理的人类污水，最终都会被雨水冲走或被灌溉到附近的湖泊和河流中。

①肥料的使用：肥料含有氮、磷和钾，对植物生长至关重要，但当肥料中的营养物质浓度高且植物无法吸收时，随雨水冲刷和渗透入水体中，肥料中氨的排放会导致水体酸化，从而降低纯度；

②规模化养殖：养殖业对磷和氮营养素的“贡献”和由此产生的藻华是水污染的主要原因。

③水产养殖：高密度水产养殖，如果管理不当，未消耗的食物颗粒和鱼类排泄物会显著增加水中的氮和磷含量，导致微型漂浮植物密集生长。

研究人员对长江流域富营养化分析中得出，养分排放主要来自于废水排放、化肥损失、水产养殖、内部沉积物养分积累。工业废水中的大部分磷来自磷矿开采和磷化工，农田施肥是春秋季最重要的氮素输入来源，水产养殖是磷污染的另一个主要面源，而且流域中河流、湖泊和水库中沉积物总磷（TN）和总氮（TP）的含量均高于全国平均值。[2]

2、自然富营养化

洪水、河流和溪流的自然流动等自然事件也会将土壤富余营养物冲刷到水系中，从而导致藻华的过度生长，导致水质下降。水生系统的营养含量随着水体年龄的增加而逐渐增加，因此与人为富营养化相比，自然富营养化过程发生得非常缓慢。

富营养化的后果

富含浮游植物、细菌、真菌、浮游动物和碎屑的富营养化水体破坏了水生生态系统错综复杂的生态平衡。

• 水体养分高造成大量水华生长，抑制阳光向水体深处渗透，影响水生植物生长；
• 藻类死亡沉到水底被厌氧分解，释放出硫化氢、甲烷和氨气，还释放神经毒素和肝毒素，使水体产生臭味和毒性，也会导致二氧化碳增加，加剧水的酸化和浊度；
• 缺氧环境会造成多种水生动物、珊瑚和底栖鱼类死亡，造成水体多样性丧失，对渔业资源和国民经济产生不利影响。

富营养化的预防解决方案

在全球饮用水供应下降和需求增加的情况下，水资源是极其稀缺而宝贵的。

按照美国环境保护署（EPA）的说法，面源污染治理中管理养分进入水系统是最严峻挑战。

必须采取强有力的措施来达到污水减量化、无害化、资源化利用的目的，最终控制营养源，减少富营养化。

• 养殖场将粪便与污水分离，将固体粪便通过膜堆肥技术发酵有机肥，在膜堆肥过程中，有害物质和营养元素都被微生物分解和合成，还田利用后可减少化肥农药施用量；污水经厌氧消化处理后用作农作物的有机液体肥料；
• 对水产养殖进行“水系循环、生态修复、水质净化”修复，池塘“鱼-藕”生态循环技术具有净水，消纳减控池塘废弃营养物；
• 采取水土保持措施，减少土壤侵蚀和肥料流失；
• 在河流和溪流区，实施有效的过滤生态系统以去除径流水中的氮和磷（如栽植净化植物和植被缓冲区）；
• 提高污水处理厂的净化性能，要达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-ZOQ2)中一级排放标准；
• 流域区群众生活使用无磷洗涤剂，防止富磷物质流入水体。

强化面源污染防治的法律法规，从根本上控制富营养化。

为防控农业面源污染对土壤和水生态环境影响，2021年3月，我国生态环境部、农业农村部联合印发《农业面源污染治理与监督指导实施方案（试行）》；10月份，农业农村部、国家发改委联合印发《“十四五”重点流域农业面源污染综合治理建设规划》。

政策强调，加强化肥农药减量化、规模以下畜禽养殖污染和水产养殖污染治理，农田灌溉用水、水产养殖用水、畜禽粪污肥料化利用应执行相应标准，防止污染土壤、地下水和农产品。

在监督管理方面，“污染防治、调查监测、绩效评估”拧成一股绳，尤其是调查监测作为“承上启下”的关键环节，对全面掌握区域农业面源污染物产生和排放情况至关重要，通过制定农业面源污染环境监测技术规范，加强农业污染源、入水体污染物浓度与流量监测、受纳水体水质和流量监测，主要要做以下几点：

• 在大中型灌区和有污水灌溉历史的典型灌区，开展农田灌溉用水水质监测和出水水质长期监测；
• 在养殖密集区加强地表水水质监测；
• 系统整合农田氮磷流失监测、地表水生态环境质量监测、农村环境质量监测等数据；
• 开展农业污染物入水体负荷核算评估，确定监管的重点行业、重点地区和重要时段。

最终，构建全国农业面源污染环境监测“一张网”，实现从污染源头到生态环境的监测数据互联互通。

此外，本月发布的《农村人居环境整治提升五年行动方案（2021－2025年）》中提出，要加快推进农村生活污水和有机废弃物治理，以“运行费用低、管护简便的，以及人工湿地、土壤渗滤等生态处理技术”来分区分类推进治理、加强农村黑臭水体治理。

长江经济带重要湖泊分布

本文开头提到的两大新政中，也重点强调严格控制农业面源污染，支持使用有机肥料、绿色农药，提高湖区、库区畜禽粪污综合利用率。

在丹江口水库治理“十四五”规划中，对农业面源污染盒子里和水质监测的要求包括：

• 以总氮控制类优先控制单元为重点，深入推进化肥农药减量增效和有机肥替代、推进养殖环境治理、开展养殖尾水达标排放试点；
• 加强丹江口水库和入库河流叶绿素a、总磷、总氮、高锰酸盐指数等富营养化指标监测；
• 在总氮浓度较高的水华高风险区重点开展以藻类指标为主的水华风险监测，有针对性的做好藻类拦截打捞和无害化处置。

水体富营养化的预防和治理是系统而复杂的过程，对农业面源污染的治理是最关键的一环，需要集科研机构、管理部门、环保科技企业、流域相关企业和人民群众合力来实现。