农业非点源污染控制中的最佳管理措施(BMPs)及其发展应用.docVIP

农业非点源污染控制中的最佳管理措施(BMPs)及其发展应用 摘 要：概述了最佳管理措施（bmps）的含义以及在农业非点源污染防治中的应用现状，工程措施有人工湿地、植被缓冲区，管理措施有养分管理、耕作管理、景观管理等，以及它们所取得的成果，介绍bmps的效用评价，并且展望bmps在国内的应用前景。 关键词：非点源污染 最佳管理措施（bmps） 效用评价 非点源主要是指冲积物、农用化学物质等分散污染源。与点源污染相比，非点源污染具有许多复杂的特性，归纳起来主要包括：随机性、广泛性、复杂性、滞后性、时空性、初级效应等[1]。在点源污染不断得到控制后，非点源污染对环境造成的危害日益突出，成为水环境污染的重要来源。据美国、日本等国报道，即使点源污染全面控制之后，湖泊水质达标率仅为42%，美国的非点源污染量占污染总量的2/3，其中农业的贡献率为75%[2]；据荷兰农业非点源提供的总氮、总磷分别占水环境污染总量的60%和40-50%[3]。而从我国的研究现状来看，农业非点源污染是造成太湖流域、巢湖流域水体富营养化现象的重要因素[4,5]。 由于非点源污染具有众多复杂的特性，其控制与点源污染的控制有很大区别。点源污染可根据污水排放标准和总量控制原则进行控制，而非点源污染控制更多的是采用综合措施。目前提出的非点源污染控制技术措施以美国的最佳管理措施（best management practices，bmps）最具有代表性。美国国家环保局、农业部水土保持局和各州政府都有相应的bmps实施细则和办法，提倡运用管理和工程措施控制非点源污染[6]。 一、bmps简介 bmps是保护水环境免受污染的一种措施，通过采用清洁生产或提供水污染养分设施来达到水环境保护的目的[7]。usepa将最佳管理措施（bmps） 定义为”任何能够减少或预防水资源污染的方法、措施或操作程序，包括工程、非工程措施的操作和维护程序”[8]。bmps 通过技术、规章和立法等手段来达到减少农业非点源污染的目的，其着重于源的管理而不是污染物的处理。 bmps 从最初提出应用于控制土壤侵蚀，到现在被广泛应用于农业非点源污染的控制，仅仅经历了短短几十年的发展时间。具体来说，bmps主要可分为工程措施和管理措施两大类型。现在已提出的最佳管理措施主要有：少耕法、免耕法、变量施肥、测土施肥、植被缓冲区、人工湿地等方法。 二、bmps在农业非点源污染控制中的应用 （一）工程措施 工程措施主要是采用生态工程措施，通过增加渗透来减少地表径流，来降低农业非点源污染的风险。这里介绍的bmps工程措施主要包括人工湿地和植被缓冲区。 1.人工湿地 人工湿地(constructed wetlands)是人工建造和监测控制的与沼泽类似的地面，其设计和建造是通过对湿地自然生态系统中的物理、化学和生物作用的优化组合来进行的。人工湿地系统净化水质的物理、化学、生物过程和天然湿地系统一样，包括：（1）悬浮颗粒物在重力作用下沉淀；（2）溶解态污染物由于环境条件变化而发生吸附、络合和沉淀反应；（3）碳、氮、硫等元素的化合物在微生物的作用下发生形态转化；（4）湿地生物对污染物的吸收利用[9]。 人工湿地对于tn、tp、cod、bod5、重金属等有较高的去除率，可以获得污水处理与资源化的最佳生态效益、经济效益和社会效益，是控制农业非点源污染的重要工程措施之一。一项调查研究表明，巴西piracicaba市的engenho湿地对磷、硝酸盐和氨的去除率分别达到了93%、78%和50%[10]。段志勇等对用工业锅炉炉渣作为填料，由芦苇、茭草、菖蒲等水生植物组成的人工湿地对滇池非点源污染进行研究，发现湿地对cod的平均去除率约为79％，tn平均去除率约为68％，tp去除率约为60％[11]。 适当的面积和容量是湿地净化能力的重要保证，不同水质保护目的所要求的湿地面积是不同的。mitsch等总结了一些地区不同水质保护目的所要求的湿地面积比例[12]。hey等根据多个小流域的实验结果得出结论认为，占流域面积1%～5%的湿地已足以完成大部分过境养分的去除工作[13]。除此之外，对人工湿地各种影响因素的研究（湿地淹水状态、ph值、水生植物类型、湿地土壤类型等）[14]，也促进了人工湿地在控制农业非点源污染方面的应用与发展。 2.植被缓冲区 植被缓冲区（vegetated buffer zone）是设立在潜在污染源区与受纳水体之间由林、草或湿地植物覆盖的区域，通常为带状。植被缓冲区主要对污染物进行阻截、吸收和转化，从而达到去除污染物的目的。植被缓冲区的净化污染物机理如下：（1）降低地表径流速度并对其中的颗粒态污染物起过滤和拦截作用；（2）缓冲区的植物吸收溶解态的污染物；（3）缓冲区的土壤吸附溶解态的污染物；（4）促进氮的反硝化[6]。 植被缓