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中国水利!""#$%
!"#$%&%'())(*+,)!(*
注!该课题列入!"""年国家重点科技攻关项目
面源污染也称非点源污染或分散
源污染!是指溶解和固体的污染物从
非特定的地点!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$并
引起有机污染#水体富营养化或有毒
有害等其他形式的污染%与点源污染
相比!面源污染起源于分散#多样的区
域!地理边界和发生位置难以识别和
确定!随机性强#成因复杂#潜伏周期
长!因而识别和防治十分困难%
随着对工业废水和城市生活污水
等点源污染的有效控制!面源污染尤
其是农业面源污染已经取代点源成为
水环境污染的最重要来源!我国目前
正处在污染构成快速转变时期!面源
污染的负荷比重在逐步上升%!""#
年!进入巢湖的污染负荷中!$"%&'(的
总氮和&!)*!+的总磷来自于面源污
染&在进入滇池外海的总氮和总磷负
荷中!农业面源污染分别占#,(和
'-(&!"".年太湖流域总氮的$/+和
总磷的0/+来自于面源&北京市密云
水库#天津市于桥水库#云南省洱海#
上海市淀山湖等水域!面源污染比例均
超过点源污染%面源污染无疑是我国今
后水环境污染控制的重点和难点%
面源污染所造成的水环境质量恶
化问题在我国已日显突出!但对面源
污染问题的严重性认识不足%尽管在
面源污染控制方面开展了一些探索性
工作!但整体上缺乏系统的科技攻关
和技术示范!尚不能为我国面源污染
控制提供相对完整的技术路线%鉴于
此!在科技部和云南省政府的支持下!
由以清华大学为主联合其他单位组成
的课题组于-///年在滇池流域开展
了系统的面源污染控制技术研究与示
范%经过近'年的攻关!在面源污染控
制关键技术与设备#工程实施#软件开
发#污染控制示范工程建设与运行等
方面取得了一系列重要研究成果!为
未来我国大规模面源污染控制提供了
有益的经验和探索%
一"技术研究与示范工程现场
滇池是我国著名的高原淡水湖
泊!位于昆明市西南!流域总面积
-"-/123!年径流量为&)*亿20%滇池
南北长./12!东西宽!3)&12!湖面面
积为3"4123!平均水深.2!最大容积
53亿20!是典型的浅水湖泊%滇池包
括'草海(和'外海(两部分!湖面面积
分别占总面积的3)*+和"*)0+%滇池
流域是昆明市的主要社会经济活动区
和未来发展的重要空间资源!滇池流
域的发展对于云南省和昆明市具有举
足轻重的地位%
近3/年来!随着经济发展和城市
规模的扩大!滇池水体的富营养化日
趋严重!滇池污染已成为昆明市全面
实现小康社会目标的严重障碍之一!
是昆明市可持续发展的重大制约因
素%近年来!随着点源污染控制力度的
不断加大!滇池流域面源污染问题逐
渐凸现出来%在3///年的总污染负荷
中!由农村面源污染所产生的有机物#
总氮和总磷成为入湖污染负荷的主要
来源!其中村镇生活污水#农田氮磷化
肥#农业固体废物和水土流失是滇池
流域面源污染的主要构成!入湖河道
和沟渠是其主要输移渠道%滇池面源
污染的有效控制和治理面临着重大的
技术与工程挑战%
根据项目要求!课题组选择了具
有代表性的昆明市呈贡县大渔乡作为
农村面源污染控制研究与工程示范
区%该示范区是一个半封闭的小流域!
位于滇池东部!总面积为!0)&123!其
中台地面积!)&4123!区内有一条常年
性河流%示范区的南部和北部为台地!
中间为沿湖坝区!是主要的农业生产
和农村生活区%示范区包括&个办事
处的!0个自然村!共有人口40**人%
区内人口密集#生产生活活动频繁#土
地利用程度高!农业生产以施肥量大
的花卉#蔬菜为主%由于示范区土地利
用破碎#权属复杂!难于开展规模化的
退耕还林和退耕还湖工程!也难以进
行规模化的产业布局调整%由于区
摘要随着工业废水和城市生活污水等点源污染的有效控制!我国正处在污染构成快速转变时期!面源污染的
负荷比重在上升"以清华大学为主的课题组通过对滇池流域面源污染控制技术的研究!在面源污染控制
关键技术与设备#工程实施#软件开发#运行管理等方面取得了一系列重要成果!为我国未来大规模开展
面源污染控制提供了有益的借鉴"
关键词面源污染控制技术滇池
滇池流域面源污染控制技术研究
!陈吉宁李广贺王洪涛
水文水资源
!"
中国水利!""#$%
!"#$%&%'())(*+,)!(*
内灌溉沟渠发达!面源污染的产生
过程极为复杂!所选择的示范区具
有显著的农村非点源污染的代表性
和复杂性"
二!主要技术路线和研究内容
在广泛现场勘察和调研的基础
上!经过对几十万个经济#社会#水文#
土壤和气候等数据的测试和积累!在
对滇池流域面源污染特征和规律的深
刻认识基础上!课题组提出了滇池流
域面源污染控制总体技术指导思想!
即$以环境与农业的协调发展为核心%
以人为本和以提高农民的自身能力为
关键%控制面源污染同时构建技术支
持系统和政策管理支撑系统%把握面
源污染的复杂性#长期性和不确定性
三个特征!以&水#土#肥'三个要素的
综合控制为主线!在三个空间层次构
建面源污染控制系统"三个空间层次
结构一是在面山台地的生态稳定和水
土流失控制区!主要通过植被恢复#合
理的土地利用模式构建以及水土流失
阻断工程措施等实现氮磷流失的长期
和快速控制%二是在坝区的农业生产
和农村生活区!主要通过综合手段实
现农业废弃物循环或资源化利用!通
过土地减肥等清洁生产!以及生活污
水和初期雨水的收集和处理等实现区
内的污染负荷减量控制%三是在沿湖
区域的低洼地以及河岸带!通过构建
各种因地制宜的湿地#生态隔离带和
生态沟等实现污染物阻断和去除!建
立污染物入湖前的最后控制屏障"研
究要坚持六项原则$&源头削减#资源
回用#因地制宜#技术实用#优化管理#
总量控制'"
依据以上系统控制方案!提出了
由以下各项核心内容构成的面源污染
控制的成套技术方案作为主要技术突
破点$村镇生活污水氮磷污染控制技
术#农村固体废物无害化处理技术#台
地水土和氮磷流失控制技术#精准化
平衡施肥技术#暴雨径流与农田排灌
水污染控制技术#流域面源污染模拟
与综合管理技术"
!"村镇生活污水氮磷污染控制
遵循投资费用少#运行费用低#维
护管理简便的技术选择原则!所开发
的村镇生活污水处理技术是人工复合
生态床处理技术#地埋式土壤渗滤处
理技术和缺氧(好氧低能耗生物滤池
技术"其技术指标是工程运行费低于
传统脱氮除磷工艺的!"#!总氮去除
率达到$%&以上#总磷去除率达到
$'&以上"
#"农村固体废物无害化处理
遵循固体废物肥料化还田!促进
有机农业发展的原则!实现分散与集
中处理相结合#初产品与精制产品相
结合#肥料化与无害化相结合!所开发
的面源固体废物无害化处理技术是农
业固体废物堆肥和有机(无机多功能
复混肥生产技术#农户型双室堆沤肥
技术和高效花卉秸秆纤维素分解菌选
育与应用技术"其技术指标是示范区
种植业固体废物处理率达到$'&%养
殖业固体废物处理率达到('&"
$"台地水土和氮磷流失控制
遵循水保效益与经济效益并重#
短期效益与生态长期稳定性结合的原
则!采取生物工程与辅助工程措施相
结合的技术手段!所开发的台地水土
和氮磷流失控制技术是水土保持型速
生高效乔灌草品种的优选#林农草混
间种模式优选#乔灌草快速繁殖和定
向培育技术和水土保持工程控制技
术"其技术指标是实现示范区植被覆
盖率达到('&!土壤侵蚀模数低于
!%')")*+#*,+"
%"坝区农田产业基地氮磷污染控制
遵循养分需求与供给平衡#肥料
配方与施肥技术实用可行的原则!通
过融合应用土壤学#植物营养学和现
代信息技术!所开发的精准化的平衡
施肥技术是区域性农田养分管理技
术#养分平衡窗技术和经济适用型滴
灌施肥技术"其技术指标是实现坝区
单位面积土壤的氮磷化肥施用量在
#'''年基础上减少%'&"
&"暴雨径流与农田排灌水氮磷污
染控制遵循耐水力冲击#高效低费#少占
农田#运行方式灵活#管理方便的原
则!所开发的暴雨径流与农田排灌水
污染控制技术是多功能复合型旋流固
液分离技术#复合人工湿地技术和沸
石吸附除氮技术"
'"滇池面源污染综合控制与管理
为了保证所开发的技术在全流域
的有效应用并在管理层次控制面源污
染!所开展的研究包括流域面源污染
模拟与控制决策支持系统的开发和滇
池流域面源污染控制的体制#政策和
管理方案设计"
课题的总体技术指标是示范区头
三场暴雨入湖河道的主要污染物
-./#0./#总氮#总磷#总悬浮物的负
荷在#'''年基础上削减%'&"
三!主要研究成果
!"村镇生活污水氮磷污染控制
在人工复合生态床污水处理技术
研究中!通过对新型无机(有机复合
填料的开发#对芦苇和茭白混种模式
的优化!通过设计多点布水的床体结
构和流态优化!使新型复合生态床的处
理能力显著提高!水力负荷高达12+"3!
远高于传统湿地!总氮和总磷去除率也
提高约#'&"
在地下渗滤污水处理技术研究
中!针对不同的土壤类型!通过设计调
控有利于同时硝化"反硝化的土壤微
环境和无机(有机复合土壤填充介质
的开发!研发了浅层强化布水的新型
地下渗滤池!成功地解决了传统地下
渗滤技术总氮去除率难以突破$'&的
难点!总氮去除率提高约#'&!水力负
荷高达$2+"3!比传统地下渗滤技术
水文水资源
!"
中国水利!""#$%
!"#$%&%'())(*+,)!(*
提高!倍!并使地下渗滤系统的启动
时间从"#天缩短到$%天"
在缺&好氧低能耗生物滤池污水
处理技术研究中!通过生物滤池组合
填料的开发以及缺氧与好氧滤池脱氮
工艺的成功组合!使其总氮和总磷去
除率提高约'#("
!"农村固体废物无害化处理
针对蔬菜和花卉固体废物高含水
率#多病虫害#蔬菜废物与花卉秸秆不
协同降解的技术难题!开发了$序批式
进料分阶段温度反馈通风控制%的好
氧共堆肥技术!它能够在短期超高温
杀灭病原菌!在最适合的温度发酵迅
速降解底物!通过通风自动控制系统
和温度反馈间歇式强制通风!有效蒸
发多余水分!成功实现高水分含量的
蔬菜废物#花卉秸秆和粪便等多种农
业废物的共堆肥!并在此基础上进一
步研发了复合肥生产技术"这一处理
系统具有处理费用低#产品品质高#价
格低于当地生粪便的交易价格等优
势!具有良好的推广价值和市场前景"
除了上述农业固体废物集中处理
技术!还针对常规自然堆沤方式处理
农村固体废物耗时多&)#*+#天'#生
成的有机肥肥效较低#存在病害等核
心问题!开发了小型分散式农业固体
废物双室堆沤肥技术!其具有适合当
地农业种植习惯#操作简单#肥效高#
费用低的优点!可在田间地头就地处
理农田固体废物!为农村固体废物的
处理处置提供了一条新的技术方案"
为了有效解决高水分易腐蔬菜废
物与高木质纤维素含量的花卉秸秆在
好氧共堆肥处理中不协同发酵问题!
通过野生菌种筛选#特性分析和鉴定
等工作!研制出了专性降解花卉秸秆
纤维素的高效微生物菌剂,-."通过
混菌发酵工艺及优化研究!提出了混
菌培养新工艺!确立了复合菌剂工厂
化发酵培养的高效#经济技术路线(验
证开发的复合菌剂对好氧共堆肥中木
质纤维素分解菌种群密度#加速纤维
素等大分子物质的降解#促进堆料腐
熟#缩短发酵时间#提高精细产品产出
率等方面的有效性"该研究为木质纤维
素类废物堆肥化处理的高效降解菌剂
的开发和推广应用奠定了坚实的基础"
#"台地水土和氮磷流失控制
通过对台地生态系统结构#功能
及其变迁过程的系统分析!结合生物
适宜性#功能和生态限制因子!通过优
选植物品种!建立了示范区台地水土
和氮磷控制模式!开发了适合当地特
点的生态工程集成技术!包括植被快
速修复技术#生物篱技术#农林复合经
营技术#植被快速恢复喷播技术和山
地径流综合调控技术!开发了/)种种
植模式"该技术运用人工辅助方法!缩
短植被自然演替过程!修复生态系统
的结构和功能!从而达到控制水土和
氮磷流失的目的"通过该工程建设!示
范区植被覆盖率达到0120%(!控制约
)+2)!34'水土流失面积!初步形成了
乔)灌)草生态恢复模式!通过保水#
保土#保肥#增加入渗!减轻土壤流失"
根据各典型点的监测及工程控制的综
合数据分析!土壤侵蚀模数基本控制
在/1%5&647*8"该技术集成度高!适应
性强!在高原湖泊地区的面源污染控
制#水土保持#农业生态工程#林业生
态工程#退化生态系统恢复#矿山植被
恢复等方面均具有广阔的推广前景"
$"坝区农田产业基地氮磷污染控制
在对97种蔬菜#花卉等经济作物
的需肥规律研究基础上!完成了这些
作物的施肥技术规程!对不同土壤#不
同气候条件和不同轮作方式下各种作
物的施肥量#施肥期#养分比例#肥料
类型#施肥方法#施肥次数#基追肥比
例等进行了科学规范"以此为依托!通
过与信息技术的结合!开发了适合滇
池流域面源污染控制的精准化施肥成
套技术!包括区域性农田养分管理技
术#养分平衡窗技术#施肥通产品#经
济实用型滴灌施肥技术等九项技术:
从而建立了一批适合流域农村和农民
经济#技术条件!操作简单!可大幅度
减少流域集约化种植的蔬菜#花卉农
田氮磷化学肥料的投入量!达到施肥
用量和比例合理#肥效高#缓效和保护
耕地的目的"
精准化平衡施肥体系在示范区的
应用推广!不仅减少了有机和无机肥
料的浪费!给农民带来直接收益!并且
大大减少了因过量#不均衡施肥而造
成的环境污染"如果削减量按现有;#
%*9%!4的固体颗粒也
有明显的去除效果!且单机处理能力
大#能耗低!底流量小于7%("该项技
术与国外同类技术相比!具有承受水
力负荷大#抗冲击能力强#悬浮污染物
去除率高以及占地面积小的特点!在
去除效果和性价比方面有明显提高"
针对暴雨径流中氨氮难以被生态
工程快速去除的问题!在沸石填料筛
选及沸石对氨氮的吸附和解析特性研
究的基础上!开发了表面流人工湿地
水文水资源
!"
中国水利!""#$%
!"#$%&%'())(*+,)!(*
和沸石潜流湿地组合工艺!实现功能
互补!提高整体除氮效果"一级表面流
湿地对径流中悬浮物的有效去除!保
护沸石潜流湿地单元!防止堵塞"沸石
对氨氮具有选择吸附性能!抗氨氮冲
击能力强!炉渣利于磷的去除!填料表
面生长的生物膜可强化污染物降解过
程"采用强化布水系统!可使暴雨径流
在湿地中分配均匀!增加有效停留时
间!提高去除效果"复合人工湿地技术
对总悬浮固体#总氮#总磷的去除率分
别达到!"#$%"##&'#$''##''#$
('#!大大提高总污染负荷的削减$整
个工艺具有较强的抗冲击负荷能力!最
小水力停留时间可缩短至")'$*)"天!
系统最大水力负荷可达")'+,-%+.&/'"
!"滇池面源污染综合控制与管理
为了系统全面评估和规划面源污
染控制方案!开发了面源污染模拟与
控制决策支持系统!它是可视化编程
技术#012空间信息技术#32技术以
及数据库管理技术的高度集成!包括
与面源产生相关的基础数据库#描述
面源污染过程的模型库#可自动开展
各种面源污染控制技术组合和评估的
技术库以及对模型进行识别#不确定
性分析和优化的工具库"这一综合性
软件系统可应用于不同尺度下的流域
面源污染现状评价!并为在规划和管
理层次上的面源污染控制管理提供决
策支持"该系统在滇池流域#官厅流域
以及国家三河三湖4辽河#淮河#海河!
滇池#巢湖#太湖5面源污染评估中均
获得有效应用及验证"
按照滇池流域面源污染产生#迁
移#转化等过程环节!采用社会调查#
部门访谈等社会科学方法!在对滇池
流域社会经济!居民行为以及现有管
理政策及其实施效果等大量信息收集
的基础上!通过解释结构模型技术识
别了导致滇池面源污染的主要体制#
政策和管理因素!并利用政策分析方
法系统构建了滇池流域面源污染控制
的基本框架!通过面源污染控制管理
优先领域的识别!提出了相应的管理
政策方案和技术推广方案建议!对我
国的面源污染控制的政策研究和管理
实践具有重要的促进作用"
四!结论
通过滇池流域面源污染控制技术
课题开展和实施!开发了具有自主知
识产权的专利*(项!其中申请发明专
利*,项!形成了一整套面源污染控制
的集成示范技术"各项面源氮磷污染
控制示范工程的建立与运行!不仅达
到了项目招标中对各项单一技术的考
核指标!也使示范区内进入滇池的污
染负荷削减了'"#以上!达到了项目
考核的总体目标要求"同时!通过坚持
不懈的宣传#教育和人员培训!使示范
区内的生态环境#生活环境和生产环境
明显改善!提高了示范区农民的农业生
产技术水平以及环境与生态保护意识"
项目取得的成果为我国未来大规模开
展面源污染控制!在决策#技术和工程
等多个方面提供了有益的借鉴"!
!作者为清华大学环境科学与工程系
教授"责任编辑侯亚东
水文水资源
!"
中国水利!""#$%
!"#$%&%'())(*+,)!(*
!"#$%&%'())(*+,)!(*
!"#$%&'()
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·上一篇：国立板桥高级中学九十四学年度第一学期期末考二年级地...
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