农业园区面源污染防治技术探讨——以青浦区某农业园区为例

樊志恒 朱丛领 许子洋

摘要：青浦区作为上海重要的生态环境管控区，为治理青浦区某农业园区农业面源污染问题，提升生态环境质量，结合园区实地调研情况，提出采用三级缓冲带与水循环相结合的综合治理方式，为农业园区面源污染提供参考。

关键词：农业园区；污染防治；面源污染

引言

上海市作为卓越的生态之城，其水环境治理的目标是保障水资源的安全和水生态的健康。根据上海市水环境功能区划，青浦区位于Ⅲ类水质控制区，其水环境治理的重点是保护淀山湖和沪湖廊道的水质，以及江南水乡的历史文化和自然风貌，形成融合文化、生态、休闲等功能的战略空间，可见青浦区域水环境治理是上海环保工作的当务之急。近年来，传统的农业模式加剧了青浦某农业园区农业面源污染的程度，园区内部水环境水质严重超标，威胁了园区内部农业生产用水安全。因此，做好园区内部农业用水环境安全，通过系统的治理修复工作，既是落实上海市水环境规划要求的体现，也是为园区内提供良好水资源和农业园区发展的迫切需要。

1 农业园区自然和农业概况

上海市青浦区位于亚热带季风气候区，气候特征为温和湿润、四季分明、降水丰沛但不均匀。根据气象数据，该区年平均气温为16.1℃，最冷月平均气温为4.2℃，无霜期约为234天。该区建立了农业园区，规划总面积为17km2，可耕地面积为1万公顷，分为六个特色产业片，包括优质种源、设施菜田、特种水产、特色林果、生态园林等。园区内有农业企业9户，主要从事设施大棚、水田、露天旱地、绿地等农业生产，培育了青浦生态稻米品牌，推进了无公害蔬菜、特种水产、特色水生作物、草莓、特色林果、花卉、食用菌等项目的生产和研究。

2 园区面源污染负荷

农业园区面源污染主要来自于农田生产的尾水和地表径流初期雨水，其次河道底泥的上覆水也会对河道内水质有较大影响。农田生产尾水主要以较高浓度的氮磷等营养元素及无机盐为主，容易造成接受河道水体富营养化和藻类爆发；地表径流初期雨水含有较多的有机质和固体悬浮物；底泥是由动植物残骸沉积，经过微生物厌氧代谢积累后，含有较高浓度的有机物和氮磷等营养元素。通过检测治理前河道及农田尾水水质，发现河道总磷和总氮超过Ⅲ类水质标准，农田尾水总磷、总氮超过Ⅴ类水质标准，归因于农田大量施用氮磷肥料。

3 园区面源污染防治设计策略

园区内的河道水系呈现为“三横两纵”的格局，且在工程范围内分布相对均匀。每条河道所对应的农田面积大致相当。在进行工程设计时，可以利用已有的河道网络来构建生态系统，无需额外开挖沟渠。同时，在工程范围的西侧和东侧存在一片湿地以及两条小型的沟渠。这些水体的水流较为缓慢，并未与附近的河道相连。这种情况导致工程范围内的水系流动性受到一定的限制。基于目前的现状条件，只需要对西侧湿地和排水沟，以及东侧的生态沟进行地形整理、断面优化和生态环境提升。通过消除现有水体之间的隔离，可以实现整个水系的连通。这一举措有助于增强工程的生态系统稳定性和承受外部冲击的能力。

综合考虑上述情况，本工程的总体工艺流程是以生态河道为核心，构建全水系的循环流动系统。

水体起始于中北河流，向淀西缓冲带流动。在淀西缓冲带内，水体经过自然过程进行净化和缓冲。接着，水体通过输水型草沟输送至中南河。在中南河内，水体再次经过自然过程进行净化和调节。淀南缓冲带首端设置潜污泵，将水体提升至淀南缓冲带，继续经历生态净化和缓冲过程。经过淀南缓冲带的净化，水体进入淀东河。在淀东河内，同样进行自然的净化和调节。类似地，淀东缓冲带首端也设置潜污泵，将水体提升至淀东缓冲带，继续进行生态净化和缓冲。

在总体水资源循环的水力作用下，蒸中河和淀中河也会受水位变化的影响而自然流动。同时，经过改造提升的东北方向浅滩湿地也会融入水资源循环，进一步丰富生态系统。整个工程范围内的水体将形成一个完整的循环系统。生态河道、缓冲带和生态沟渠各自发挥作用，协同完成对污染物的生态代谢过程。

4 工艺技术说明

4.1 一级缓冲带——梯级植被缓冲带

利用在缓坡地带种植植物，拦截并减缓地表径流流速，截留、吸纳和转化水体中的有机污染负荷的处理系统[1]。该技术综合运用过滤、吸附以及微生物降解等多种作用相互结合的方式，以实现对污水中有机物的分解和去除，从而达到水质净化的目的。这种方法是一种基于生态学原理的处理方法，适用于集中处理土地资源化以及微污染源水的功能性处理需求。

在可用地范围内构建沟槽，沟槽底部铺设防渗漏隔水层，然后填充一定深度的土壤或填料层。在填料层种植维管束植物或者具有发达根系的水生植物，如挺水植物。将农田生产的尾水或灌溉尾水通过生态输水型植草沟引导到梯级植被带内，经过多层次处理，以达到去除污染物的效果。

4.2 二级缓冲带——生态河道缓冲带

生态河道缓冲带是通过在河道种植水生植物，通过减缓水流流速，加快泥沙沉降，在通过植物吸收和微生物的生物降解等方式对水质进行净化

[2]，实现对农业园区内面源污染的控制。

生态河道缓冲带主要分为两部分。一是利用生态驳岸技术，将地表径流中所携带的污染物进行截留，并能够保持河岸的水土，有利于淤泥附着，为某些岸栖生物提供适宜的环境，打造良好的生态系统基础。二是通过河道内生态系统的构建，引入当地合适的沉水植物、挺水植物，建立水下森林，同时结合水生动物，高效吸收、累积、转化及平衡水中营养物质，得到水质的净化。

4.3 三级缓冲带——生态沟渠缓冲带

根据园区内地形合理设置农田排水方式，拦截和消减地表径流，减少区域农业尾水对环境的影响至关重要[3]。本项目参考《上海市海绵城市建设技术标准图集》，应用输水型植草沟技术，实现收集、输送和排放径流雨水，并具有一定的雨水净化作用，可用于衔接各个道路雨水和屋面雨水排口，农田的排水口等。

浅滩湿地是对现有支沟河道进行局部整治措施，在河道两侧的局部浅水区域，构建挺水植物植被带，通过挺水植物的过滤拦截作用实现对污水的处理净化。浅滩湿地利用现有支沟河道进行设计，充分利用河岸两侧位置建立植被过滤系统，同时具有污染过滤功能及景观功能。相关研究表明，通过浅滩湿地的净化，水质得到明显改善。

5 结论

本文通过3个方面进行系统治理园区内水环境：

一级梯形植被缓冲带截留农田尾水直接排入河道，从源头削减污染总量;通过构建二级生态河道缓冲带能够将大部分排入河道的大量氮磷等污染物去除;三级生态沟渠通过收集农田雨水与农田尾水，实现污染物的净化和拦截;构建水动力循环系统，进一步增强生态系统稳定以及净化调节能力，治理后的水资源可以用于农业用水，实现污染物的“零排放”。

农业面源污染的污染方式异常复杂，具备随机性、不确定性和广泛性等显著特征。在工艺选择和规模设计等方面，必须综合考虑项目现场实际情况以及污染状况，有针对性地从源头实施拦截、控制污染过程并进行末端治理。通过巧妙的组合运用，能够实现农业生产与生态设施的协同配合，有效净化和利用农业面源尾水，优化生态净化系统的整体功能，提升综合净化效果，并在降低建设与运行成本方面取得进展。进一步展开深入分析和研究，仍需获取更多的工程数据。

参考文献：

[1]顾晋饴,陈融旭,王弯弯,等.中国南北方城市河流生态修复技术差异性特征[J].环境工程,2019,37(10).

[2]田昌,陈敏,周旋,等.生态沟渠对小流域农田排水中氮磷的拦

截效果研究[J].中国土壤与肥料,2020(4).

[3]向衡,韩芸,潘瑞玲,等.潜流-垂直流改进型人工湿地处理河道水的研究[J].环境工程,2015,33(3).