积极开展农村面源污染防控实验
推进生态清洁小流域建设

长沙市水务局

    长沙市总面积11819平方公里，其中水土流失面积1322平方公里，占11.19%。长期以来，由于农业环境污染问题日趋严重，大多数沟渠、塘库和河流水质欠佳，水土流失和农村环境污染给城乡人居环境造成了严重影响，成为制约我市农村“两型社会”建设的主要因素。2000年以来，我市以水土流失治理为核心、以河道治理为主体、以工程措施为手段，先后开展了多条小流域综合治理工作，取得了一定的成效。特别是自2010年开始，通过小流域治理，水土流失得到有效防控，水体中的悬浮物明显下降，但水色未清，COD、总氮、总磷等指标没有明显改善，水体富营养化依然比较严重，个别地区甚至有进一步恶化的趋势。为此，我们及时调整工作思路，以河道治理与环境污染源头防控有机结合为治理重心，以工程措施与生态措施结合为治理手段，探索出了“水土流失、农业面源污染和养殖点源污染的综合治理”的新路子。
    一、小流域农业面源污染源头综合防控体系试验探索
    农田面源污染和养殖点源污染防控是生态清洁型小流域建设的重点和难点。我局与中科院亚热带农业生态研究所合作，依托国家水土保持科技示范园中科院长沙农业环境观测研究站（简称中科院长沙站）的技术研发，开展了农业面源污染流域源头防控示范。
    1、小流域泥沙和农田面源污染生态拦截
    长沙市的农户极为分散，生活和养殖废水一般直接排入农田排水沟，与农田面源污染和山洪泥沙汇集，污染当地和下游水质。一般的工程治理措施难度大，又很难奏效。为解决这个难题，我局与中科院长沙站合作，积极探索拦截农田面源污染的有效措施。在金井河流域选择控制面积分别约1和5平方公里区域，分别布设两条排水沟设置生态拦截带，开展小流域泥沙和农田面源污染生态拦截示范。
    该项研究采取的措施是充分保证行洪通畅的前提下，在集水区控制性排水沟的尾端选择较宽趟或加宽的部位设置梯级植物带，面积约为每平方公里200 m²，宽度1.5 m以上，比降0.5-1.0%，底部平坦；每间隔10-20米筑一条15 cm高的拦水埂，分格按高矮搭配的方式种植植物；高杆植物密度适中、泥沙拦截能力强，低矮植物覆盖度大、耐淹能力强；植物选择以生长周期长、生物量大为原则，搭配方式以泥沙和氮磷拦截兼顾，保证沟中周年基本有植物覆盖；重点配置有一定经济价值或观赏功能的本土湿生植物。排水沟旁的低洼处可设置经济湿地，种植经济价值或观赏植物，开展水禽、水产养殖。 
    两条排水沟的生态拦截带试验结果表明，水质可由入口的劣5类提升到出口的3类，总磷含量从3类提升到2类，每年拦截的泥砂达100 kg/m²。
    2、养猪污染生态治理
    长沙市的生猪养殖是农民的重要经济支柱，一般养殖户都有数十到数百头的规模。猪粪对环境污染非常严重,不仅会导致土壤退化,农作物产量和品质下降,而且还可以通过径流、淋失作用污染地表水和地下水,对生态环境造成极大危害,甚至进入人类食物链而危害人类健康。我局联合中科院长沙站在长沙县白沙镇锡福村开展养猪污染生态治理示范。选择的养猪场规模为50~300头，具体技术措施是在排泄物经过沼气发酵和“四池”净化之后，就地选择地势较低的地块，设置“基质净化-生物净化-经济湿地系统”。
    基质净化：按照每头猪1平方米设置净化池，填充高效去除氮磷的生物基质。基质就地取材，无需经济投入，可将养殖场废水中的氮磷分别由500和30 ppm 以上消减到200-300 ppm和10ppm以下为下一步的生物净化创造适宜条件。 基质3个月后可取出作有机肥。
    生物净化：按照每头猪2平方米设置浅水湿地，水深控制在15cm；种植耐氮磷植物。由中科院长沙站筛选的植物产量高（每年鲜重可达20吨/亩）和养分含量高，可作为草食动物的饲料。生物净化系统排出的水中的氮磷含量可进一步分别下降到30和3 ppm以下；适宜于经济植物生长。
    经济湿地：可根据用户意愿设置3级。第一级经济湿地按照每头猪5平方米设置，水深控制在5cm左右，种植高产湿生蔬菜；第二级和第三级湿地可利用鱼塘和藕田等，进一步净化和利用氮磷，提高经济效益。根据试验，第一级经济湿地出水水质优于3类标准，第三级湿地出水水质优于2类标准。包括基质净化-生物净化-经济湿地在内的整个系统对养猪场废水的各类污染物的去除率高达99%。
    锡福村的示范表明，农户中小类养殖场的污水排放采用生态治理，有效地克服工程措施建设投入和运行成本高、清理废渣难度大、氮磷净化效率低等一系列缺陷，而且能够作到投入低、用地少、管理简便，既彻底根除氮磷污染又循环利用、产生很好的经济效益，深受农民的欢迎。
    二、农业面源污染源头综合防控技术的实践运用
    生态清洁型小流域示范建设是一项系统工程，涉及到水土流失防控、生态景观构建、环境污染治理等诸多方面。依靠单一措施，很难奏效。因此，我市在生态清洁型小流域建设工作中，系统总结了小流域农业面源污染源头综合防控体系试验成果并加以推广应用，初步形成了水土流失防控与流域环境污染源头治理有机结合的工作思路，就是在地表水土流失防控和河道整治等工程措施的基础上，构建以生态措施为主导的“流域农业面源污染源头综合防控体系”。
    开慧河流域生态清洁型小流域建设是根据2011年长沙市委一号文件精神，于当年启动的生态清洁型小流域建设重点项目。首期工程包括连片的13条支沟（集水区），以生态自然、人水和谐为原则，尽量减少工程痕迹和圬工结构。重点从三个层面进行综合治理。一是强化养猪污染生态治理。具体措施是以所有规模20头以上养猪户单独或相邻多户作为一个单元，因地制宜地设置“基质净化-生物净化-经济湿地系统”，原地治理养殖点源污染，同时产生一定的经济效益。二是结合支沟疏导工程，构建泥沙和污染物生态拦截带。具体措施是以集水区为单元，根据各自支沟的长度、流量和种植养殖密度，按照中科院长沙站制定的泥沙和污染物生态拦截带技术规程在末端设置50-200米生态拦截带，种植雨久花和狐尾藻等，使各集水区的排水达标。三是小流域的干流水质的提升。具体措施是在干流沿途的开阔处和出口设置景观湿地，种植水生经济植物、花卉并养殖水产，达到水质生态净化、美化环境和经济产出“三赢”的目的。
    此外，在目前没有纳入生态清洁型小流域综合治理项目、农业环境污染较为严重的福临、白沙和金井等镇，我局正协助长沙县和中科院长沙站加大“小流域泥沙和农田面源污染生态拦截”和“养猪污染生态治理”等新技术的推广力度。特别是今年又启动了浏阳市南川河、望城区黄金河和岳麓区八曲河的生态清洁型小流域综合治理。
长沙市要达到河畅水清，岸绿景美，人水和谐的目标，还任重道远！尚需不断探索与实践。以生态措施为代表的新科技，在生态清洁型小流域建设中展显出强大的优势。我们将继续与科研单位合作，开发新技术，推广新成果。