一、项目名称

    农村农业水污染协同治理技术研发与应用

二、完成单位

    四川农业大学、四川省生态环境科学研究院、四川大学、四川水利职业技术学院

三、提名单位（专家）意见

该项目针对农业农村水污染，国家高度重视的面源污染（生活污水、农业地表径流）、低碳生产等问题，对农村生活污水面源以及种植业的农业地表径流面源污染进行了有效的污染控制，并在污水处理过程中对碳减排进行了控制，有重要的现实意义。以农村生活污水非点源（面源）污染为起点，在对其水污染进行有效的治理同时，还针对甲烷温室气体的排放进行控制，达到了水气效益的统一。采用垂直流人工湿地技术、水力学优化技术、碳源驱动技术和甲烷宏观控制技术，构建了农村小流域水环境和甲烷温室气体排放控制技术体系。同时，首次在四川采用碳标签技术，对小流域的低碳水果和蔬菜进行了碳排放的监控，并研制和开发了低碳环保水果和蔬菜碳标签系统软件(1.0版本)，进行了应用和示范。本项目为四川省农村环境治理和碳减排提供了重要参考和应用价值，成果整体达省内领先水平。

提名该项目为四川省科技进步奖——自然科学类。

四、项目简介

自2009年农村面源污染成为我国第一大污染源后，农村水环境污染防控已经成为我国面临的重要问题，然而以农村生活污水和种植业造成的面源污染在总面源污染中所占比例较大，对其进行污染防控是非常关键的，但面积大、分散广，治理有一定的难度。本课题组根据农村面源污染防控的实际情况和发展趋势，以农村小流域为基础，以水气污染协调控制为突破口，并重点针对碳排放控制技术进行了重点研究，并对农村小流域低碳水果和蔬菜的进行了碳标签的研发及应用。主要研究成果如下：

1、农村水环境污染的治理进行了探索性尝试。

（1）对农村小流域水污染进行了水处理微生物的研究和应用。主要研究和应用了难降解有机农药污水的厌氧和好氧生物处理技术、膜生物处理技术等，开展了农村厌氧水环境微生物的研究和专噬菌群的研究，特别是甲烷厌氧菌和产电菌的研究，以及一些农村土壤污染物的专噬菌的研究。

（2）以小流域城镇非点源污染为核心，从工程技术和小流域管理角度出发，开展了农村土地地表径流的污染治理和应用，取得了一定的创新和应用。

（3）探索了小流域农业面源污染中磷的控制研究，深化了村镇水源地水环境保护技术，建立小流域面源与生态环境治理技术示范。

（4）调查和估算了农村非点源污染负荷，并总结了农业非点源污染SWAT模型研究态势及研究前沿知识图谱。

2、对农村非点源生活污水人工湿地处理系统的甲烷驱动及排放控制进行了新的探索。

（1）对农村非点源生活污水人工湿地处理系统甲烷的驱动机理进行了研究，发现驱动物质葡萄糖和乙醇对甲烷的驱动符合二级动力学，而尿素对甲烷的驱动符合零级动力学。

（2）从微观和宏观二方面探索了农村非点源生活污水人工湿地处理系统甲烷的控制机制：探索了农村污水非点源污染人工湿地处理系统的甲烷产生机理；模拟了甲烷在人工湿地介质中和风车草根系中的传递模拟；在满足水环境治理的基础上，利用间歇曝气、自动曝气（利用太阳能和风能）、添加Eh调节剂等方式尝试了农业非点源污水垂直流人工湿地处理系统的甲烷排放控制技术，最大程度地控制了甲烷的排放，为村镇水质控制和节能减排提供了重要技术支撑，为我国工湿地污水处理系统在全球气候变化中的贡献和碳减排提供了参考。

（3）率先构建了农村非点源污水人工湿地处理系统的甲烷排放数据库和甲烷驱动因子数据库系统（1.0版本）。为后续其它研究者提供了收集甲烷排放通量和驱动因子的网络平台，具有重要意义，也能为我国温室气体收集和温室气体减排提供基础数据。

3、研究开发与集成了以“低碳环保水果和蔬菜碳标签系统”，为小流域农业生产碳排放提供了应用示范。

采用野外采样、现场监测与实验室分析相结合的方法，从生命周期评价（LCA）角度出发，监测了农村低碳果蔬（猕猴桃和二荆条辣椒）的碳排放数据、土壤固碳、植物固定碳数据，率先研发了 “低碳果蔬产品的碳标签系统（1.0版本）”并进行了应用。

4、发表科研论文35篇，其中SCI收录11篇、EI收录5篇、CSCD收录11篇。发表相关学术专著1部，授权发明专利1项，已经授权实用新型专利3项，软件著作权3个。

五、客观评价

以四川省农村科技发展中心对本项目成果进行评价，以四川省生态环境科学研究院叶宏为组长的专家组一致认为：以农村水环境、碳排放和甲烷碳排放控制为主线，其成果围绕了农村面源污染防控和温室气体减排重大问题，研究内容系统深入，水污染和甲烷温室气体碳排放同时协调控制，工程应用意义大，创新性较强。成果整体达省内先进水平。

六、代表性论文专著目录

（1）Ke Zhang, Yihao Liu, Hongbing Luo, Qiang Chen，Zhanyuan Zhu，Wei Chen，Jia Chen，Lin Ji，You Mo. Bacterial community dynamics and enhanced degradation of dinoctyl phthalate (DOP) by corncob-sodium alginate immobilized bacteria[J]. Geoderma 2017,  305: 264-274. (SCI收录)

（2）Ke Zhang, Yihao Li, Qiang Chen, Hongbing Luo, Zhanyuan Zhu, Wei Chen, Jia Chen,  Effect of submerged plant species on CH4 flux and methanogenic community dynamics in a full-scale constructed wetland[J]. Ecological Engineering,  2018,  115: 96-104. (SCI收录)

（3）Ke Zhang, Yihao Liu, Qiang Chen, Hongbing Luo, Biochemical pathways and enhanced degradation of di-noctyl phthalate (DOP) in sequencing batch reactor (SBR) by Arthrobacter sp. SLG-4 and Rhodococcus sp. SLG-6 isolated from activated sludge[J]. Biodegradation, 2018, 29: 171-185. (SCI收录)

（4）Xiaoling Liu†, Ke Zhang†, Liangqian Fan†, Hongbing Luo*, Mingshu Jiang, Bruce C. Anderson, Mei Li, Bo Huang, Lijuan Yu, Guozhu He, Jingting Wang, Aiping Pu, Intermittent Micro-aeration Control of Methane Emissions from an Integrated Vertical-flow Constructed Wetland during Agricultural Domestic Wastewater Treatment[J],  Environmental Science and Pollution Research,  2018,  25(24): 24426-24444. (SCI收录)

（5） 陈杰，雍毅，叶宏，郭卫广，刘静.我国农业面源污染的控制与管理研究[J]，2014,33(06),110-114.

（6）张可, 陈强, 罗鸿兵, 陈伟, 陈佳, 海藻酸钠复合固定化菌剂及其制备方法以及用途[P], 2016.04.13, 中国, CN201610225872.7. 证书编号：3286642.（发明专利, 有效）

（7）刘晓玲, 付蜀智, 张可, 罗鸿兵, 黄波, 阳馨, 江兵, 罗艺霖, 四川农业大学.农村非点源污染人工湿地系统甲烷驱动因子及甲烷排放数据库[DB]. 1.0版本, 登记号: 2017SR521598,  完成时间: 2017年5月9日, 软著登字第2106882号.

（8）刘晓玲, 付蜀智, 张可, 罗鸿兵, 黄波, 阳馨, 莫忧, 四川农业大学.低碳环保农业果蔬产品碳标签系统[DB]. 1.0版本, 登记号: 2017SR507909,  完成时间: 2017年5月9日, 软著登字第2093193号.

（9）张可, 陈剑, 罗鸿兵, 陈伟, 陈佳, 汪婧婷, 具有甲烷吸附功能的湿地型微生物燃料电池反应器,  专利号：ZL 201821152529.5, 证书编号8360082.（实用新型专利, 有效）

（10）罗鸿兵, 刘晓玲, 张可, 李玫, 黄波, 张法星, Bruce C. Anderson, 范良千, 陈凤辉, 付蜀智, 潘正康. 农村非点源生活污水垂直流人工湿地处理系统CH4排放驱动及控制研究, 科学出版社, ISBN: 978-7-03-045590-1, 59万字, 2015. （学术专著）

七、主要完成人情况

八、完成人合作关系说明

项目主持人为罗鸿兵教授，其他参与者与罗鸿兵教授有参与同一项目或发表同一论文等合作关系。