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齐兰贵谈推动水体污染无动力生态治理和未来环境的愿望与行动

来源:红网综合 作者:何冰 编辑:刘郁蕾 2017-06-28 14:20:34
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  红网通讯员 何冰 江门报道

  随着农村经济的快速发展,农民生活水平有了一定提高,人居环境也得到一定改善,但很多地方水污染环境问题日益突出,威胁农村生产、生活和生态安全,推进治理迫在眉睫。中国的13亿人口中,有八亿是农民,占到总人口的80%,农村问题自古以来就是我国政府管理工作的重中之重,农民问题更是关系国计民生的头等大事,而农村水环境问题则是与农村的经济生活联系最为紧密的,特别是在当今农村经济飞速发展的今天,农村水环境污染的问题更不能被忽视,因为水资源是农村生产、生活的根本,是关系民生的关键问题。

  面对来源复杂的污染源和日益严重的环境态势,以及建设美丽农村的美好愿望,农村水污染的治理必须对症下药加快进程,尽快采取各种有效措施来遏止这种不利局面的恶化,但我们该如何努力寻找解决方案和出路?农村水污染治理未来的方向和前景怎样?

  日前,记者专程赴江门市水污染生态治理及资源综合利用技术基地,就如何治理我国农村水污染的相关问题,采访了中国科学院亚热带农业生态研究所水污染生态治理及资源综合利用技术专家齐兰贵研究员。

  记者:齐教授您好!非常感谢您百忙之中接受本报的采访。请问目前我国农村水环境污染现状是个什么情况?

  齐兰贵研究员:谢谢您对我们工作的支持和配合!当前,农村水污染形式多元化,面积不断扩大,后果具有不可逆转性。一是规模化养殖污染越来越重。由于以农户为单元的养殖越来越少,以及大力发展畜禽养殖的经济刺激政策,农村集约化畜禽养殖程度越来越高,大多数养殖场没有污水处理设施,大量畜禽粪便未经处理就直接排放入农业环境,造成了水体富营养化,水质恶化,致使土壤板结和盐渍化,污染现象越来越严重。二是农村生活污水任意排放。虽然农村人口分散,但由于人口数量多,几乎没有任何污水收集和处理措施,使农村生活污水成为影响环境的重要原因,且随着农民生活方式的改变而加剧,农村生产生活污水大多未经任何处理, 直接排放或沉积在沟渠和地面, 最终对饮用水源造成污染,严重威胁着河流水环境安全。三是农业面源污染逐步扩大。目前我国化肥年使用量平均每公顷化肥施用量达400公斤以上,远远超过发达国家设置的每公顷225公斤安全上限,且化肥有效利用率很低,其流失加剧了河流、湖泊等水体的富营养化,造成地下水和蔬菜中硝态氮含量超标,影响土壤自净能力,农药、化肥以及地膜等大量应用,使自然环境受到较大程度的污染,破坏生态平衡。

  记者:客观地看,农村出现水污染问题的原因在哪里?有没有好的治理方法?

  齐兰贵研究员:一是生活污水。农村日常生活中洗衣做饭,洗澡冲刷,这一系列的污水都是生活类污水,通常没有完善的处理设施,往往排放过于粗放,多是就近原则,在不影响自身正常生活的情况下进行排放,路边的小溪,河流或者其他水体都可以作为排放对象。

    二是畜禽养殖污水。养殖业是我国重要的产业之一,尤其在农村地区,养殖更是重要的经济支撑点,但是农村地区很少有正规的养殖企业,大量的养殖户没有完善的污水配搭套处理设施,每天产生的粪尿污水都直接通过沟渠进行排放,对周边的水源,农田和生态环境都是一大危害。

    三是工业类污水。随着城市工业的规范要求越来越严格,许多小型企业开始向农村地区转移,由于农村的监管力度过于松散,加上环保意识的额严重缺乏,导致这类工厂企业生产过程产生的污水不经过任何处理就向外排放,直接影响地表水源水质,间接污染了地下水和土壤。四是农业施肥污染。许多农村依然以农业种植为主业,由于现代化农业化肥的普及,大量的农药化肥使用,导致土壤不能完全吸收,残留的农药成分存在于土壤中,并且通过不断渗透污染地下水源。

    总之,农村水污染的情况十分复杂,各地区的污染态势更是不尽相同,对于许多贫困地区,环境污染更是不得已,所以迫切需要对农村水污染针对性的采取措施,对症下药,选择治理良策,利用绿狐尾藻进行水污染生态治理及资源综合利用的技术就是不错的途径。

  记者:您能否简单介绍一下农村水污染生态治理及资源综合利用技术?

  齐兰贵研究员:好的。中国科学院亚热带农业生态研究所研发的具有自主知识产权的“农村水污染生态治理及资源综合利用技术”(已申请10个发明技术专利,获得6项发明专利授权),主要采取生物过滤和植物吸收的手段,削减污染物,实现废水生态净化和循环利用,达到净化水质和美化环境的双重效果。具有去污效果好(COD、氨氮和磷等主要污染物去除率达95%以上),建设投资成本低(只有“工厂化”工程治理模式的30-40%),运行和维护简单易操作、技术先进、处理效果好等特点,是一套经济可行的水污染生态治理及资源综合利用整体解决方案。目前已在长沙、广东、浙江、江西、广西和重庆等地建立运行70多个示范基地,包括不同规模养猪场、农村生活污水、富营养化河道及美丽乡村示范村建设等,示范效果显著,成为深受村民欢迎的“民心工程”、“德政工程”,探索走出了一条实现农村景更美、水更清的新路子,其经验做法具有很强的推广价值和实际意义。

  记者:水污染生态治理及资源综合利用技术治污是一种什么样的模式?

  齐兰贵研究员:农村水污染生态治理及资源综合利用技术是中国科学院亚热带农业生态研究所多年研发的成果,取得了生物基质净化、生态湿地污染物消纳和资源化利用三项技术突破。试验示范效果得到了湖南、浙江省委省政府以及民盟中央副主席、中科院副院长丁仲礼院士,财政部国务院农村综合改革办公室主任王卫星的认可。

  1、治理原理。农村水污染生态治理及资源综合利用技术,是结合沼化,利用植物和微生物自我修复功能,最大限度地提高生态系统中养分资源的循环利用效率,在生产清洁能源和饲料产品的同时,控制和减少有机污染。

  2、示范模式。主要开展了三类模式的示范:

  一是畜禽养殖污染生态治理模式:针对特大、大型、中型、小型养殖场,采取多级生物基质(稻草)净化和绿狐尾藻湿地系统组合治污,生态处理;开展资源化综合利用,绿狐尾藻饲料化或直接利用生态湿地养鱼。2013年9月,在长沙县白沙镇锡福村创建第一个试验示范基地以来,陆续在浙江省嘉兴市、绍兴市,江西万年县、峡江县和重庆万州区等地建立了20多家养殖场废水生态治理试验示范基地,存栏猪覆盖规模达18万多头。

  二是农业面源污染生态治理模式:针对农业面源排放、农村零散型养殖废水和居民生活污水生态处理,以集水区为单元,就近集中,采用小型生物基质池—多级绿狐尾藻生态湿地,减控氮磷污染。以湖南省长沙县金井镇脱甲村的两个生态沟渠示范工程为例,三年监测显示,径流基本无泥沙下泻,化学需氧量、氮磷均由劣V类净化到III-IV类水平。

  三是富营养化水体生态治理模式:针对农村小流域,在清除水体垃圾和底部淤泥后,水面安置绿狐尾藻围栏(覆盖率30%-60%),快速消减污染水体中的化学需氧量、氮磷,提高水体透明度。以嘉兴市南湖区11处河道水污染生态治理示范工程为例,所有示范河段在治理60天后水体的化学需氧量、氮磷等污染物降低30%-50%,透明度提高到100厘米左右,逐渐出现沉水植物、小鱼、小虾等,水体生态自净功能逐渐恢复。

  记者:生态治污与工业化治理有何区别?

  齐兰贵研究员:与工业化畜禽污染治理模式比较,农村水污染生态治理及资源综合利用技术具有以下优势:

  1、治污效果好。工业化畜禽污染治理需添加药物,增氧过程中排放氨氮,实际造成二次污染。绿狐尾藻生态治污处理过程无需添加其它原料和物质,不会造成二次污染,且治污减控效果显著。以浙江省嘉兴市五丰牧业有限公司为例,存栏生猪7000头,治污示范工程由5级生物基质净化池、5级绿狐尾藻生态湿地组成,2013年4月投入运行,至去年12月底止,共监测15次,结果表明,养殖废水中化学需氧量(COD)、氨氮、总磷去除率达97%-99%,稳控在现行国家强制性治理标准值的1/4以内,其中:

  化学需氧量平均值,处理前6926mg/L;处理后72.7mg/L,减控率98.95%。除建设初期(2013年7、8月)两次分别为101、171mg/L外,均稳定低于100mg/L。

  氨氮平均值,处理前941.98 mg/L;处理后8.05mg/L,减控率99.15%。除建设初期2013年7月为32.5mg/L外,均稳定低于20mg/L。

  总磷平均值,处理前80.14mg/L;处理后1.73mg/L,减控率97.85%。

  2、投资相对少。农村水污染生态治理及资源综合利用技术治污模式:以湖南天府生态农业有限公司为例,设计规模预处理2万头存栏生猪养殖废水,占地60亩,总投资280万元,其中基础设施投资160万元,绿狐尾藻种质资源费、种植人工费、技术费约40万元,绿化及其他费用约80万元。除绿化外,工程直接投资需200万元,折合存栏量为100元/头。

  工业化畜禽污染治理模式:以湖南长沙鑫广安农业科技有限公司为例,设计规模预处理2万头存栏生猪养殖废水,总投资350万元,折合存栏量为175元/头。

  因此,前期一次性建设投资比较,农村水污染生态治理及资源综合利用技术约为工业化治污投资的50—60%。

  3、运营成本低。农村水污染生态治理及资源综合利用技术治污模式:以浙江省嘉兴市五丰牧业有限公司为例,存栏生猪7000头,2014年维护管理费用12.6万元,主要用于绿狐尾藻生态湿地除杂草、防害虫、收割等人工工资支付,折合存栏量为18元/头。

  以长沙县白沙镇石燕村养猪场为例,存栏生猪1000头,2014年维护管理费用1万元,折合存栏量为10元/头。

  工业化畜禽污染治理模式:以湖南长沙鑫广安农业科技有限公司为例,现存栏生猪8000头,工业化处理废水140—150吨/日,湖南海尚环境生物科技有限公司提供合同环境服务,3.7元/吨包干处理,运营成本555元/天,年运营成本20万元,折合存栏量为25.32元/头。

  以宁乡县富民养殖场为例,现存栏生猪4000头,工业化处理废水50—60吨/日,运营成本360元/天,年运营成本13.14万元,其中电费、药费、专人管护费分别为120元/日,折合存栏量为32.85元/头。

  因此,运营成本比较,农村水污染生态治理及资源综合利用技术约为工业化治污的30—50%。

  4、综合效益高。农村水污染生态治理及资源综合利用技术一是从根本上解决了农村污水治理问题,促进了农村生态平衡。二是美化了村庄面貌,改善了村民的生活环境。三是充分利用了有限资源,增加了经济收入(生态湿地末端可用于水产养殖或种植水上经济作物等,湿地景观植物亦可用于农肥及鸡、鸭、鱼青饲料)。

  以广东省江门市新会区睦洲镇石板沙村为例,石板沙村是“美丽乡村”连片示范建设区,遵循“宜居宜游、环境友好型”的原则,以治污+景观+资源再利用+水上水下经济的设计理念,以达到净化水质、美化环境、资源化利用的多重目标,实现社会效益、经济效益和环境效益的共同发展。

  综上所述,农村水污染生态治理及资源综合利用技术分别从治理模式、处理效果、运行稳定性、投资成本和及资源化利用等多方面因素进行了综合比对分析,具有处理效率高、投资少、运行费用低、脱氮除磷效果好,可长期稳定达标排放,同时还能够利用污水中的水肥资源, 发挥水生植物的经济价值,将污水处理与绿化相结合,美化和改善区域生态环境。经中国科学院亚热带农业生态研究所多年不断研发、合理布局、优化组合工艺参数,目前已成为一项成熟的农村污水生态处理技术。

  记者:农村污水治理陷于困境的主要原因在哪?

  齐兰贵研究员:畜禽养殖污染是典型的农业污染,但是目前采取的治理方法多数仍然采用治理工业污染的思路实施常规“工厂化”工程治污方式治理,从技术路径的选择上存在以下4个方面的缺陷:

  1、前期建设成本大。现行常规“工厂化”工程治污方式需要建立钢筋混凝土结构(或钢结构)的厌氧发酵罐等设施,需购置水泵、气泵、搅拌、生物膜等机械装备,5000头存栏猪规模的养殖场需一次性投资300万元左右(每头存栏猪一次性投入600元左右)。

  2、后期运行成本高。由于常规“工厂化”工程治污方式,需要使用大量的水泵、气泵和搅拌装置,5000头存栏猪规模的养殖场电机的总功率在190KW,以每天开机运行8-10小时计算,需要耗电1600-1800度/天;同时,需配备2-3个专业技术人员维护管理。包括人工、能耗等在内,每天的运行管理费用平均在2500元左右,年运营管理成本在90万元左右。如此昂贵的运行成本,是利润较低的养殖企业难以承受的。因此,在相当数量的养殖场里,已建成的养殖废水处理装置成为应付环保部门和上级领导检查用的摆设。

  3、治污效果不佳。常规“工厂化”工程治污方式,对于消除COD和氨氮污染有较好的效果,但是不能有效解决水体磷污染的问题,氮磷排放很难同时达标。同时,这种治理方式除大量消耗电能外,还需添加脱色剂、聚合氯化铝、聚丙烯酰乙胺等化学药品,往往造成新的环境污染。

  4、造成资源浪费。农业污染主要是氮磷对水体的污染,而氮磷对于种植业而言则是肥料资源。目前推行的常规“工厂化”工程治污方式,尤其是废水治理方法,主要是采取工程方法将氮磷去除(排入大气或固定到底泥),而非综合利用,因此造成了氮磷资源浪费。

  农村环境污染的另一重要原因为农村居民生活污水所致。由于农村人口居住较为分散,更不适合投资成本高、规模化、常规“工厂化”工程治污方式。

  记者:为什么说采用“绿狐尾藻生态水处理”系统专利技术是解决农村污染行之有效的措施?

  齐兰贵研究员:针对常规“工厂化”工程治污方式治理农村污水“前期建设成本大、后期运营成本高、治污效果不佳、造成资源浪费”等不利因素,中国科学院亚热带农业生态研究所经过6年多的研究与工程示范,已成功研发出“绿狐尾藻湿地污染物消纳技术”、“生物基质净化技术”、“绿狐尾藻资源化利用技术”等,该系列技术突破了养殖污水生态处理和资源化利用长期面临的技术瓶颈。据中国科学院亚热带农业生态研究所的研究报告显示,该系列技术与现行常规“工厂化”工程治污方式相比,具有以下5个方面的优势:

  1、治污效果优。绿狐尾藻湿地对污水中化学需氧量、氮和磷去除能力达97%-99%,出水中的化学需氧量、总氮、总磷含量下降到国家规定的养殖业污水达标排放指标(GB18596-2001)的1/3-1/5以下,且绝大部分时间段分别低于120毫克/升、15毫克/升、2毫克/升。

  2、投资成本少。以年存栏量为5000头猪的养殖场为例,“绿狐尾藻生态治污技术” 的前期建设总投资成本为120万元(每头存栏猪一次性投入240元左右),投资成本仅为常规“工厂化”工程治污方式的40%。

  3、运营成本低。“绿狐尾藻生态治污技术”后期维护管理成本非常低。以年存栏量为5000头猪的养殖场为例,全年管理成本仅为9万元,仅为常规“工厂化”工程治污方式的10%。

  由于前期建设成本低,后期运营成本也低,导致“绿狐尾藻”生态治污技术与常规“工厂化”工程治污技术相比,在总投入上占绝对优势。以年存栏量为5000头猪的养殖场为例,选择“绿狐尾藻”生态治污技术,10年总成本为210万元,20年总成本为300万元;选择常规“工厂化”工程治污技术,10年总成本为1200万元,20年总成本为2100万元,“绿狐尾藻”生态治污技术仅为常规“工厂化”工程治污技术的18%(10年)与14%(20年)。

  4、经济效益好。中国科学院亚热带农业生态研究所经多年试验结果发现,绿狐尾藻粗蛋白含量17.0%、粗纤维含量36.9%,且富含饲料中必需的氨基酸和矿物元素,将绿狐尾藻打浆后拌入一定比例的玉米粉等原料后密封发酵,可研制成绿狐尾藻猪饲料、鸡饲料、鸭饲料、牛饲料等,用该饲料养殖的动物肉产品具有特有的清香,深受消费者喜爱。

  年存栏量为5000头猪的养殖场,绿狐尾藻年产出量一般可达900吨左右,绿狐尾藻可作为鱼、猪、鸡、鸭、鹅等动物饲料,每吨饲料价格按200元计算,年产生直接经济效益为18万元,使治理污染由“纯粹投入”变成“有利可投”行为。

  5、生物入侵风险极低。绿狐尾藻是200多年前作为水体景观植物从南美地区引入我国的,我国南北均有栽培。绿狐尾藻在自然湿地中常受水花生、双穗雀稗等恶性杂草和斜纹夜蛾等害虫毁灭性伤害,很难成为优势种群,在旱地也不能正常生长发育,因此其生物入侵风险极低,未被列入农业部《国家重点管理外来物种名录》。

  2013年以来,浙江、湖南等地大规模应用推广该项技术,仅一年多时间就在浙江嘉兴、绍兴建设了30多个狐尾藻湿地生态治污示范工程,均取得成功,得到浙江省委主要领导同志高度评价。财政部胡静林副部长、国务院农村综合改革办公室王卫星主任、科技部农村中心蒋丹平副主任先后到浙江示范基地现场考察,对该项技术的示范效果给予充分肯定。中科院施尔畏副院长、丁仲礼副院长多次到现场考察。

  记者:这项技术目前在国内有没有成功的范例?

  齐兰贵研究员:我们目前已经在湖北省建成了两个示范基地。一个是天门市丁仗村农业面源污染项目。这个项目位于天门市丁仗村,有4处生猪养殖相对集中的面源污染区域,年处理7800头存栏生猪的养殖污水和200位村民的生活废水及部分农田污染源,是典型的农业面源污染项目。该工程采用“绿狐尾藻生态水处理”系列专利技术,依托现有水塘、明渠和河道,新建固液分离设施29处、新建生物基质池13处,构建绿狐尾藻生态湿地超过2万平方米,最终将养殖污水处理达到《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)。

  另一个是大冶有色职工休闲广场湿地项目。

  这个项目位于黄石市下陆区卫王村,休闲广场总用地面积42966㎡,其中有13614㎡的区域是被污染废弃的水塘,水塘主要接纳当地200多户城镇居民的生活污水和该区域的雨水及地下被污染的废水,水塘的排入总水量达至2322 m³/天,其中生活污水量达到222m³/天。

  休闲广场湿地水处理工艺也是采用“绿狐尾藻生态水处理”系列专利技术,水中的有机物、氨氮和磷作为植物营养素被净化污水的植物吸收,水质得到净化实现达标排放,处理后的水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)》一级B标。

  记者:您怎么看待我国农村水污染治理的发展趋势?

  齐兰贵研究员:自“十一五”规划提出了建设社会主义新农村的重大历史任务以来,农村水污染的治理越来越引起众多专家学者的关注,水处理技术也日益成熟,并呈现出多样化的发展趋势。

  2015年4月,《中共中央国务院关于加快推进生态文明建设的意见》提出:加快美丽乡村建设。《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要(草案)》提出“加快新型城镇化步伐,提高社会主义新农村建设水平”。建设美丽村镇,一定要坚持村镇水污染的治理。

  同期,“水十条”重磅来袭。国务院正式印发《水污染防治行动计划》,通过10条、35款、76项、238个具体措施,把政府、企业、公众攥成一个拳头,向水污染宣战。伴随我国经济体制改革的不断深化,“水十条”对水污染治理环境服务业产生强大的市场促进作用。

  水环境保护事关人民群众切身利益,事关全面建成小康社会,事关实现中华民族伟大复兴中国梦。新城镇化建设要坚持建设美丽中国、美丽城市、美丽乡村的目标追求,要贯彻生态文明理念,更要实现从高消耗、高排放、高污染的线性发展模式向低碳、绿色的循环发展模式转变。因此,我国村镇的发展必须坚持走绿色发展、循环发展、低碳发展的实现路子,走“重质轻速”的科学发展道路,以抓铁有痕、踏石留印的精神,依法依规狠抓贯彻落实,确保全国水环境治理与保护目标如期实现,为实现“两个一百年”奋斗目标和中华民族伟大复兴中国梦作出贡献。

  记者:对农村水污染综合治理,您有什么建议?

  齐兰贵研究员:首先,加快建设农村环境基础设施。按照市场导向建立多元投融资体制,建立与市场经济相适应的农村环境基础设施建设运作机制。农村污水处理设施建设运营可采取两种模式:一是官建民营,即政府出资建设农村污水处理设施,充分利用像江门市环粤环保科技有限公司这样的环保企业的技术优势,实行第三方运营管理;二是合作建设,政府出让农村污水处理厂的经营权和收益权吸引投资,由投资者进行建设经营,政府花钱购买服务。各地可根据实际情况选择不同的模式。

  其次,提高农民环境意识和参与意识。要开展多层次、多形式的环境宣传教育,引导农民树立生态文明理念,推广健康文明的生产、生活和消费方式,调动农民参与环境保护的积极性和主动性。广泛听取农民对涉及自身环境权益的发展规划和建设项目的意见,尊重农民的环境知情权、参与权和监督权,维护农民的环境权益。

  再次,积极发展生态农业。加强农药和化肥安全管理,加快研发高产、高抵抗力的作物,推广高效、低毒和低残留的化学农药,逐步减少化肥和农药的使用量,鼓励使用天然肥料。大力推进农业产业结构调整,推广有机农业和生态农业。把种植业和林业、牧业、渔业以及相关加工业有机结合起来,建立具有生态合理性、功能良性循环、能耗低的新型综合农业体系,走循环经济之路,既解决面源污染问题,又带来经济效益,达到经济、生态和社会效益的统一。最后,完善农村环保工作长效机制。目前很多地方农村环境监管工作缺失,环境问题难以有效解决。可以试行农村和农业环境保护目标责任制、农村环境综合整治定量考核制,促进各级政府领导对本辖区农村环境质量负责,使农村环境保护工作具体化并得到落实。

  记者:您对农村水污染治理的未来有什么样的愿景?

  齐兰贵研究员:2013年生态文明贵阳国际论坛召开时习近平总书记在贺信中说,走向生态文明新时代,建设美丽中国,是实现中华民族伟大复兴的中国梦的重要内容。中国将按照尊重自然、顺应自然、保护自然的理念,贯彻节约资源和保护环境的基本国策,更加自觉地推动绿色发展、循环发展、低碳发展,把生态文明建设融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程,形成节约资源、保护环境的空间格局、产业结构、生产方式、生活方式,为子孙后代留下天蓝、地绿、水清的生产生活环境。2013年9月习总书记又指出:建设生态文明是关系人民福祉、关系民族未来的大计。我们既要绿水青山,也要金山银山,而且绿水青山就是金山银山。这生动形象表达了我们党和政府大力推进生态文明建设的鲜明态度和坚定决心。我们要按照尊重自然、顺应自然、保护自然的理念,贯彻节约资源和保护环境的基本国策,把生态文明建设融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程,建设美丽中国,努力走向社会主义生态文明新时代,所以对农村水体污染无动力生态治理和未来环境充满信心。历史地看,生态兴则文明兴,生态衰则文明衰。只要我们坚持底线思维,坚持生态优先、绿色发展,用改革办法解决生态问题,用创新手段促进环境保护,探索并实施依法治理机制、市场化机制、生态补偿机制、自然资源产权和用途管制机制、生态环境监管制约机制等,突出群众期盼,铁腕实施生态治理工程,把生态文明建设融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程,为打造“蓝天常驻、碧水长流、大地常绿、宁静常在、乡村常美”的新农村筑牢制度保障。相信今后无论何时,我们走在乡镇村庄,都会感受到清泉碧水流淌、繁花绿树环绕,触摸到“绿树村边合,青山郭外斜”的一派和谐秀美的田园风光。

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