化肥农药和污灌对地下水的污染

1、化肥农药和污灌对地下水的污染农业环境保护1992,】1(3):137139agroeroiyogrcnlafprotctiont一i1.姥化肥农药和污灌对地下水的污染沈景文(陕两钟环境保护科学研究所,西安710061)摘要本文综述了国内外一些地区化肥,农药及污水灌溉对地下水的污染情况,并介绍了谍7,?口3关键词些竺墨苎些三玛乏/,f1化肥对地下水的污染据目外测算,现代农业产量至少有l/4是椎用化肥获取的,而农业发达国家甚至可高选5oeo%.卫据我国最近报道,有关部门的估算认为,1吨化肥可增产8吨粮食自50年代至今,垒世界化肥的总用量增加了8倍,预计到2000年世界化肥总用量将以每年8的速率递增

2、.氮肥的大量使用,会导致地下水中硝酸盐含量的增高大量使用磷肥会引起地下水中铺离子等的升高;使用钾肥使地下永水化学类型变得复杂化.事实上在化肥施甩中浪费报大,据评估化肥中只有一半被作物吸收,其余的一小部分挥发到空气中,井危害臭氧层,大部分用是被淋滤渗入到地下.有资料表明,世界备目近二十年米,地下水中硝酸盐浓度增高的速度大约是每年l3mg/l.丹麦环保局自1983年开始,对地下水硝酸盐辛盘度进行了综合研究,对全国l万口水井和2800十地下水供水系统采样分析.结果表明在过去2030年中,地下水已经被硝酸盐污染,其平均浓度增加丁3倍.现在大约有8的自来水厂水中硝酸盐超过饿用永最大允许含量标准,某些私人

3、水井中约有4硝酸盐超标.在美国一些地区约有8%l2%的井水硝酸盐含量均超标.寅岁法尼亚州在一个7.4k皿的小集水区由,对14口水井进行连续地下水水质和水文地质条件与土地利用有关方面的诃查.得出在农田医,地下水中的硝酸盐,磷酸盐和氯化物的浓度,比林区地下水中同类物质的浓度要高57倍.在印度由于化肥的施用效率相当低,一般氮肥约占3o50,磷肥占l52o,钾肥占30如,化肥施用量也不断增加,使一些地区地下水巾氮,磷,钾离于禽量猛增:no达1302rag/1,k为1050rai,po4为3.05mg/1.我国地下水中硝酸盐污染也相当严重,仅查圊成都市地下水中亚硝酸盐氮超标率为02.5,最高浓度超标55

4、倍i硝酸盐氮最高浓度超标2.7倍.为了研究硝酸盐向地下运移的速度和机理,英同学者在考虑土壤类型,气候和地质条件下,认为地下水运动为裂隙状水流时,硝酸盐的向下运移合乎层析过程,其运移速度可用下式表示:v=(1.0一ff)式中v一硝酸盐向下运移速度(m/年)az一年补给量(m)q一裂隙度;ff一傍流分量.苏联学者通过实验,测定了硝酸盐在亚粘质土孔隙中的运移参数.应用分散模型和扩散对流公式,通过数学处理,最后得出硝酸根离子溶液锋面冲刷带宽度:f1d?式中:na硝酸根涪液过滤的有效孔隙度;d一扩散系数运移时问.实验表明,牯土质土孔隙层的渗遥系数可达0.1n/24h,这说明溶液栅当饿的向饱气带底部运移并

5、进而污染饱永带.2农葡对地下水曲污豢据统计,世界农作物的病虫草寄,约有50000种真菌,1800种杂草和1500种线虫,使世界j_良食产7138农业环境保llt撮约减产10j二为丁战胜病虫草害,农药使用量便与i-i坦埔日前世界化学农药总产景已超过200万吨,品种这1000种以,每年农药总教入施用量己超过l8o万吨./.-大量使用农药中,准确出l】防治目标的仅步昂,犬多数被扩散到非防清ft标,造成粮食,土壤,地裘东与地下水的污染一般认为,生物降解是消陈土壤农药污染的重要途径,但一些强残留性农药,滞留时间可长选3o年还不易降解.农药由降水入渗或从水田通过饱气啦(土壤)进入饱水带的地下台水层中,还有

6、直接通过落水洞,水井和补给地卞含水层的河水一起渗入到地下禽水层巾.与淋溶作l啊发生存乖压古东屡的补时.卿随着地下往流扩散,造成域:太面积污染.1986年美国已有23个州发现了地下水农药污染.加利福尼亚州2000骞口水井中已发现了50多种农药,最高敞度可达7o0g/.表阿华州500多口水井中已有39受到刹虫莉的污染在大量发现和研究的基础上,1984年美国环保局(epa)发起并组织实施了保护地下水免遭农药和硝酸盐污染,以维护公众健康的行动.“苏联乌克兰境内,有关部门长期开展了对备种农药在饱气带和饱水带系统中运移机制的研究.日本筑渡大学应用生物系专题研究”土壤对污水,有机废弃物,残留合成物质及病原性

7、微生物净化作用的研究”,对农药在饱气带的分布迁移机理及对地下水潜在污染危害方面有较深刻的认识这些研究还都表明,许多地区一些癌症,肝脏疾病,胃功能损害和中枢神经系统紊乱,显与农药对地下水的污染有直接联系.5污水灌焉对地下水的污染农村的化粪池,污水坑或污水库直接渗精,足地下水污染的叉一重要途径,而污水灌溉更加造成太面积的地下水水质恶化.污水处理场地下水中还存在着分离出来的病毒,它是肠胃病蔓延的主要原冈.美国早在l97o年有1700万个化粪池或污水粪坑,以后是每年150万个速度增加,至l990年可达到4700万个化粪池坑.经研究发现,在与疾病蔓延有关的地下水污染中,化学污染的危害只是其中的一小部分,

8、细菌和病毒污染才是主要部分.日前全羹圄大约有8000亿加仑废水通过化粪池渗入地下.1992地下水污染都出现在化粪池密度高的地区,并在一li31.5m探井,i,检出病毒,病毒能通过牯土层,油页岩,石灰岩横向渗入到相距100m左右的水并中.:饱水带条仆下,纲苗能很快的速度和较高的浓度运移到209-300m的距离.犬肠肝菌迁移距离超过i5m当污水排入到钻穿基岩的钻孔时,细,.菌可被迅速的转移到目当远的距离.联邦德国对某些潜在致病细菌在地下水中存活时间的研究,表明温度保持在10_4-1.c时,只有二.类细菌的存活时间不太于l03o天而某些沙n杆蔺可超过1o0天.对柏树森林湿地的野外研究,也表叫地下水中

9、的病毒至少可存活28灭.有人研究袁叽,地下水中的微,物一般是稳定的,有时可以利用它作为示踪剂,以查明地下水受污水污染的情况.野外测定还表明,病毒可以长期存活在地下水巾.由于细菌和病毒的转移是靠水的溶液在多孔介质中流动,所以可用各种机制而除去.但细菌与病毒的去除也存在着一些困难,主要是其体积微小,只有一部分能被土壤所吸收土壤对细菌与病毒的吸附符合于等温吸附线,其经验公式为:ls=kfcm,用对数表达为i昏=lf+mi式中:s被吸附相浓度:c分散相浓度ikf和m为常数,m>1,后一方程式为一直线,斜率为m.表示吸附强度,藏距为igkf(c=1),表示吸附能力.城市工业废水与矿坑水的灌溉,常造

10、成地下水中氰化物,酚与铬,铅,镉,锌等重金属离子含量的增高挪威康内矿区灌溉用水中cd浓度达0.0i9mg/,而饮用水中cd允许浓度应<o.095mg/l.挪威其它地区锦矿流出的矿坑术灌溉,造成地下水普遍重金属污染.美国学者研究了不同土壤对重金属离子去除效率积累了大量资料,对防治地下水的重金属污染有一定意义.目前我国污灌面积已达2000万亩以上.据有关部门调查,工矿废水灌区农田污染严重,许多灌区的地下水承质明显恶化,致矿化度,硬度,硝酸根连年上升,出化学类型变得复杂化,有害成分大量增加如西安市郊医特别是北郊污水集中灌区,地下水lfl硝酸盐含尾均大于50mg/k,最高可达600mg/kg)矿

11、化度一般均太于i.51,最高可达2.85g/1,比天然水状态下增高23倍,总硬度太多犬于4o巷i1卷0期农业环境裘1土壤,岩石经验渗透性系数襄饱e带岩于圭誊透系数f口/4h昼襁透水性袭2土壤,岩石的防护能力袭度,最高达6o德度,大大超过了国家饮用水标准规定的要求.对于污水灌溉,首先应当研究当地的环境水文地质条件并进行评价.其评价饱气带的渗入难易可用防护指数法得知,其公式:p=l式中;p饱气带的垂直防护指数ig备相对隔木层厚度与渗透系数之积的和jt各相对透水层厚度与其渗透系数之积的和,k为常数,等于10”(n为自然数),其作用是使p值简化.土壤,岩石的实验渗透系数(裘1)和防护能力(表2)列于下

12、:一般污水坑(库)和污灌区只能布设在饱气带防护能力好的地方.并根据作物特性,地下水径流方向,越确定污承灌溉方式和灌溉量.换言之,只宜在区域第一个含水层以上的饱气带厚度大,渗透系数值小,土壤岩石防护能力好的地段,才能布设污水坑(库)和污水灌溉工程4现行可以采取的一些对策防患措施4.1我国亟须开展对化肥,农药和污灌对饱气带,饱水带系统中有害物质运移和积累规律的研究在环保部门充实水文地质,地球化学专业人员,出发挥行政和业务上的综台管理和指挥及科研上多学科综研究能力.4.2捉侗科学施肥,要针对同的田块土壤进行化验,傲此决定田块困缺何种肥料而对症施肥还可提倡用生物生长激素大培使用化肥时,要重视施l闩有机

13、肥料.4.5在农村地下水木质监测中,应该开展化肥,农药,细菌和病毒等项的监测化验,并要加强微生物监测项目.4.4农药要提倡研制低毒高效农药,掌握虫情,科学施药,减少高毒高残留农药的使用量.提侗生物脐浒方法参考文献1韩宝平等.农业话动对地下东的污染.地下水,】988,(1)!张朝风苛.用防护指数评价非饱和带垂直自然防护性.地下水,】989,(8)3李庆城.环境髟响评价中的地下水河题-地下水,1g8,(3)(收稿日期1990-0405)(上接第i43页)而且多收葡萄500kg520m猪合,年为社会交售肥猪lo头左右,毛重1800kg,可产葡萄8oj优质有机肥1.o1.2万i节煤i.o1.5,节电200度.2.3经济效益塑料丑光温室不用化肥,两茬菜一茬果生产全靠稆气肥,150m温室年节省尿素24kg,磷酸二铵12kg,降低生产成本3o元,并且蔬菜可增产40,经济效益提高1500-2000元.150m.温室年收入在4500-000元.温室养猪