苏北地区农业非点源氮磷污染对水体的影响研究

收稿日期:2003-10-08;修回日期:2004-02-16
作者简介:朱建文(1970-),男,江苏灌南人,工程师,学士,主要从事环境监测工作。

苏北地区农业非点源氮磷污染对水体的影响研究
朱建文,李秀华,梁琳玲,石美霞
(
江苏省灌南县环境监测站,江苏灌南　222500)
摘　要:通过对连云港市农业非点源氮磷污染对水环境影响的研究,掌握了连云港市农业非点源氮磷污染情况及氮磷在土壤中的转化机制,监测分析了水环境氮磷污染现状及氮磷对水环境的影响途径,提出了控制农业非点源氮磷对水体环境污染的措施。

关键词:农业非点源;氮磷污染;水环境
中图分类号:X52 文献标识码:C 文章编号:1007-1504(2005)01-0059-03
Study the E ffect of N onpoint Source Pollution on W ater in Subei Area
ZHU Jian -wen ,L I Xiu -hua ,L IAN G Lin -ling ,SHI Mei -xia (Guannan Environmental Monitoring Station ,Guannan Jiangsu 222500,China )
Abstract :Through studying the effect of nonpoint source N/P pollution on water environment in lianyungang ,status of non 2point source N/P pollution and transform mechanism of N/P in soil are found out.Thepaper analyzes current situation of N/P pollution in water and its effect approach ,and accordingly countermeasures for controlling nonpoint source N/P pollution are brought forward in this paper.
K ey w ords :nonpoint source pollution ;N/P pollution ;water environment
近年来的大量研究证明,农业生产过量施用化肥、农药是造成氮磷非点源污染的主要原因。

美国国会1990年已通过法律规定,在海岸带地区州政府的任何建设项目都必须向国家环保署和国家大气与海洋管理局递交《海岸带非点源控
制方案》,
《非点源污染管理措施指南》(美国国家环保署)中专门提出氮磷污染的控制。

连云港市人口密集、农业生产集约化程度高、工业和水产业发展迅速,社会经济活动与水环境关系日益密切,水污染问题也愈来愈突出,因此,氮磷污染对水环境及其生态系统的影响研究刻不容缓。

1　农业非点源氮磷污染状况111　农药、化肥使用情况
连云港市农药使用强度为812kg/km 2,市
区使用强度为1834kg/km 2,比全市平均水平高
出一倍多。

全市化肥年使用总量为20183万t ,
平均使用强度为38100kg/km 2,其中使用氮肥为11187万t ,平均施用强度为21700kg/km 2。

全市农田使用农药、化肥有加大趋势,害虫对农药抗性增强,生态平衡受到影响。

112　土壤环境中氮磷现状
土壤有机质、全氮、速效磷含量上升,土壤速效钾、缓效钾含量下降。

土壤有机质、全氮、速效磷含量分别为1188%、01127%、1018mg/kg ,与1982年普查结果相比,分别上升了30154%、01039%、618mg/kg 。

土壤速效钾、缓效钾分别为20814、101613mg/kg ,与1982年普查结果相比,分别下降了5313、21514mg/kg 。

113　水环境中氮磷现状
连云港市城区内的7条河流中,非离子氨超
标严重,年超标率分别为813%～10010%,其中有5条河流的年超标率为100%,亚硝酸盐超
第19卷　第1期2005年3月 干旱环境监测
A rid Environmental Monitoring
V ol.19　No.1M ar..2005
标次之,蔷薇河和烧香河的年超标率分别为2212%和1617%。

连云港市四县7条主要河流的非离子氨近几年明显升高,沙汪河和石安河的非离子氨年超标率分别为100%和1111%,河流氮素污染日趋严重,其超标率仅排在高锰酸盐指数之后,氮素污染已构成污染的主要因素。

连云港市境内水库氮磷污染问题较重,非离子氨和总磷年均值超标率为1313%,未超标的亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的监测值也明显增大,亚硝酸盐的浓度域为01002～01061mg/L,平均值为01027mg/L,硝酸盐氮的浓度域为0118～2109mg/L,平均值为0196mg/L。

连云港市近岸海水的无机磷和无机氨的年均值为01081mg/L和0131mg/L,超标率分别为80%和7212%,整个近岸海水氮磷污染比较重。

连云港市地下水氮素污染主要表现在亚硝酸盐氮的监测值较高或超标,主要污染水期为枯水期,其氨氮浓度域为0101～0124mg/L,平均值为0109mg/L,硝酸盐氮浓度域为2144～1105mg/L,平均值为5199mg/L,亚硝酸盐氮的浓度域为01002～0124mg/L,平均值为01085mg/L,超标率为3310%。

丰水期地下水氮素污染不突出,但监测值仍然较高,水质较劣。

2　氮磷对水环境的影响
211　氮素对水环境的影响
化学肥料氮施入土壤后,氮损失率平均值为42%,残留土壤中的氮素占肥料的平均值为25%,水田土壤氮素的损失率为54%,在目前施肥水平上,碳酸铵的损失率(56%)大于尿素(38%)。

氮素的损失途径主要有淋溶损失、挥发损失、地表径流和冲刷。

试验证明,氮素的淋溶损失为918%～38%(25℃),稻田施肥后,如果24h内排水,氮素损失12%～21%。

各种形式损失的氮素均可以进入水环境,并影响地下水水质结构。

农田水井的水质硝酸盐氮含量高于近河岸线水井,地下水硝酸盐氮污染持续加重。

1991年连云港市地下水硝酸盐氮含量在枯水期和丰水期分别为2128mg/L和13186mg/L;1995年,其含量分别为15180mg/L和13124mg/L,分别上升56518%和24310%; 1998年,其含量分别达16163mg/L和13156 mg/L,仍呈持续高状态。

地下水水质硝酸盐氮含量与地表农田速效氮含量呈正相关。

农村地下氮污染调查表明,农村井水硝酸盐氮含量为2015mg/L,最高达2817mg/L,超标率远高于城市地下水。

212　磷素对水环境的影响
磷肥主要品种为过磷酸钙,磷肥利用率平均值为16%,磷肥施入土壤中移动性小,水溶性磷肥施入土壤后,有效性随时间延长而降低,在2个月内有65%以上变成不可提取态磷,主要为Ca—P、Al—P、Fe—P型磷酸盐。

磷素对水环境的影响主要是径流携带。

3　农业非点源氮磷污染的控制
311　加强侵蚀控制
侵蚀控制措施有二类:(1)使表土稳定化或植被覆盖,以减少雨点对表土的冲击;(2)降低坡降,以渠道化手段分散径流或降低流速,以减弱径流的侵蚀力,并减少雨水在地表溢流的数量。

具体控制措施有植被覆盖、植被系带、表面覆盖和水土保持。

312　增加地表蓄水
增加地表蓄水的作用就是与容纳和保留表面径流相类似,主要是合理规划农田退水渠道,减少氮磷扩散流失;用石灰等改善粘土质土壤的透水性,减少淋溶和下渗。

313　加强农田管理,优化生态环境,减少氮磷肥随着工业的发展和农药、化肥的大量施用,水土污染问题越来越引起人们的重视。

在农业生产中,逐步做到因土施肥,因作物施肥,增加有机肥施用量,大搞秸秆还田,积极发展沼气肥,减少氮磷肥的施用。

314　提高肥料利用
控制施肥总量,讲求施肥技术,改善施肥结构,防止或减轻施肥对水环境的污染。

研究中发现:(1)缓效化肥和生产释放养分速度不同的化肥品种相互配合施用,达到一次施肥可满足作物不同时期的营养需要,减少施肥次数和肥料损失,减轻了氮磷对水环境的污染;(2)使用稻田水
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・ 干旱环境监测 第19卷
分子膜既可提高氮肥利用率、减少氮素对水环境污染,又可提高水稻产量,增加经济效益。

315　认真落实建设项目环境保护预审制度对水体有污染的建设项目必须执行环评制度,落实“三同时”措施。

316　治理污染水域
水环境受到农业非点源氮磷污染后,在积极控制污染源的基础上,要抓紧做好受污染水域的治理工作,主要措施为:(1)化学法除磷杀藻;(2)在污染水域种植水葫芦、浮藻、藕等氮磷吸收量大的植物,在农村可推行稻藕混作;(3)根据水体功能和水环境容量科学规划水上养殖区域和养殖密度,在受农业非点源氮磷污染严重的水域,适当增加食草、浮游植物鱼种的投放,以控制氮磷污染,提高水环境质量。

参考文献:
[1]　国家环保总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法[M].第4版.北京:中国环境科学出版社,2002. 243—257.
[2]　敬育民.环境监测常用检测检验数据手册[M].哈尔滨:哈尔滨地图出版社,2003.315—337.
[3]　连云港市统计局.连云港市2002年统计年鉴[M].北京:中国统计出版社,2002.80—130.
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2　结果与讨论
211　分离度
经单标测定,5种农药的出峰保留时间分别为:敌敌畏112min,乐果415min,甲基对硫磷510min,马拉硫磷515min,对硫磷516min。

分离较好,能达到国标要求。

212　线性测定
配制一系列浓度的标准工作溶液,以峰高对各自的浓度进行线性回归,绘制标准曲线。

见表1。

表1　有机磷标准曲线回归方程
项　目回归方程相关系数
敌敌畏y=3010x-01219019994
乐　果y=2110x+01143019993
甲基对硫磷y=3710x-01943019995
马拉硫磷y=1315x-01638019980
对硫磷y=2419x-01919019992
213　检出限
在与标准曲线相同的色谱条件下,以2倍基线噪音宽作为该方法的最低检测限,结果比国标要求低一个数量级,见表2。

表2　与国标检出限比较
项　目国标检出限/g本方法检出限/g
敌敌畏410×10-104172×10-11
乐　果318×10-95179×10-11
甲基对硫磷218×10-91136×10-10
马拉硫磷413×10-98151×10-11
对硫磷316×10-95102×10-11214　精密度和准确度
水样经预处理后,取1μl在相同操作条件下重复4次进样,结果见表3。

表3　精密度测量结果
项　目4次测量峰高/mm RSD/%敌敌畏　1915　2014　2116　21124149
乐　果56155710551556151112甲基对硫磷108101061811215110102128马拉硫磷36183610381437102169
对硫磷111101091411510109102147
采用毛细管气相色谱法参加江苏省有机磷项目的实验室间比对,结果相对标准偏差<5%,平均加标回收率为98%～103%。

3　结论
由上述实验结果可知,使用岛津GC-9A气相色谱仪,HP-5毛细管柱对有机磷农药能进行有效的样品分析,方法的线性较好,检测限和精密度均优于国标方法,5种物质的加标回收率也很好,而且大大缩短了分离时间,有效提高了工作效率。

参考文献:
[1]　国家环保总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法[M].第4版.北京:中国环境科学出版社,2002. 586—589.
[2]　G B13192-91,水质　有机磷农药的测定　气相色谱法[S].
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第1期 朱建文等　苏北地区农业非点源氮磷污染对水体的影响研究。