农药对地表水污染状况研究概述讲解

农药对地表水污染状况研究概述

近20 a来，随着农业经营方式的转变，以及精细密集农业的发展，世界上农药的使用量显著增加。农药的大量使用已经在各种环境基质中产生了农药残留。目前的研究表明，世界上多数河流和湖泊中都有农药残留物的存在。因此，农药对地表水的污染日益引起人们的广泛关注。

农药在田间使用后，只有少量停留在作物上发生效用，大部分则残留在土壤或漂浮于大气中，通过降雨、淋溶等途径进入水体环境。农药主要随地表径流由农田向地表水迁移，其流失量取决于很多因素，包括土壤性质、地形、气候、农业措施和农药本身的理化性质。目前这些因素在时间和空间范围对农药浓度及农药在整个流域中的综合效应影响尚不明确。而欧美等发达国家已经开展了农药对地表水污染方面的调查和研究工作，其中美国在农药对地表水的污染水平、特点和规律及预测评价方面的研究工作起步较早，并已取得初步成果。

美国地质调查局(United States Geological Sur—vey，USGS)于1991年开始实施国家水质评价计划(National Water-Quality Assessment Program，NAWQA)。该计划提供了一个有关河流、地下水、水生生态系统水质的长期的国家范围内的信息源，旨在在河流、地下水和水生态系统研究领域建立长期、持久且能对比的信息，以便更好地支持国家在水质管理方面的决策。所选择的检测物质主要包括农药、营养物、挥发性有机物和金属物质等。最终将NAWQA的所有研究结果进行综合分析，并对水质在区域和国家范围内如何变化及其变化原因作出解释。USGS指出，NAWQA对美国河流和地下水中农药品种与浓度进行了最全面的评估。NAWQA执行者在1992—2001年间对美国50个州的地表水及地下水中农药污

染状况进行了系统全面的调查。此后，针对前面的调查结果，USGS分别于2001、2004和2007年对农药重点污染区域开展了高密度检测。该项工作较为全面地反映了美国水体中农药的污染状况。

中国是农药生产和使用大国，农药的环境问题异常突出，但目前中国在农药对地表水污染方面的研究工作尚未全面展开。因此，笔者主要介绍了美国地表水中农药污染水平的调查结果，以及农药浓度的季节性变化规律和农药残留的风险评估方法，旨在在为我国地表水中农药污染研究工作提供有益借鉴的同时，为建立流域面源污染控制技术体系和实施有效的饮用水源地环境管理提供科学依据。

1 美国农药的使用量及主要品种

在1992-2001年NAWQA执行者实施普查期间，美国常规农药使用量年均约4．54亿kg。1964-2001年间，农业用途的农药使用量稳定增长，1964-1980年从<18．14亿增至>36．29亿kg，1980-2001年基本维持在31．75～36．29亿kg之间。1980-2001年，农业用途的除草剂和杀菌剂使用量比以前略有降低，杀虫剂使用量降至原来的一半[卜。1964-2001年间，非农业用途的农药使用量保持相对恒定，1964-1980年基本维持在11．34～13．61亿kg之间，到1998年降至约8．62亿kg，而1998-2001年又有所增加，其中主要原因是用于家庭或花园的除草剂、杀虫剂和杀菌剂使用量有所增长。

目前，在美国主要使用的农药品种可归为4类：有机磷类、三嗪类、酰胺类和氨基甲酸酯类¨。美国主要使用的25种除草剂和25种杀虫剂及其用量见．图1

由图1可知，主要的除草剂品种包括莠去津、异丙甲草胺、2，4一D、草甘膦、乙草胺等，主要的杀虫剂品种包括毒死蜱、特丁磷、甲基对硫磷、马拉硫磷、

西维因等。这些使用量较高的品种基本包含在上述4类中。NAWQA选择检测的农药品种包括广泛使用的20种除草剂和16种杀虫剂，而杀菌剂和其他类型的农药很少分析。另外，在有机氯类农药被禁用之前，DDT、狄氏剂、艾氏剂、七氯等曾在美国大量使用，并且造成水体环境的持久性污染。因此，NAWQA对32种有机氯农药及其降解产物在河底沉积物和鱼体组织中的含量进行了监测。部分使用较普遍的农药品种(如：草甘膦、氟铝酸钠)由于受当时分析方法或预算的限制而未被选择。

NAWQA在进行水样分析时共选择了75种农药和8种农药降解产物，这些品种使用量占美国农业用途农药使用总量的78％，调查结果显示了农药及其降解产物在大部分水系中的总体分布情况，但并不代表地表水中残留农药的准确浓度。

2 地表水中农药的残留情况及分布特征

2．1 地表水中农药残留情况

1992-2001年，USGS对186条河流的水样、1 052条河流的沉积物样品及700个不同河流的鱼类样品进行检测，在水样中检出21种杀虫剂、52种除草剂、8种代谢产物、1种杀菌剂和1种杀螨剂，在沉积物和鱼类样品中检出有机氯农药及其代谢产物共32种。在所采取的90％的水样中至少有1种农药或降解产物检出，对鱼类样品的检测结果显示在发达地区超过90％的样品检出有机氯农药，同时对沉积物样品的检测结果显示农业区有57％的样品检出有机氯，而城市区有80％的样品检出有机氯，表明在地表水环境系统中普遍存在农药残留。

在绝大部分河流的水样中检出除草剂共18种(注册为农业用途的11种，非农业用途的7种)，主要包括莠去津及其降解产物脱乙基莠去津、异丙甲草胺、

氰草津、甲草胺、乙草胺、西玛津、扑灭通、丁噻隆、2，4一D、敌草隆等(图2)。调查结果表明，河流中除草剂残留总量范围为0．2～9．3 Ixg·L ，变动幅度很大，显现出较大的离散性。在农业地区河流中检出率和检出浓度较高的除草剂均是在农田，尤其是玉米田使用量较大的莠去津、异丙甲草胺、氰草津。在城市地区河流中检出率较高的除草剂包括扑草通、莠去津、2，4一D和西玛津。

在调查期间，水样中检出率较高的杀虫剂共6种，主要包括二嗪农、西维因、毒死蜱等。杀虫剂残留总量范围为0．O1～3．3 Ixg·L～。农业用途使用量最多的杀虫剂为毒死蜱，但其年用量仅为除草剂莠去津的20％，其他主要杀虫剂(二嗪农、呋喃丹、西维因、马拉硫磷)的用量总和不及毒死蜱的一半。

在农业地区和城市地区河流中毒死蜱的检出浓度(<0．1 Ixg·L )和检出率均较低，其主要原因是毒死蜱在水中溶解度较小，在土壤中移动性较弱，不容易由农田向地表水迁移。在城市地区，杀虫剂二嗪农、西维因检出率较高(图2)。调查检出的杀虫剂品种数是除草剂的1／3，主要是因为农田中除草剂的施用量远远高于杀虫剂。

USGS强调，在对8个农业区(占农业区总数的9．6％)和2个城市区(占城市区总数的6．7％)河流水样的检测中发现农药的年均浓度超过了人类健康基准。农业区超标物为除草剂莠去津和氰草津以及杀虫剂狄氏剂，而城市区超标物主要是杀虫剂二嗪农和狄氏剂[13 3。57％的农业区河流水样中农药浓度超出水栖生物标准，超标物主要是除草剂莠去津和甲草胺、杀虫剂毒死蜱和谷硫磷；83％的城市区河流水样中农药浓度超出水栖生物标准，超标物主要是杀虫剂毒死蜱、二嗪农和马拉硫磷。