题也不尽相同,有工业点源污染、城镇生活污水、农业面源污染及水源地安全隐患[18]。
(2)监测不足,应急预案启动能力差。我国各地区对饮用水水质监测的日常监测多是一些基本的监测指标,对浮游生物和毒素污染指标的监测能力较弱。应急预案的启动较慢,对各种应急事件发生的处理能力不足。例如,2007年5月发生在无锡太湖蓝藻水华引起的自来水危机事件进一步的凸现我国对饮用水水质的浮游生物和毒素污染指标的日常能力监测较弱,也突出了我国湖泊富营养化的严峻局面和蓝藻水华频发的现状[19]。
(3)污染源不能得到有效地控制。工业点源污染可以通过制定排污标准来控制工业点源污染的排污总量;城镇生活污水,可以通过严格管理,建立统一的排污管道,进行污水的净化处理,但是农业生产面源污染确难以用这些方法来控制。例如,广东省饮用水源地保护区内河(库)岸滨带植物覆盖率较低,大部分为滩涂地,除个别区域有一定的水生植物外,水陆交错带由于受垃圾污染或水土流失等影响,基本上没有形成较大规模的水生植物群落;沿河(库)分布的农田和果林取代了原来的河岸生态系统,致使水源地生态环境失去了水源涵养和水土保持功能[20]。
3滨岸缓冲带在农业面源污染防治上的应用保护饮用水源地的关键是防止污染物进入水体,缓冲带在污染源和水体之间起到安全屏障作用,能有效防止污染物进入水体。滨岸缓冲带净化农业非点源污染物的机理主要有3个方面:(1)降低地表径流速度,过滤和拦截颗粒态污染物;(2)植物吸收、土壤吸附溶解态的污染物;(3)促进氮的反硝化作用[21]。
3.1滨岸缓冲带对氮磷营养元素的去除缓冲带通过沉积作用、过滤作用、化学作用、吸附作用、微生物作用等过程削减可能进入饮用水源地的氨氮、总磷,从而减少了氮、磷营养物质进入水体。缓冲带通过一定宽度的水-土壤(沉积物)-植物系统的物理、化学和生物功能效应减少面源污染物:地表径流中的N、P,主要通过物理过程的沉积和渗滤实现截留;渗透到土壤中的N、P,则通过一系列过程,如植物的吸收、土壤吸附,反硝化作用及微生物吸收等实现截留转化[21]。一些研究已经显示,缓冲带能够去除大约90%的沉积物和硝酸类污染物;同时也显示对沉积物中的磷有明显的去除作用,而对溶解性磷效果不大[22]。
Lee等通过模拟降雨和模拟径流来比较由柳枝和雀麦草、猫尾草和牛毛草等冷季植物组成的3m和6m宽的缓冲带能在相邻的农田径流中起到降低沉积物、氮、磷元素的效果。结果显示,3m宽的缓冲带能够去除径流中66%的沉积物,6m宽的则能去除77%。6m宽的缓冲带能够去除径流中46%的总氮、42%的硝态氮、52%的总磷和34%的溶解性磷,而3m宽的缓冲带能去除径流中28%的总氮、25%的硝态氮、37%的总磷和34%的溶解性磷[23]。Chescheir等在美国北卡罗来纳州东北部的一个环境敏感区内,应用湿地缓冲带降低农业灌溉用水中的氮、磷和沉积物等[24]。Ricker和Jansse对两块缓冲湿地进行研究,结果显示湿地缓冲植物能够有效的降低氮素含量,湿地中的干草和饲料植物能有效的降低营养元素的含量[25]。王磊和章光新以扎龙湿地湖滨湿地缓冲带剖面为研究对象,发现此湿地缓冲带对水体中的营养元素具有明显的去除效应,对总氮和总磷的去除率分别为74.1%和84.6%[26]。
Schoonover等在两个相邻的10m宽的缓冲带安装了16个径流收集装置来监测表面径流中的硝酸盐、铵盐和磷酸盐,该缓冲带降低了进入水体的氨氮、总氮和磷酸盐含量分别为74%、68%和78%[27]。Peterjohn和Correll对19m的缓冲带进行实验研究,研究结果表明19m的缓冲带能够去除89.7%的悬浮颗粒、60.4%的硝酸盐、73.7%总磷和58.1%的溶解态磷[28]。虽然不同的研究得到的研究结果不同,但是缓冲带对氮、磷营养元素的去除效果还是显而易见的。
3.2滨岸缓冲带对农药等有机物的去除缓冲带通过沉积作用、过滤作用、截流作用等过程削减可能进入河流、湖泊、水库的农药和杀虫剂。
Arora等人对6个模拟的1.52m宽、20.12m长的植物缓冲带进行实验,实验设置两个处理浓度,分别是15:1和30:1。15:1的处理浓度能够降低52.5%的阿特拉津、54.4%的异丙甲草胺和83.1%的毒死脾。
30:1的处理浓度能够降低46.8%的阿特拉津、48.1%的异丙甲草胺和76.9%的毒死脾[29]。Mickelson和Baker的研究显示9.1m的缓冲带能够去除超过55%的阿特拉津除草剂[30]。
3.3滨岸缓冲带防治水土流失的作用水土流失一方面将土壤中的泥沙、农药、化肥和生产生活垃圾带入水体,另一方面也导致下游河道淤塞,水库库容减小,环境水容量降低[31]。缓冲带防治农业面源污染主要是通过滞缓径流、沉降泥沙、强化过滤和增强吸附等功能来实现的。缓冲带能有效的降低径流的流量和流速,防止大量的泥沙进入水体,使河道内淤泥增多,堵塞河道。缓冲带对于稳定河岸,减少流水对岸边的侵蚀能力。吴彦[32],张祖荣[33]研究植物根系对土壤抗侵蚀能力的影响表明植物根系能够提高土壤的抗侵蚀能力,且主要通过d≤1mm的须根发挥作用;土壤抗侵蚀能力与土壤中d≤1mm的须根数量成正线性相关。
目前,我国学者已经认识到了滨岸缓冲带在控制农业面源污染方面的有效作用,并且有一些在饮用水源地保护方面的应用研究。赵杭美等[34]在上海青浦区华新镇境内建立了东风港滨岸缓冲带示范工程,研究了滨岸缓冲带在河道坡岸生态修复中的应用效果,结果表明,滨岸缓冲带具有改善生物栖息地环境质量、稳定坡岸、修复河道生态环境等功能,适合在各类岸坡的生态修复中广泛运用。席光超[31]对山西岚漪河河岸缓冲带的恢复重建进行了研究,对岚漪河饮用水体能达到的水体要求所需的缓冲带宽度进行了估算,10m、20m和30m削减全氮幅度的平均值为22.18%、24.30%和28.17%;全磷削减幅度的平均值为18.00%、26.00%和35.00%;铵态氮削减幅度的平均值为31.11%、37.78%和46.39%;硝态氮削减幅度的平均值为20.65%、32.61%和50.00%。叶志敏,尹璇[35]对深圳市水源地西丽水库滨岸缓冲带对面源污染的削减作用进行了研究,试验结果可见,各种植方案对进入西丽水库的主要污染物(T P、T N、C O D c r、SS)均有一定去除效果。
4展望
饮用水水源地的水质安全是关系国计民生的重要问题,农业面源污染是饮用水安全的一个重要隐患。滨岸缓冲带能够使农业面源污染得到有效的控制,并且使水体富营养化的趋势减缓,从而在一定程度上保护了饮用水安全,是一项实用的环境工程措施。滨岸缓冲带用来防治农业面源对饮用水的污染自身具有优势:(1)滨岸缓冲带由植物-水体-土壤构成,利用植物的截流作用来降低污染,同样植物的根系又起到了保护堤岸,防止水土流失的作用。(2)滨岸缓冲带能够提供生物的栖息地,增强生物的多样性,美化缓冲带周围的景观。(3)滨岸缓冲带成本低,方法简单,减少了应用工程措施所花费的大量的人力、物力和财力。因此,我们建议,缓冲带工程应该广泛的应用于饮用水防治农业面源污染研究上,具有以下的发展前景:(1)农业面源污染和饮用水安全是需要多种措施共同配合来实现,利用缓冲带来减低农业面源污染对饮用水源的污染并结合水保措施来减少径流和沉积物给饮用水源带来的污染。(2)结合一些物理和生物手段降低和去除农业面源污染中的农药和除草剂的危害。滨岸缓冲带的建立和应用对于我们国家来说属于新兴领域,我们应该加大对缓冲带的研究,发挥缓冲带的优势,使我国的饮用水资源得到有效的保护,从而提高人们的生活质量。
[参考文献]
[1]路炳军,袁爱萍,李永贵,等.密云水库上游典型水保措施减少面源污染效益分析[J].中国水土保持,2007,(1):30-31.
Lu Bing-jun,Yuan Ai-ping,Li Yo 上一页 [1] [2] [3] [4] 下一页
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