[科普中国]-硝酸盐污染

简介

近几十年来，随着工农业生产的发展，农村、城市的地下水都存在着不同程度的氮污染问题，农业化肥的过量使用，尤其足氮肥的过量使用和动物排泄物的处置不当，使世界许多地方地表水和地下水中硝酸盐氮的含量在不断升高，已经危及包气带土壤和地下水的质量安全，硝酸盐污染日趋严重。

土壤中的硝酸盐主要被农作物吸收，浇水灌溉也使硝酸盐渗入、污染地下水体。蔬菜极易吸收和富集硝酸盐，从调查结果来看，过量施用氮肥使土壤中的硝酸盐含量明显升高，直接导致蔬莱硝酸盐过多积累，尤其是叶菜类。硝酸盐摄人人体后可转化为亚硝酸盐、皿硝酸胺，甚至致癌。因此，开展土壤硝酸盐控制途径的研究，对降低农作物及蔬菜中硝酸盐含量，生产绿色食品有着极其重要的意义。1

地下水硝酸盐污染来源分析地下水中硝酸盐是一种日益增加且分布广泛的污染物质。地下水中大量的硝酸盐氮主要来源于居民生活污水与垃圾粪便、化肥、工业废水、大气氮氧化合物干湿沉降以及污水灌溉等。

化肥的施用引起的污染一般认为，过量施用氮肥是造成地下水硝酸盐污染的主要原因。自上个世纪初实现氮素化肥的人工合成以来，全球农作物单位面积产量的大幅度提高在很大程度上依赖于氮素化肥施用量的不断增加。农田施用氮肥虽然使粮食产量至少增加40%，但因为农作物种类和施肥技术不同，施用的氮肥仅有25%～85%被植物吸收利用，大部分氮肥经各种途径进入环境中，尤其是农田氮肥的径流损失和淋溶损失，使得许多地表水和地下水硝酸盐含量过高。

生活污水及粪便引起的污染生活污水和居民生活区的粪便是造成地下水污染的一个重要来源。大量的生活污水、粪便通过渗井与化粪池渗入地下，其有机氮化合物在土壤微生物的作用下，分解产生的氨基酸，经氨化作用合成氨，再经亚硝酸盐细菌作用转化为亚硝酸盐，最后经硝化细菌的作用而氧化为硝酸盐，从而造成地下水中硝酸盐污染。

工业污水引起的污染由于现代工业的发展，特别是食品、皮革、造纸等轻工业均排出含大量有机物的废水，这些有机废水可通过渗透作用进入地下水中，并转化为硝酸盐，为硝酸盐的形成提供了物质条件。而且，一些机械化学等工业每年还使用大量与硝酸盐有关的原材料，这些原材料流失到河、湖、土壤、大气与地下水等环境中的数量可占一半以上，造成严重的水体污染。

大气氮氧化合物干湿沉降引起污染因为煤、石油、天然气、植物等的燃烧也产生了大量的氮氧化合物。通过化学作用后，形成硝酸盐类沉降下来，或随雨水降落到地表、土壤和河、湖中，最终也能进入到地下水。

污水灌溉引起的污染近年来，随着水资源的日益紧张。污水灌溉增多。污水灌溉面积大幅度增加，污水水质也发生了明显的变化，污染物浓度增高。灌溉面积己从1963年仅有63万亩发展到1998年的5427万亩，占全国总灌溉面积的7.3%，特别是1978到1980年污灌面积从500万亩猛增到2000万亩。利用污水灌溉虽然在一定的程度上可以缓解农业用水和水资源短缺的矛盾。在利用污水中大量有机物作为肥料的同时，污水也得到了一定的净化，但是污水中含有大量的有机氮化合物，如果灌溉不合理，它们不仅污染了农田环境，对土壤和农作物形成直接危害，而且在土壤微生物参与下，污染地下水，导致地下水中硝酸盐的增加。

地下水超采引起的污染20世纪50年代以来，随着城市规模的不断扩大和工农业生产的迅速发展，城市用水量也随之增加。本世纪以来，地下水超采严重，引起水位持续下降，形成了地下水降落漏斗，改变了水动力条件，加速了污染的范围。同时由于水位下降，原先的饱水带变为包气带，氧化还原作用增强。促进了有机物分解及二氧化碳分压增大，从而进一步溶解了土体中原先难溶解的砂砾石等物质，使地下水体中溶解性总固体含量上升，总硬度升高。2

危害硝酸盐本身易被生物体吸收，也易排泄，对哺乳动物不构成直接危害。但在缺氧环境下，如在消化道中可被还原成有毒的亚硝酸盐，亚硝酸盐在人体内可将低铁红蛋白氧化成高铁红蛋白，使之失去输送氧的能力，另外亚硝酸盐还可与仲胺类化合物反应生成具有致癌作用的亚硝胺类物质。故长期饮用含高浓度硝酸盐的水，会使人畜中毒。目前关于硝酸盐危害的报道主要是“蓝婴儿综合征”(6个月以下婴儿受到影响未能及时治疗)，症状为婴儿身体发蓝色，呼吸短促。3

控制对策地下水污染具有隐蔽性和难以难以治理性，一旦被污染，其治理和修复具有极大的难度，工艺复杂，费用昂贵，很难完全治理。故对于地下水污染治理，预防是主要的，其次才是对污染的治理。地下水硝酸盐污染的来源主要有两种类型，点源污染和面源污染。废水排放，通过河道渗漏污染地下水，城市化粪池，污水管的泄漏以及禽畜粪便的雨水淋溶等。这类污染具有点源污染特征。主要是农业面源污染，农业上的精细耕作造成的过多氮肥的使用和其利用率不高，造成农耕区地下水硝酸盐食量严重超标。

控制污染源控制污染源控制污染源是防止地下水污染的关键，所以针对污染源可以制定相应的防治政策。实行水污染物排放许可制度，严格要求工业和生活污水污染物排放总量不超过允许排放量。应通过减少工业废水、生活污水的排放量，选择科学的施肥和科学的田间管理模式等措施来降低饮用水水源中的硝酸盐含量。调整产业结构，树立可持续发展的城市建设思想，建立与水资源特征配套的产业布局。在城市地区还可改良城市下水道，减少城市生活污水通过下水道渗漏的可能，雨污分流等。不准向地下水排放工业废水和生活污水以及其它污染物，禁止污水就地排放，严禁利用渗井、渗坑直接排污。对位于水源一级保护区以内，硝酸盐污染风险高的地区进行重点防治。对污水进行处理，使之达到灌溉甩水标准后排放。既增加了灌溉水量。又可防止对土壤和地下水的污染，对垃圾填埋场的淋滤液进行回收处理，防止其污染地下水等等。通过相应的政策来切断或减少污染源，防止地下水进一步受硝酸盐的污染。

减少氮肥的流失减少农用氮肥流失是硝酸盐污染治理的工作重点之一。严格控制施肥总量，采用科学施肥方式，深施覆土，大力发展多养分的优化配方、施肥新技术，逐步改善化肥结构，改变目前氮、磷、钾比例失调以及化肥中多为单营养元素的状况，提倡使用复合肥，使氮肥利用率最大限度地提高。合理选择氮肥，提高氮肥利用率：因此，施用时必须根据作物种类、土壤性质等情况选择理想的氮肥品种，以提高肥料利用率。改良现有化肥，使用控释/缓释肥料。采用先进灌溉技术，减少氮肥流失；采用先进的喷灌、滴灌、雾灌、暗灌技术，改浇水为浇作物。大大减轻了对环境的污染。

统一规划管理地下水水行政主管部门应根据(中华人民共和国水法)的有关规定划定地下水的超采区和禁止取水区。严格地下水取水许可审批手续，使地下水的取用有章可循，防止源区地质环境进一步恶化。地下水资源因其埋藏条件的特殊性，一旦遭受污染，很难在较短的时间内恢复到以前的水质状况，因此一方面要加强对工业三废中的废水、废渣和城市污水排放的管理；另一方面要加强对地下水水质的监测。控制污染源的同时对已污染的地下水进行治理，即污染控制和治理同步进行。尤其是对于局部区域堆存或坑埋的垃圾点，以及污水存蓄、利用、输排等，要设置必要的监测设施，防止有害、有毒物质发生渗漏，污染地下水水质。采取有效的技术措施，加速地下水的运动，以提高地下水的自净能力。另外，使地下水环境监测和保护工作更好地发挥其服务经济建设和保护环境、生态的作用。24