CN103606106B - 农业区土壤及地下水中农药类特征污染物的筛选方法 - Google Patents

Abstract

一种农业区土壤及地下水中农药类特征污染物的筛选方法，其过程是：1）对研究区农药使用状况进行调查，初选使用频次较高、覆盖范围较广、环境危害较大的农药列为评价农药名单，然后对名单内的土壤和地下水中农药进行检测；2）初步筛选出土壤和地下水特征农药，计算土壤和地下水中初步筛选出的特征农药的综合残留水平指数及其贡献率，分别筛选出土壤中特征农药和地下水中特征农药，3）根据计算结果及其迁移特性筛选出土壤和地下水中的潜在特征农药。

Description

农业区土壤及地下水中农药类特征污染物的筛选方法

技术领域

本发明属于土壤和地下水污染风险评估及污染控制领域，更具体地涉及一种农业区土壤及地下水中农药类特征污染物的筛选方法，可以快速筛选出农业区土壤和地下水污染特征农药及潜在特征农药。

背景技术

土壤和地下水污染控制与修复是当前研究的热点，快速识别土壤和地下水中的特征污染物是土壤和地下水污染控制与修复最重要的科学问题之一。我国是农药使用大国，农药年产量达50万t，位居世界第二。大量的农药残留于土壤层，部分进入地下水以及其他环境介质，对环境和人体健康带来一定的风险，尤其是一些POPs类农药，具有环境持久性、脂溶性和高毒性等特点，其在环境中的危害一直都引起全球的关注。但由于农药污染属于面源污染，农药的种类数以百计，不区分重点污染而对所有农药进行同步治理是不现实的，必须根据农药的污染特征和环境行为有区分地有步骤地重点治理才是切合实际的农药污染控制方法。但从目前国内外研究来看，尚缺乏对农业区土壤和地下水农药类特征污染物识别的方法，为农业区土壤和地下水农药类污染控制与治理带来一定的困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种农业区土壤及地下水中农药类特征污染物的筛选方法，以建立对农业区土壤和地下水农药类特征污染物识别的方法。

为实现上述目的，本发明提供的的筛选方法，其过程是：

1）对研究区农药使用状况进行调查，初选使用频次较高、覆盖范围较广、环境危害较大的农药列为评价农药名单，然后对名单内的土壤和地下水中农药进行检测；

2）初步筛选出土壤和地下水特征农药，计算土壤和地下水中初步筛选出的特征农药的综合残留水平指数及其贡献率，分别筛选出土壤中特征农药和地下水中特征农药，

3）根据计算结果及其迁移特性筛选出土壤和地下水中的潜在特征农药。

所述的筛选方法中，筛选土壤和地下水中的特征污染物不分先后顺序。

所述的筛选方法中，步骤2中初步筛选出土壤中特征农药的步骤如下：

A）根据研究区农药施用特征和农药的残留特性，选取较常使用的持久性污染物，然后对污染物在土壤中的综合残留水平进行检测，并计算出综合残留水平指数；

B）结合检测结果根据以下原则初步筛选农药：

（1）该种农药在土壤层中的检出率≥40%；

（2）该种农药在土壤层中的残留浓度≥20μg/kg；

（3）该种农药为持久性有机污染物；

其中，综合残留水平指数是依据式（1）进行计算：

$r_j=\frac{p_j\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\left({\mathrm{\ρ}}_j{c}_{\mathrm{ij}}\right)}{n}---\left(1\right)$

式中，r_j是第j类指标的综合残留水平，μg/kg；p_j是第j项指标的检出率，%；ρ_j是第j项指标的超标权值；c_ij是第i个采样点第j项指标的浓度，μg/kg。

所述的筛选方法，其中，步骤2中土壤中特征农药的贡献率是按照式（2）进行计算：

$k_j=\frac{r_j}{\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{r}_j}---\left(2\right)$

计算的贡献率和累积贡献率满足式（3）所述条件时，前j种农药即为土壤层的特征农药：

且其中，k_j≥k_j+1（j=1,…,m-1） （3）。

所述的筛选方法中，步骤2中初步筛选出的地下水中特征农药的步骤如下：

A）对地下水中农药进行检测，检测名单选取该地区长期使用的农药以及迁水溶性和辛醇水分配系数较小的农药；

B）结合检测结果根据以下原则初步筛选农药：

（1）该种农药在地下水中的检出率≥20%；

（2）该种农药在地下水中的残留浓度≥0.001μg/L；

（3）该种农药为持久性有机污染物或者是该种农药为国内外优先控制污染物或者是该种农药对人体健康具有一定的风险；

C）根据式（1）～式（3）筛选地下水中的特征农药。

所述的筛选方法中，筛选地下水中潜在特征农药的步骤如下：

在筛选出土壤层和地下水中特征农药的基础上，根据以下原则筛选地下水潜在特征农药：

1）该种农药在土壤中的检出率≥40%；

2）该种农药在土壤中的残留浓度≥20μg/kg；

3）该种农药容易向地下水中迁移；

4）该种农药不是地下水特征农药。

本发明根据农药的污染特征和农药的理化特性和毒理学特性，建立农业区土壤和地下水特征农药识别的程序和方法，用于快速识别农业区土壤和地下水中的特征农药以及地下水中的潜在特征农药。

附图说明

图1是农业区土壤及地下水中农药类特征污染物筛选的流程图；

具体实施方式

本发明的筛选方法，首先筛选土壤层特征污染物和地下水特征污染物，在此基础上筛选地下水潜在特征污染物。

所述的农业区土壤及地下水中农药类特征污染物的筛选方法中，筛选土壤和地下水中特征污染物不分先后顺序。

所述的农业区土壤及地下水中农药类特征污染物的筛选方法中，筛选土壤中特征农药的步骤如下：

首先，根据研究区农药施用特征和农药的残留特性，选取较常使用的持久性污染物，然后对污染物在土壤中的残留水平进行检测。

然后，结合检测结果根据以下原则初步筛选农药：

1）该种农药在土壤层中具有相对较高的检出率（检出率≥40%）；

2）该种农药在土壤层中具有相对较高的残留水平（浓度≥10μg/kg）；

3）该种农药为持久性有机污染物（参见POPs公约）或者是该种农药为国内外优先控制污染物（参见欧盟、美国和我国优先控制污染物名单）或者是该种农药对人体健康具有一定的风险（参见美国US EPA毒性数据库列出的所有农药名单）。

在上一步初选农药的基础上，可依据下式计算农药的综合残留水平指数（Comprehensive residual level index，CRLI）：

$r_j=\frac{p_j\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\left({\mathrm{\ρ}}_j{c}_{\mathrm{ij}}\right)}{n}---\left(1\right)$

式中，r_j是第j类指标的综合残留水平，μg/kg；p_j是第j项指标的检出率，%；ρ_j是第j项指标的超标权值；c_ij是第i个采样点第j项指标的浓度，μg/kg。

之后，按照公式（2）计算农药对土壤污染的贡献率：

$k_j=\frac{r_j}{\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{r}_j}---\left(2\right)$

最后，根据公式（2）计算的贡献率和累积贡献率，当满足下述条件时，前j种农药即为土壤层的特征农药：

且其中，k_j≥k_j+1（j=1,…,m-1） （3）

所述的农业区土壤及地下水中农药类特征污染物的筛选方法中，筛选地下水中特征农药的步骤如下：

首先，对下水中农药进行检测，检测名单选取该地区长期使用的农药以及迁水溶性和辛醇水分配系数较小的农药。

然后，结合检测结果根据以下原则初步筛选农药：

1）该种农药在地下水中具有相对较高的检出率（检出率≥20%）；

2）该种农药在地下水中具有相对较高的残留水平（浓度≥0.001μg/L）；

3）该种农药为持久性有机污染物（参见POPs公约）或者是该种农药为国内外优先控制污染物（参见欧盟、美国和我国优先控制污染物名单）或者是该种农药对人体健康具有一定的风险（参见美国US EPA毒性数据库列出的所有农药名单）。

然后根据公式（1～3）筛选地下水中的特征农药。

所述的农业区土壤及地下水中农药类特征污染物的筛选方法中，筛选地下水中潜在特征农药的步骤如下：

在筛选出土壤层和地下水中特征农药的基础上，根据以下原则筛选地下水潜在特征农药：

1）该种农药在土壤中具有相对较高的检出率（≥40%）；

2）该种农药在土壤中具有相对较高的残留水平（≥20μg/kg）；

3）该种农药容易向地下水中迁移；

4）该种农药不是地下水特征农药；

以下结合附图作进一步详细说明。

请参阅图1。首先，对研究农药使用现状和历史进行调查，初选使用频次较高、覆盖范围较广、环境危害较大的农药作为评价农药名单，然后对名单内的土壤和地下水中农药进行检测，根据土壤层和地下水特征农药的初步筛选原则，初步筛选出土壤和地下水特征农药，然后计算土壤和地下水中这些初选农药的CRLI指数及其贡献率，根据土壤和地下水中特征农药的最终筛选原则筛选出地下水中的特征农药，最后，根据土壤层农药的检测结果及其迁移特性筛选处地下水中的潜在污染物。

实施例

根据某农业区的调查结果选出20余种农药作为待筛选对象，根据检测结果，最终土壤层和地下水中分别选出了6种农药作为筛选对象，并计算其CRLI指数及其贡献率。表1是某农业区土壤层各类农药的综合残留水平及其贡献率的计算结果，贡献率排在前三位的是滴滴涕、六六六和环氧七氯，而滴滴涕的贡献率为76.3%，远大于排在第二位的六六六的贡献率，而且滴滴涕属于国际禁止生产和使用的POPs物质，因此滴滴涕是该农业区土壤层的特征农药。

表1某农业区土壤中CRLI及其贡献率的计算结果

表2是某农业区地下水中各类农药的综合残留水平及其贡献率的计算结果，贡献率最大的是异狄氏剂，贡献率为89.3%，远大于其它农药的贡献率，而且异狄氏剂属于国际禁止生产和使用的POPs物质，因此滴滴涕是该农业区地下水中的特征农药。结合前述土壤层特征农药的识别，六六六虽然不是土壤层的特征农药，但贡献率排在第二位，而且其更容易向地下水中迁移，因此六六六是该农业活动区地下水中的潜在特征农药。

表2：某农业区地下水中CRLI及其贡献率的计算结果

Claims (5)

1.一种农业区土壤及地下水中农药类特征污染物的筛选方法，其过程是：

1)对研究区农药使用状况进行调查，将初选出的农药列为评价农药名单，然后对名单内的土壤和地下水中农药进行检测；

2)初步筛选出土壤和地下水特征农药，计算土壤和地下水中初步筛选出的特征农药的综合残留水平指数及其贡献率，分别筛选出土壤中特征农药和地下水中特征农药；

3)根据计算结果及其迁移特性筛选出土壤和地下水中的潜在特征农药；

其中，步骤2)中初步筛选出土壤中特征农药的步骤如下：

A)根据研究区农药施用特征和农药的残留特性，选取持久性污染物，然后对污染物在土壤中的综合残留水平进行检测，并计算出综合残留水平指数；

B)结合检测结果根据以下原则初步筛选农药：

(1)该种农药在土壤层中的检出率≥40％；

(2)该种农药在土壤层中的残留浓度≥20μg/kg；

(3)该种农药为持久性有机污染物；

其中，综合残留水平指数是依据式(1)进行计算：

$r_j=\frac{p_j\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\left({\mathrm{\ρ}}_j{c}_{ij}\right)}{n}---\left(1\right)$

式(1)中，r_j是第j类指标的综合残留水平，单位为μg/kg；p_j是第j项指标的检出率，单位为％；ρ_j是第j项指标的超标权值；c_ij是第i个采样点第j项指标的浓度，单位为μg/kg。

2.根据权利要求1所述的筛选方法，其中，筛选土壤和地下水中的特征污染物不分先后顺序。

3.根据权利要求1所述的筛选方法，其中，步骤2)中土壤中特征农药的贡献率是按照式(2)进行计算：

$k_j=\frac{r_j}{\underset{j=1}{\overset{m}{\Σ}}{r}_j}---\left(2\right)$

计算的贡献率和累积贡献率满足式(3)所述条件时，前j种农药即为土壤层的特征农药：

且其中，k_j≥k_j+1 (j＝1,…,m-1) (3)。

4.根据权利要求1所述的筛选方法，其中，步骤2)中初步筛选出地下水中特征农药的步骤如下：

A)对地下水中农药进行检测，检测名单选取该地区使用的农药以及根据迁水溶性和辛醇水分配系数选取农药；

B)结合检测结果根据以下原则初步筛选农药：

(1)该种农药在地下水中的检出率≥20％；

(2)该种农药在地下水中的残留浓度≥0.001μg/L；

(3)该种农药为持久性有机污染物或者是该种农药为国内外优先控制污染物或者是该种农药对人体健康具有风险；

C)根据式(1)～式(3)筛选地下水中的特征农药。

5.根据权利要求1所述的筛选方法，其中，筛选地下水中潜在特征农药的步骤如下：

在筛选出土壤层和地下水中特征农药的基础上，根据以下原则筛选地下水潜在特征农药：

1)该种农药在土壤中的检出率≥40％；

2)该种农药在土壤中的残留浓度≥20μg/kg；

3)该种农药向地下水中迁移；

4)该种农药不是地下水特征农药。