能力范围7:以环保方式使用除害剂
阿宝41。认识农药在土壤或水中的移动可能受到以下因素的影响:
- 土壤质地
- 侵蚀
- 农药降解
- 农药的持久性
- 降解过程
- 浸出
- 降水径流
- 农药的溶解性
- 农药吸附
- 进入环境的来源
A.土壤质地
土壤类型是决定多少水通过土壤剖面和多少水从表面流出的主要因素。土壤的渗透性决定了水在土壤剖面中的输送潜力。这通常可以从土壤质地推断出来。
质地粗糙的沙子和砾石具有很高的渗透能力，水倾向于通过土壤渗透，而不是从土壤表面流出。因此，粗糙质地的土壤通常具有较高的农药淋滤到地下水的可能性，但较低的地表损失到河流和湖泊的可能性。质地较细的土壤，如粘土和粘土壤土，一般入渗能力较低，因此地表径流相对于渗流较高。因此，农药表面损失的可能性很高，而浸出的可能性很低。然而，这样的土壤可能会表现出较大的孔隙，形成收缩裂缝(干燥时)、虫孔或根道。这些可以延伸到土壤中几英尺，可以作为化学物质的管道。
b .侵蚀
如果在没有掺入的情况下将农药施用于土壤表面，那么在高强度降雨事件期间，农药很容易因径流和侵蚀而损失。地表损失可能会导致河流、湖泊和河口受到污染。表面损失的可能性取决于农药的性质、土壤类型和施用后的时间长短。容易附着在土壤颗粒上或非常不溶的农药倾向于留在土壤表面。有时，当土壤没有作物树冠的保护时，高强度的降雨可能会导致侵蚀和泥沙颗粒流入河流。在高度易蚀的土壤上使用持久性农药尤其值得关注。风险最高的时期是施用后，即农药进入土壤或降解之前。
C.农药降解
农药的降解速率通常用半衰期来表示，即原量的一半被降解所需的时间。每种化合物的半衰期取决于许多因素，包括:
- 化学结构。有些类型的化合物比其他类型的化合物更容易通过化学或微生物反应降解。
- 日照量，如果光化学反应起作用。
- 土壤类型。土壤性质在许多方面影响农药的降解。一般情况下，土壤有机质含量和持湿能力越高，农药在土壤中的降解速度越快。
- 温度．微生物和化学反应的速率随着温度的升高而增加，因此随着土壤和空气变暖，农药的降解速度也会加快。
- 土壤含水量。潮湿的土壤条件有利于微生物和化学反应，所以土壤不太干燥时降解速度最快。然而，当土壤水分饱和时，氧气供应逐渐减少，厌氧环境形成。这通常会减缓农药的降解。
- 在土壤中的位置。土壤剖面的上层在化学上和生物学上最活跃。一旦农药移动到生根深度以下，由于微生物活性下降，降解率就会变得非常低。
D.农药持久性
低降解率(半衰期长)表明农药倾向于在环境中持续存在，因此仍可用于潜在的地表水或地下水污染。
E.降解过程
大多数农药是有机化合物，在典型的环境条件下会降解。农药降解包括以下几种过程:
- 微生物降解．土壤和植物拥有微生物种群，这些微生物从有机化合物(如农药)的降解中获得能量。区分了两个重要的过程:(1)矿化，其中化合物完全降解为二氧化碳(CO)2)和(2)共代谢，即化学物质转化为其他化合物。
- 光化学反应或者暴露在阳光下分解。这些反应称为光解反应。
- 化学反应。农药可能与空气、水以及土壤和植物中的其他化学物质发生氧化、还原和水解反应。例如，通过一系列反应，涕灭威降解为其他几种化合物。
降解反应通常会产生无害的产物，如二氧化碳，但也会产生本身有毒的化合物，如涕威亚砜和涕威砜，作为涕威降解的中间产物
f .浸出
一旦地下水的污染浓度超过饮用水标准，开采地下水的水井就必须关闭。回收受污染地下水的费用通常高得令人望而却步。
地下水起源于补给，水通过土壤向下渗透到所有土壤孔隙饱和的深度。充电区域可能非常小，也可能延伸到许多平方英里。根据当地地质和地下水流动特征，任何一口井中的水都可能直接从井附近的土地或几英里外的地区补充。浅井通常由来自邻近陆地的水进行补给。
在降雨或融雪期间或紧随其后间歇性地进行补给。在潮湿的土壤条件下，补给带着任何溶解在土壤溶液中的农药。春季施用的农药可能会迅速向下移动，特别是通过粗糙的质地(沙质，砾石)土壤。一旦化学物质转移到根区之外，它就不能被植物吸收，其降解速度就会降低，因此它污染地下水的可能性就会大大增加。
在夏季，农药的浸出很少。降水补充了干燥的土壤，随后被植物吸收。适时降雨是有益的，因为它能促进植物旺盛生长，降低对害虫的易感性。平均而言，在初夏施用的农药比在生长季节早期施用的农药有更低的淋滤潜力，因为干燥的土壤条件和更深的根系通常会阻止水渗透到根区以下的深处。
G.降水径流
水流是农药最重要的运输机制。因此，评估农药向地表水或地下水流失的可能性应包括评估特定地点的水量平衡。水通过降水或灌溉加入土壤，这些水要么渗入土壤，要么从土壤表面流出。入渗的水和流失的水的比例在很大程度上取决于降水的强度和土壤的入渗能力。例如，如果降雨率高，而土壤是压实的粘土壤土，则很少有水进入土壤，大部分水将通过径流流失。当土壤接近饱和，因此从降水中吸收额外水分的能力较低时，情况尤其如此。当径流携带溶解的农药或吸附在侵蚀土壤颗粒上的农药时，就会造成地表水资源的污染。
春季融雪、降雨和低蒸散速率产生潮湿的土壤条件和向下运动的水到地下水。在此期间，由于接近饱和或部分冻结的土壤入渗能力较低，因此径流的潜力很大。此外，由于缺乏保护土壤不受雨滴直接影响的作物冠层，径流和侵蚀往往会加剧。在夏季，高蒸发率和植物的水分吸收可能会减少土壤的水分储存，导致没有任何水分向下渗透。夏季降雨只能部分补充土壤剖面，通常不会超过土壤的保湿能力。除了在高强度雷暴期间外，夏季的径流和侵蚀潜力一般较低，因为有保护性的作物冠层和土壤的吸水能力较高。在晚秋，土壤的蒸散速率急剧下降，超过土壤的保湿能力时，地下水发生补给。在此期间，径流和侵蚀潜力也会增加。由于晚秋和尤其是早春往往是径流、侵蚀和地下水补给最严重的季节，农药管理的目标应是在一年中的这些时候保持较低的土壤农药浓度。
H.农药溶解性
化学物质溶于水的倾向用其溶解度来表示。溶出度低于30 mg/l阈值的农药被认为具有相对较低的浸出潜力。溶解度值大于30 mg/l的农药在降解率和土壤吸附系数较低的情况下可能具有较高的淋滤潜力。如果在土壤中施用可溶性较差的农药，但未纳入土壤，则很有可能因径流或侵蚀而损失。
一、农药吸附
农药被土壤吸附的倾向用其吸附系数表示:
高K(oc)值表明化学物质倾向于被土壤颗粒吸附，而不是留在土壤溶液中。由于农药主要与土壤有机碳结合，除以土壤中有机碳的百分比使吸附系数成为农药特有的特性，与土壤类型无关。吸附系数小于500表明滤出可能造成相当大的损失。
J.进入环境的来源
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农药施用到田间后，可能会有各种各样的命运(图1)。有些农药可能通过挥发进入大气，有些农药可能通过径流和侵蚀进入地表水，有些农药可能在阳光下光解分解。进入土壤的农药可能被植物吸收(随后被清除)，降解为其他化学形式，或向下浸出，可能进入地下水。剩余的被保留在土壤中，继续被植物吸收、降解或淋滤。 如果一种农药不易降解，并随着土壤中向下渗透的水自由移动，它可能会进入地下水。然而，如果农药不溶于水或与土壤颗粒紧密结合，那么它更有可能保留在上层土壤中，少量农药可能通过径流或侵蚀流失到地表水中。 除农药本身的特性外，农药的命运还受到多种天气、土壤和地质条件的影响。为了有效地管理农药，需要研究化学品的性质、环境以及它们之间的相互作用 |
*本资料改编自“水质农药管理”;原则与实践" Van Es, HM和Trautmann, NM。1990.看到http://psep.cce.cornell.edu/facts-slides-self/facts/pestmgt-water-qual-90.aspx有关更详细的信息。