劉興譽(yù)，楊方社，*，李懷恩，王浩，馬藝?yán)?，張鴻敏，韓琛

（1.西北大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，西安 710127；2.西安理工大學(xué)西北水資源與環(huán)境生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710048）

植被過濾帶對(duì)地表徑流中泥沙和殺蟲劑的凈化效果

劉興譽(yù)1，楊方社1，2*，李懷恩2，王浩1，馬藝?yán)?，張鴻敏1，韓琛1

（1.西北大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，西安 710127；2.西安理工大學(xué)西北水資源與環(huán)境生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710048）

通過含沙水流試驗(yàn)，測定了植被過濾帶對(duì)泥沙、高效氯氟氰菊酯的凈化效果。結(jié)果表明：入流流量、植被條件是影響植被過濾帶攔沙效果的重要因素；高效氯氟氰菊酯的入流濃度越高，植被過濾帶斷面測定濃度沿程降低越快，當(dāng)入流濃度分別為0.3、0.6、0.9mg·L-1時(shí)，草地過濾帶對(duì)高效氯氟氰菊酯的攔截率平均達(dá)到61%、71%、75%，灌草地過濾帶對(duì)高效氯氟氰菊酯的攔截率平均達(dá)到52%、69%、74%；入流流量越大，植被過濾帶監(jiān)測斷面上的高效氯氟氰菊酯濃度沿程降低越慢，當(dāng)流量分別為0.87、3.98、7.8 L·s-1時(shí)，草地過濾帶對(duì)高效氯氟氰菊酯的攔截率平均達(dá)到61%、50%、33%，灌草地過濾帶對(duì)高效氯氟氰菊酯的攔截率平均達(dá)到52%、44%、40%。研究證實(shí)，植被過濾帶能有效攔截泥沙、高效氯氟氰菊酯，對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染具有較好的防治效果。

植被過濾帶；泥沙；高效氯氟氰菊酯；攔截效率

我國是農(nóng)藥生產(chǎn)和使用大國，每年施用0.8×106～1×106t化學(xué)農(nóng)藥[1]，由于農(nóng)藥的利用效率低，約80%的農(nóng)藥直接進(jìn)入環(huán)境[2]。擬除蟲菊酯農(nóng)藥是一類高效、廣譜的殺蟲劑，具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、不易光解、殘留期長等特點(diǎn)，可通過噴霧漂移、降雨降塵、地表徑流及農(nóng)田排水等多種途徑在水體中匯集，對(duì)魚類等水生生物有較高的毒性[3]。高效氯氟氰菊酯是其中的一種，近年來，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)林業(yè)和衛(wèi)生害蟲的防治，雖然有助于提高農(nóng)作物產(chǎn)量，但也帶來了環(huán)境污染和食品安全等問題。

相關(guān)研究表明，植被過濾帶（Vegetative filter strips，VFS）可有效地?cái)r截、滯留泥沙和有效削減進(jìn)入受納水體的氮、磷等污染物負(fù)荷量，因而在防治農(nóng)業(yè)面源污染方面具有顯著作用[4-6]，逐漸成為一種成本低廉且富有成效的生態(tài)工程措施[7]。植被過濾帶自15—16世紀(jì)開始在歐洲得到應(yīng)用，并在1978年被美國推薦為“最佳管理措施”之一[8]，而植被過濾帶在我國的應(yīng)用還處于探索階段。目前國內(nèi)專家學(xué)者進(jìn)行了一系列有關(guān)植被過濾帶的試驗(yàn)研究，如李懷恩等[5]研究了植被過濾帶對(duì)地表徑流中污染物的凈化效果，黃沈發(fā)等[9]對(duì)上海地區(qū)濱岸緩沖帶植被的選擇及其種植開展了試驗(yàn)研究，卜曉莉等[10]針對(duì)湖濱林草復(fù)合緩沖帶對(duì)泥沙和氮磷的攔截效果進(jìn)行了研究，何聰?shù)萚11]模擬研究了草皮緩沖帶對(duì)農(nóng)田徑流中氮磷的去除效果，肖波等[12]研究表明植被過濾帶對(duì)除草劑阿特拉津具有較好的攔截效果。目前，針對(duì)植被過濾帶對(duì)氮、磷以及泥沙的凈化效果研究較多[9-11]，而對(duì)農(nóng)藥等新型農(nóng)業(yè)污染物的研究普遍較少[12-14]。國內(nèi)外對(duì)于高效氯氟氰菊酯的研究主要集中在分析方法、農(nóng)副產(chǎn)品和土壤中的殘留行為[15-16]、生理毒性[17-18]等方面，關(guān)于植被過濾帶對(duì)高效氯氟氰菊酯凈化效果的研究還未見報(bào)道。

本文通過含沙水流試驗(yàn)，比較分析了不同植被過濾帶條件下泥沙、高效氯氟氰菊酯的入流、出流濃度，探討了不同參數(shù)條件下，植被過濾帶對(duì)泥沙、高效氯氟氰菊酯的凈化效果及其主要影響，以期在防治高效氯氟氰菊酯引起的農(nóng)業(yè)污染過程中，為植被過濾帶的規(guī)劃與設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)域概況

本試驗(yàn)在陜西省眉縣首善鎮(zhèn)余管營村的野外試驗(yàn)基地開展，試驗(yàn)地土壤為黃黏土，土壤有機(jī)質(zhì)含量為8.18～34.34 g·kg-1，pH 7.15～8.5，屬于微堿性土壤，高效氯氟氰菊酯未檢出。本試驗(yàn)設(shè)置2條植被過濾帶，分別為草地過濾帶（野生草本植物）和灌草地過濾帶（野生草本植物和灌木——水土保持先鋒樹種沙棘）。灌草地過濾帶0.6～6.4m段種植5排沙棘，植被過濾帶尺寸均為7m×1.2m。沙棘栽植時(shí)間為2015年3月，均采用交錯(cuò)梅花型布置方式栽植。過濾帶之間修建隔水墻，其上游建有蓄水池和消力池，蓄水池出口處安裝閥門，用于控制流量。試驗(yàn)設(shè)施平面圖見圖1，植被措施剖面圖見圖2。

圖1 試驗(yàn)設(shè)施平面圖Figure1 Layoutof the test facilities

圖2 植被措施剖面圖Figure 2 Profile of the vegetation

過濾帶植被調(diào)查結(jié)果顯示：草地過濾帶生長有艾草（Artemisiaprinceps）、小蓬草（Conyza Canadensis（L.）Cronq）等草本植物，密度較小；灌草地過濾帶內(nèi)沙棘長勢(shì)良好，但沙棘過高的郁閉度影響了過濾帶內(nèi)草本群落的發(fā)育，沙棘下生長有低矮的狗尾巴草（Setairaviridis（L.）Beauv）、三葉草（Trifolium repens L.）。

1.2 試驗(yàn)過程和測定方法

1.2.1 試驗(yàn)過程

向蓄水池中分別加入泥沙和泥沙-農(nóng)藥，以模擬農(nóng)田地表徑流，通過放水試驗(yàn)，采集植被過濾帶入流和出流水樣。泥沙濃度為10 g·L-1，高效氯氟氰菊酯濃度分別為0.3、0.6、0.9mg·L-1。試驗(yàn)方案見表1。

本次試驗(yàn)時(shí)間為2016年7月4日至7月20日。試驗(yàn)采集水樣14場次，每場次試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)采樣斷面，依次設(shè)在距進(jìn)水口0.6、1.4、3.0、4.6、6.2、7.0m處，每個(gè)斷面取2個(gè)樣，即每場次試驗(yàn)共收集12個(gè)水樣，總采樣數(shù)為168個(gè)。水流流過每個(gè)斷面1min后迅即在該斷面采樣，采樣點(diǎn)分布在水槽中部水流表面以下2 cm。放水過程中同時(shí)在采樣點(diǎn)處取水樣，然后帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行含沙量及高效氯氟氰菊酯分析。

表1 試驗(yàn)方案Table 1 The experimentalscheme

1.2.2 含沙量和高效氯氟氰菊酯的測定

含沙量的測定：收集的樣品經(jīng)沉淀、過濾、分離后測定徑流（量取體積）和泥沙（烘干后稱質(zhì)量），計(jì)算含沙量，每個(gè)斷面的含沙量取其平均值。

高效氯氟氰菊酯的測定：量取20mL水樣加入50mL的離心管中，加入20mL二氯甲烷，加蓋，振蕩20 s，3800 r·min-1離心5min，取出二氯甲烷層，再用20mL二氯甲烷萃取水樣，合并兩次萃取液后濃縮至近干，甲醇定容1mL，然后用液相色譜測定[19-20]。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

為定量分析植被過濾帶的凈化效果，本研究以污染物質(zhì)量濃度削減率作為凈化效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)，同時(shí)使用Origin 8.5軟件繪制相關(guān)圖表。凈化效果的評(píng)價(jià)公式如下：

式中：Rc為污染物質(zhì)量濃度削減率，%；C進(jìn)為入流污染物質(zhì)量濃度，mg·L-1；C出為出流污染物質(zhì)量濃度，mg·L-1。

2 結(jié)果與分析

2.1 植被過濾帶對(duì)泥沙的攔截效果

泥沙濃度隨植被過濾帶長度的變化關(guān)系見圖3。圖3（a）是流量為1.08 L·s-1時(shí)泥沙濃度隨植被過濾帶長度的變化關(guān)系圖，草地過濾帶泥沙濃度先增大后減小，然后略微增大再減小，整體上呈減小趨勢(shì)。這是由于徑流剛進(jìn)入過濾帶，徑流量大，流速較快，挾沙能力較強(qiáng)，泥沙濃度增大；隨著徑流向前推移，過濾帶表面糙率大，土壤滲透性強(qiáng)，部分徑流進(jìn)入土壤內(nèi)部，徑流量變小，速度變緩，挾沙能力降低[21]；可能由于草地過濾帶中間少許區(qū)域草本植物密度相對(duì)較低，個(gè)別地方下墊面近乎裸露，易于被侵蝕沖刷，泥沙濃度略顯增大。灌草地過濾帶泥沙濃度先減小后增大再減小，整體上呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)。這是由于徑流剛進(jìn)入過濾帶內(nèi)，由于沙棘對(duì)水流的阻滯作用，導(dǎo)致流速減小，挾沙能力降低；隨著徑流的向前推移，泥沙濃度顯著增大，可能由于沙棘根圍處土壤滲透性弱，加之植被過濾帶后段沙棘長勢(shì)較差，徑流量變大，挾沙能力增強(qiáng)。流量為1.08 L·s-1時(shí)，在0.6、1.4、3.0、4.6、6.2、7.0m處，草地過濾帶對(duì)泥沙的攔截效率分別為84.77%、78.85%、85.48%、83.26%、83.90%、88.66%，灌草地過濾帶對(duì)泥沙的攔截效率分別為91.73%、93.52%、93.24%、86.52%、87.46%、94.34%，整體上灌草地過濾帶對(duì)泥沙的攔截效果較好。這主要是由于灌草地過濾帶內(nèi)除沙棘之外還有大量低矮狗尾巴草、三葉草，其密度較大，而草地過濾帶內(nèi)大多為艾草、小蓬草等草本植物，密度較小。

圖3 不同流量情況下泥沙濃度隨植被過濾帶長度的變化關(guān)系Figure 3 Relationship between the sedimentconcentration and thelength ofVFSunder differentdischarges

圖3（b）是流量為6.02 L·s-1時(shí)，泥沙濃度隨植被過濾帶長度的變化關(guān)系圖。草地過濾帶泥沙濃度呈逐漸增大趨勢(shì)。灌草地過濾帶泥沙濃度先增大后減小，然后增大再減小，但整體呈增大趨勢(shì)。這是由于流量較大時(shí)，過濾帶內(nèi)的徑流深度也隨之加深，水流漫過較低矮的草本植物形成淹沒流，此時(shí)曼寧糙率較非淹沒流時(shí)大幅降低，且會(huì)隨著水流深度的增加而減小，從而造成植被過濾帶對(duì)水流的阻滯作用下降[22]。灌草地過濾帶泥沙濃度波動(dòng)明顯，主要是因?yàn)樯臣瑢?duì)水流有一定的阻滯作用。流量為6.02 L·s-1時(shí)，在0.6、1.4、3.0、4.6、6.2、7.0m處，草地過濾帶對(duì)泥沙的攔截效率分別為94.16%、92.55%、92.57%、92.97%、90.57%、88.91%，灌草地過濾帶對(duì)泥沙的攔截效率分別為90.61%、88.48%、90.66%、89.46%、87.19%、88.34%。整體上草地過濾帶對(duì)泥沙的攔截效果較好。這主要是由于草地過濾帶中水流未漫過艾草和小蓬草等草本植物，艾草和小蓬草對(duì)水流阻滯作用相對(duì)較大。

上述分析表明，入流流量、植被密度長勢(shì)等是影響植被過濾帶攔沙效果的重要因素。

2.2 植被過濾帶對(duì)徑流中高效氯氟氰菊酯的攔截效果

高效氯氟氰菊酯濃度隨植被過濾帶長度的變化關(guān)系見圖4和圖5。

圖4表明，不同高效氯氟氰菊酯入流濃度情況下，其濃度隨過濾帶長度增加而減小，且二者均成顯著的線性負(fù)相關(guān)關(guān)系：入流濃度為0.3mg·L-1時(shí)，r灌= -0.93，r草=-0.91；入流濃度為0.6mg·L-1時(shí)，r灌=-0.93，r草=-0.93；入流濃度為0.9mg·L-1時(shí)，r灌=-0.93，r草= -0.92。3種不同入流濃度下（0.3、0.6、0.9mg·L-1），草地過濾帶監(jiān)測斷面高效氯氟氰菊酯濃度沿程降低率依次為0.011、0.013、0.016；灌草地過濾帶監(jiān)測斷面高效氯氟氰菊酯濃度沿程降低率依次為0.011、0.013、0.014，其降低速率快慢與入流濃度大小呈同一趨勢(shì)，即入流高效氯氟氰菊酯濃度越高，則其監(jiān)測斷面濃度沿程降低越快。

圖4（a）中，草地過濾帶高效氯氟氰菊酯濃度明顯小于灌草地過濾帶，在0.6、1.4、3.0、4.6、6.2、7.0m處，草地過濾帶對(duì)高效氯氟氰菊酯的攔截效率分別為43.03%、55.06%、63.88%、61.52%、67.60%、72.21%，灌草地過濾帶分別為38.41%、44.96%、47.26%、59.42%、 54.74%、65.03%，即草地過濾帶對(duì)徑流中高效氯氟氰菊酯的攔截效果較好。圖4（b）中，草地過濾帶高效氯氟氰菊酯濃度略小于灌草地過濾帶，在0.6、1.4、3.0、4.6、6.2、7.0m處，草地過濾帶對(duì)高效氯氟氰菊酯的攔截效率分別為64.17%、63.15%、73.15%、70.56%、75.70%、78.17%，灌草地過濾帶分別為62.51%、62.19%、69.24%、74.93%、73.53%、76.24%，即草地過濾帶對(duì)徑流中高效氯氟氰菊酯的攔截效果略好。圖4 （c）中，過濾帶前2m范圍內(nèi)，草地過濾帶高效氯氟氰菊酯濃度大于灌草地過濾帶，過濾帶2～7m范圍內(nèi)，灌草地過濾帶高效氯氟氰菊酯濃度大于草地過濾帶。出現(xiàn)這一現(xiàn)象，可能是由于放水試驗(yàn)剛開始時(shí)，灌草地過濾帶和草地過濾帶入流流量略有偏差。在0.6、1.4、3.0、4.6、6.2、7.0m處，草地過濾帶對(duì)高效氯氟氰菊酯的攔截效率分別為68.16%、70.13%、74.06%、78.67%、75.67%、81.59%，灌草地過濾帶分別為70.64%、71.14%、70.01%、76.05%、78.70%、79.69%，即草地過濾帶對(duì)徑流中高效氯氟氰菊酯的攔截效果略好。

圖4 不同入流濃度情況下高效氯氟氰菊酯濃度隨植被過濾帶長度變化關(guān)系Figure 4 Relationship between the concentration of Lambdacyhalothrin and the length of VFSunderdifferentconcentrations

上述分析表明，在不同高效氯氟氰菊酯入流濃度情況下，草地過濾帶對(duì)徑流中高效氯氟氰菊酯的攔截效果優(yōu)于灌草地過濾帶。入流濃度為0.3、0.6、0.9mg· L-1時(shí)，草地過濾帶對(duì)高效氯氟氰菊酯的攔截率平均達(dá)到61%、71%、75%，灌草地過濾帶對(duì)高效氯氟氰菊酯的攔截率平均達(dá)到52%、69%、74%。

圖4（a）和圖5表明，不同流量情況下，高效氯氟氰菊酯濃度隨過濾帶長度增加而減小，且二者均呈顯著的線性負(fù)相關(guān)關(guān)系：入流流量為0.87 L·s-1時(shí)，r灌= -0.93，r草=-0.91；入流流量為3.98 L·s-1時(shí)，r灌=-0.94，r草=-0.93；入流流量為7.8L·s-1時(shí)，r灌=-0.94，r草=-0.85。3種不同入流流量情況下（0.87、3.98、7.8 L·s-1），草地過濾帶監(jiān)測斷面高效氯氟氰菊酯濃度沿程降低率依次為0.011、0.010、0.007；灌草過濾帶監(jiān)測斷面高效氯氟氰菊酯濃度沿程降低率依次為0.011、0.010、0.010，其降低速率快慢與入流流量大小呈相反趨勢(shì)，即入流流量越大則其監(jiān)測斷面濃度沿程降低越慢。

圖5（a）中，草地過濾帶高效氯氟氰菊酯濃度明顯小于灌草地過濾帶，在0.6、1.4、3.0、4.6、6.2、7.0m處，草地過濾帶對(duì)高效氯氟氰菊酯的攔截效率分別為39.79%、38.52%、49.62%、58.95%、57.09%、58.62%，灌草地過濾帶分別為34.09%、33.72%、44.68%、40.83%、52.95%、55.97%，即草地過濾帶對(duì)徑流中高效氯氟氰菊酯的攔截效果明顯較好。圖5（b）中，灌草地過濾帶高效氯氟氰菊酯濃度小于草地過濾帶，在0.6、1.4、3.0、4.6、6.2、7.0m處，灌草地過濾帶對(duì)高效氯氟氰菊酯的攔截效率分別為27.08%、35.62%、37.80%、37.10%、48.17%、52.38%，草地過濾帶分別為23.33%、29.53%、33.95%、27.82%、38.22%、43.66%，即灌草地過濾帶對(duì)徑流中高效氯氟氰菊酯的攔截效果較好。

上述分析表明，在流量分別為0.87 L·s-1和3.98 L·s-1時(shí)，草地過濾帶對(duì)徑流中高效氯氟氰菊酯的攔截效果優(yōu)于灌草地過濾帶；當(dāng)流量為7.8 L·s-1時(shí)，灌草地過濾帶對(duì)徑流中高效氯氟氰菊酯的攔截效果優(yōu)于草地過濾帶；當(dāng)流量分別為0.87、3.98、7.8 L·s-1時(shí)，草地過濾帶對(duì)高效氯氟氰菊酯的攔截率平均達(dá)到61%、50%、33%，灌草地過濾帶對(duì)高效氯氟氰菊酯的攔截率平均達(dá)到52%、44%、40%。

圖5 不同流量情況下高效氯氟氰菊酯濃度隨植被過濾帶長度變化關(guān)系Figure 5 Relationship between the concentration of Lambdacyhalothrin and the length ofVFSunderdifferentdischarges

3 討論

關(guān)于植被過濾帶對(duì)污染物凈化效果的影響，對(duì)于入流流量、泥沙濃度等的選取，目前仍然存在差異。根據(jù)相關(guān)研究[5，23]以及調(diào)查當(dāng)?shù)剞r(nóng)田灌溉強(qiáng)度等，結(jié)合具體試驗(yàn)條件，設(shè)定入流流量分別為0.87、1.08、3.98、6.02、7.8 L·s-1，泥沙濃度為10 g·L-1。為了使高效氯氟氰菊酯濃度更能接近實(shí)際情況，本次研究隨機(jī)調(diào)查30戶農(nóng)戶，分為3組（每組10戶），第一組高效氯氟氰菊酯平均配方量為0.15mg·L-1，第二組為0.69mg· L-1，第三組為1.37mg·L-1。鑒于此，本研究設(shè)定高效氯氟氰菊酯濃度分別為0.3、0.6、0.9mg·L-1。

試驗(yàn)方案中放水時(shí)間有差異，原因可能是由于植被過濾帶內(nèi)土壤初始含水率不同、植被過濾帶內(nèi)植被條件不同、植物栽植密度不同、地表粗糙度不同等。當(dāng)流量為1.08 L·s-1時(shí)，灌草地過濾帶內(nèi)除沙棘外還有大量的低矮狗尾巴草、三葉草，密度較大，對(duì)水流阻滯作用較大，而草地過濾帶內(nèi)草本植物密度較小，對(duì)水流阻滯作用較小，故灌草地過濾帶對(duì)泥沙的攔截效果較好。當(dāng)流量為6.02 L·s-1時(shí)，過濾帶內(nèi)徑流深度增加，水流漫過灌草地過濾帶中的低矮草本植物，沙棘對(duì)水流阻滯起主要作用，而在草地過濾帶中水流未漫過艾草和小蓬草等草本植物，其對(duì)水流阻滯作用相對(duì)較大，故草地過濾帶對(duì)泥沙的攔截效果較好。入流流量越低，植被過濾帶對(duì)高效氯氟氰菊酯的凈化效果越好，這主要是由于沖刷水流與土壤和植被過濾帶接觸時(shí)間更長，故入滲量更多、產(chǎn)流量更少、污染物攔截率更高[24]；入流流量越高時(shí)，其凈化效果恰好相反。相同流量、相同濃度情況下，灌草地過濾帶和草地過濾帶對(duì)高效氯氟氰菊酯的凈化效果有差異，可能是多種影響因素共同作用的結(jié)果，主要包括：①植物類型及其生長特性：植物對(duì)有機(jī)農(nóng)藥有降解作用，植物中含有各種羧酸酯酶同功酶，且因植物物種的不同而存在差異[25]，植物中所含有的色素可將擬除蟲菊酯類農(nóng)藥進(jìn)行緩慢氧化分解[26]；②顆粒物及微生物：土壤及水體中顆粒物的吸附作用是減少擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的重要途徑[26]，土壤根際微生物可通過生物過程分解并降解部分污染物質(zhì)[27]；③污染物特性；④植被過濾帶及其徑流的水力學(xué)特征[28]；⑤過濾帶土壤理化性質(zhì)：氧化還原潛勢(shì)、有機(jī)質(zhì)含量、土壤中粘土比例和分布等[29]。關(guān)于植被過濾帶對(duì)高效氯氟氰菊酯凈化效果的機(jī)理還需進(jìn)一步深入研究。

目前，植被過濾帶在我國的實(shí)際應(yīng)用案例較少。就此試驗(yàn)而言，可利用田地邊緣地帶、公路兩側(cè)緩坡的自然草本植物（或者栽植灌木草本植物），既能攔截污染物，又起到綠化環(huán)境的效果，有較強(qiáng)的實(shí)用性。植被過濾帶設(shè)計(jì)除要考慮長度、寬度、植被類型等因素外，還要考慮土地利用狀況、經(jīng)濟(jì)效益等因素。建議在農(nóng)業(yè)面源污染嚴(yán)重區(qū)域，因地制宜，盡快建立植被過濾帶示范基地，為科學(xué)研究提供更詳實(shí)的資料，為我國植被過濾帶的發(fā)展應(yīng)用提供指導(dǎo)方案。

4 結(jié)論

（1）流量為1.08 L·s-1時(shí)，灌草地植被過濾帶對(duì)泥沙的攔截效果較好；流量為6.02 L·s-1時(shí)，草地植被過濾帶對(duì)泥沙的攔截效果較好。入流流量、植被條件等均是影響植被過濾帶攔沙效果的重要因素。

（2）高效氯氟氰菊酯的入流濃度越高，植被過濾帶斷面測定濃度沿程降低越快。當(dāng)入流濃度分別為0.3、0.6、0.9mg·L-1時(shí)，草地過濾帶對(duì)高效氯氟氰菊酯的攔截率平均達(dá)到61%、71%、75%，灌草地過濾帶對(duì)高效氯氟氰菊酯的攔截率平均達(dá)到52%、69%、74%。

（3）入流流量越大，植被過濾帶監(jiān)測斷面上的高效氯氟氰菊酯濃度沿程降低越慢。當(dāng)流量分別為0.87、3.98、7.8 L·s-1時(shí)，草地過濾帶對(duì)高效氯氟氰菊酯的攔截率平均達(dá)到61%、50%、33%，灌草地過濾帶對(duì)高效氯氟氰菊酯的攔截率平均達(dá)到52%、44%、40%。

研究證實(shí)，植被過濾帶能有效攔截泥沙，削減高效氯氟氰菊酯，對(duì)農(nóng)田水土流失和農(nóng)業(yè)面源污染具有較好的防治效果。

[1]王雪芳.農(nóng)藥污染與生態(tài)環(huán)境保護(hù)[J].廣西農(nóng)學(xué)報(bào),2004（2）：21-24.

WANG Xue-fang.Pesticide pollution and ecological environment protection[J].JournalofGuangxiAgriculture,2004（2）：21-24.

[2]羅天雄,吳傳兵.農(nóng)藥殘留控制研究現(xiàn)狀與展望[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技, 2006（3）：37-38.

LUOTian-xiong,WUChuan-bing.Research statusand prospectofpesticide residue control[J].Modern Agricultural Sciencesand Technology, 2006（3）：37-38.

[3]王培蘭,蘇國成,周常義.微生物降解擬除蟲菊酯類農(nóng)藥研究進(jìn)展[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,39（9）：87-90.

WANGPei-lan,SUGuo-cheng,ZHOUChang-yi.Progressofbiodegradation of pyrethroid pesticides bymicroorganism[J].Guangdong AgriculturalSciences,2012,39（9）：87-90.

[4]李懷恩,張亞平,蔡明,等.植被過濾帶的定量計(jì)算方法[J].生態(tài)學(xué)雜志,2006,25（1）：108-112.

LIHuai-en,ZHANGYa-ping,CAIMing,etal.Quantitative calculation methods for vegetative filter strips[J].Chinese Journal of Ecology,2006, 25（1）：108-112.

[5]李懷恩,鄧娜,楊寅群,等.植被過濾帶對(duì)地表徑流中污染物的凈化效果[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2010,26（7）：81-86.

LIHuai-en,DENG Na,YANG Yin-qun,et al.Clarification efficiency ofvegetative filter strips to severalpollutants in surface runoff[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2010,26 （7）：81-86.

[6]高大文,楊帆.濱岸緩沖帶在水源地農(nóng)業(yè)面源污染防治上的應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2010,33（10）：92-96.

GAO Da-wen,YANG Fan.Riparian buffer zone in controlling water contamination from agricultural non-point source pollution[J].EnvironmentalScience&Technology,2010,33（10）：92-96.

[7]張建春,彭補(bǔ)拙.河岸帶研究及其退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2003,23（1）：56-73.

ZHANG Jian-chun,PENG Bu-zhuo.Study on riparian zone and the restoration and rebuilding of its degraded ecosystem[J].Acta Ecologica Sinica,2003,23（1）：56-73.

[8]Dabney SM,MooreM T,LockeM A.Integratedmanagementof in-field, edge-of-field,and after-field buffers[J].Journalof the AmericanWater ResourcesAssociation,2006,42（1）：15-24.

[9]黃沈發(fā),吳建強(qiáng),唐浩,等.濱岸緩沖帶對(duì)面源污染物的凈化效果研究[J].水科學(xué)進(jìn)展,2008,19（5）：722-728.

HUANGShen-fa,WU Jian-qiang,TANGHao,etal.Study of clarification for riparian-buffer to non-point pollution[J].Advances in Water Science,2008,19（5）：722-728.

[10]卜曉莉,王利民,薛建輝.湖濱林草復(fù)合緩沖帶對(duì)泥沙和氮磷的攔截效果[J].水土保持學(xué)報(bào),2015,29（4）：32-36.

BUXiao-li,WANG Li-min,XUE Jian-hui.Study on sedimentand nutrient retention efficiency of integrated tree-grass riparian buffer strips [J].JournalofSoilandWater Conservation,2015,29（4）：32-36.

[11]何聰,劉璐嘉,王蘇勝,等.不同寬度草皮緩沖帶對(duì)農(nóng)田徑流氮磷去除效果研究[J].水土保持研究,2014,21（4）：55-58.

HE Cong,LIU Lu-jia,WANG Su-sheng,et al.Effects of grass buffer stripswith differentwidths on nitrogen and phosphorus removal efficiency of farm land runoff[J].Research of Soil and Water Conservation, 2014,21（4）：55-58.

[12]肖波,薩仁娜,陶梅,等.草本植被過濾帶對(duì)徑流中泥沙和除草劑的去除效果[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2013,29（12）：136-144.

XIAO Bo,SA Ren-na,TAOMei,etal.Removing effectsof grass filter strips on sediment and herbicide from runoff in simulated experiment [J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2013,29（12）：136-144.

[13]王良民,王彥輝.植被過濾帶的研究和應(yīng)用進(jìn)展[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2008,19（9）：2074-2080.

WANG Liang-min,WANG Yan-hui.Research and application advanceson vegetative filer strip[J].Chinese Journal of Applied Ecology, 2008,19（9）：2074-2080.

[14]陶梅,薩仁娜.植被過濾帶防治農(nóng)業(yè)面源污染研究進(jìn)展[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,40（1）：91-94.

TAO Mei,SA Ren-na.Research progresses in control of agricultural non-point pollution by vegetative filter strips[J].Journal of Shanxi A-griculturalSciences,2012,40（1）：91-94.

[15]李慧冬,張海松,陳子雷,等.高效氯氟氰菊酯在玉米和土壤中的殘留及消解動(dòng)態(tài)[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2010,19（5）：1103-1107.

LIHui-dong,ZHANG Hai-song,CHEN Zi-lei,et al.Residues and degradation of Lambda-cyhalothrin in Zeamays L.and soil[J].Ecology and EnvironmentalSciences,2010,19（5）：1103-1107.

[16]張希躍,吳迪,潘洪吉,等.氯蟲苯甲酰胺和高效氯氟氰菊酯在豇豆和土壤中的殘留行為[J].農(nóng)藥學(xué)學(xué)報(bào),2016,18（4）：481-489.

ZHANG Xi-yue,WU Di,PAN Hong-ji,et al.Residual behavior of chlorantraniliprole and Lambda-cyhalothrin in cowpea and soil[J]. Chinese JournalofPesticide Science,2016,18（4）：481-489.

[17]Al-Sarar A S,Abobakr Y,Bayoumi A E,et al.Reproductive toxicity and histopathological changes induced by Lambda-cyhalothrin inmale mice[J].Environmental Toxicology,2014,29（7）：750-762.

[18]夏曉華,張林霞,趙炫超,等.高效氯氟氰菊酯對(duì)大鱗副泥鰍的急性毒性和遺傳毒性[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,52（15）：3612-3614.

XIA Xiao-hua,ZHANG Lin-xia,ZHAOXuan-chao,etal.Study on acute toxicity and genetic toxicity of Lambda-cyhalothrin to Paramisgurnusdabryanus[J].HubeiAgricuhuralSciences,2013,52（15）：3612-3614.

[19]張芬,張新忠,陳宗懋,等.兩種不同溶解度農(nóng)藥殘留在茶湯中的浸出規(guī)律研究[J].茶葉科學(xué),2013,33（5）：482-490.

ZHANG Fen,ZHANG Xin-zhong,CHEN Zong-mao,et al.Study on the brewing behavior of two kinds of different solubility pesticide from made tea to tea infusion[J].Journal of Tea Science,2013,33（5）：482-490.

[20]鄭玲玲,牟海津,江曉路.食品中高效氯氟氰菊酯的液相色譜快速檢測方法[J].食品科學(xué),2009,30（12）：222-225.

ZHENG Ling-ling,MOUHai-jin,JIANGXiao-lu.Rapid HPLC determination of Lambda-cyhalothrin residue in foods[J].Food Science, 2009,30（12）：222-225.

[21]李懷恩,同新奇,張康,等.沙棘“柔性壩”對(duì)土壤水分調(diào)控作用的試驗(yàn)研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2006,22（11）：69-73.

LIHuai-en,TONG Xin-qi,ZHANG Kang,et al.Experimental research on the soilmoisture regulation of seabuckthorn plant flexible dams[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2006,22（11）：69-73.

[22]Chow V T.Open-channel hydraulics[M].New York:McGraw-Hill, 1959.

[23]孫曉濤,陳傳勝,肖波,等.植被過濾帶攔截徑流和泥沙效果的模型研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2014,34（4）：96-101.

SUN Xiao-tao,CHEN Chuan-sheng,XIAO Bo,et al.Model study of interception effectsof vegetative filter stripson runoff and sediment[J]. JournalofCentral South Forestry University,2014,34（4）：96-101.

[24]申小波,陳傳勝,張章,等.不同寬度模擬植被過濾帶對(duì)農(nóng)田徑流、泥沙以及氮磷的攔截效果[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2014,33（4）：721-729.

SHEN Xiao-bo,CHEN Chuan-sheng,ZHANG Zhang,et al.Interception of runoff,sediment,nitrogen and phosphorus by vegetative filter strips with different width in a simulated experiment[J].Journal of Agro-EnvironmentScience,2014,33（4）：721-729.

[25]Gershater M,Sharples K,Edwards R.Carboxylesterase activities toward pesticide esters in crops and weeds[J].Phytochemistry,2006,67 （23）：2561-2567.

[26]李玲玉,劉艷,顏冬云,等.擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的降解與代謝研究進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2010,33（4）：65-71.

LI Ling-yu,LIU Yan,YAN Dong-yun,et al.Research progress on degradation andmetabolism of pyrethroid insecticides[J].Environmental Science&Technology,2010,33（4）：65-71.

[27]顧笑迎,黃沈發(fā),劉寶興,等.東風(fēng)港濱岸緩沖帶對(duì)水生生物群落結(jié)構(gòu)的影響[J].生態(tài)科學(xué),2006,25（6）：521-525.

GU Xiao-ying,HUANGShen-fa,LIU Bao-xing,etal.Theeffectof riparian buffer zone on theaquatic community structure in Dongfeng port [J].Ecologic Science,2006,25（6）：521-525.

[28]SimpkinsW W,Wineland T R,Andress R J,et al.Hydrogeological constraintson riparian buffers for reduction of diffuse pollution：Examples from the BearCreekwatershed in Iowa[J].Water Scienceand Technology,2002,45（9）：61-68.

[29]Vidon P,Hill A R.Denitrification and patterns of electron donors and acceptors in eight riparian zoneswith contrastinghydrogeology[J].Biogeochemistry,2005,71（2）：259-283.

Clarification efficiency of vegetative filter stripson sedimentand pesticide in surface runoff

LIUXing-yu1,YANGFang-she1,2*,LIHuai-en2,WANGHao1,MAYi-kun1,ZHANGHong-min1,HANChen1
（1.College ofUrban and Environmental Science,NorthwestUniversity,Xi′an 710127,China;2.NorthwestWater Resources and Environment Ecology Key Laboratory ofMinistry ofEducation atXi′an University of Technology,Xi′an 710048,China）

In this study,via the field flow experiment,the interception efficiency of Vegetative filter strips（VFS）on sedimentand Lambdacyhalothrin wasmeasured.The results showed that the inflow discharge and vegetation conditions are important influencing factors for sediment retention.The higher the inflow concentration of Lambda-cyhalothrin is,themore quickly the VFS′s sectional concentrations decrease with the length.When the inflow concentrations are 0.3,0.6,0.9mg·L-1,the interception rate of the herb VFSon Lambda-cyhalothrin are 61%,71%,75%,respectively,and the interception rate of the shrub-herb VFSon Lambda-cyhalothrin are 52%,69%,74%,respectively. The greater the inflow discharge is,the lower the VFS′s sectional concentrations decrease lengthwise.When the inflow discharges are 0.87, 3.98,7.8 L·s-1,the interception rate of the herb VFSon Lambda-cyhalothrin are 61%,50%,33%,respectively,and the interception rate of the shrub-herb VFSon Lambda-cyhalothrin are 52%,44%,40%,respectively.The study evidenced thatVFScan effectively interceptsedimentand Lambda-cyhalothrin,which has better prevention effects on agriculturalnon-pointsource pollution.

vegetative filter strips;sediment;Lambda-cyhalothrin;interception efficiency

X592

A

1672-2043（2017）05-0974-07

10.11654/jaes.2016-1507

2016-11-27

劉興譽(yù)（1989—），男，碩士研究生，主要從事水土保持、生態(tài)工程及環(huán)境保護(hù)方面的研究。E-mail：lxy060659@163.com

*通信作者：楊方社E-mail：yangfangshe978@163.com

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51279163）；西北旱區(qū)生態(tài)水利工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地項(xiàng)目（西安理工大學(xué)）（2016KFKT-4）

Project supported：The National Natural Science Foundation of China（51279163）；The State Key Laboratory Base of Eco-hydraulic Engineering in Arid AreaofNorthwestern China（Xi′an University of Technology）（2016KFKT-4）

劉興譽(yù)，楊方社，李懷恩,等.植被過濾帶對(duì)地表徑流中泥沙和殺蟲劑的凈化效果[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2017,36（5）：974-980.

LIU Xing-yu,YANG Fang-she,LIHuai-en,etal.Clarification efficiency of vegetative filter stripson sedimentand pesticide in surface runoff[J].Journal of Agro-EnvironmentScience,2017,36（5）:974-980.