養分汙染

養分汙染，目前仍在世界各地發生。環境中過量的化合物與許多大規模的環境問題有關聯。相關的問題包括有地表水的優養化、、、酸雨、森林中的氮飽和以及。全球在1910年代，繼而又在1940年代為配合糧食需求增長而促進農業繁榮，農業生產則有賴於大量使用化學肥料。肥料是種天然或是化學改性物質，可增加土壤肥沃度。肥料中含有大量的磷和氮，結果是有過量的養分進入土壤。氮、磷和鉀是商業化肥料中的“三大”營養要素，其中每種都對植物具有關鍵的營養作用。 當植物在生長期間沒充分利用到這些氮和磷時，剩餘的會從農田中流出，並對空氣和下游水質產生負面影響。這些養分最終會進入水生生態系統，而加劇優氧化作用。當農民施肥時，其中一些會經逕流攜帶離開，在下游聚積，而產生優氧化現象。緩解養分汙染物排放的方法包括有：養分改善。汙染單個流域中養分汙染的主要決於當地主要的土地利用方式。又分為點源汙染、，或是兩者皆有：一些源自空氣汙染的養分汙染並非一定由當地的土地利用所造成，而是從遙遠的源頭，經長距離傳輸而來。為衡量如何最好防止優養化發生，必須確定導致養分負荷的實際養分和有機物有兩種常見點源方式和非點源方式。氮.由於施用合成肥料、燃燒化石燃料和飼養動物很小，或根本不存在。磷.磷汙染是由於過度使用化肥和而造成，特別在發生土壤侵蝕時，情況會加劇。據估計歐盟由於水侵蝕土壤，可能已有超過100,000噸的磷輸入水體和湖泊中。城市汙水處理廠和一些產業也會排放磷。點源汙染.點源汙染指影響來自一個源頭，養分廢棄物直接從源頭流向水體。這種汙染源相對容易監管。非點源汙染.非點源汙染。已有資料顯示氮運輸與流域中人類活動的各種指標有關聯，包括開發的程度。農業耕作和城市開發是造成此種養分負荷的最大因素。土壤聚積.人類活動產生的養分往往會在土壤中聚積，並停留多年。研究顯示流失到地表水的磷量會隨土壤中磷含量的增加而呈線性增加。由此推測土壤中的大部分養分最終都會進入水中。氮經過土壤，再進入地表水的周轉時間長達數十年。進入地表水的徑流.人類活動產生的養分往往會從陸地轉移到地表水或是地下水。尤其是氮會透過、下水道和其他形式的地表徑流攜帶離開。經過徑流和的養分流失通常與農業有關。現代農業通常透過田地施肥，企圖最大限度把產量升高。但施用的養分經常超過作物所需，導致過多的部分進入地表水或地下水，或是草原。為減少農業養分流失而制定的法規通常遠不及針對汙水處理廠和其他點源汙染者的法規般嚴格。同時還應注意，林地內的湖泊也會受到地表徑流的影響，徑流會把碎屑中的礦物氮和磷攜帶進入水體，導致緩慢，自然發生的優氧化。大氣沉降.由於氨的揮發和一氧化二氮]的產生，而把氮釋放進入大氣。燃燒化石燃料是造成大氣氮汙染的一大人為因素。大氣中的氮經由兩個不同的過程到達地面，第一個是濕沉降。兩者合稱大氣沉降。大氣沉降也會影響水中的養分濃度，特別是在高度工業化地區。影響.於環境和經濟.過量養分會導致下列的結果：由於養分汙染會造成水處理成本上升、商業捕撈魚貝數量降低、休閒捕魚以及旅遊活動減少，而產生經濟影響。於健康.影響包括飲用水中過量的硝酸鹽和飲用水中存在。在發生有害藻華的水中游泳，會導致皮膚疹和呼吸系統問題。降低汙染的措施.養分權交易.養分權交易是水質交易中的一種，是種，用於改善或維持水質。水質交易概念基於的事實是一個流域內，在控制相同汙染物，而汙染源又不相同時，會有截然不同成本的情況。任何參與者若是在降低汙染物的作業中超越設定的標準，可得到某種信用額度，並可售予需要這種額度的其他參與者。同樣的原則適用於養分權交易。基本上就是“汙染者自付原則”，參與者均受此原則監管。非營利組織在2013年釋出一份對水質交易的總結報告，說明其中有三種主要資金提供者：流域中受到保護的受益者、產生汙染者及“公益支付者” 。截至2013年，絕大多數的支付是由“公益支付者”所發動。:11養分分.所謂養分分指的是估算從不同進入水體的的養分數量。對歐洲水體，農業通常是其中氮的主要而在許多國家，家庭和工業往往是磷的主要在水質受過量養分影響的地方，養分分模型可用來識別汙染源，提供符合比例和務實的水資源管理。負荷劃分建模有兩種廣泛的方法，(i) 以負荷為導向，根據河流中得到的監測資料和 (ii) 以源頭為導向，對擴散或非點源汙染排放量，使用通常具有相似特徵集水區出口係數模型計算而得。例如源頭負荷分配模型 (Source Load Apportionment Model ，SLAM) 是採用後者的方法，透過整合點排放資訊和流域資料，包括水文地質特徵，以估算地表水出水口中的氮與磷的相對數量。國家案例.美國.根據州環境機構的調查，農業非點源 (NPS) 汙染是全美國水質汙染的最大:10根據聯邦 (CWA)，NPS汙染並未受排放許可證管轄。}美國國家環境保護局和各州已採用贈款、合作夥伴關係和示範專案等措施來激勵農民調整他們的農作方式，並減少地表徑流。:10–11制定養分政策.1972年透過的《清潔水法案》規定各州制定養分規範和標準的基本要求。實施此水質計劃對EPA和各州而言均為一項重大的科學、技術和資源密集型的挑戰，到21世紀依然是如此。EPA於1978年發布一項汙水管理條例，開始處理全國幾十年來日益嚴重的氮汙染問題。該機構在1998發布一項國家養分戰略，重點在制定養分規範。EPA在2000年至2010年間釋出河流/溪流、湖泊/水庫、河口和濕地的聯邦級養分規範及相關指導。這些出版物中包含美國14個生態區的“生態”養分規範。雖然各州可直接採用EPA釋出的規範，但有許多狀況是各州需要把規範修改，以反映出特定地點的條件。EPA在2004年宣告其對總氮 (TN)、總磷 (TP)、(chl-a) 和透明度的數字規範的期望，並建立“共同商定的計劃”以開發國家規範。 該機構在2007年表示美國各州在制定養分規範方面的進展參差不齊。EPA重申其對數字規範的期望，也承諾支援各州制定本身規範的工作。EPA於2007年引入以流域做基礎的NPDES許可證後，針對去除養分和實現區域 (TMDL) ，讓有興趣的團體開發出養分權交易計劃。EPA於2008年釋出一份關於各州制定養分標準的工作進展報告。實際情況是大多數州尚未制定河流和溪流、湖泊和水庫，以及濕地和河口的數字形式養分規範；。EPA在同年成立一由州和EPA專家組成的養分創新工作小組 (NITG)，以監測和評估減少養分汙染的進度。NTIG在2009年釋出一名為“緊急行動呼籲”的報告，表達對日益嚴重的養分汙染持續導致全美水質惡化的擔憂，並建議各州要更加積極制定養分標準。EPA在2011年重申各州需全面制定養分標準，指出飲用水硝酸鹽違規事件在8年內已增加一倍，全國一半溪流的氮和磷含量已達中到高的水平，有害藻華現象正增加中。EPA擬定一個框架，供各州制定減少養分的優先事項和流域級目標。排放許可證.美國許多點源排放者雖然不一定是各流域中的最大養分仍須遵守許可證中的，這些許可證是根據清潔水法案，透過國家汙染物排放消除系統 (NPDES) 所頒發。一些大型市政汙水處理廠，例如華盛頓哥倫比亞特區的已安裝生物養分去除 (BNR) 系統，以符合監管要求。其他的市政當局已對其現有系統的操作程式進行控制養分的調整。大型集中式牲畜飼養作業 (CAFO) 的排放也受NPDES許可證的監管。來自農田的地表徑流是許多流域中養分的主要但被歸類為非點源汙染，不受NPDES許可證的監管。最大每日負荷限制計畫.每日最大負荷限制 (TMDL) 是項監管計劃，規定水體在仍符合清潔水法案水質標準的情況下可接收的最大汙染物排放數量。一份TMDL可對水體中的最低溶解氧 (DO) 水平透過TMDL解決養分汙染是美國國家養分戰略中的主要一環。透過TMDL把流域內所有點源和非點源汙染辨識。為讓點源汙染源符合TMDL的要求，則透過NPDES許可證規範其被允許排放量。針對非點源汙染源的排放，通常採取的是自願遵守的方式。EPA於2010年釋出乞沙比克灣的TMDL，針對整個流域的氮、磷和沈積物汙染問題做規範，覆蓋面積達64,000平方英里。這項監管計劃同時也把河口及其支流涵蓋在內，是迄今EPA所釋出的最大、最複雜的TMDL計畫。為長島灣開發的TMDL計畫，讓{{le|康乃狄克州能源與環境保護局|Connecticut Department of Energy and Environmental Protection}}和{{le|紐約州環境保護局|New York State Department of Environmental Conservation}}能把58.5%的氮減排目標納入監管和法律的框架內。