农药在土壤中的降解途径范例6篇

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农药在土壤中的降解途径

农药在土壤中的降解途径范文1

关键词 土壤;农药污染;来源;危害

中图分类号 X592 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2013)05-0238-01

我国是一个农业大国,也是生产和消费农药的大国。目前,农民大多直接向土壤或植物表面喷洒农药,使得土壤受农药污染严重。研究表明,农药在施用过程中只有一部分留在植物上,另一部分进入土壤、空气中[1]。而土壤是农药在环境中的“贮藏库”与“集散地”。研究表明,使用的农药量的80%~90%将最终进入土壤,其中80%以上残留在土壤0~20 cm的表土层[2-3]。土壤农药污染现在已成为一个严重的全球性问题,亟需解决。由于我国是一个农业生产大国,施用农药的量特别大,因此土壤受农药污染的程度也较为严重,严重影响我国农业的生产和发展[4]。

1 土壤农药污染的来源

土壤中农药污染的来源主要有直接和间接2种形式[5-7]。

1.1 直接进入土壤

一是农药直接施于土壤。如一些除草剂或以拌种、浸种和毒谷等形式施入土壤。二是向作物喷洒农药时有一部分直接落到地面上。农药按此途径进入土壤所占的比例在作物生长前期大于生长后期、农作物叶面积指数小的大于叶面积指数大的、颗粒剂大于粉剂、农药雾滴大的大于雾滴小的、静风小于有风。

1.2 间接进入土壤

一是附着在作物上的农药。为防治病虫害向作物喷洒农药时,除一部分直接落到地面,相当部分附着在作物表面,经风吹雨淋落入土壤中。二是悬浮大气中的农药。部分农药随喷洒过程直接进入大气,悬浮于大气中的农药颗粒或以气态形式存在的农药,经雨水溶解和淋失,降落到土壤中。三是动植物残体上的农药。含有农药的动植物残体经分解将农药带入土壤。四是灌溉水中含有的农药。用来灌溉的水体被农药污染,农药随着灌溉过程进入土壤。

2 土壤农药污染的危害

虽然土壤自身有一定的净化能力,但当进入土壤的农药量超过土壤的环境容量时就会形成土壤污染,对土壤生态系统产生严重的影响,同时还会通过食物链进入人体,对人体的健康造成危害。总之,土壤农药污染的危害可以概括为以下几个方面[6-10]。

2.1 对农作物的影响

土壤中残留的农药会通过植物的根系活动逐渐转移至植物中,使得植物中的农药残留量增大,影响农产品的质量,造成农民的经济效益下降。

2.2 对土壤生物的影响

很多农药都会毒杀土壤中的生物,如蚯蚓等。蚯蚓是一种重要的土壤有利生物,可以使土壤保持疏松状态并能使土壤中的肥力提高,但是部分高毒农药会杀死蚯蚓。

2.3 对土壤微生物的影响

不同的农药对土壤中微生物的影响也不同,同一种农药对不同种微生物类群的影响也不同,但总的来讲农药可影响土壤微生物的种群和种群数量。杀菌剂对土壤微生物影响较大,不管是有益微生物还是有害微生物,均被其杀灭或者是抑制生长,如硝化细菌和氨化细菌。此外,土壤中残留的农药还对土壤中的微生物数量造成一定的影响,使得土壤生态系统的功能失调,营养成分不平衡、失调或缺乏,对土壤中生物的生长和代谢不利。

2.4 对人畜健康的影响

土壤中残留农药可被粮食、蔬菜作物吸收,使之遭受污染,并通过食物链危害人畜健康。另外,还可随着土壤表层饮用水进入人或动物体内,对人体的健康造成直接或间接的危害,影响人们的正常生活。

2.5 其他影响

土壤中残留的农药还会使土壤的物理性状发生改变,养分不均匀,最终导致农作物的产量和质量下降。土壤长期受农药影响,最终会使土壤明显酸化。此外,还会使土壤受重金属污染,造成不可挽回的损失。当土壤中的残留农药通过影响某种生物的数量从而影响了当地的生物链就会严重影响环境。比如农药通过稻穗使鸟类数量大减从而使田鼠数量剧增,并进一步影响当地植被物种,破坏环境。除此之外,土壤中的残留农药会破坏土壤的酸碱性从而改变土壤有机物质含量,使土地沙漠化,土壤可用面积减少,进一步影响环境[11]。

3 参考文献

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农药在土壤中的降解途径范文2

关键词土壤环境因子;有机污染物;迁移转化;影响

土壤农药污染是一全球性问题。随着环境问题在全球范围的不断变化,土壤环境污染化学已成为环境化学不可缺少的重要组成部分[1]。在北美、西欧和澳洲等国家,随着各种点源污染得到有效控制,人们关注的焦点逐渐转移到多介质非点源污染,另外土壤环境污染的研究也受到人们日益关注。在我国,受农药使用历史、施药技术以及产品结构等因素影响,土壤农药污染较为严重,制约食品安全与农业可持续发展。随着土壤有机污染物的类型不断增多,大量难降解的有机污染物进入土壤,造成环境的严重污染,影响了农业的可持续发展。土壤中的各种环境因子对有机污染物降解转化有一定的影响,因此,研究这些因子的相互作用,可促进有机污染物在土壤中的消除。

1土壤污染的现状

相对于大气环境和水环境而言,土壤环境的污染源更为复杂,作为有机农药、化肥的直接作用对象,并随着社会发展需求,使得土壤污染物的种类极为繁多。目前,全球生产和使用的农药已达1 300多种,其中被广泛使用的达250多种。我国也已经迈入了世界农药生产和使用大国,现在,我国每年施用逾80万~100万t的化学农药,其中有机磷杀虫剂占40%,高毒农药达到37.4%,且有的化学性质稳定、在土壤中存留时间长[2-4]。大量的农药流失到土壤中,造成土壤环境受到严重污染,影响了农业的可持续发展。造成我国土壤农药污染的农药主要是有机氯与有机磷2类。尽管1985年起,我国就已禁用有机氯农药,但因早期大量使用及其难降解性,土壤中仍有残留,造成作物污染。目前,土壤污染物可以分为传统污染物及新型污染物。

1.1传统污染物

一是传统化学污染物。其又可分为无机污染物和有机污染物两大类,其中传统无机污染物包括汞、镉、 铅、砷、铬等,过量的氮和磷等植物营养元素以及氧化物和硫化物等,传统有机污染物包括DDT、六六六、狄氏剂、艾氏剂和氯丹等含氯化学农药以及DDT的代谢产物DDE和DDD,石油烃及其裂解产物,以及其他各类有机合成产物等。二是物理性污染物。指来自工厂、矿山的各种固体废弃物。三是生物性污染物。指带有各种病菌的城市垃圾和由卫生设施(包括医院、疗养院)排出的废水和废物以及农业废弃物、厩肥等。四是放射性污染物。主要存在于核原料开采、大气层核爆炸地区和核电站的运转,以锶和铯等在土壤环境中半衰期长的放射性元素为主。在这些众多的污染物种类中,以土壤的化学污染物最为普遍、严重和复杂[5]。

1.2新型污染物

近年来,土壤新型污染物受到关注,这类污染物的特点是在土壤环境中的浓度一般较低,但对生态系统的危害和对人体健康的影响较大。这些新型土壤污染物目前主要有四大类[6-7]:一是各种兽药和抗生素对土壤环境的污染。随着动物饲养业和畜牧业的发展,畜禽养殖污染中一个重要的问题就是这些兽药通过动物的排泄以及其他方式导致土壤环境的污染。与兽药污染相对应的是各种抗生素的土壤污染。随着医学事业的发展,各种抗生素将得到日益广泛的应用,由此导致的土壤污染可能会更加复杂。二是大部分溴化阻燃剂在土壤环境中有很高的持久性,能够通过食物链和其他途径累积在人体内,长期接触会妨碍人体大脑和骨骼的发育,并且可能致癌,因此引起人们关注。随着电子工业的不断发展以及各种电子产品的逐渐报废,各种阻燃剂将以各种方式进入土壤环境中,从而造成对土壤的污染。三是“特富龙”不粘锅中使用的化学物质“全氟辛酸铵”以及芳香族磺酸类污染物对土壤的污染。其中,全氟辛烷磺酸(PFOS)是纺织品和皮革制品等防污处理剂的主要活性成分,在民用和工业化产品生产领域用途非常广泛。尽管目前尚没有土壤环境中存在含量的数据,但由于PFOS本身的难分解性、生物高蓄积性和污染的广泛性,有关其土壤环境的污染问题势必将被暴露出来,并成为土壤环境污染化学面临的新课题。四是含有过敏源的植物及花粉对土壤的污染。在法国,近年来发现1种或许起源于北美的豚草属植物(Ambrosiaartem isiifolia)及其花粉,特别是这种花粉由于含有多种潜在的过敏源,能在夏天导致严重的干草热以及哮喘疾病,成为引起人们关注的一种新型土壤污染物。

2土壤环境因子对有机污染的影响

土壤中的微生物、温度、水分、气候、土壤机械组成、含水率、植物根际环境、pH 值、二氧化碳浓度等因素对土壤中有机物的分解与转化有很大的影响。除了有机污染物本身的难降解性以及生物迁移性会对有机物降解速率和效果产生影响外,土壤环境因子也会对有机污染物的迁移转化造成一定的影响。

2.1土壤微生物

有机污染物在土壤中的降解分为非生物降解与生物降解两大类,在生物酶作用下,农药在动植物体内或是微生物体内外的降解即生物降解。微生物降解是指利用微生物降解有机污染物的生物降解过程,降解微生物有细菌、真菌和藻类。虽然在厌氧和需氧条件下多氯化合物都可以降解,但是在厌氧条件下降解速率更快。尽管在好气条件下土壤也有很多分解菌存在,但是在好气的旱田条件下,由于有机氯污染物被土壤吸附,生物活性降低,可以长期残留[8]。微生物降解是消除有机氯农药的最佳途径,通常药剂在土壤中的分解要比在蒸馏水中的分解快得多,将土壤灭菌处理后,药剂在大部分土壤中对有机污染物的分解速率明显受到抑制。

迄今为止,已从土壤、污泥、污水、天然水体、垃圾场和厩肥中分离得到可降解不同农药的活性微生物。活性微生物主要以转化和矿化2种方式,通过胞内或胞外酶直接作用于周围环境中的农药。尽管矿化作用是消除环境中农药污染的最佳方式,但是自然界中此类微生物的种类和数目十分缺乏,而转化作用却相当普遍,某一特定属种的微生物以共代谢方式实现对农药的转化作用,并同环境中的其他微生物以共代谢的方式最终将农药完全降解。

研究显示DDT的分解菌至少涉及30个属,其中包括细菌、酵母、放线菌、真菌以及藻类等微生物。六六六的分解菌除了很早知道的生芽孢梭芽孢杆菌和大肠杆菌外,Matsu mura等人从各种环境中分离出71株有分解六六六能力的细菌、真菌菌株。这些分解菌包括好气性、基本嫌气性、嫌气性等各种细菌以及真菌[9]。

常规环境条件下能降解目标污染物的微生物数量少,且活性比较低,当添加某些营养物包括碳源与能源性物质或提供目标污染物降解过程所需因子,将促进与降解菌生长相关联的有机物的降解代谢,即微生物只能使有机污染物发生转化,而不能利用它们作为碳源和能源维持生长,必须补充其他可以利用的基质,微生物才能生长。在共代谢过程中,微生物通过酶来降解某些能维持自身生长的物质,同时也降解了某些非微生物生长必需的物质。

2.2土壤温度

气候变暖是当今全球性的环境问题,大气中CO2浓度的不断增加对全球气候变化起着极其重要的作用。土壤中CO2的排放主要来自土壤原有有机质和外源有机物(如植物的凋落物、根茬及人为的有机污染物投入)的分解过程[10]。全球气候不断增暖将改变各地的温度场、蒸发量和降水量,而这些变化又影响着土壤有机污染物的分解。

土壤温度影响土壤微生物和酶活性及土壤中溶质的运移,还影响土壤反应的速度和土壤呼吸速率,最终影响土壤中有机污染物的降解转化。在一定温度范围内,温度升高会促进土壤有机污染物的分解,但随着温度的进一步升高,土壤有机污染物对温度的响应程度降低。Miko发现,在平均温度为5 ℃时,温度每升高1 ℃将会引起全球范围内10%土壤有机污染物的丧失;而在平均温度为30 ℃时,温度每升高1 ℃将会使得有机污染物丧失3%[11]。

但是,在冷冻条件下关于土壤有机污染物的分解和微生物的活性还存在分歧。Neilson 研究了冷冻对碳和氮循环的影响,发现冷冻加快了土壤碳和氮的循环速率,但不同植被品种、土壤层次和冷冻程度所增加的幅度不同,而且在冷冻程度非常大时,会促进土壤呼吸和二氧化氮的流量和矿化。

2.3土壤pH值

土壤的pH值对有机污染物的吸附有很大的影响,一般来说,pH值越低,土壤对有机污染物的吸附能力越强。土壤酸碱性通过影响组分和污染物的电荷特性、沉淀溶解、吸附解吸和络合平衡来改变污染物的毒性,土壤酸碱性还通过土壤微生物的活性来改变污染物的毒性。pH值对有机污染物如有机农药在土壤中的积累、转化、降解的影响主要表现为:一是土壤的pH值不同,土壤微生物群落不同,影响土壤微生物对有机污染物的降解作用,这种生物降解途径主要包括生物氧化和还原反应中的脱氯、脱氯化氢、脱烷基化、芳香烃或杂环破裂反应等。二是通过改变污染物和土壤组分的电荷特性,改变两者的吸附、络合、沉淀等特性,导致污染物浓度的改变。

2.4土壤水分

土壤水分是土壤中水溶性成分的运输载体,也是土壤反应得以正常进行的介质。王彦辉认为森林土壤有机污染物的分解速率在很大程度上受控于环境条件,其中含水量起着决定性作用,最佳含水量为被分解物饱和含水量的70%~90%,极度干旱或水分过多都会限制土壤微生物的活动,明显降低土壤中有机污染物的分解速率[12]。但是,Olivier认为在淹水条件下有机污染物料的分解速率加快,在长期的淹水条件下厌氧微生物反复利用腐解发酵的有机物料,会导致较低的净残留碳的矿化[13]。这与淹水、嫌气条件下有机物料的分解速率慢于旱地、分解量低于旱地的传统概念不同。

在非淹水条件下,温度对有机碳分解的影响随着分解时间的延长而逐步减小。淹水条件下培养7 d以后,温度对供试物料有机碳分解的影响不随培养时间的变化而变化。当土壤含水量为300、500 g/kg时,供试物料的有机碳分解最快,而土壤含水量为200 g/kg和淹水条件下的有机碳分解较慢,空白对照培养结果显示土壤有机碳的分解速率随着水分含量的提高而加快[14]。在相同的水热条件下,有机碳的分解量与土壤黏粒含量呈负相关。

不同的土壤含水量对土壤中植物残体的分解速率和土壤腐殖质组分(胡敏酸和富里酸) 数量的影响仍存在争议。由于常规研究土壤有机污染物动态变化的方法存在不足,所以可以通过同位素示踪方法(14C示踪法或13C自然丰度法)进一步定量研究。利用同位素示踪技术可以区分原有土壤有机质与外源有机物分解转化形成的土壤新有机质,从而了解土壤中植物残体分解转化的动态变化规律。

2.5土壤机械组成

土壤质地的差异形成不同的土壤结构和通透性状,因而对环境污染物的截留、迁移、转化产生不同的效应。由于黏土类富含黏粒,土壤物理性吸附、化学吸附及离子交换作用强,具有较强的保肥、保水性能,同时也把进入土壤中的污染物质的有机、无机分子、离子吸附到土粒表面保存起来,增加了污染物转移的难度。

在黏土中加入砂粒,可相对减少黏粒含量,增加土壤通气孔隙,可以减少对污染物的分子吸附,提高淋溶的强度,促进污染物的转移,但要注意到因此可能引起的地下水污染等问题。砂质土类的优点是有机污染物容易从土壤表层淋溶至下层,减轻表土污染物的数量和危害;但是有可能进一步污染地下水,造成二次污染。壤土的性质介于黏土和砂土之间,其性状差异取决于壤土中砂、壤粒含量比例,黏粒含量多,性质偏于黏土类,砂粒含量多则偏于砂土类。

一般而言,黏性土壤中的空气较砂性土壤少,好气性微生物活性受到抑制,土壤黏粒具有保持碳的能力,其含量影响外源有机物(有机化合物、植物残体)及其转化产物的分解速率。随着土壤黏粒含量的增加,土壤有机碳和土壤微生物量碳也增加,土壤有机碳与黏粒含量呈正相关,随着土壤黏粒含量的增加,碳、氮矿化量减少,但矿化部分的碳氮比并不受土壤质地的影响。

2.6气候及二氧化碳含量

气候变化通过影响土壤水分、溶质运移和温度的变化来影响微生物的活动,从而引起土壤中有机污染物含量的变化。凉爽季节向温暖季节转化会导致土壤有机碳的损失,热、湿润的气候有利于有机污染物的分解。在秋季和冬季,土壤中微生物数量增加;在春季积雪融化后,土壤中微生物数量迅速下降,这种微生物群落的动态变化与植物碳、氮的有效性相关联。

大气CO2浓度升高提高了植物的光合作用,使20%~50%光合产物通过根系分泌或死亡输入土壤,从而间接影响土壤生态系统。有些学者认为CO2浓度升高,会增加输入土壤的碳量,刺激土壤微生物的生长和活性,加强土壤的呼吸作用,增加了土壤中有机物的分解速率[15]。多数研究是在土壤—植物系统中进行的,CO2浓度升高通过增加植物同化碳来增加根系生物量,从而增加土壤中碳量输入。于水强研究了土壤外部不同O2、CO2浓度对土壤微生物的活性和土壤有机物分解及其组分的动态变化的影响,认为低CO2浓度有利于有机物的分解和胡敏酸的形成,而高CO2浓度有利于有机物的积累和富里酸的形成。

3结语

土壤是生态环境的重要组成部分,是人类赖以生存的主要资源之一,也是物质生物地球化学循环的储存库,对环境变化具有高度的敏感性。土壤的环境因子存在着不稳定性,但是通过研究最适合土壤中有机污染物降解转化的环境,可改变受污染严重的土壤中有机污染物的含量,改善环境质量,实现可持续发展。

4参考文献

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农药在土壤中的降解途径范文3

关键词:农药,污染,健康,环境保护

 

一、农药污染途径

农药的污染途径众多,但农药之所以会造成严重的污染后果的主要原因在于其基本特性,如:农药的理化特性,包括:农药的溶解性、降解性、附着性、渗透性和内吸性等。

1、直接污染

顾名思义,直接污染就是农药的有害部分直接作用于受污染体。农药直接作用于蔬菜瓜果等可食作物的表面,经过长期的生长过程侵入其内部,在进入食物链,就直接危害人体健康。

2、间接污染

所谓间接污染,就是说作物的食用部分并非农药的直接受体,而是农药经由土壤中的水分养料进入作物体内并富集,从而形成农药残留。

3、违规用药

农民为减小作物受病害、虫害等灾害的影响,不仅会违规交叉使用蔬菜上禁用的高毒农药,例如:甲胺磷、对硫磷、甲基对硫磷等。而且还会频繁用药或增高用药量,这些都是造成农药污染的主要途径。

二、农药污染的危害

1、农药污染对人体健康的危害

农药作为农业生产资料对减轻作物病虫害的防治作用是不可忽略的,但是,它也是一把双刃剑,农药在对作物实施保护的同时会才六在作物体内,通过食物链而危害人体健康。科技论文。具体而言,农药可经过消化道、呼吸道及皮肤三条途径进入人体而引起中毒。尤其是有机磷农药,可以通过皮肤进入人体,从而对人体的健康造成危害。某些高效农药,会引起急性中毒,严重者会引发生命危险。

2、农药对生态环境的污染

随着科学技术的发展,农药对生态环境的影响也得到了重视。农药多是以液体喷洒使用的,在喷洒中或使用后,农药中的拥堵成分会随水分一起蒸发到空气中,从而对大气造成影响,如果污染物的含量超过本底值,并达到一定数值就称为污染。如果污染物浓度超过卫生标准或生物标准,就视之为污染或严重污染。而一旦达到污染或严重污染,就势必会对人体健康、其他生物健康及整个生态平衡造成威胁。

3、农药对水环境的污染

水体中农药的来源主要是以下几个方面:向水体直接施用农药;含有农药成分的雨水落入水体;植物或土壤粘附的农药,经水冲刷或溶解进入水体;生产农药的工业废水或含有农药的生活污水等进入水体等。农药的使用时刻都危害着水环境及水生生物的生存,甚至会破坏水生态平衡。科技论文。如密西西比河、莱茵河等一些世界著名河流的河水中都检测到严重的农药超标问题。

4、农药对土壤的污染

土壤中的农药来源有三种情况:第一种是农药直接进入土壤,如除草剂的施用;第二种是防治病虫害喷撒农田的各类农药。第三种是随着大气沉降,灌溉水和植物残体。而农药对土壤的污染主要有两个方面:第一,深入土壤之中的农药会随着养料和水分进入作物体内;另外还会对土壤微生物的生存造成危害

三、农药污染危害与环境保护措施

众所周知,我国是一个农业大国,所以造成了农药使用品种多、用量大的局面。然而,可有人知晓,对作物所使用的农药中70%~80%直接渗透到自然环境中,并对土壤、水甚至是人们一心想要保护的农产品造成污染,从而进入生物链,对所有生物和人类健康都产生严重的、长期的和潜在的危害性。

尽管我国从实施了“预防为主,综合防治”的植保方针以来,在病虫害防治问题上取得了很大的成效,但是,离完全控制化学农药对环境污染的目标还有很远。植保是我们不能放弃的,如何才能使植保的功能兼顾持续增产、人畜安全、环境保护、生态平衡等多方面。采取相对有效的防治措施,充分发挥自然抑制的作用,将有害生物种群控制在经济损害水平下,使经济效益、环境效益都达到相对平衡的程度。

1、建立有害生物防治新思想体系

摈弃传统的以农药抑制作物病虫害的思想观念,由新的、更合理的方法取代。比如生物防治,利用生物防治作用物来调节有害生物的种群密度,以生物多样性来保护生物,使有害生物的在种族密度保持在经济效益所允许的受害范围以内。科技论文。从持续农业观念看,这种方法是十分可行的。不过从技术上看还有待研究与推广。

2、研究开发有害生物监测新技术

要在植物病原体常规监测方法中的孢子捕捉、诱饵植株利用、血清学鉴定基础上开展病原物分子监测技术的研究,采用现代分子生物学技术监测病原物的种、小种的遗传组成的消长变化规律,为病害长期、超长期预测提供基础资料。对害虫的监测也可利用现代遗传标记技术(RFLP’RAPD等)监测害虫种群迁移规律。对于杂草应充分考虑到杂草群落演替规律,分析农作物——杂草、杂草——杂草间的竞争关系,另外还应考虑使用选择性除草剂给杂草群落造成的影响,对杂草的生态控制进行研究。

3、 建立有害生物的超长期预测和宏观控制

为适应农业的可持续性发展,预测、预报应对有害生物的消长变化做出科学的判断,也就是要对有害生物消长动态实施数年乃至十年的超长期预测。要在更人的时空尺度内进行,其理论依据不单单只是与有害生物种群消长密切相关的气候因子,亦包括种植结构、环保要求、植保政策以及国家为实现农业生产持久稳定发展所制定的政策措施。

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农药在土壤中的降解途径范文4

关键词:农业面源污染;现状;危害

随着我国对环境问题的日渐重视,点源污染已逐步得到了控制和治理,而面源污染问题却越来越突出。面源污染相对点源污染而言,故又被称为非点源污染,是指溶解的和固体的污染物从非特定的地点,在降水(或融雪)的冲刷作用下,通过径流过程汇入收纳水体,并引起水体富营养化或其他形式的污染。面源污染具有位置、途径、数量不确定,随机性大,分布范围广,防治难度大等特点。农业面源污染是面源污染的主要形式之一,是指人们从事农业生产活动时产生的面源污染物,主要来源于禽畜养殖、水产养殖、化肥和农药施用、农膜使用、秸秆污染、农村居民产生的未经收集处理的生活垃圾以及未能纳入规范排放的生活污水等。农业面源污染已带来和潜在的危害已受到世界各国的高度重视,控制农业面源污染已经成为保护环境的重要任务之一。

1.我国农业面源污染现状

农业面源污染目前已经成为了一个全球性的环境污染问题,也是我国水体污染的主要原因之一。根据2014年《中国环境状况公报》,我国七大江河水系均受到不同程度的污染,七大流域和浙闽片河流、西北诸河、西南诸河的国控断面中,Ⅰ类水质断面仅占2.8%,Ⅲ类以下水质断面占71.2%,主要污染指标为化学需氧量、五日生化需氧量和总磷。全国62个重点湖泊中三类水质以下水质湖泊38个,主要污染指标为化学需氧量和总磷,其中太湖为轻度富营养状态,巢湖为轻度富营养状态,滇池为中度富营养状。然而引起水体富营养化的原因,很大程度上是与农业面源污染相关。

农业部2010年公布的《第一次全国污染源普查公报》也显示全国农业面源污染物排放对水环境的影响非常之大。如表1所示,第一次全国污染源普查中农业源普查对象共2899638个,占总数的48.93%,其中畜禽养殖业1963624个,水产养殖业883891个,典型地区(指巢湖、太湖、滇池和三峡库区4个流域)农村生活源13884个。普查结果显示,农业污染源COD、TN、TP排放量分别占总量的43.71%、57.19%、67.27%,其中种植业总氮流失量159.78万吨,总磷流失量10.87万吨;畜禽养殖业排放污水中包含化学需氧量1268.26万吨,总磷16.04万吨,总氮102.48万吨;水产养殖业排放污水中包含化学需氧量55.83万吨,总磷1.56万吨,总氮8.21万吨。普查结果进一步证实了我国农业面源污染形式之严峻。

我国农业面源污染问题由来已久,但其受重视却相对滞后。自2011年起,环境统计中

表1 《第一次全国污染源普查公报》中农业源污染物排放量

项目 污染源个数 COD排放量(万吨) TN排放量(万吨) TP排放量(万吨)

污染源总计 5925576 3028.96 472.89 42.32

农业污染源 2899638 1324.09 270.46 28.47

农业污染源所占比例 48.93% 43.71% 57.19% 67.27%

才增加了农业源的污染排放统计,包括种植业、水产养殖业和畜禽养殖业排放的污染物。现有的公报关于农业源的排污统计仅限于COD和氨氮两个指标,设立的指标还不够全面。2011-2014年,我国农业源废水COD和氨氮的年均排放量分别为1142.03和79.18万吨。农业源COD占我国废水中排放总量的47.72%,接近50%,且呈现逐年递增的趋势;氨氮占31.74%,有略微下降的趋势[1]。

环保部增加了农业面源污染的排污统计,说明我国对农业面源污染已经越来越重视。但目前农业面源污染形式仍然十分严峻,如果不严加控制,不仅破坏环境,也会直接影响农业的可持续发展。

2.农业面源污染的危害

农业面源污染对农业生态环境的危害是多方面的,归纳起来,可以分为生态危害、社会危害和经济危害。生态危害主要包括水体污染、土壤污染和大气污染;经济危害则包括由于水体和土壤的污染造成对种植业、渔业和畜牧业的经济损失,体现为作物产量下降、品质降低、鱼类减产等方面。面源污染的社会危害比较复杂,它包括由于水体污染导致的饮用水水质恶化、水产品安全问题,以及由于土壤污染导致的食品安全等问题对人类健康造成的危害等。

2.1农业面源污染的生态危害

生态污染主要包括水体污染和土壤污染,还有一定程度的大气污染。为提高农业产量,农药、化肥被过度或不适当施用,农膜广泛覆盖却没有合理回收,养殖业没有配套的排污处理设施,秸秆就地焚烧等,这些不恰当的行为都会造成土壤、水体和大气污染。

2.1.1对土壤的危害

很多不当的农业耕作措施会对土壤造成不可逆的危害。农药及化学肥料中常含有铜、汞、砷、锡等重金属及其他非金属离子,这些重金属在环境中移动性小、残留性高,几乎完全累积在土壤中,导致土壤中重金属含量过高,加速土壤酸化及盐分积累,而植物长期吸收后,将造成作物的金属含量增加,导致枯萎、减产。此外因过度施用农药,土壤中农药残留过高,土壤中农药残留量过高会影响土壤微生物的生存,无法进行有机物分解或作物营养盐转换,致使土壤肥力下降,影响农作物生长。

农膜如果不进行回收,在土壤中逐年累计,覆膜5年的农田农膜残留量可达每亩5.2公斤。农膜本身是一种塑料薄膜,大部分的原材料是不可生物降解的高压聚乙烯或聚氯乙烯,都是不可生物降解的,堆积在土壤中经久不烂。长此以往,埋在土壤中的残膜不仅会改变或切断土壤孔隙连续性,影响水分下渗,降低土壤抗旱能力,导致土壤次生盐碱化;也会阻止土壤中的根系连通,影响作物吸收土壤中的水分和养分,导致作物减产。

2.1.2对水体的危害

在农业面源污染与不同环境要素的相互作用中,与水体之间的作用是最为直接且影响途径最多、强度最大、范围最广的:污染物可以直接排入水体,可随降水和地表径流进入水体,可通过水土流失进入水体,也可通过大气沉降进入水体,总之所有的农业源污染物通过多种途径最终都会有一部分是进入水体的。

农业面源污染导致水质恶化和水体富营养化。过度和不合理施用农药、化肥,导致大量的氮、磷和有害物质进入河流、湖泊、水库等地表水体,使水域生态系统富营养化,水体缺氧、变质,浮游生物大量繁殖,河道淤堵,耐污物种爆发,水生生物死亡,水生态系统失衡,同时污染物还会随渗滤、淋流等途径污染地下水体。根据环保部调查结果显示,农田、畜禽养殖和农村居民生活排污是造成流域水体富营养化的主要原因,其贡献率远超过工业点源污染和生活点源污染。

2.1.3对大气的危害

农业生产过程中会产生CO2、CH4及N2O等温室效应气体。农民所施用的氮肥会使土壤中的含氮量增加,氮经由土壤的硝化作用及脱氮作用产生N2O排放到大气中,产生温室效应。此外,我国每年有大量的秸秆被就地焚烧,秸秆焚烧除了会产生肉眼不可见的CO、CO2、SO2、氮氧化物等温室气体和有害气体外,还会产生颗粒物加剧雾霾,成为雾霾的“帮凶”。

2.2农业面源污染的社会危害

2.2.1污染水体,危及饮用水安全

农业面源污染已经成为我国水体污染的主要来源,大量湖泊、水库面临水体富营养化,地下水污染也由点到面,由浅层到深层。近年来,中央和地方加大了城乡饮用水年安全保障,采取了一系列措施解决城乡居民的饮用水安全问题,但我国目前饮用水安全形势仍然十分严峻,危及城乡居民饮用水安全。

2.2.2污染土壤,危及粮食与蔬菜安全

农业源导致的土壤污染主要包括两方面:一方面是病原体污染,主要是由人畜的排泄物、生活污水和生活垃圾导致的,被病原体污染的土壤会传播疾病,直接危害居民健康;另一方面是有毒物质污染,主要是由于过度施用农药、化肥、使用农膜等不恰当的耕作措施导致的。土壤污染的农田种植粮食、蔬菜等农作物,可能导致生产的粮食、蔬菜中农药、重金属、化学激素和其他有毒物质超标,危害人体健康。

2.3农业面源污染的经济危害

农业面源污染因其污染的分散性和广泛性,每年都会造成巨大的、不可估量的经济损失,主要包括由于水体和土壤的污染造成对种植业、渔业和畜牧业的经济损失,以及土壤营养物质流失造成的经济损失。我国虽然没有全国性的农业面源污染经济损失研究,但部分学者对区域性的农业面源污染经济损失进行了估算。鲍秋萍利用Johnes输出系数模型对2010年福建省农业面源污染TN、TP流失的损失进行估算,总损失约为73.323亿元,其中畜禽养殖污染物流失损失最大,约合人民币42.109亿元,农村生活流失损失次之,约合人民币18.855亿元。范良千等同样用Johnes输出系数模型估算了2009年浙江省的农业面源污染中农业种植、禽畜养殖和农村生活TN、TP流失所造成的经济损失,总损失共计23.29亿元,其中农业种植损失最大,约12.92亿元[2]。我国目前对于农业面源污染造成的经济损失还没有一个系统性的估算和统计,但从已有的区域性研究中可以看出,农业面源污染在经济效益方面带来了巨大的损失。所以要从造成非点源污染的根源出发,寻求适合的农业发展模式和技术,减少浪费,扩大经济效益。

3.结论

农业面源污染已经成为我国目前的主要环境问题之一,其在造成严重的环境污染同时,也带来了巨大的经济损失,还严重威胁到了人体健康,所以防治农业面源污染刻不容缓。目前农业面源污染的治理措施主要包括工程技术性措施和非工程性措施,在政策、法律上要对农业生产活动进行规范;在技术上要实施源头控制为主,辅之以过程控制并加强末端控制。

参考文献:

农药在土壤中的降解途径范文5

农药是农业生产中必不可少的生产资料,又是具有毒物属性的有害化学物质,不合理使用将导致对人体键康和生态环境的危害。随着新世纪的到来,人们对环境质量和食品安全的要求越来越高。由于种种原因,我国当前的农药污染状况不容乐观,某些地方还相当严重。提高全民的环境意识,防治农药污染越来越重要。

1.农药的 发展 概况

农药的发展大体经历了三个 历史 阶段,即天然药物 时代 (约19世纪7o年代以前)、无机合成农药时代(约19世纪7o年代至2o世纪4o年代中期)和有机合成农药时代。

2. 我国化学农药污染的现状

我国是一个.农业大国,农药使用品种多、用量人,其中70%~80%的农药直接渗透到环境中,对十壤、地表水、地下水和农产品造成污染,并进一步进入生物链,对所有环境生物和人类健康都具有严重的、长期的和潜在的危害性。

我国“预防为主,综合防治”的植保方针确立以来,农作物病虫害防治技术水平取得了较大的成就,但也存在化学农药用量过大,一些地区单纯依赖化学农药治虫防病等突出 问题 。我国白1983年始限制了有机氯的生产和使用,有机氯对环境的污染状况有了极大的改善,但在原有机氯重污染区,还将出现局部的、间歇性污染。Www.133229.COM

我国化学农药生产 企业 的规模、设备和技术力量比较落后,化学农药品质还不能令人满意。近十儿年来,化学农约品种虽然发生了较火的变化,开发了不少新品种,但整体上还是以老的传统品种为主体,各类化学农药品种比例不合理、产品显老化、剂型单调。

在我国,杀虫剂1 化学农药的70%以上,而其中高毒害杀虫剂有机磷又占70%以上;原约产量达万吨以上的品种有l2个,其中杀虫剂l1个,除草剂1个。农约剂 的开发与国外相比尚有很人的差距,在美国,原约与制剂之比为1:36,也就是说一种农药往往有36种制剂,日本为l:30,而我国仅为l:5,开发的余地很大。

3.农药的危害

3.1 农药污染对人体健康的危害

农药既是重要的农业生产资料,又是对生物体有害作用的化学物质,即具有毒物的属性。农药可经消化道、呼吸道和皮肤三条途径进入人体而引起中毒,其中包括急性中毒、慢性中毒等。由于人们的生活方式不同,有误服、误食、食用不卫生的水果,蔬菜和不注重个人的清洁卫生的情况而引起药物性中毒,而有些农药能溶解在人体的脂肪和汗液中,特别是有机磷农药,可以通过皮肤进入人体,危_害人体的健康。

急性中毒多发生于高效农药,尤其是高毒有机磷农药和氨基甲酸农药。这两种农药急性中毒都引起头晕头痛、恶心、呕吐、多汗且无力等:严重则昏迷、抽搐、吐沫、肺水肿、呼吸极度困难、大小便失禁、甚至死亡。慢性中毒是经常连续、吸入或皮肤接触较小量农药;使毒物进入人体后逐渐发生病变和中毒症状。此过程一般发病缓慢,病程较长,症状难于鉴别,也往往被人们忽略。我国除农药研制,生产人员外,因运输、贮藏和使用接触农药的人数达几百万之多,是一个相当庞大的群体。又因农药使用人员的自我保护设施和自我保护意识较差等原因,引起药物中毒,危害生命。

3.2 农药对生态环境的污染

在 科学 发展的今天,农药对生态环境的污染尤为严重。这是为什么呢?其中就包括了一个从量变到质变的过程。即可从本底值标准和农药卫生标准或生物标准两方面来理解农药污染。如果污染物的含量超过本底值,并达到一定数值就称为污染。污染物浓度超过卫生标准或生物标准,一般称之为污染或严重污染。这些都危害着人体健康,危害着生物和环境。

3.2 .1农药对水环境的污染

3.2.1.1 水体中农药的来源途径

水体中农药的来源主要是以下几个方面:向水体直接施用农药;含农药的雨水落入水体;植物或土壤粘附的农药,经水冲刷或溶解进入水体;生产农药的 工业 废水或含有农药的生活污水等都时刻危害着地表水和地下水的水质,不利于水生生物的生存,甚至破坏水生态环境的平衡。

3.2.1.2 农药污染对水环境的危害

在有机农药大量使用期,世界一些著名河流,如密西西比河、莱茵河等的河水中都检测到严重超标的六六六和滴滴滴。有时为防治蚊子幼虫施敌敌畏,敌百虫和其他杀虫剂于水面;为消灭渠道、水库和湖泊中的杂草而使用水生型除草剂等造成水中的农药浓度过高,大量的鱼和虾类的水生动物死亡。还在一些农药药夜配制点有不少药瓶和其他包装物,降雨后会产生径流污染,施药工具的随意清洁也造成水质污染。

3.2.2 农药对土壤的污染

3.2.2.1 土壤中农药的来源途径

农药进入土壤的途径有三种情况:第一种是农药直接进入土壤包括施用的一些除草剂,防治地下害虫的杀虫剂和拌种剂,后者为了防治线虫和苗期病害与种子一起施入土壤,按此途径这些农药基本上全部进入土壤;第二种是防治病虫害喷撒农田的各类农药。它们的直接目标是虫、草,目的是保护作物,但有相当部分农药落于土壤表面或落于稻田水面而间接进入土壤。第三种是随着大气沉降,灌溉水和植物残体。

3.2.2.2 土壤农药对农作物和土壤生物的 影响

土壤农药对农作物的影响,主要表现在对农作物生长的影响和农作物从土壤中吸收农药而降低农产品质量。农作物吸收土壤农药主要看农药的种类,一般水溶性的农药植物容易吸收,而脂溶性的被土壤强烈吸附的农药植物不易吸收。

在前苏联的实验资料中显示水溶性农药乐果很易被莴苣,燕麦和萝f、等作物吸收,作物与土壤中农药浓度之比为5.3—4.8。植物对乐果的吸收系数是很高的农作物还易从砂质土中吸收农药,而从粘土和有机质中吸收比较困难。蚯蚓是土壤中最重要的无脊椎动物,它对保持土壤的良好结构和提高土壤肥力有着重要意义。但有些高毒农药,比如毒石畏、对硫磷、地虫磷等能在短时期内杀死它。

除此之外,农药对土壤微生物的影响是人们关心的又一个农药对微生物总数的影响,对硝化作用、氨化作用、呼吸作用的影响。而对土壤微生物影响较大的是杀菌剂,它们不仅杀灭或仰制了病原微生物,同时也危害了一些有益微生物,如硝化细菌和氨化细菌。随着单位耕地面积农药用量的减少,除草剂和杀虫剂对土壤微生物的影响进一步地消弱,而杀菌剂对土壤微生物的负面作用将会更加地成为我们关注的对象。

3.2.3 农药对大气的污染

由于农药污染的地理位置和空间距离的不同,空气中农药的量分布为三个带。第一带是导致农药进入空气的药源带。在这一带的空气中农药的浓度最高,之后由于空气流动,使空气中农药逐渐发生扩散和稀释,并迁离使用带。此外,由于蒸发和挥发作用被处理目标上的和土壤中的农药向空气中扩散。由于这些作用,在与农药施用区相邻的地区形成了第二个空气污染带。在此带中,因扩散作用和空气对流,农药浓度一般低于第一带。但是,在一定气象条件下,气团不能完全混合时局部地区空气中农药浓度亦可偏高。第三带是大气中农药迁移最宽和农药浓度最低的地带。因气象条件和施药方式的不同,此带距离可扩散到离药源数百公里,甚至上千公里远。

农药对大气污染的程度还与农药品种、农药剂型和气象条件等因素有关。易挥发性农药,气雾剂和粉剂污染相当严重,长残留农药在大气中的持续时间长。在其他条件相同时,风速起着重大作用,高风速增加农药扩散带的距离和进入其中的农药量。

化学农药的大量使用不但造成了土壤、大气和水资源的污染,同时,在动、植物体产生了化学农药的残留、富集和致死效应,已经成为破坏生态环境、生物多样性和农业持续 发展 的一个重大 问题 ,应当给予充分的重视。而如何解决这一问题也成为了人们关注的焦点。笔者认为,在农业生产中,应该充分发挥农田生态系统中业已存在的害虫 自然 控制机制,综合运用农业防治、物理机械防治、生物防治和其他有效的生态防治手段,尽可能地减少化学农药的使用。  4.农药污染的特点

化学农药对环境的污染主要是毒化大气、水系和土壤,造成对自然的污染, 影响 生活在自然界中的各种生物, 引起生物相的改变,敏感种的减少与消失,污染种的增多与加强。

4.1 化学农药对生物的直接毒害

化学农药人致分为三类,即杀虫剂、杀菌剂和除草剂。杀虫剂是非特效毒药,不是只对一种目标害虫,而是对所有的生命都有毒性,对人类的危害最大。现在全世界每年冈杀虫剂中毒者近百万人、死亡者数万人。有一些化学农药虽然急性毒性较低,但在施用后对环境具有严重的潜在危害,有较高的慢性或“三致”毒性, 即最终可能导致动物的致畸、致癌,甚至还可能损害生物体的遗传机制,引起基冈突变。

4.2 化学农药的“3r”问题

一是农药的不断使用,导致害虫抗药性增强,化学农药的使用逐渐失去了它正常的防治效果,从而只有通过不断加大农药的使用量和使用次数来达到除害的目的,这就加剧了化学农药对环境的影响:二是由于 目前 使用的杀虫剂,大多数还缺乏选择性,在杀死害虫的同时往往也将它们的天敌杀死或杀伤,因而造成害虫再猖獗为害及次要害虫上升为害;三是化学农药使用后会以各种形式残留在农作物和其它环境要素(土壤、农产品、地下水等)中,有了残留,也就有了生物富集问题。由于生物富集和食物链传递,积少成多,积低毒成高毒,从而对人体健康造成极大的潜在威胁。

5 .  实施持续植保,控制农药污染

尽管我国实施“预防为主,综合防治”的植保方针以来,在病虫害防治上取得了一定的成效,但控制化学农药对环境污染的任务仍相当艰巨,我们必需实施持续植保,使植保 作的功能兼顾持续增产、人畜安全、环境保护、生态平衡等多方面的要求,针对整个农田生态系统, 研究 生态种群动态和相关联的环境,采 l}j尽可能相互协调的有效防治措施,充分发挥白然抑制因素的作用,将有害生物种群控制在 经济 损害水平下,使防治措施对农田生态系统的不良影响减少剑最低限度,以获得最佳的经济、生态;fli 社会 效益。

5.1 建立有害生物防治新思想体系

生物防治是综合治理的重要组成部分,是利用生物防治作用物(天敌昆虫和昆虫病原微生物)来调节有害生物的种群密度,通过生物防治维持生态系统中的生物多样性, 以生物多样性来保护生物,使虫口密度能持续地保持在经济所允许的受害水平以下。传统有害生物控制主要是通过抗病、虫品种植物检疫,耕作栽培制度以及物理化学防治等措施。

从持续农业观念看,有害生物防治应在更高一级水平上实现,其中包括转抗病、虫基因植物的利川,病、虫、草害生态控制,生物抗药性的利用等。将克隆到的抗病、虫基因通过生物 [程手段转移至优良品种基因组内以获得高抗病、虫优良新品种的_j:作是近二十年来各国学者抗病、虫育种的热点,目前已取得重大突破。如通过转移苏云金芽孢杆菌的bt基因已成功地获得高效抗虫棉,抗虫水稻和抗虫大白菜,其中抗虫棉已在生产上推陈出新广泛 应用 。 中国 科学 院微生物研究所成功地将bt基因转移至杨树中,获得的抗虫杨树已进入大田试验阶段。农作物、有害生物和环境是一个相互依赖、相互竞争的统一体,通过改善生态环境,比如轮作休闲、作物布局、耕作制度、栽培管理等都可以调=农作物的生长发育,控制有害生物发生危害。近几年来,转抗除草剂基因作物的培育和利用已成为育种和植保作的重点之一,目前已获得抗草甘膦、草胺膦的玉米、大豆、油菜、棉花以及抗草胺膦烟草 1水稻等多种抗除草剂作物,使得一些选择性不高的除草剂得以广泛使用,有效地控制杂草群落的演替。

5.2 大力发展植物源农药

. 植物源农药具有在环境中生物降解快,对人畜及非靶标生物毒性低,虫害不易产生抗性,成本低,易得等优点,尤其是热带植物中含有极具应用前景的植物源害虫防治剂活性成分尚待开发,现已发现楝科中至少有l0个属的植物对 虫有杀灭活性,因此是潜在的化学合成农药的替代物。在克服害虫的抗约性及减少环境污染方面,植物源农药具有独特的优势,近几年来国内植物性农药产品的开发发展很快,先后有鱼藤精、硫酸烟碱、油酸烟碱、苦参素、川i楝制剂等小规模 工业 化生产。

5.3 研究开发有害生物监测新技术

要在植物病原体常规监测 方法 中的孢子捕捉、诱饵植株利用、血清学鉴定基础上开展病原物分子监测技术的研究,采用 现代 分子生物学技术监测病原物的种、小种的遗传组成的消长变化 规律 ,为病害长期、超长期预测提供基础资料。对害虫的监测也可利用现代遗传标记技术(rflp’rapd等)监测害虫种群迁移规律。对于杂草应充分考虑到杂草群落演替规律, 分析 农作物—— 杂草、杂草——杂草间的竞争关系,另外还应考虑使用选择性除草剂给杂草群落造成的影响,对杂草的生态控制进行研究。

5.4 建立有害生物的超长期预测和宏观控制

为适应农业的可持续性发展,预测、预报应对有害生物的消长变化作出科学的判断,也就是要对有害生物消长动态实施数年乃至十年的超长期预测。要在更人的时空尺度内进行,其 理论 依据不单单只是与有害生物种群消长密切相关的气候因子,亦包括种植结构、环保要求、植保政策以及国家为实现农业生产持久稳定发展所制定的政策措施。

5.5 建立控制有害生物的长期性和反复性思想

自有人类栽培农作物 历史 以来,植物病、虫、草害无时无刻不制约着农产品的产量和品质,而品种抗病性的丧失、有害生物抗药性的产生、有害生物演替规律难以预料, 以及病虫防治要求作物遗传多样化和生产栽培、商贸加 要求的品种单一化的矛盾等技术问题一直未能解决,同时一部分已被控制的有害生物在放松防治或环境条件改变后又会回升,如大豆灰斑病从20世纪60,-~90年代的四次大流行,60年代火面积发生的小麦腥黑穗病,90年代又造成巨大危害,80年代初期狷獗一时的草地螟,在1998年和1999年春夏季再度发生。交替变化的趋势的事实都说明了植物病、虫、草害防治:[作的长期性和反复性,因此植保工作要适应农业生产条件、生态环境、环保要求等的改变而变化,要树立持续的思想,在新形势下控制有害生物的危害。同时逐步建立科学完善的与持续农业发展方向相适应的植保技术支持体系和稳定的植保 科技 队伍,为在更高水平上保证农业生产持续、健康、稳定的发展做贡献。

参考 文献

[1] 刘长江,门万杰,刘彦军,等.农药对土壤的污染及污染土壤的生物修复

农药在土壤中的降解途径范文6

关键词:土壤污染;现状;危害;治理措施

1土壤污染概念

土壤是指陆地表面具有肥力、能够生长植物的疏松表层,其厚度一般在2 m左右。土壤不但为植物生长提供机械支撑能力,并能为植物生长发育提供所需要的水、肥、气、热等肥力要素。近年来,由于人口急剧增长,工业迅猛发展,固体废物不断向土壤表面堆放和倾倒,有害废水不断向土壤中渗透,汽车排放的废气,大气中的有害气体及飘尘不断随雨水降落在土壤中。农业化学水平的提高,使大量化学肥料及农药散落到环境中,导致土壤遭受非点源污染的机会越来越多,其程度也越来越严重,在水土流失和风蚀作用等的影响下,污染面积不断扩大。因此,凡是妨碍土壤正常功能,降低农作物产量和质量,通过粮食、蔬菜、水果等间接影响人体健康的物质都叫做土壤污染物[1-2]。

当土壤中有害物质过多,超过土壤的自净能力,引起土壤的组成、结构和功能发生变化,微生物活动受到抑制,有害物质或其分解产物在土壤中逐渐积累,通过“土壤植物人体”,或通过“土壤水人体”间接被人体吸收,达到危害人体健康的程度,就是土壤污染。

2我国土壤污染现状与危害

2.1土壤污染的现状

目前,我国土壤污染的总体形势严峻,部分地区土壤污染严重,在重污染企业或工业密集区、工矿开采区及周边地区、城市和城郊地区出现了土壤重污染区和高风险区。土壤污染类型多样,呈现出新老污染物并存、无机有机复合污染的局面。土壤污染途径多,原因复杂,控制难度大。土壤环境监督管理体系不健全,土壤污染防治投入不足,全社会防治意识不强。由土壤污染引发的农产品质量安全问题和群体性事件逐年增多,成为影响群众身体健康和社会稳定的重要因素[3]。

2.2土壤污染的危害

2.2.1土壤污染导致严重的直接经济损失。初步统计,全国受污染的耕地约有1 000万hm2,有机污染物污染农田达3 600万hm2,主要农产品的农药残留超标率高达16%~20%;污水灌溉污染耕地216.7万hm2,固体废弃物堆存占地和毁田13.3万hm2。每年因土壤污染减产粮食超过1 000万t,造成各种经济损失约200亿元。

2.2.2土壤污染导致生物产品品质不断下降。因农田施用化肥,大多数城市近郊土壤都受到不同程度的污染,许多地方粮食、蔬菜、水果等食物中镉、砷、铬、铅等重金属含量超标或接近临界值。每年转化成为污染物而进入环境的氮素达1 000万t,农产品中的硝酸盐和亚硝酸盐污染严重。农膜污染土壤面积超过780万hm2,残存的农膜对土壤毛细管水起阻流作用,恶化土壤物理性状,影响土壤通气透水,影响农作物产量和农产品品质。

2.2.3土壤污染危害人体健康。土壤污染会使污染物在植物体内积累,并通过食物链富集到人体和动物体中,危害人体健康,引发癌症和其他疾病。

2.2.4土壤污染导致其他环境问题。土壤受到污染后,含重金属浓度较高的污染土容易在风力和水力作用下分别进入到大气和水体中,导致大气污染、地表水污染、地下水污染和生态系统退化等其他次生生态环境问题。

3造成土壤污染的原因

3.1过量施用化肥

我国每年化肥施用量超过4100万t。虽然施用化肥是农业增产的重要措施,但长期大量使用氮、磷等化学肥料,会破坏土壤结构,造成土壤板结、耕地土壤退化、耕层变浅、耕性变差、保水肥能力下降、生物学性质恶化,增加了农业生产成本,影响了农作物的产量和质量;未被植物吸收利用和根层土壤吸附固定的养分,都在根层以下积累或转入地下。残留在土壤中的氮、磷化合物,在发生地面径流或土壤风蚀时,会向其他地方转移,扩大了土壤污染范围。过量使用化肥还使饲料作物含有过多的硝酸盐,妨碍牲畜体内氧气的输送,使其患病,严重导致死亡[4]。

3.2农药是土壤的主要有机污染物

全国每年使用的农药量达50万~60万t,使用农药的土地面积在2.8亿hm2以上,农田平均施用农药13.9 kg/hm2。直接进入土壤的农药,大部分可被土壤吸附,残留于土壤中的农药,由于生物和非生物的作用,形成具有不同稳定性的中间产物或最终产物无机物。喷施于作物体上的农药,除部分被植物吸收或逸入大气外,约有1/2左右散落于农田,又与直接施用于田间的农药构成农田土壤中农药的基本来源。农作物从土壤中吸收农药,在植物根、茎、叶、果实和种子中积累,通过食物、饲料危害人体和牲畜的健康。

3.3重金属元素引起的土壤污染

全国320个严重污染区约有548万hm2土壤,大田类农产品污染超标面积占污染区农田面积的20%,其中重金属污染占80%,粮食中重金属镉、砷、铬、铅、汞等的超标率占10%。被公认为城市环境质量优良的公园存在着严重的土壤重金属污染。汽油中添加的防爆剂四乙基铅随废气排出污染土壤,使行车频率高的公路两侧常形成明显的铅污染带。砷被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂,硫化矿产的开采、选矿、冶炼也会引起砷对土壤的污染。汞主要来自厂矿排放的含汞废水。土壤组成与汞化合物之间有很强的相互作用,积累在土壤中的汞有金属汞、无机汞盐、有机络合态或离子吸附态汞,所以,汞能在土壤中长期存在。镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车尾气沉降,磷肥中有时也含有镉[5]。

3.4污水灌溉对土壤的污染

我国污水灌溉农田面积超过330万hm2。生活污水和工业废水中,含有氮、磷、钾等许多植物所需要的养分,所以合理地使用污水灌溉农田,有增产效果。未经处理或未达到排放标准的工业污水中含有重金属、酚、氰化物等许多有毒有害的物质,会将污水中有毒有害的物质带至农田,在灌溉渠系两侧形成污染带。

3.5大气污染对土壤的污染

大气中的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等有害物质,在大气中发生反应形成酸雨,通过沉降和降水而降落到地面,引起土壤酸化。冶金工业排放的金属氧化物粉尘,则在重力作用下以降尘形式进入土壤,形成以排污工厂为中心、半径为2~3 km范围的点状污染。

3.6固体废物对土壤的污染

污泥作为肥料施用,常使土壤受到重金属、无机盐、有机物和病原体的污染。工业固体废物和城市垃圾向土壤直接倾倒,由于日晒、雨淋、水洗,使重金属极易移动,以辐射状、漏斗状向周围土壤扩散。

3.7牲畜排泄物和生物残体对土壤的污染

禽畜饲养场的厩肥和屠宰场的废物,其性质近似人粪尿。利用这些废物作肥料,如果不进行物理和生化处理,则其中的寄生虫、病原菌和病毒等可引起土壤和水域污染,并通过水和农作物危害人群健康。