我国耕地重金属污染的现状与治理

我国耕地重金属污染的现状与治理

肥料是作物的“粮食”，是农业生产的重要保障。现阶段,如何用好有机和无机的肥料资源,处理好施肥与效益,施肥与生态环境,施肥与农产品安全的关系,是关系到国计民生的重大问题。根据农业部的调查表明,我国的土地污染尤其是耕地污染越来越严重。目前全国受污染的耕地约有1.5亿亩,全国每年因重金属污染的粮食,就达到1200万吨,直接经济损失超过200亿元。造成这一现象与肥料质量安全和肥料施用不当密切相关。有机污染物的来源首先,随着全球经济的高速发展和人口的急剧膨胀,生态环境日益恶化,威胁肥料安全的因素也越来越多,肥料污染物的主要来源有:一是无机污染物,主要是铅、铬、汞、镉、砷等重金属污染,其污染源头主要是原材料采用矿物原料、生产用废酸、重金属污染的垃圾、污泥、畜禽粪便等生产肥料造成的。二是有机污染物,主要有邻苯二甲酸酯类、硝基芳烃、多环芳烃及卤代烃等,其来源主要是污泥、农作物秸秆(受农药、除草剂及汽车、拖拉机排放尾气污染)等;相当多肥料色素是芳香环状有机物,也是有机污染物来源之一。三是抗生素类,我国作为饲料添加剂的金霉素和土霉素的年用量分别高达1000吨和7000吨左右,动物性食品中抗生素残留严重危害人体健康,但是,动物养殖中大量使用的各种抗生素通常绝大部分(80%-90%)以药物原形随粪尿排泄,有些兽药随粪便排放后的代谢产物具有更高毒性;猪粪、鸡粪等禽畜废物通常作为有机肥广泛用于农业生产,每年由此输入土壤中抗生素的数量甚至不亚于农药,通过土壤肥料进入食物链。四是病原菌和虫卵,来源于加入未经检验的微生物菌种,可引起人或动物感染疾病,近十年来由于生物肥料新品种的不断扩大,生产用菌种增加到了目前的100多种,菌种使用中不安全因素也在逐渐扩大,对人、动物和植物有害的菌种有可能流入生产环节。六是其他污染源,如三聚氰胺废渣,三鹿奶粉等系列事件过后,能否将三聚氰胺废渣用于化肥生产,已引起了一些科研部门、专家和肥料企业的关注。深圳芭田生态工程股份有限公司研究人员试验发现,施用三聚氰胺后,大白菜的根和叶子均可检测到三聚氰胺分子,这表明生产三聚氰胺的废渣不能直接作为肥料施用。我国农业保险施量、施肥量和出现的问题肥料施用不当,特别超过现有土壤环境的最大容量和作物最高产量的化肥施用量,造成资源浪费,导致土壤中养分过剩和污染物积累,给土壤环境造成巨大压力,严重威胁我国农业可持续的发展,主要表现在以下几个方面:其一,氮素化肥施用不当对农业生态环境的影响。各种形态的氮肥施入土壤后,都会形成NO3-N,长期大量使用氮肥,能直接影响土壤中NO3-N含量,导致土壤酸化及土壤理化性质的恶化,造成了土壤中硝酸盐大量积累,从而增加作物体内的硝酸盐含量,成为农产品的污染源;硝态氮可随灌溉被淋洗进入地下水,使地下水硝态氮含量超标,地下水中的过量硝态氮加速了保护地土壤盐渍化和次生盐渍化发生。另外,尿素等氮肥产品在造粒过程中温度过高,可生成缩二脲,缩二脲超标时容易引起烧苗现象,对作物和土壤造成毒害。其二,磷素化肥施用不当对农业生态环境的影响。在缺磷的土壤中适量施用磷肥,对提高农作物的产量和品质有很好的作用,过量施用磷肥不仅无益,而且害处很多:(1)会使作物从土壤中吸收过多的磷素营养,过多的磷素营养会促使作物呼吸作用过于旺盛,消耗的干物质大于积累的干物质,造成繁殖器官提前发育,引起作物过早成熟,籽粒小,产量低。(2)诱发土壤缺锌,过量施用磷酸钙后,会使土壤里的锌与过量的磷作用,产生磷酸锌沉淀,作物无法吸收,使作物出现明显缺锌症状;过量施用钙镁磷肥等碱性磷肥后,会使土壤碱化,使锌的有效性降低,影响作物对锌的吸收。(3)会造成土壤中的硅被固定,不能吸收,引起作物缺硅,特别是对喜硅的禾本科作物的影响更大。(4)会使磷和钼失去营养平衡,影响作物对钼的吸收,表现出“缺钼症”。(5)造成土壤中有害元素积累,磷肥主要来源于磷矿石,磷矿石中含有许多杂质,其中包括镉、铅、氟等有害元素,而且施用磷肥会引起土壤中镉的增加,且这种镉有效性高,易为作物吸收,给人畜造成危害。(6)利用废酸生产的磷肥中含有三氯乙醚、三氯乙酸、三氯乙醛等,这些物质会污染土壤,使作物生长紊乱,破坏作物细胞原生质的极性结构,影响细胞的正常分裂而形成病态组织,破坏作物的生长点,影响叶绿素合成,对作物造成不同程度的危害。(7)磷肥的大量使用,尤其是长期大量使用低浓度磷肥,可造成磷素在土壤中积累,导致磷素面源污染。其三,钾素化肥施用不当对农业生态环境的影响。目前农业生产中以氯化钾和硫酸钾为主。钾肥的过量施入,对土壤生态环境造成危害。当氯化钾或硫酸钾用量过多时,Cl-或SO42-在土壤中过量积累,造成土壤中Ca2+、Mg2+等盐基离子的交换与淋失,使土壤板结,破坏土壤结构;因作物选择性吸收,长期施用氯化钾会导致土壤变酸,而过量施用硫酸钾可造成土壤SO42-富集,使土壤不同程度的酸化或引起硫化物、硫酸盐污染,在酸性土壤中生成硫酸,在中性和石灰性土壤中生成硫酸钙,土壤板结和酸化致使土壤退化,生产力下降。其四,有机肥施用不当对农业生态环境的影响。我国是有机肥料使用大国,传统观点是有机肥料施用多多益善,鼓励农民多施有机肥料,但有机肥料和化学肥料一样,施用不当和过量施用同样会带来危害。特别是施用未经腐熟的有机肥,会对作物造成严重的危害,主要表现在:(1)传染病虫害,粪便、生活垃圾等有机物料中含有大肠菌、线虫等病菌和害虫,直接使用导致病虫害的传播、作物发病,对食用农产品的人体健康也产生影响;未腐熟有机物料在土壤中发酵时,容易滋生病菌与虫害,也导致植物病虫害的发生。(2)发酵烧苗,不发酵的生粪等有机物料施到地里后,当发酵条件具备时,在微生物的活动下发酵,当发酵部位距根较近且作物植株较小时,发酵产生的热量会影响作物生长,严重时导致植株死亡。(3)毒气危害,在分解过程中产生甲烷、氨等有害气体,使土壤和作物产生酸害和根系损伤。(4)土壤缺氧,有机质在分解过程中消耗土壤中的氧气,使土壤暂时性的处于缺氧状态,会使作物生长受到抑制。有机肥施用过量,同样会带来硝酸盐淋失、温室气体排放等生态风险。化肥污染防治对策肥料安全是食品安全的源头保证,把好肥料质量安全这一关是食品安全的前提和基础。许多污染物,包括有机的及无机的,都可能通过肥料这一源头进入土壤、作物而后进入人体或间接通过饲料-动物-食品这一渠道进入人体。所以,对于肥料中可能含有的有机及无机有害物质,通过食品链进入人体的危险性及防治对策的研究,不仅是肥料质量安全和需要,更是食品安全和防止农业生态环境污染发生的需要。所以应加大化肥污染源的控制力度,对于哪些原料可以用于生产原料,特别是有机肥料,要了解来源可能带入的污染物,对有害物质的作用机理和食物链内的传递效率影响到限量指标的制定以及有机肥料评价哪些指标,应加强研究。在肥料质量安全的基础上,限量、限品种、限时间地施用化学肥料,引进国外先进化