農(nóng)藥污染及其修復(fù)技術(shù)研究

朱明霞等

摘要 以黑河市張地營子鄉(xiāng)土壤為研究對象，先主要對當(dāng)?shù)赝恋乩帽尘跋碌耐寥酪蛩睾窟M行了初步研究，發(fā)現(xiàn)黑河市張地營子鄉(xiāng)土壤中重金屬汞和砷超標(biāo)的原因是不合理使用農(nóng)藥造成，在此對農(nóng)藥污染對土壤的影響、農(nóng)藥污染土壤的主要途徑和原因進行了分析，并針對農(nóng)藥污染提出了相應(yīng)的修復(fù)措施及農(nóng)藥污染防治對策。建議黑河市加強對當(dāng)?shù)剞r(nóng)地的環(huán)境監(jiān)測，堅決取締銷售國家明令禁止銷售的劇毒農(nóng)藥，凈化農(nóng)藥市場，為建立一批農(nóng)藥減量控制示范區(qū)和無公害、綠色、有機農(nóng)產(chǎn)品基地提供環(huán)境保障。

關(guān)鍵詞 重金屬；農(nóng)藥污染；修復(fù)措施；防治對策

中圖分類號 S156 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）11-03356-02

Abstract With soil of Zhangdi Yingzi Village of Heihe City as study object， the soil factors content under the background of land use was analyzed. It was found that unreasonable excessive use of pesticides causes the excessive mercury and arsenic in soil. Effects of pesticide pollution on soil， main pollution way and causes were analyzed， the corresponding restoration measures were put forward. This paper puts forward the corresponding pesticide pollution measures and restoration of pesticide pollution control strategy. It was suggested that strengthen the local farmland environmental monitoring， resolutely ban sales of state banned highly toxic pesticides， purify pesticide market， so as to provide environmental protection for establishment of pesticide reduction demonstration area and pollutionfree， green， organic agricultural products bases.

Key words Heavy metals； Pesticide contamination； Restoration measure； Countermeasures

土壤是人類賴以生存和發(fā)展的一種重要資源，土壤為人類生存與發(fā)展提供了根本的物質(zhì)基礎(chǔ)。地球可耕種土地資源是有限的，為了滿足人類對食物的需求，化肥、農(nóng)藥和生長調(diào)節(jié)劑等被廣泛且大量使用，而這些物質(zhì)過量和不正確的使用均會導(dǎo)致土壤被污染。土壤中的污染物沿食物鏈不斷富集，最終高濃度進入人體內(nèi)，進而危害人類身體健康，可能造成極其嚴(yán)重的后果。筆者以黑河市張地營子鄉(xiāng)土壤為研究對象，前期工作主要對當(dāng)?shù)夭煌恋乩帽尘跋碌闹亟饘僭睾亢拖嗤恋乩帽尘跋轮亟饘僭睾糠謩e進行了初步的研究，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)赝寥乐兄亟饘俟蜕槌瑯?biāo)與當(dāng)?shù)夭缓侠硎褂棉r(nóng)藥有關(guān)，在此對農(nóng)藥污染土壤的主要途徑和原因進行了分析，就農(nóng)藥污染對土壤的影響進行了闡述，并針對農(nóng)藥污染提出了相應(yīng)的修復(fù)措施及農(nóng)藥污染防治對策。

1 農(nóng)藥污染土壤的主要途徑及原因

1.1 主要途徑

農(nóng)民在實際生產(chǎn)活動中主要是通過以下途徑使農(nóng)藥污染土壤：①使用農(nóng)藥拌種或浸種等方式施藥，使農(nóng)藥進入土壤中；②為了消滅土壤中的一些害蟲及病菌等，直接將農(nóng)藥撒入土壤中[1]；③對植物進行葉面噴灑農(nóng)藥時，大部分農(nóng)藥隨雨水、露水等進入土壤中[2]；④大面積噴灑農(nóng)藥作業(yè)時，大部分農(nóng)藥落入土壤中[3]。通過以上途徑進入土壤中的農(nóng)藥，在微生物的作用下，將會發(fā)生降解，但農(nóng)藥組成中的重金屬如Hg、As、Cu、Zn 等將富集在土壤中，導(dǎo)致土壤表面相應(yīng)的重金屬超標(biāo)。

1.2 主要原因

農(nóng)藥大致發(fā)展歷程是無機化學(xué)農(nóng)藥、有機合成農(nóng)藥和植物性農(nóng)藥。在無機化學(xué)農(nóng)藥階段主要使用砷、鉛、汞劑農(nóng)藥，該類農(nóng)藥殘留期長達10～30 年，對土壤中重金屬超標(biāo)貢獻大。有機合成農(nóng)藥階段大量有機氯農(nóng)藥被合成并廣泛使用，該類農(nóng)藥具有毒性高、性質(zhì)穩(wěn)定、在土壤中殘留時間長等特點[4]。如六六六、滴滴涕等已經(jīng)禁用接近30年，但在很多生物體內(nèi)仍能檢測出。植物性農(nóng)藥階段，該類農(nóng)藥高效、低毒、低殘留、易降解，如氨基甲酸酯類農(nóng)藥的半衰期一般為 1～4 周。因此，農(nóng)藥污染土壤的原因與農(nóng)藥的種類存在較大的關(guān)系。

2 農(nóng)藥污染對土壤的影響

前期研究成果發(fā)現(xiàn)，黑河市張地營子鄉(xiāng)所研究土壤中Hg的單項綜合指數(shù)I值最大，達0.51，非常接近警戒級別，其次是As接近0.27。從單一功能區(qū)的I值來看，表層土壤中的Hg值均在0.90左右，屬于警戒級別，As的含量在各采樣地塊的所有樣品中均高于土壤背景區(qū)含量而低于安全區(qū)含量，說明張地營子鄉(xiāng)表層土壤重金屬Hg和As已有一定程度的積累[5]。通過走訪及調(diào)查發(fā)現(xiàn)Hg和As的I值偏高可能與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民過量和不合理使用化學(xué)農(nóng)藥有關(guān)。走訪發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)乩习傩找环矫媸褂蒙然?、甘汞（氯化亞汞）等進行種子消毒和土壤消毒等，另一方面使用砒霜（As2O3）、退菌特、稻寧、田宏、稻腳青和甲胂鈉等含砷農(nóng)藥作為殺蟲劑、殺菌劑和滅鼠劑等。汞制劑和砷制劑性質(zhì)穩(wěn)定、毒性大，且易在土壤和生物體內(nèi)殘留及富集等，進而造成相應(yīng)重金屬在土壤中超標(biāo)。自然環(huán)境中的土壤具有一定的凈化能力，此時，土壤能夠?qū)⑦M入土壤的農(nóng)藥完全降解而不影響自身性質(zhì)，但當(dāng)進入到土壤中的農(nóng)藥量超過了其閾值，即土壤環(huán)境容量，就會產(chǎn)生對土壤的污染，其對土壤的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

2.1 對土壤中微生物的影響

微生物是土壤不可或缺的組成部分，其在土壤生化過程中扮演著無可替代的角色。大量農(nóng)藥殘留到土壤中，必將導(dǎo)致土壤中微生物的耐藥性不斷增強，而這些微生物可能通過食物鏈最終進入人體內(nèi)，一方面使人體內(nèi)毒素增加，另一方面使人體耐藥性及抗藥性也增強等。這就能解釋為什么現(xiàn)代人身體平時看起來健康，但一旦感冒、腹瀉、發(fā)燒、頭痛等一些常見病出現(xiàn)的時候，僅僅像過去吃幾片藥、打幾針就好的情況不多見了，現(xiàn)在的情況是動不動打點滴，掛吊瓶。

2.2 農(nóng)藥破壞土壤的酶系統(tǒng)

酶主要來自于植物根部的分泌或土壤中微生物生化產(chǎn)物，酶的存在有利于土壤中的各種生化歷程，有利于土壤中養(yǎng)分的有效化過程等。在一定的閾值范圍內(nèi)，酶的存在能促使殘留農(nóng)藥的降解，但在閾值范圍之外，土壤中的酶系統(tǒng)會被濃度過高的殘留農(nóng)藥鈍化或摧毀。酶系統(tǒng)一旦失活，必將導(dǎo)致土壤進一步板結(jié)，土地生產(chǎn)力下降。

2.3 農(nóng)藥殘留危害有益動物

依附于土壤表層生長的小型動物種群，在生存活動過程中會通過吸收和富集作用降低土壤中農(nóng)藥殘留，但在降低土壤農(nóng)藥殘留的同時會導(dǎo)致該類動物的生命安全及種群的繁衍。如人類大規(guī)模使用農(nóng)藥后，一些害蟲的天敵也日漸消失，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中青蛙和蛇等數(shù)量越來越少，而害蟲的抗藥性和耐藥性越來越強。這導(dǎo)致人類為了獲得糧食的豐收，增加農(nóng)藥使用劑量，農(nóng)殘問題更加嚴(yán)峻，產(chǎn)生惡性循環(huán)。

2.4 農(nóng)藥殘留改變土壤的結(jié)構(gòu)和功能

農(nóng)藥殘留會引起土壤的理化性質(zhì)發(fā)生改變，如pH、孔隙度、氧化還原電位等變化。理化性質(zhì)的變化會作用于土壤中微生物的活性，兩者產(chǎn)生相互作用，導(dǎo)致土壤加速板結(jié)和重金屬超標(biāo)等，不再適合耕種。

3 農(nóng)藥污染的修復(fù)技術(shù)

鑒于農(nóng)藥殘留會對人類健康造成巨大危害，因此，有必要對被農(nóng)藥污染的土壤進行修復(fù)。當(dāng)前治理農(nóng)藥污染的方法可分為2種：①徹底將其從土壤中清除掉；②改變農(nóng)藥在土壤中存在的狀態(tài)，使其降解為無毒無害物質(zhì)，從而降低其環(huán)境風(fēng)險性。為了降低或消除農(nóng)藥對生物體的危害，在此從以下幾個方面探究農(nóng)藥污染修復(fù)。

3.1 農(nóng)業(yè)生態(tài)工程措施 農(nóng)業(yè)生態(tài)工程主要包括客土法、換土翻土法和去表土法及水洗法等措施?？屯练ㄊ菍⑽次廴镜耐寥栏采w到被污染的土壤上；換土法和去表土法是將污染土壤部分或全部挖除后用非污染土壤填充滿；水洗法是采用清水將農(nóng)藥稀釋或遷移到深層土壤中，但易造成地下水污染。這些方法所需工程量較大，花費大，并有污土處理的問題，大面積推廣應(yīng)用受到限制[6]。

3.2 物理措施

熱解吸附法、電動修復(fù)和土壤淋洗等物理措施現(xiàn)在常用于農(nóng)藥污染后的土壤修復(fù)[7]。熱解吸附法就是針對那些揮發(fā)性強的有機物采用加熱的方式，使之從土壤中解吸出來，然后加以回收處理。電動修復(fù)是一種原位修復(fù)技術(shù)，不攪動土壤，并能縮短土壤修復(fù)時間，是一種經(jīng)濟可行的補救措施；其原理就是在外加電場下通過電流的作用，土壤中的農(nóng)藥有害物以電透滲和電遷移的方式向電極移動，然后進行集中收集處理。土壤淋洗是利用提取劑提取土壤中殘留農(nóng)藥，即將農(nóng)藥殘留物轉(zhuǎn)移到液相中，被提取及經(jīng)清水洗滌后的土壤需歸還原位再利用，而富含農(nóng)藥的廢液則需進一步的處理，防止二次污染。

3.3 化學(xué)措施

化學(xué)方法主要是通過向土壤中施加特定的化學(xué)物質(zhì)，用以改變土壤的化學(xué)性質(zhì)，目的是降低農(nóng)藥的活性和促使土壤微生物分解農(nóng)藥，從而降低農(nóng)作物對農(nóng)藥的富集程度。目前常用的化學(xué)方法有添加土壤改良劑、表面活性清洗劑等，但該類方法存在成本高、不確定因素多、易產(chǎn)生二次污染等，不建議大規(guī)模推廣應(yīng)用等。

3.4 植物修復(fù)技術(shù)

新出現(xiàn)的植物修復(fù)技術(shù)，具有費用低廉、不破壞土壤結(jié)構(gòu)、美化環(huán)境等優(yōu)點，該技術(shù)很有發(fā)展前景。其原理是指將某種特定的植物種植在受農(nóng)藥污染的土壤上，該類植物對殘留農(nóng)藥具有特殊吸收富集能力，植物吸收后將其降解[8]。

該技術(shù)與傳統(tǒng)的物理、化學(xué)等技術(shù)相比，具有技術(shù)和經(jīng)濟上的雙重優(yōu)勢。首先，植物能夠?qū)Νh(huán)境起到凈化和美化等作用，人們從心理上更容易廣泛接受該技術(shù)；其次，農(nóng)藥殘留物在原地被去除，成本較其他方法大大降低；再次，植物修復(fù)過程中可以增加土壤中有機質(zhì)含量，且被修復(fù)過的土壤適合多種農(nóng)作物的生長。此外，該技術(shù)作用范圍廣，在消除土壤中農(nóng)藥污染物的同時，也順帶消除土壤周圍大氣及水體中的其他污染物，如重金屬。

4 土壤農(nóng)藥污染的預(yù)防措施

4.1 安全合理的使用農(nóng)藥

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，應(yīng)該對癥下藥，并掌握不同農(nóng)作物的用藥的關(guān)鍵時期及用藥量和使用方法，這樣才能在預(yù)防植物病蟲害的同時，減輕土壤中農(nóng)藥殘留造成的污染。同時建議國家補貼使用具有高效、低毒、低殘留、易降解的新型生態(tài)農(nóng)藥，這樣才能為各地建設(shè)綠色蔬菜基地奠定堅實的基礎(chǔ)。

4.2 采取其他措施

加強農(nóng)業(yè)育種，培育出具有抵抗病蟲害的植物，減少農(nóng)藥的使用量及類型。也可以在小范圍內(nèi)推廣生物防治技術(shù)等，如在大棚種植中應(yīng)用“以螨治螨”技術(shù)，杜絕農(nóng)藥的使用。

黑河市應(yīng)加強對農(nóng)地的環(huán)境監(jiān)測和評估，通過多種手段，積極防治土壤污染。同時加大對假冒偽劣化肥農(nóng)藥的檢查打擊力度，堅決取締銷售國家明令禁止銷售的劇毒農(nóng)藥，凈化農(nóng)藥市場，為建立一批農(nóng)藥減量控制示范區(qū)和無公害、綠色、有機農(nóng)產(chǎn)品基地提供環(huán)境保障。

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