土壤中多菌靈污染及修復(fù)技術(shù)研究現(xiàn)狀

張海英

摘 要：多菌靈是最常用的殺菌劑之一，具有用量大、潛在毒性強(qiáng)的特點(diǎn)。該文根據(jù)多菌靈應(yīng)用特性及危害，從外源化學(xué)物質(zhì)修復(fù)、植物修復(fù)、微生物修復(fù)和菌根修復(fù)等4個(gè)方面提出了促進(jìn)多菌靈降解技術(shù)的措施；在污染物遷移特性阻控領(lǐng)域也提出了良好的建議，對(duì)保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境安全具有指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：多菌靈 土壤 遷移 降解

中圖分類號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）07（c）-0060-02

化學(xué)農(nóng)藥的應(yīng)用可以有效保障農(nóng)業(yè)豐收，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著不可替代的作用，然而，由于人們長期地過量用藥，高毒、難降解農(nóng)藥的大量使用，人們賴以生存的環(huán)境接納了過多的化學(xué)品，所以研究農(nóng)藥在土壤環(huán)境中的降解特性及其環(huán)境行為對(duì)于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 有機(jī)農(nóng)藥污染現(xiàn)狀

地上施用和地下施用是農(nóng)藥最主要的兩種使用方式，即：（1）通過噴霧、噴粉、撒施等措施進(jìn)行地上用藥，一部分沉降到作物體上，其余的絕大部分都要沉積到土表面；（2）通過拌種、拌土或溝施等方式進(jìn)行地下施藥，一部分可作用于靶標(biāo)外，但絕大部分則直接進(jìn)入土壤中。由此可見，無論通過地上施用還是地下施用，農(nóng)藥的絕大部分最終都會(huì)匯集于土壤中，因此，土壤可稱為是農(nóng)藥等污染物的“匯”。因此很多學(xué)者認(rèn)為農(nóng)藥施用后會(huì)有80%進(jìn)入環(huán)境，尤其是土壤接納了大量的有機(jī)農(nóng)藥。所以，農(nóng)田土壤的農(nóng)藥污染情況十分嚴(yán)重，引人關(guān)注的有機(jī)氯農(nóng)藥污染依然廣泛存在，同時(shí)廣泛應(yīng)用的殺蟲劑而導(dǎo)致了土壤新問題的出現(xiàn)，土壤中農(nóng)藥污染很難在短時(shí)間內(nèi)消除，有的污染還是不可逆的過程，很容易通過食物鏈威脅到人類的健康[1]。

隨著《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》）的出臺(tái)，對(duì)于構(gòu)建土壤環(huán)境治理體系、推動(dòng)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，改善區(qū)域土壤環(huán)境質(zhì)量、保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境安全具有積極意義。

2 多菌靈特性及應(yīng)用范圍

多菌靈屬于內(nèi)吸性殺菌劑，是苯并咪唑類化合物，具有抑菌效率高、抑菌范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛，對(duì)水稻、小麥、蔬菜、中藥材等多種植物的褐斑病、立枯病等病害的防治具有良好效果。多菌靈的殺菌機(jī)理是通過干擾真菌微管的正常裝配來實(shí)現(xiàn)的，但也會(huì)導(dǎo)致嚙齒類雄性動(dòng)物的生殖能力顯著下降，當(dāng)然也會(huì)影響到人類或其他哺乳動(dòng)物的生殖和發(fā)育。

由于多菌靈的毒性較高，我國食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定多菌靈最大殘留限量低于0.5 mg/kg。對(duì)多菌靈的需求量占?xì)⒕鷦┛傂枨罅康?0%，占農(nóng)藥總需求量的3%左右，屬于為數(shù)不多的萬噸級(jí)殺菌劑。而水稻、果樹、蔬菜、中藥材等栽培過程中多具有濕度大、溫度高或者生長周期長等特點(diǎn)，因而病害相對(duì)嚴(yán)重，多菌靈等殺菌劑污染問題就較為突出。

3 殺菌劑的危害特征

殺蟲劑的毒性相對(duì)較大，如果進(jìn)入土壤中的農(nóng)藥達(dá)到一定數(shù)量，對(duì)棲息在土壤中的生物種群將產(chǎn)生嚴(yán)重危害，破壞土壤結(jié)構(gòu)。一般來說，土壤殺蟲劑污染容易發(fā)生在夏季，以有機(jī)磷、擬除蟲菊酯類為主；而病害伴隨著作物整個(gè)生長周期，所以殺菌劑施用周期更長。例如黃瓜和西紅柿的栽培中，用多菌靈等殺菌劑在育苗期進(jìn)行拌種消毒、移苗后苗期進(jìn)行噴施防猝倒病和立枯病、定植后進(jìn)行灌根防枯萎病、結(jié)果期噴施防白粉病等；再如為防治人參立枯病、銹腐病、根腐病，每年要用多菌靈對(duì)土壤進(jìn)行5～6次處理。雖然殺菌劑超標(biāo)現(xiàn)象如此嚴(yán)重，但人們通常認(rèn)為殺菌劑的急性毒性較弱，因此人們更加關(guān)注容易引起中毒死亡的殺蟲劑。從環(huán)境毒理學(xué)的角度上看，這種觀點(diǎn)后果將是十分可怕的。

同大田栽培相比，蔬菜、人參、果樹和水稻栽培過程中，往往有保護(hù)性耕作的階段，在人工創(chuàng)造的小氣候單元內(nèi)，具有高溫、高濕、光照較弱和溫差較大的特點(diǎn)。它作為一個(gè)特殊的生態(tài)系統(tǒng)，環(huán)境條件差別很大，相對(duì)封閉的生態(tài)環(huán)境既有利于立地植物生長發(fā)育，同時(shí)也為病害、蟲害的繁殖提供了適宜的條件。這種特殊環(huán)境改變了農(nóng)藥在植物和土壤中的消解行為。研究表明，農(nóng)藥在保護(hù)性耕作土壤的殘留期明顯長于露地，容易導(dǎo)致農(nóng)藥在土壤中的積累。

4 多菌靈污染控制機(jī)理研究現(xiàn)狀

從現(xiàn)有的文獻(xiàn)資料來看，有關(guān)殺菌劑在土壤中的殘留動(dòng)態(tài)研究較多，也有人提出了一些控制對(duì)策，但多從“防”的技術(shù)上進(jìn)行探討，機(jī)理研究相對(duì)薄弱。

4.1 外源化學(xué)物質(zhì)修復(fù)

利用外源化學(xué)物質(zhì)的氧化性或催化性能，增加有機(jī)污染物的可利用性，利用TiO2和Fe2O3為催化劑促進(jìn)PAHs的降解，因?yàn)檠趸瘎┯欣谕寥乐修r(nóng)藥的降解，顯然，利用過氧化氫加速有機(jī)磷農(nóng)藥的降解，但過氧化氫的氧化能力過強(qiáng)，會(huì)威脅作物的生長。此類方法價(jià)格昂貴，還有可能產(chǎn)生新的次生污染。

4.2 植物修復(fù)

植物直接吸收并在植物組織中降解為非植物毒性的物質(zhì)。具有特殊功能的植物能直接從土壤吸收農(nóng)藥并進(jìn)行分解，再通過代謝作用使其轉(zhuǎn)化為CO2和H2O。

具有發(fā)達(dá)根系的植物，或者能分泌某些降解酶的植物能促進(jìn)根際微生物菌群對(duì)農(nóng)藥的降解，而且還發(fā)現(xiàn)一些草本植物能有效降解土壤中的有機(jī)物。

4.3 微生物修復(fù)

這方面的研究最為廣泛，有原位和異位修復(fù)2種，原位修復(fù)相對(duì)更為省事些。但無論微生物以何種機(jī)理降解有機(jī)農(nóng)藥，所投加的菌劑是降低土壤中污染物的關(guān)鍵所在[2]，此方法雖然便宜，但需要較長的時(shí)間篩選特定的微生物，并且很大程度上受環(huán)境條件的影響。學(xué)者分離出了降解多菌靈的菌株，也具有較好的降解效果，但是容易受到溫度、pH值、外加氮源的影響。

4.4 菌根修復(fù)

人們發(fā)現(xiàn)菌根能顯著提升植物的逆境抗脅迫能力，在抗旱、抗鹽堿、抗酸化、抗重金屬和有機(jī)污染等方面都能發(fā)揮很大作用，這就使得人們?cè)絹碓疥P(guān)注有機(jī)污染土壤中菌根的作用。作為土壤微生物與植物根系之間的橋梁和紐帶，菌根能夠加速有機(jī)污染物的轉(zhuǎn)化與降解，對(duì)植物生長和有機(jī)污染土壤等方面具有積極的作用。菌根真菌與植物根系形成的共生體既有利于植物生長，又能擴(kuò)大根際范圍，產(chǎn)生根系分泌物和特殊性酶、促進(jìn)根際微生物的活性提升。上述作用能夠增加作物根系的生長活力、促進(jìn)土壤中有機(jī)農(nóng)藥的轉(zhuǎn)化與降解，有大量菌根生長的植物對(duì)農(nóng)藥有很強(qiáng)的耐受性，把有機(jī)有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為菌根真菌和植株的營養(yǎng)成分，降低農(nóng)藥對(duì)土壤的污染程度。例如，菌根真菌容易侵染豆科植物，大豆根系有叢枝菌根真菌生長之后，氧化樂果威脅影響到作物生長。因此利用菌根技術(shù)修復(fù)有機(jī)污染物污染過的土壤是生物修復(fù)的重要措施之一，具有廣闊的發(fā)展前景。

5 多菌靈遷移特性研究現(xiàn)狀

土壤中的污染物很容易通過地表徑流和淋溶作用進(jìn)入水體，成為面源污染威脅最大的因素之一。人們對(duì)水體富營養(yǎng)化較為關(guān)注，對(duì)農(nóng)藥和重金屬等污染物在農(nóng)田土壤—水體系的遷移和轉(zhuǎn)化方面并未引起足夠的重視，通常認(rèn)為這些污染物對(duì)水體的富營養(yǎng)化貢獻(xiàn)量不大，并且也不像水體富營養(yǎng)化那么直觀。但是從毒性和對(duì)生物體的危害方面來看，農(nóng)藥污染具有在天然水體中只要有微量濃度即可產(chǎn)生毒性效應(yīng)、一般難于生物降解等特點(diǎn)，因此其影響很難在短時(shí)間內(nèi)消除，并且可以通過食物鏈最終威脅到人類的健康。農(nóng)藥等有機(jī)污染物在土壤中運(yùn)移及從土壤向水體遷移除了與污染物本身性質(zhì)、土壤類型、土壤結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)外，與土壤吸附性能、降水強(qiáng)度和坡度也密切相關(guān)，但有關(guān)黑土區(qū)的資料很少。因此，應(yīng)加強(qiáng)黑土區(qū)土壤中多菌靈等有機(jī)農(nóng)藥遷移規(guī)律研究，以補(bǔ)充面源污染數(shù)據(jù)，而且還有助于進(jìn)一步明確其降解機(jī)理和影響因素，以協(xié)調(diào)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)的關(guān)系。

參考文獻(xiàn)

[1] 卜元卿，孔源，智勇，等.化學(xué)農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的污染及其防控對(duì)策建議[J].中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)，2014（2）：19-25.

[2] 王玉軍，馬卉，李業(yè)東，等.一株高效降解菌對(duì)多菌靈的降解機(jī)理[J].農(nóng)藥，2014（1）：49-51.