生態(tài)環(huán)境中農(nóng)藥運(yùn)動(dòng)行為及污染現(xiàn)狀

熊志乾，李奇蔚，貝學(xué)友，杜 娟

（瀚藍(lán)城市環(huán)境服務(wù)有限公司，廣東 深圳 518000）

農(nóng)藥污染影響我國(guó)食品安全和生態(tài)安全，現(xiàn)如今，我國(guó)農(nóng)藥污染研究主要涉及食品農(nóng)藥殘留快速檢測(cè)手段研發(fā)、綠色低毒農(nóng)藥開(kāi)發(fā)及其污染覆蓋面等。但是，在自然生態(tài)環(huán)境中，農(nóng)藥及其降解產(chǎn)物相關(guān)行為和影響因素研究仍較為局限。進(jìn)一步探究農(nóng)藥及其代謝物在生態(tài)環(huán)境中的行為，可有效評(píng)估不同特性農(nóng)藥的潛在污染風(fēng)險(xiǎn)，探索更高效、精準(zhǔn)的環(huán)境檢測(cè)手段。

1 我國(guó)農(nóng)藥使用與污染現(xiàn)狀

我國(guó)作為人口大國(guó)，糧食需求量一直居于世界前茅。現(xiàn)如今，大約三分之一的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)依賴(lài)農(nóng)藥。如果不使用農(nóng)藥，水果產(chǎn)量將減少78%，蔬菜產(chǎn)量將減少54%，谷物產(chǎn)量將減少32%。為了保持穩(wěn)定收成，我國(guó)持續(xù)推進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和病蟲(chóng)災(zāi)害預(yù)防。農(nóng)藥則是實(shí)現(xiàn)我國(guó)病蟲(chóng)災(zāi)害預(yù)防并保持農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展、糧食穩(wěn)定增產(chǎn)的重要武器。隨著農(nóng)藥的長(zhǎng)期使用，人們的關(guān)注點(diǎn)逐步從“民以食為天”轉(zhuǎn)化到“食以安為先”。農(nóng)藥殘留及其污染成為人們最關(guān)心的安全問(wèn)題。雜草、昆蟲(chóng)和疾病在種類(lèi)、數(shù)量、行為等方面都具有一定的特異性，因此賦予農(nóng)藥很強(qiáng)的專(zhuān)用性和局限性[1]。在日常生產(chǎn)中，為了保持農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)，多種農(nóng)藥往往需要配合使用。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者普遍缺乏生態(tài)保護(hù)意識(shí)，農(nóng)藥依賴(lài)嚴(yán)重，導(dǎo)致我國(guó)目前農(nóng)藥污染嚴(yán)重[2]。

2 農(nóng)藥及其代謝物污染行為階段特點(diǎn)

當(dāng)農(nóng)藥產(chǎn)品被應(yīng)用到目標(biāo)植物或被丟棄與泄漏時(shí)，它們大多數(shù)會(huì)進(jìn)入環(huán)境并進(jìn)行移動(dòng)、降解和吸收。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，大部分農(nóng)藥會(huì)流入生態(tài)環(huán)境中，并通過(guò)微生物作用和物化反應(yīng)降解，產(chǎn)生新的物質(zhì)。經(jīng)吸附、淋濾、揮發(fā)、噴霧漂移和徑流轉(zhuǎn)移，這部分農(nóng)藥及其代謝物在自然環(huán)境中通過(guò)不同的環(huán)境介質(zhì)或非目標(biāo)農(nóng)作物實(shí)現(xiàn)富集、轉(zhuǎn)移[3]。其在生態(tài)環(huán)境中的行為是影響其面源擴(kuò)散面積的主要因素。根據(jù)環(huán)境條件和農(nóng)藥化學(xué)特性，不同農(nóng)藥在環(huán)境中的行為與半衰期和污染程度息息相關(guān)[4]。若農(nóng)藥半衰期較長(zhǎng)，其殘留物會(huì)在環(huán)境中存留很長(zhǎng)時(shí)間。例如，毒死蜱的主要代謝物3,5,6-三氯吡啶-2-醇（TCP）的移動(dòng)性和毒性遠(yuǎn)大于本體并具有較強(qiáng)的停留性[5]。降解產(chǎn)物、土壤條件、作物生長(zhǎng)、病蟲(chóng)害和雜草等因素都影響農(nóng)藥在環(huán)境中的行為，一定程度上決定農(nóng)藥及其代謝物在土壤中的持久性與污染性[6]。

2.1 農(nóng)藥的降解行為

農(nóng)藥降解主要有3種類(lèi)型，包括微生物降解、化學(xué)降解以及物理降解。農(nóng)藥降解主要發(fā)生位點(diǎn)集中在土壤中。微生物降解是指真菌、細(xì)菌等微生物對(duì)農(nóng)藥的降解。溫度、土壤水分、土壤pH、土壤多孔結(jié)構(gòu)等因素影響農(nóng)藥微生物降解[7]。例如，不同微生物pH耐受性不同，導(dǎo)致不同區(qū)域會(huì)發(fā)生選擇性降解。同時(shí)，農(nóng)藥可以通過(guò)土壤中的化學(xué)反應(yīng)被降解，化學(xué)降解的速度和類(lèi)型受土壤溫度、pH、水分以及殺蟲(chóng)劑與土壤結(jié)合的影響[8]。物理降解也是環(huán)境中農(nóng)藥降解的重要形式。光化學(xué)反應(yīng)對(duì)土壤表面分子的降解起著重要作用，因?yàn)樗袣⑾x(chóng)劑都具有一定的光降解能力，其降解速率與光照強(qiáng)度、暴露時(shí)間和殺蟲(chóng)劑性質(zhì)有關(guān)[9]。

2.2 農(nóng)藥的吸附行為

農(nóng)藥吸附是一種化學(xué)物質(zhì)和環(huán)境介質(zhì)吸引結(jié)合的現(xiàn)象，常見(jiàn)于土壤環(huán)境中。根據(jù)間歇平衡法得到吸附等溫線，用于評(píng)估農(nóng)藥在環(huán)境介質(zhì)中的滯留情況[10]。pH、有機(jī)質(zhì)和土壤改良劑等土壤因子均對(duì)農(nóng)藥的吸附行為具有影響。研究表明，有機(jī)質(zhì)含量高及黏性大的土壤環(huán)境對(duì)農(nóng)藥的吸附性比沙質(zhì)土壤強(qiáng)得多，該類(lèi)土壤具有更大的接觸面積，同時(shí)與環(huán)境中的農(nóng)藥及其代謝物有更多的結(jié)合位點(diǎn)。例如，硫丹的吸附和解吸能力可能與土壤中黏土和有機(jī)質(zhì)的含量有關(guān)，土壤有機(jī)質(zhì)（SOM）、pH和陽(yáng)離子交換量（CEC）影響農(nóng)藥的吸附與解吸。土壤水分對(duì)農(nóng)藥的吸附也有影響，干燥土壤比潮濕土壤吸收更多的殺蟲(chóng)劑，因?yàn)樵诔睗裢寥乐校肿优c殺蟲(chóng)劑競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合位點(diǎn)。同時(shí)，土壤中的有機(jī)質(zhì)也會(huì)影響農(nóng)藥及其代謝物在沉積物中的吸附行為，例如，腐植酸會(huì)影響滴滴涕（DDT）在沉積物中的吸附。

2.3 農(nóng)藥的浸出行為

農(nóng)藥浸出是農(nóng)藥及其代謝物實(shí)現(xiàn)污染與遷徙的重要基礎(chǔ)。土壤滲透性是影響農(nóng)藥浸出的重要因素，主要傳播媒介是水環(huán)境。溶解在水中的農(nóng)藥會(huì)隨著土壤中的間隙水移動(dòng)。土壤吸附系數(shù)和半衰期影響殺蟲(chóng)劑浸出效果。土壤滲透性越大，土壤中農(nóng)藥浸出的潛力越大。此外，浸出程度也取決于殺蟲(chóng)劑在環(huán)境中的持久性[11]。持久性低的殺蟲(chóng)劑浸出可能性低，因?yàn)槠湓谕寥乐械耐Ａ魰r(shí)間較短。相反，若殺蟲(chóng)劑在環(huán)境中的持久性高，其在環(huán)境中浸出的可能性大。此外，氣象條件也是影響農(nóng)藥浸出的重要因素，主要包括年降水量和年平均溫度。降水是影響土壤農(nóng)藥浸出的關(guān)鍵因素，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)地表水和地下水污染匯合的重要途徑[12]。

2.4 農(nóng)藥的遷徙行為

農(nóng)藥及其代謝物實(shí)現(xiàn)浸出后，將重新釋放到自然環(huán)境中，并隨著環(huán)境介質(zhì)的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)遷徙。環(huán)境介質(zhì)的移動(dòng)能力與農(nóng)藥的遷移速率息息相關(guān)。在大多數(shù)的農(nóng)藥污染背景下，主要污染區(qū)域集中于土壤環(huán)境[13]。土壤性質(zhì)是影響水滲透和農(nóng)藥遷徙的重要條件，如土壤質(zhì)地和土壤有機(jī)質(zhì)含量。在這些土壤條件中，土壤質(zhì)地是影響水分運(yùn)動(dòng)和土壤中農(nóng)藥運(yùn)動(dòng)的重要因素。此外，溫度也是影響土壤中農(nóng)藥浸出行為的關(guān)鍵因素，土壤蒸發(fā)影響農(nóng)藥在土壤中的浸出量。平均氣溫升高將導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)含量降低，土壤儲(chǔ)存和循環(huán)碳的能力發(fā)生改變，土壤裂縫增加，水、有機(jī)質(zhì)和無(wú)機(jī)質(zhì)運(yùn)動(dòng)速率增加，水在土壤環(huán)境的遷徙能力增強(qiáng)，同時(shí)農(nóng)藥污染進(jìn)一步遷移。這一過(guò)程會(huì)導(dǎo)致農(nóng)藥污染伴隨著水和溶質(zhì)從土壤表面更快速、更直接地移動(dòng)到某一深度或直接進(jìn)入田間排水溝，造成地下水和地表水的污染。

3 結(jié)論

農(nóng)藥的使用是當(dāng)前我國(guó)提高作物產(chǎn)量的重要手段，而其產(chǎn)生的污染對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展與生態(tài)健康有重大影響。當(dāng)前，要進(jìn)一步了解農(nóng)藥及其代謝物在生態(tài)環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)行為并對(duì)其進(jìn)行有效防治，切實(shí)實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥降污，優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。