農(nóng)藥污染對土壤的影響及防治措施

農(nóng)藥作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要投入物對農(nóng)業(yè)發(fā)展和人類糧食供給做出了巨大的貢獻(xiàn)。有資料表明,世界范圍內(nèi)農(nóng)藥所避免和挽回的農(nóng)業(yè)病、蟲、草害損失占糧食產(chǎn)量的1/ 3。然而長期大量的使用農(nóng)藥其污染及危害是極為嚴(yán)重的,農(nóng)藥對土壤、大氣、水體的污染,對生態(tài)環(huán)境的影響與破壞已引起了世人的廣泛關(guān)注。土壤是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ),更是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)與能量交換的樞紐,研究和探討農(nóng)藥在土壤環(huán)境中的行為規(guī)律及土壤污染機(jī)制將有助于發(fā)揮農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的積極作用,并采取科學(xué)的手段消除或弱化農(nóng)藥對土壤乃至農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)及人類健康的影響與危害。土壤農(nóng)藥污染是一全球性問題。在我國,受農(nóng)藥使用歷史、施用技術(shù)以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等因素影響,土壤農(nóng)藥污染較為嚴(yán)重,成為制約食品安全與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的桎酷。
        1.農(nóng)藥對土壤的影響
        1.1.農(nóng)藥對土壤的污染
        農(nóng)藥對土壤的污染是指人類向土壤環(huán)境中投入或排入超過其自凈能力的農(nóng)藥,而導(dǎo)致土壤環(huán)境質(zhì)量降低,以至影響土壤生產(chǎn)力和危害環(huán)境生物安全的現(xiàn)象。農(nóng)藥對土壤的污染與施用農(nóng)藥的理化性質(zhì)、農(nóng)藥在土壤環(huán)境中的行為及施藥地區(qū)自然環(huán)境條件密切相關(guān)[1]。農(nóng)藥的理化性質(zhì)是農(nóng)藥對土壤污染的重要因素之一。建國初期至20世紀(jì)70年代我國使用的無機(jī)類、有機(jī)氯農(nóng)藥的性質(zhì)極穩(wěn)定,不易分解,尤其有機(jī)氯農(nóng)藥水溶性高、脂溶性低,表現(xiàn)高殘留、易遷移的特性,致使此類農(nóng)藥禁用近20年后全國大部分地區(qū)土壤中仍有殘留[2]。如1992年國家環(huán)保總局測試表明,江蘇南通棉區(qū)土壤中DDT最高殘留量仍達(dá)1123 mg/ kg。換代產(chǎn)品有機(jī)磷、氨基甲酸脂類、有機(jī)氮類殺蟲劑和磺酰脲類除草劑的使用,相對緩解了土壤污染的程度,但污染范圍卻由于農(nóng)藥使用范圍的擴(kuò)大而擴(kuò)大,污染形勢亦不容樂觀。
        1.2.農(nóng)藥污染土壤的途徑
        農(nóng)藥污染土壤的主要途徑：一是施用于田間的各種農(nóng)藥大部分落入土壤中，附著于植物體上的部分農(nóng)藥因風(fēng)吹雨淋落入土壤中；二是使用浸種、拌種等施藥方式，或是將農(nóng)藥直接撒于土壤中，造成污染的累積；三是近年來采用噴射方法（如飛機(jī)噴射）使用農(nóng)藥，估計(jì)有50％以上的農(nóng)藥從葉面落入土壤，也有大量的農(nóng)藥撒在或蒸發(fā)到空氣中，一旦降雨，隨雨水降落到土壤中，污染土壤[3]。
        1.3.農(nóng)藥使用中存在的問題
        (1) 使用技術(shù)落后  在農(nóng)藥的使用上存在著農(nóng)藥的品種和數(shù)量搭配不科學(xué),使用器械落后等一些問題。
        (2) 農(nóng)藥使用的品種結(jié)構(gòu)不合理  在我國的農(nóng)藥使用中,殺蟲劑的比例較大,而除草劑的用量較小,我國農(nóng)藥使用的方向無疑是加大除草劑的用量,因此在防治農(nóng)藥污染方面應(yīng)充分考慮到這一點(diǎn)。
        (3) 農(nóng)藥質(zhì)量問題較突出  這是造成農(nóng)藥對土壤污染問題的重大隱患之一。
        (4) 缺乏農(nóng)藥的安全性評價(jià)  我國目前幾乎沒有關(guān)于農(nóng)藥商品安全性方面的控制措施,這與發(fā)達(dá)國家有很大的差距。 [4]
        1.4.污染效應(yīng)
        我國土壤農(nóng)藥污染效應(yīng)有三大特點(diǎn)。(1).污染面積大。隨著我國農(nóng)業(yè)發(fā)展,農(nóng)藥使用量陡增。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國農(nóng)藥施用面積達(dá)2. 8 億公頃以上,年施用量50 ～60萬噸[ 5 ]。由于農(nóng)藥利用率極低,只有10% ～20%為植物吸附, 50% ～60%殘留于土壤中,又因我國農(nóng)藥結(jié)構(gòu)單一,農(nóng)藥產(chǎn)品中殺蟲劑占70% ,有機(jī)磷又占70% ,造成農(nóng)藥污染農(nóng)田達(dá)87 ～107 萬公頃。(2).經(jīng)濟(jì)損失顯著。我國因農(nóng)藥使用不當(dāng)而致糧食減產(chǎn)1. 3 ×1010噸,直接損失2. 2 億元[ 5 ] ,因農(nóng)藥污染而導(dǎo)致間接經(jīng)濟(jì)損失為147億元/年,其中江蘇農(nóng)藥污染造成的經(jīng)濟(jì)損失為3. 4 億元/年。(3).生態(tài)效益廣。具體表現(xiàn)為: ①影響生物存活。土壤農(nóng)藥污染既可直接毒害動植物,也可通過生物富集,或食物鏈傳遞而間接危害生物。土壤農(nóng)藥污染對微生物活性影響的表現(xiàn)為抑制細(xì)菌、放線菌和固氮菌群的生長,刺激真菌代謝使土壤呼吸等作用增強(qiáng)(如甲胺磷) ,對土壤微生物的影響則隨著濃度、強(qiáng)度和時(shí)間而異[ 6]。②影響生態(tài)系統(tǒng)。表現(xiàn)為生物種群退化,生物多樣性喪失,群落逆向演替,生態(tài)平衡破壞。研究證實(shí),輕度、中度至重度農(nóng)藥污染的土壤生物多樣性經(jīng)歷了由高至低的變化(甲磺隆處理的土壤其微生物多樣性低于對照組) [ 7, 8 ]。而農(nóng)藥在殺死害蟲的同時(shí)也殺死了一些捕食性、寄生性的天敵,使害蟲逃脫天敵控制,系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力下降,失去平衡。③影響環(huán)境。土壤是一個(gè)開放系統(tǒng),與周圍環(huán)境因子形成密切的聯(lián)系,土壤受到農(nóng)藥污染必然會引起環(huán)境連鎖變化。土壤農(nóng)藥污染會因降雨形成的徑(滲)流而污染水體,導(dǎo)致水生生物罹難,或以揮(蒸)發(fā)形式彌漫于大氣中,使陸生生物受害。④影響人體健康。農(nóng)藥對人體健康的危害較大,會干擾信息傳遞,破壞體內(nèi)酶系和免疫系統(tǒng),阻礙器官正常功能的發(fā)揮,可對生殖系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響,導(dǎo)致胎兒畸形。
        2.農(nóng)藥在土壤環(huán)境中的行為
        研究表明,施用農(nóng)藥的80 %～90 %最終將進(jìn)入土壤環(huán)境,其行為包括:被土壤膠粒及有機(jī)質(zhì)吸附;被作物及雜草吸收;隨地表水徑流或向深層土壤淋溶;向大氣擴(kuò)散、光解;被土壤化學(xué)降解或微生物降解[9]。其中土壤吸附是導(dǎo)致農(nóng)藥在土壤中殘留污染的主要行為,是指在土壤作用力下使農(nóng)藥聚集在土壤膠粒表面,使土壤顆粒與土壤溶液界面上的農(nóng)藥濃度大于土壤本體中農(nóng)藥濃度的現(xiàn)象。
        農(nóng)藥在土壤中的降解則是農(nóng)藥在成土因子、自然與耕作因素、生物因素等作用下由農(nóng)藥母體大分子逐步降解成小分子,最終變?yōu)镠2O和CO2,失去毒性和生物活性的過程,農(nóng)藥在土壤中的降解有氧化、還原、水解、裂解多種過程[3]。
        3.農(nóng)藥對土壤污染的防治
        3.1.綜合防治病蟲害,降低農(nóng)藥用量
        (1).培育抗病蟲品種  培育和利用作物抗性品種是有害生物綜合防治中最有效、最經(jīng)濟(jì)的方法。
        (2).利用陪植植物  利用陪植植物防治作物害蟲是一種生態(tài)防治方法。“陪植植物治蟲”是指用能夠毒殺、驅(qū)除、引誘害蟲或誘集、繁殖天敵的植物種在作物的四周、行間,以防治作物的害蟲。
        (3).栽培耕作措施   間混套作是一項(xiàng)非常有效的防病蟲技術(shù),即把形態(tài)特征不同和對生活因素的需求不同、生育期不同、根系分泌物不同的作物合理地搭配種植,不僅立體地利用了空間養(yǎng)分、水分。還增加了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性,增強(qiáng)抗性。減輕病蟲草害。輪作是根據(jù)不同作物所需營養(yǎng)元素不同、根系入土深度不同而進(jìn)行的輪換種植.
        3.2.合理使用農(nóng)藥,控制污染源
        在農(nóng)藥使用中能對癥下藥,找準(zhǔn)關(guān)鍵時(shí)期用藥,合理的施藥方法,正確的施藥濃度和施藥量.只有這樣才能達(dá)到既防治病蟲害又減輕對環(huán)境大的污染。
        3.3.充分調(diào)動土壤本身的講解能力
        通過各種農(nóng)業(yè)措施,調(diào)節(jié)土壤結(jié)構(gòu)、粘粒含量、有機(jī)質(zhì)含量、土壤酸堿度,離子交換量、微生物種類數(shù)量等增強(qiáng)土壤對農(nóng)藥的降解能力,將有利于土壤農(nóng)藥污染的防治[4]。
       
        3.4.采用生物修復(fù)技術(shù)對土壤污染進(jìn)行防治
        (1)微生物修復(fù)  微生物修復(fù)是污染土壤中人工接種能降解農(nóng)藥的微生物,利用微生物將殘存于土壤中的農(nóng)藥降解或去除,使其轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)或降解成CO2 和水的方法。
        (2)植物修復(fù)  近幾年植物修復(fù)技術(shù)逐漸成為生物修復(fù)中的一個(gè)研究熱點(diǎn),植物修復(fù)適用于大面積、低濃度污染,不但可去除環(huán)境中重金屬與放射性元素,還可去除環(huán)境中農(nóng)藥。
        (3)菌根修復(fù)  菌根是土壤真菌菌絲與植物根系形成的共生體。據(jù)報(bào)道,VA 菌根外生菌絲重量約占根重的1%～5 % ,這些外生菌絲增加了根與土壤的接觸,能增強(qiáng)植物的吸收能力,改善植物的生長,提高植株的抗逆能力和耐受能力[10]。另一方面,菌根化植物能為真菌提供養(yǎng)分,維持真菌代謝活性。此外,菌根有著獨(dú)特的酶途徑,用以降解不能被細(xì)菌單獨(dú)轉(zhuǎn)化的有機(jī)物。所以菌根化植物可作為很好的生物修復(fù)載體。