化學(xué)肥料污染是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中因施用大量化學(xué)肥料而引起水體、土壤和大氣的污染。任何種類(lèi)和形態(tài)的化肥,施用到農(nóng)田后,都不可能全部被植物吸收和利用?;视昧窟^(guò)大,使用化肥不當(dāng),或施用化肥后作物利用率不高,導(dǎo)致化肥大量流失,都會(huì)造成污染。
化肥的使用與災(zāi)害
目前我國(guó)年化肥施用量折純達(dá)4100多萬(wàn)噸,占世界總用量的1/3,成為世界化肥生產(chǎn)和消費(fèi)第一大國(guó)。化肥的使用,有力地推動(dòng)了農(nóng)作物增產(chǎn),糧食總產(chǎn)由1949年的1.13億噸,增加到現(xiàn)在的5.12億噸,其中,化肥的貢獻(xiàn)超過(guò)40%。
但是,化肥的過(guò)量、不均衡使用也成為我國(guó)農(nóng)業(yè)的一個(gè)主要特點(diǎn),由此不僅降低了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量,還會(huì)給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重污染。我國(guó)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中僅化肥氮的淋洗和徑流損失量每年約174萬(wàn)噸,每年損失的氮素價(jià)值300多億元。長(zhǎng)江、黃河和珠江每年輸出的溶解態(tài)無(wú)機(jī)氮?jiǎng)t成了近海赤潮形成的主要原因。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院士肥所調(diào)查顯示,全國(guó)已有17個(gè)省的氮肥平均施用量超過(guò)國(guó)際公認(rèn)的上限——每公頃225千克。河南省農(nóng)業(yè)廳土肥站一項(xiàng)調(diào)查表明,目前全省每年施用的300多萬(wàn)噸化肥中,只有1/3被農(nóng)作物吸收,1/3進(jìn)入大氣,1/3沉留在土壤中,殘留化肥已成為全省巨大的污染暗流。
如今,化肥被視為僅次于農(nóng)藥的污染源,造成的危害也與農(nóng)藥旗鼓相當(dāng)。化肥污染引起的環(huán)境問(wèn)題主要有:一是使水源污染,造成人們生活用水的短缺,并因飲用被污染的水源而致健康損害。二是導(dǎo)致河川、湖泊、內(nèi)海的富營(yíng)養(yǎng)化。原因在于殘留在土壤中的化肥被暴雨沖刷后匯入水體,加劇了水體的富營(yíng)養(yǎng)化,導(dǎo)致水草繁生,許多水塘、水庫(kù)、湖泊因此變臭,成為死水。而且由于水中氮、磷含量增加,使藻類(lèi)等水生植物生長(zhǎng)過(guò)多。三是使土壤酸化以及物理性質(zhì)惡化,一旦土壤中某種營(yíng)養(yǎng)元素過(guò)剩,還會(huì)造成土壤對(duì)其他元素的吸收性能下降,從而破壞了土壤的內(nèi)在平衡,導(dǎo)致土壤板結(jié)。四是食品、飼料中有毒成分增加,危害人體健康。五是大氣中氮氧化物含量增加,化肥中的氮元素等進(jìn)入大氣后,增加了溫室氣體,導(dǎo)致環(huán)境溫度升高。
化肥使用不當(dāng)?shù)臑?zāi)難
化肥的過(guò)量運(yùn)用和應(yīng)用不當(dāng),包括生產(chǎn)和管理不當(dāng),首先引起的是水源污染和水質(zhì)下降。近年來(lái),河南省環(huán)保局環(huán)保人員對(duì)沿河農(nóng)田檢測(cè)發(fā)現(xiàn),土壤中的氨氮含量比其他地方高十幾倍甚至幾十倍,原因在于沿河農(nóng)民長(zhǎng)期過(guò)量施用化肥。
2004年2月16日,川化集團(tuán)有限責(zé)任公司所屬第二化肥廠二車(chē)間水解、解吸裝置的兩臺(tái)給料泵發(fā)生故障,導(dǎo)致含高濃度氨氮的尿素工藝?yán)淠号湃脬闹Я髋?,一直持續(xù)到3月2日,在此期間共排放純氨氮2000噸。這一化肥泄露事件造成的后果極其嚴(yán)重。沿江大批工廠、飯店被迫關(guān)閉。在受污染地區(qū),人們焦急地尋找干凈水源。沱江沿江江水黑黃發(fā)臭,許多地方泛著白色泡沫。江面回水處、堤壩邊,到處漂浮著死魚(yú)。沱江養(yǎng)魚(yú)戶(hù)網(wǎng)箱養(yǎng)的總共50萬(wàn)千克魚(yú)一夜之間幾乎全部死光。沱江生態(tài)環(huán)境遭到災(zāi)難性破壞,當(dāng)?shù)厮a(chǎn)部門(mén)的結(jié)論是,沱江受污染段水生動(dòng)物重新恢復(fù)至少需要5年時(shí)間。
化肥的過(guò)量和不當(dāng)使用同樣是造成水體富營(yíng)養(yǎng)化和赤潮的重要原因。赤潮是水體中某些微小的浮游植物、原生動(dòng)物或細(xì)菌,在一定的環(huán)境條件下突發(fā)性地增殖和聚集,引起一定范圍內(nèi)一段時(shí)間中水體變色現(xiàn)象。在海灣出現(xiàn)叫做赤潮,而發(fā)生在淡水中則叫做水華。我國(guó)自1933年首次報(bào)道以來(lái),至1994年共有194次較大規(guī)模的赤潮,其中60年代以前只有4次,1990年后則有157起。
20世紀(jì)以來(lái),赤潮更是在世界各地頻頻發(fā)生,日本的瀨戶(hù)內(nèi)海是赤潮的高發(fā)區(qū),僅1976年就發(fā)生了326次之多。1989年我國(guó)黃海海域發(fā)生赤潮,損失達(dá)3億元人民幣。1998年春天,又一股來(lái)勢(shì)洶涌的赤潮橫掃了香港海和廣東珠江口一帶海域,赤潮過(guò)處,海水泛紅,腥臭難聞,水中魚(yú)類(lèi)等動(dòng)物大量死亡。此次赤潮使香港漁民損失近1億港元,大陸珍貴養(yǎng)殖魚(yú)類(lèi)死亡逾300噸,損失超過(guò)4000萬(wàn)元。
赤潮發(fā)生必須具備以下條件:海域水體高營(yíng)養(yǎng)化;某些特殊物質(zhì)參與作為誘發(fā)因素,已知的有維生素B1、B12鐵、錳、脫氧核糖核酸;環(huán)境條件,如水溫、鹽度等也決定著發(fā)生赤潮的生物類(lèi)型。通過(guò)廢水、廢渣以及經(jīng)大氣交換進(jìn)入海洋的化肥中含有豐富的氮、磷等元素,是水體和陸生植物生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)素。因此水體富營(yíng)養(yǎng)化亦即含氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽的富集是赤潮發(fā)生的一個(gè)不可缺少的先決條件。水體富營(yíng)養(yǎng)化是赤潮(或水華)的先兆,赤潮是水體富營(yíng)養(yǎng)化的結(jié)果。
化肥對(duì)食物的污染
另一方面,化肥污染還通過(guò)食物嚴(yán)重影響人們的健康,因而被視為是僅次于農(nóng)藥的一種污染,尤其是大棚內(nèi)栽種的蔬菜受到化肥污染較嚴(yán)重。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院依據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織對(duì)食品硝酸鹽(氮肥的分解物)攝入量的規(guī)定,提出了蔬菜衛(wèi)生的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn):
第一,蔬菜中硝酸鹽含量低于432mg/kg,允許生食;第二,硝酸鹽含量為432-785mg/kg,蔬菜不宜生食;第三,硝酸鹽含量為785—1440mg/kg,生食和鹽漬均不宜;第四,硝酸鹽含量為1440-3100mg/kg,蔬菜不允許熟食。僅以蔬菜中硝酸鹽含量超過(guò)432mg/kg為生食不宜的標(biāo)準(zhǔn)衡量,上海市近期一項(xiàng)對(duì)蔬菜的檢測(cè)發(fā)現(xiàn),大棚內(nèi)葉類(lèi)蔬菜硝酸鹽超標(biāo)率高達(dá)51.5%,茄果類(lèi)超標(biāo)為15.6%,而大田葉菜類(lèi)硝酸鹽超標(biāo)率為20.5%,茄果類(lèi)則未檢出。大棚內(nèi)葉菜超標(biāo)樣品平均含量比大田葉菜高出29%,最高含量高出近1倍。而且大棚內(nèi)部分蔬菜硝酸鹽超標(biāo)已超過(guò)鹽漬不宜的標(biāo)準(zhǔn)。
造成大棚內(nèi)蔬菜硝酸鹽含量積累高的主要因素有幾方面,但都與化肥的過(guò)量和不當(dāng)施加有關(guān)系。其一,大棚內(nèi)蔬菜生產(chǎn)周期長(zhǎng),采用營(yíng)養(yǎng)液滴灌或多次追肥,化肥(尤其是氮肥)投入水平比大田蔬菜高出50%以上;其二,大棚封閉的環(huán)境條件下,由于得不到雨水淋洗,土壤次生鹽漬化嚴(yán)重.土壤中硝酸鹽容易積累含量升高;其三,大棚內(nèi)光照強(qiáng)度比大田弱,使蔬菜作物葉片中硝酸鹽還原酶活力下降,導(dǎo)致硝酸鹽積累加大。
減少化肥污染的方法
為了減少化肥污染造成的損害,人們現(xiàn)在正在尋求積極的解決之道。一方面要控制化肥的使用量和適當(dāng)使用化肥。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的旱地作物養(yǎng)分資源綜合管理技術(shù),節(jié)省氮肥10%~30%,氮肥利用率提高10%~15%,過(guò)量施氮對(duì)環(huán)境的負(fù)效應(yīng)得到有效控制,也使作物增產(chǎn)5%~10%,現(xiàn)在已推廣面積達(dá)到537.9萬(wàn)畝,增收節(jié)支13618萬(wàn)元。在兩湖、江浙和廣東等地的水稻栽培中實(shí)施實(shí)地養(yǎng)分管理技術(shù),比習(xí)慣施肥法節(jié)約氮肥30%以上,產(chǎn)量略有增加,氮肥吸收利用率提高60%。
為了避免對(duì)蔬菜的化肥污染,也可以采用一些措施。一是深施蓋土。氮肥深施蓋土可減少與空氣陽(yáng)光直接接觸,防止揮發(fā)和污染蔬菜。根系發(fā)達(dá)的茄果類(lèi)、薯芋類(lèi)、根菜類(lèi)等,應(yīng)打窩深施在15厘米及以下的根層,一般蔬菜深施12~15厘米以下,除可減少蔬菜對(duì)硝酸鹽的積累外,還可提高蔬菜產(chǎn)量。二是提倡早施肥。特別是葉菜類(lèi)和生育期短的蔬菜,氮肥宜早施,以利蔬菜對(duì)肥料的吸收。三是控制氮肥用量。蔬菜中硝酸鹽的積累隨氮肥用量的增加而提高,應(yīng)盡量減少氮素化肥的施用量和施用次數(shù)。每畝用量應(yīng)控制在標(biāo)氮20千克以下,高肥力的菜地應(yīng)控制在10千克以下或不施氮素化肥。四是葉菜類(lèi)忌葉面噴施。因?yàn)槭卟巳~面上銨離子與空氣接觸后,易轉(zhuǎn)化成硝酸根離子,被葉片吸收,很容易使硝酸鹽積存在葉內(nèi)。
另一方面,少用或不用化肥,而改用人、畜有機(jī)肥,同時(shí)使用無(wú)公害的綠色肥料。比如,我國(guó)正在研制生物菌肥,將農(nóng)作物的秸稈剁碎后放入發(fā)酵池中,加進(jìn)菌種,經(jīng)過(guò)與牲畜、人的糞便混合發(fā)酵后取出來(lái)施到田里。這種生物菌肥形狀跟化肥差不多,沒(méi)有農(nóng)家肥的臭味,成本比化肥還略低一點(diǎn)。這些菌肥能夠較好地固化空氣和土壤中的氮,同時(shí)具有分解磷和鉀的特性。氮、磷、鉀是植物生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),也是污染水源的主要物質(zhì),經(jīng)過(guò)分解后的氮、磷、鉀對(duì)水的污染能降低很多。
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