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赵玲等:中国农田土壤农药污染现状和防控对策(1)

时间:2017-06-15 08:53:42 来源: 作者: [] 浏览量:8420

  农药作为农业生产中必不可少的生产资料,对农业发展和人类粮食供给做出了巨大的贡献。农药主要包括杀菌剂、杀虫剂和除草剂三大类。世界范围内农药所避免和挽回的农业病、虫、草害损失占粮食产量的1/3。然而近年来随着农药长期大量的施用,农药残留及污染问题日益严重,已成为农业面源污染的重要来源之一。据统计,农田中施用的农药量仅有30% 左右附着在农作物上,其余70%左右扩散到土壤和大气中,导致土壤中农药残留量及衍生物含量增加,造成农田土壤污染。这不仅会破坏土壤中的生物多样性,还会通过饮用水或土壤-植物系统经食物链进入人体,危害人体健康。早在20世纪70 年代,国外就开始了土壤农药污染的治理与修复工作。目前,德国、丹麦和荷兰在这方面的工作处于领先地位。我国随着民众对农产品安全和品质需求的提升,土壤农药污染的治理与修复受到越来越多的重视。本文针对我国农田农药的使用与污染现状,介绍土壤农药污染产生的危害和生态风险,评述国内外农药污染的修复技术,为我国农田农药污染防控与治理提供科学参考。
  1 农田农药的污染现状
  据统计,目前世界上生产和使用的农药有几千种,世界农药的施用量每年以10%左右的速度递增。60年代末,世界农药年产量在 400万t左右,90年代则超过3000万t。我国是一个农业大国,农药使用量居世界第一,每年达50~60万t,其中 80% ~ 90% 最终将进入土壤环境,造成约有87~107万hm2的农田土壤受到农药污染。我国农药使用量较大的地区有上海、浙江、山东、江苏和广东,其中以上海和浙江用药量最高,分别达到了10.8kg/hm2和10.41kg/hm2。以小麦为主要农作物的北方干旱地区施药量小于南方水稻产区;蔬菜、水果的用药量明显高于其他农作物。目前,农药污染已成为我国影响范围最大的一类有机污染,且具有持续性和农产品富集性。随着使用量和使用年数的增加,农药残留逐渐增加,呈现点-线-面的立体式空间污染态势。
  1.1 除草剂的使用量与污染现状
  近年来,除草剂的增长率远高于杀虫剂和杀菌剂,约占到农药产量比重的1/3。目前全国农田化学除草面积较1980年增加了十多倍,据估算除草剂将以每年200万hm2次的速度增加,每年需除草剂6.7~8.6万t,占农药需求总量的30%~40% 左右,未来十年全国化学除草面积可能会增加0.31亿hm2。中国农药市场先后有近百个除草剂产品,其中以莠去津、扑草净、西草净制剂为主的三嗪类,2,4-D等苯氧羧酸类,以苄嘧磺隆、甲磺隆制剂为主的磺酰脲类和乙草胺、丁草胺等酰胺类除草剂是市场的主流品种。而莠去津、甲磺隆、绿磺隆、咪唑乙烟酸、氟磺胺草醚和豆磺隆是长残效除草剂,占到除草总面积的15%左右。草甘膦作为一种高效、低毒、广谱、适用范围极广的灭生性除草剂,由于其优良的传导性,最初主要用于非粮食作物以及免耕土壤上的除草,随着抗草甘膦转基因作物的发展,草甘膦的应用从非粮食作物转向粮食作物,使其在全球的使用正以每年20% 的速度递增。
  随着除草剂的大量施用,造成的环境影响也日益突显。研究表明,在南非、瑞士、西班牙、法国、芬兰、德国、美国和中国等莠去津使用历史较长的国家,地表水和地下水均受到了不同程度的污染。欧洲委员会有关饮用水的规定中(80/778/EC)要求,任何农药在饮用水中含量不能超过0.1μg/L,农药总含量不能超过 0.5μg/L。我国在1998年规定莠去津Ⅰ、Ⅱ类地表水中的标准为 3μg/L。然而,美国USGS在1991—1992年调查发现,West Lake 湖的13个水样中就有11个水样的莠去津浓度超过了饮用水的标准,1996 年再次调查地下水时仍发现50% 的水井样品中检测出莠去津和它的代谢物。Oldal 等调查了匈牙利土壤中农药活性成分和残留,发现24个土壤样品中只有2个样品含有莠去津,浓度分别为0.07mg/kg和0.11mg/kg;但是地下水样品中测到莠去津 166~3067μg/L,乙草胺307 ~ 2 894μg/L,二嗪农15 ~ 223μg/L和扑草净109 ~ 160μg/L。德国自1991年3月开始禁止在玉米田施用莠去津,Tappe等1991—2000年对德国地下水的监测中发现,莠去津及其衍生物的检出量仍呈不断上升的趋势。莠去津是我国玉米田主要施用的除草剂,2000年我国莠去津的使用量为2 835t,仅辽宁省使用量就超过1 600 t。由于莠去津水溶性较强,农田中的大量施用使它成为各国河流、小溪等水体中检出率最高的除草剂。我国淮河信阳、阜阳、淮南、蚌埠4个监测断面检测到莠去津的残留量分别为76.4、80.0、72.5、81.3 μg/L。严登华等剖析了东辽河流域地表水体中莠去津的含量和富集特征的时空分异,得出辽河流域旱田分布区和非旱田分布区内地表水中莠去津的平均含量分别为9.71μg/L和8.85μg/L,7月份流域地表水中莠去津含量最高,可达18.93μg/L。目前,关于我国土壤中除草剂残留的报道较少。王万红等报道了辽北农田土壤中除草剂的残留特征,莠去津、乙草胺和丁草胺 3 种除草剂均有检出,其中莠去津和乙草胺全部检出,丁草胺检出率相对较低,仅为27.8%;残留量莠去津、乙草胺和丁草胺分别为0.14 ~ 21.20、0.53 ~203.20 和 nd ~ 30.87μg/kg。在高使用量的条件下,土壤中草甘膦的浓度可能达2mg/kg,若考虑土壤对草甘膦的吸附,土壤表层中实际的浓度要比这个数值高得多。

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