1. 農用化學品對環境的影響
農用化學物質主要包括化肥和化學農葯。由於原料、礦石的雜質以及生產工藝流程的污染,某些化肥含有重金屬元素、有毒有機化合物和放射性物質,施入農田後成為土壤的潛在污染源。農葯是人類參與環境控制過程的一個方面,雖然主要目的是針對有害生物,但它們也會進入生物周圍包括土壤在內的各種環境介質,並在各環境介質之間不斷轉移。
(一)施用特點
1.化肥施用
自1950年開始引進化肥起,浙江省化肥施用大致分為3 個階段:緩慢增長階段(1951~1975年),年均增加3.11萬t;快速增長階段(1975~1995年),年均增加19.39萬t;基本持平階段(1995~2003年),每年保持在430~460萬t(表7-17)。
表7-17 浙江省氮磷鉀化肥施用量變化情況
註:按標准量計算,氮肥含N 21%,磷肥含P2O518%,鉀肥含K2O 25%,復合肥含N、P2O5、K2O 總量約21.3%。
從施用化肥的純養分結構來看,1955年N佔96.0%,P2O5佔4.0%,N:P2O5:K2O比例為1:0.04:0;1975年開始施用鉀肥初期,N佔76.7%,P2O5佔21.1%,K2O佔2.2%,N:P2O5:K2O比例為1:0.28:0.03;1985年以後,鉀肥的比重逐年增加,氮、磷、鉀比例日趨合理。2003年N:P2O5:K2O比例為1:0.3:0.22,從農作物對大量元素養分量的需求來看,磷、鉀比重還是偏低,鉀素明顯呈供不應求狀況。單位面積施用化肥量呈上升趨勢。至2003年,按耕地面積平均,每畝用量N為24.92kg、P2O5為7.43kg、K2O為5.5kg;按農業用地平均,每畝用量N為18.92kg、P2O5為5.64kg、K2O為4.18kg。
浙江省化肥單位面積施用量在經濟發達地區與貧困地區、平原地區與丘陵山區之間存在著很大的地域差異。根據統計資料(1995年),按平均每畝耕地化肥純用量計,蕭山區達55.25kg,嘉興市為49.66kg,而景寧縣僅為11.82kg,高低相差4倍多。種植作物的不同,也帶來了化肥施用量的差異。據調查,一些杭嘉湖農業種植區,一年栽種3~4季瓜果蔬菜,年平均每畝純化肥施用量高達100kg以上,而一般種一季單季晚稻僅施用20kg左右;紹興北部蔬菜區,年平均每畝化肥用量在60kg左右;溫嶺西蘭花產區一季化肥用量超過30kg。這些種植作物不同帶來的化肥施用量的差異,也造成了同一地區不同區塊之間化肥用量上的差異。
2.農葯使用
浙江省施用化學農葯防治病蟲草鼠害始於20世紀50年代,70年代前大量施用有機氯和有機磷如DDT、六六六、內吸磷、對硫磷等毒性高、持效期長的農葯,土壤環境污染嚴重。80年代末,農葯品種發展到一個新的時期,用量少效果好的超高效農葯不斷涌現,如擬除蟲菊酯類的溴氰菊脂、二氯苯醚菊酯、氰戊菊酯,雜環類的吡蟲啉、噻嗪酮、氟蟲腈,殺菌劑中的三環唑、三唑酮,除草劑中磺醯脲類的甲磺隆、綠磺隆、苄嘧磺隆等,這類農葯品種用量較少。生物源農葯在近幾年發展很快,井岡黴素、九二○、阿維菌素的生產量佔全國的50%以上。該類農葯具有對環境相容性較好、天敵殺傷小、在作物上殘留少和對農業生產較安全等特點。隨著農葯品種的不斷增加,長期劑型單一化的局面打開。傳統的四大類農葯制劑(乳油、水劑、可濕性粉劑、粉劑)在20世紀90年代以前幾乎占整個農葯產量的95%以上。目前,浙江省的農葯施用量遠遠超出全國平均水平,是全國畝產平均用葯量的7倍。
浙江省高效農業方興未艾,種植業結構幾經調整,一些農業龍頭企業和種田大戶改種優質優價的「名、特、優」品種,尤其是經濟類作物。由於經濟作物易受病菌侵害,農葯施用量和施用頻次大大增加。然而,由於過分依賴化學農葯,甚至長期、單一、連續施用少數幾種農葯,有害生物抗葯性問題變得日益突出,同時,農產品農葯殘留問題也日益凸現。大量的農葯施用後,通常只有不足1%的農葯發生葯效,而90%以上的農葯或附在作物和土壤上,或飄散在大氣中,或通常降雨等經地表徑流進入地表水或地下水,污染著土壤、水體和農田生態系統。浙江省農業地質環境調查結果表明,DDT、六六六在禁用20年後,在土壤中的檢出率仍達100%。
(二)對土壤環境的影響
磷肥、鋅肥以磷礦、鉛鋅礦為原料。這些礦石常含有數量不等的某些污染元素,尤其是磷肥,因其使用范圍廣、用量大,是土壤及農產品造成污染的主要污染源。據有關資料,過磷酸鈣中砷含量為22.1~51.3mg/kg,鉛含量為41.5~170.4mg/kg,鉻含量為39.9~464.0mg/kg,鎘含量為0.2~1.9mg/kg;磷礦粉中砷含量為13.5~90.1mg/kg,鉛含量為202.8~486.1mg/kg,鉻含量為39.8~49.8mg/kg,鎘含量為1.6~5.8mg/kg;鈣鎂磷肥中砷含量為6.2mg/kg,鉻含量為1 057.2mg/kg。生活污泥中鉛含量可高達7 000mg/kg。垃圾中鉛含量最高達50 000mg/kg。由於長期施用磷肥以及重金屬含量較高的污泥、垃圾等,使部分城郊菜地土壤中重金屬含量超標,導致局部地區一些葉菜類、根菜類蔬菜重金屬含量超標。
長期施用磷肥的土壤中鎘含量與作物的攝取積累程度的試驗與研究表明,表層土壤(0~15cm)中全磷含量為對照點的4~6 倍,鎘含量為對照點的14 倍,二者顯著相關(γ=0.89)。磷與鎘濃度隨土層深度迅速下降,在30~60cm度處,鎘的含量水平與對照點無明顯區別。隨磷肥進入土壤的鎘和磷分別有70%和45%殘存在表層中,與土壤無機、有機化合物結合,或被作物吸收。
農葯對農田的污染程度與作物中種類、栽培技術有關,栽培水平高的耕田、復種指數高的土地,農葯的殘留量也高。有機氯農葯即便是有機磷農葯或其他殘留性較小的農葯,如果連續長期使用,特別是使用濃度過高,會對土壤環境產生嚴重污染。浙江省農業地質環境調查資料表明,停用20餘年的DDT、六六六在土壤中的檢出率仍然達到100%。
施入農田的農葯,由於地表水的流動、降雨或灌溉,流入溝渠和江河而污染水域,危害水生生物;噴灑農葯時所產生的農葯飄浮物,農作物、土壤或水中殘留農葯的揮發也可造成大氣污染。農葯污染可以波及整個生態系統,尤其是農作物和水生生物。蔬菜基地和農貿市場蔬菜農葯殘留污染的檢出,柑橘果品中農葯殘留量超標,殺蟲劑在防治水稻害蟲的控製作用降低以及茶葉農葯殘留問題將嚴重影響浙江省的茶葉出口等,已牽動了各個層面人士的關注。為此,浙江省農產品安全性現狀與對策研究學術委員會撰文(2000)認為,農田生態環境惡化,農葯、化肥、「三廢」物對環境的污染逐年加重,農業生產環境的本底發生了改變,是農產品污染程度加劇的基礎,建議建立農產品安全性檢測體系,完善上市蔬菜、果品、茶葉等農產品農葯殘留檢測程序。
2. 化肥農葯對環境的影響
隨著化肥農葯等化學合成物質作用於農業生產中可以使農業生產能力得到極大提高增加農產品產量給農民帶來更多收入,然而過度使用化臘團肥農葯不僅會引發食品安全問題土地也會受到不同程度污染。農葯化肥等不合理使用導致農業耕地污染不斷加劇,我國農業的化肥和農葯使用量佔全球總量30%以上,並且利用率過低造成土地土壤酸化鹽化和板結導物皮致地力下降,重金屬硝酸鹽等有害物質污染土壤甚至是水和空氣,最後破壞了生態環境同時也會導致農產品質量下降。合理使用化肥農葯是對土壤沒有破壞的,但是濫用化肥農葯肯定會對土壤造成一定的破壞。比如長期大量使用化肥會造成土壤板結還會加快土罩局差壤鹽鹼化,長期大量使用農葯對土壤的破壞更加嚴重,農葯殘留會長期對土壤產生污染,肥料分有機肥和化肥兩種,土壤里氮磷鉀的成本是植物生長的條件,如果完全使用化學肥料土壤有機質必然得不到補充導致土壤板結,再就是化肥里有各種重金屬成份如果土壤缺少有機肥分解重金屬,會使農作物果實吸附這些有害的重金屬,人食用重金屬超標的農產品對身體傷害很大尤其是鎘砷鉛這幾種致癌的重金屬。