化學肥料污染是在農業生產中因施用大量化學肥料而引起水體、土壤和大氣的污染。任何種類和形態的化肥,施用到農田后,都不可能全部被植物吸收和利用。化肥用量過大,使用化肥不當,或施用化肥后作物利用率不高,導致化肥大量流失,都會造成污染。
化肥的使用與災害
目前我國年化肥施用量折純達4100多萬噸,占世界總用量的1/3,成為世界化肥生產和消費第一大國。化肥的使用,有力地推動了農作物增產,糧食總產由1949年的1.13億噸,增加到現在的5.12億噸,其中,化肥的貢獻超過40%。
但是,化肥的過量、不均衡使用也成為我國農業的一個主要特點,由此不僅降低了農產品質量,還會給環境帶來嚴重污染。我國農田生態系統中僅化肥氮的淋洗和徑流損失量每年約174萬噸,每年損失的氮素價值300多億元。長江、黃河和珠江每年輸出的溶解態無機氮則成了近海赤潮形成的主要原因。中國農業科學院士肥所調查顯示,全國已有17個省的氮肥平均施用量超過國際公認的上限——每公頃225千克。河南省農業廳土肥站一項調查表明,目前全省每年施用的300多萬噸化肥中,只有1/3被農作物吸收,1/3進入大氣,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藥的污染源,造成的危害也與農藥旗鼓相當。化肥污染引起的環境問題主要有: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。二是導致河川、湖泊、內海的富營養化。原因在于殘留在土壤中的化肥被暴雨沖刷后匯入水體,加劇了水體的富營養化,導致水草繁生,許多水塘、水庫、湖泊因此變臭,成為死水。而且由于水中氮、磷含量增加,使藻類等水生植物生長過多。三是使土壤酸化以及物理性質惡化,一旦土壤中某種營養元素過剩,還會造成土壤對其他元素的吸收性能下降,從而破壞了土壤的內在平衡,導致土壤板結。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入大氣后,增加了溫室氣體,導致環境溫度升高。
化肥使用不當的災難
化肥的過量運用和應用不當,包括生產和管理不當,首先引起的是水源污染和水質下降。近年來,河南省環保局環保人員對沿河農田檢測發現,土壤中的氨氮含量比其他地方高十幾倍甚至幾十倍,原因在于沿河農民長期過量施用化肥。
2004年2月16日,川化集團有限責任公司所屬第二化肥廠二車間水解、解吸裝置的兩臺給料泵發生故障,導致含高濃度氨氮的尿素工藝冷凝液排入沱江的支流毗河,一直持續到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重。沿江大批工廠、飯店被迫關閉。在受污染地區,人們焦急地尋找干凈水源。沱江沿江江水黑黃發臭,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。沱江養魚戶網箱養的總共50萬千克魚一夜之間幾乎全部死光。沱江生態環境遭到災難性破壞,當地水產部門的結論是,沱江受污染段水生動物重新恢復至少需要5年時間。
化肥的過量和不當使用同樣是造成水體富營養化和赤潮的重要原因。赤潮是水體中某些微小的浮游植物、原生動物或細菌,在一定的環境條件下突發性地增殖和聚集,引起一定范圍內一段時間中水體變色現象。在海灣出現叫做赤潮,而發生在淡水中則叫做水華。我國自1933年首次報道以來,至1994年共有194次較大規模的赤潮,其中60年代以前只有4次,1990年后則有157起。
20世紀以來,赤潮更是在世界各地頻頻發生,日本的瀨戶內海是赤潮的高發區,僅1976年就發生了326次之多。1989年我國黃海海域發生赤潮,損失達3億元人民幣。1998年春天,又一股來勢洶涌的赤潮橫掃了香港海和廣東珠江口一帶海域,赤潮過處,海水泛紅,腥臭難聞,水中魚類等動物大量死亡。此次赤潮使香港漁民損失近1億港元,大陸珍貴養殖魚類死亡逾300噸,損失超過4000萬元。
赤潮發生必須具備以下條件:海域水體高營養化;某些特殊物質參與作為誘發因素,已知的有維生素B1、B12鐵、錳、脫氧核糖核酸;環境條件,如水溫、鹽度等也決定著發生赤潮的生物類型。通過廢水、廢渣以及經大氣交換進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必需的營養素。因此水體富營養化亦即含氮、磷營養鹽的富集是赤潮發生的一個不可缺少的先決條件。水體富營養化是赤潮(或水華)的先兆,赤潮是水體富營養化的結果。
化肥對食物的污染
另一方面,化肥污染還通過食物嚴重影響人們的健康,因而被視為是僅次于農藥的一種污染,尤其是大棚內栽種的蔬菜受到化肥污染較嚴重。中國農業科學院依據聯合國糧農組織和世界衛生組織對食品硝酸鹽(氮肥的分解物)攝入量的規定,提出了蔬菜衛生的評價標準:
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432mg/kg為生食不宜的標準衡量,上海市近期一項對蔬菜的檢測發現,大棚內葉類蔬菜硝酸鹽超標率高達51.5%,茄果類超標為15.6%,而大田葉菜類硝酸鹽超標率為20.5%,茄果類則未檢出。大棚內葉菜超標樣品平均含量比大田葉菜高出29%,最高含量高出近1倍。而且大棚內部分蔬菜硝酸鹽超標已超過鹽漬不宜的標準。
造成大棚內蔬菜硝酸鹽含量積累高的主要因素有幾方面,但都與化肥的過量和不當施加有關系。其一,大棚內蔬菜生產周期長,采用營養液滴灌或多次追肥,化肥(尤其是氮肥)投入水平比大田蔬菜高出50%以上;其二,大棚封閉的環境條件下,由于得不到雨水淋洗,土壤次生鹽漬化嚴重.土壤中硝酸鹽容易積累含量升高;其三,大棚內光照強度比大田弱,使蔬菜作物葉片中硝酸鹽還原酶活力下降,導致硝酸鹽積累加大。
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使用化肥。中國農業大學的旱地作物養分資源綜合管理技術,節省氮肥10%~30%,氮肥利用率提高10%~15%,過量施氮對環境的負效應得到有效控制,也使作物增產5%~10%,現在已推廣面積達到537.9萬畝,增收節支13618萬元。在兩湖、江浙和廣東等地的水稻栽培中實施實地養分管理技術,比習慣施肥法節約氮肥30%以上,產量略有增加,氮肥吸收利用率提高60%。
為了避免對蔬菜的化肥污染,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光直接接觸,防止揮發和污染蔬菜。根系發達的茄果類、薯芋類、根菜類等,應打窩深施在15厘米及以下的根層,一般蔬菜深施12~15厘米以下,除可減少蔬菜對硝酸鹽的積累外,還可提高蔬菜產量。二是提倡早施肥。特別是葉菜類和生育期短的蔬菜,氮肥宜早施,以利蔬菜對肥料的吸收。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,應盡量減少氮素化肥的施用量和施用次數。每畝用量應控制在標氮20千克以下,高肥力的菜地應控制在10千克以下或不施氮素化肥。四是葉菜類忌葉面噴施。因為蔬菜葉面上銨離子與空氣接觸后,易轉化成硝酸根離子,被葉片吸收,很容易使硝酸鹽積存在葉內。
另一方面,少用或不用化肥,而改用人、畜有機肥,同時使用無公害的綠色肥料。比如,我國正在研制生物菌肥,將農作物的秸稈剁碎后放入發酵池中,加進菌種,經過與牲畜、人的糞便混合發酵后取出來施到田里。這種生物菌肥形狀跟化肥差不多,沒有農家肥的臭味,成本比化肥還略低一點。這些菌肥能夠較好地固化空氣和土壤中的氮,同時具有分解磷和鉀的特性。氮、磷、鉀是植物生長必需的營養物質,也是污染水源的主要物質,經過分解后的氮、磷、鉀對水的污染能降低很多。
[責任編輯]張田勘