農藥污染及其修復技術研究

朱明霞等

摘要 以黑河市張地營子鄉土壤為研究對象，先主要對當地土地利用背景下的土壤因素含量進行了初步研究，發現黑河市張地營子鄉土壤中重金屬汞和砷超標的原因是不合理使用農藥造成，在此對農藥污染對土壤的影響、農藥污染土壤的主要途徑和原因進行了分析，并針對農藥污染提出了相應的修復措施及農藥污染防治對策。建議黑河市加強對當地農地的環境監測，堅決取締銷售國家明令禁止銷售的劇毒農藥，凈化農藥市場，為建立一批農藥減量控制示范區和無公害、綠色、有機農產品基地提供環境保障。

關鍵詞 重金屬；農藥污染；修復措施；防治對策

中圖分類號 S156 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）11-03356-02

Abstract With soil of Zhangdi Yingzi Village of Heihe City as study object， the soil factors content under the background of land use was analyzed. It was found that unreasonable excessive use of pesticides causes the excessive mercury and arsenic in soil. Effects of pesticide pollution on soil， main pollution way and causes were analyzed， the corresponding restoration measures were put forward. This paper puts forward the corresponding pesticide pollution measures and restoration of pesticide pollution control strategy. It was suggested that strengthen the local farmland environmental monitoring， resolutely ban sales of state banned highly toxic pesticides， purify pesticide market， so as to provide environmental protection for establishment of pesticide reduction demonstration area and pollutionfree， green， organic agricultural products bases.

Key words Heavy metals； Pesticide contamination； Restoration measure； Countermeasures

土壤是人類賴以生存和發展的一種重要資源，土壤為人類生存與發展提供了根本的物質基礎。地球可耕種土地資源是有限的，為了滿足人類對食物的需求，化肥、農藥和生長調節劑等被廣泛且大量使用，而這些物質過量和不正確的使用均會導致土壤被污染。土壤中的污染物沿食物鏈不斷富集，最終高濃度進入人體內，進而危害人類身體健康，可能造成極其嚴重的后果。筆者以黑河市張地營子鄉土壤為研究對象，前期工作主要對當地不同土地利用背景下的重金屬元素含量和相同土地利用背景下重金屬元素含量分別進行了初步的研究，研究發現當地土壤中重金屬汞和砷超標與當地不合理使用農藥有關，在此對農藥污染土壤的主要途徑和原因進行了分析，就農藥污染對土壤的影響進行了闡述，并針對農藥污染提出了相應的修復措施及農藥污染防治對策。

1 農藥污染土壤的主要途徑及原因

1.1 主要途徑

農民在實際生產活動中主要是通過以下途徑使農藥污染土壤：①使用農藥拌種或浸種等方式施藥，使農藥進入土壤中；②為了消滅土壤中的一些害蟲及病菌等，直接將農藥撒入土壤中[1]；③對植物進行葉面噴灑農藥時，大部分農藥隨雨水、露水等進入土壤中[2]；④大面積噴灑農藥作業時，大部分農藥落入土壤中[3]。通過以上途徑進入土壤中的農藥，在微生物的作用下，將會發生降解，但農藥組成中的重金屬如Hg、As、Cu、Zn 等將富集在土壤中，導致土壤表面相應的重金屬超標。

1.2 主要原因

農藥大致發展歷程是無機化學農藥、有機合成農藥和植物性農藥。在無機化學農藥階段主要使用砷、鉛、汞劑農藥，該類農藥殘留期長達10～30 年，對土壤中重金屬超標貢獻大。有機合成農藥階段大量有機氯農藥被合成并廣泛使用，該類農藥具有毒性高、性質穩定、在土壤中殘留時間長等特點[4]。如六六六、滴滴涕等已經禁用接近30年，但在很多生物體內仍能檢測出。植物性農藥階段，該類農藥高效、低毒、低殘留、易降解，如氨基甲酸酯類農藥的半衰期一般為 1～4 周。因此，農藥污染土壤的原因與農藥的種類存在較大的關系。

2 農藥污染對土壤的影響

前期研究成果發現，黑河市張地營子鄉所研究土壤中Hg的單項綜合指數I值最大，達0.51，非常接近警戒級別，其次是As接近0.27。從單一功能區的I值來看，表層土壤中的Hg值均在0.90左右，屬于警戒級別，As的含量在各采樣地塊的所有樣品中均高于土壤背景區含量而低于安全區含量，說明張地營子鄉表層土壤重金屬Hg和As已有一定程度的積累[5]。通過走訪及調查發現Hg和As的I值偏高可能與當地農民過量和不合理使用化學農藥有關。走訪發現當地老百姓一方面使用升汞（氯化汞）、甘汞（氯化亞汞）等進行種子消毒和土壤消毒等，另一方面使用砒霜（As2O3）、退菌特、稻寧、田宏、稻腳青和甲胂鈉等含砷農藥作為殺蟲劑、殺菌劑和滅鼠劑等。汞制劑和砷制劑性質穩定、毒性大，且易在土壤和生物體內殘留及富集等，進而造成相應重金屬在土壤中超標。自然環境中的土壤具有一定的凈化能力，此時，土壤能夠將進入土壤的農藥完全降解而不影響自身性質，但當進入到土壤中的農藥量超過了其閾值，即土壤環境容量，就會產生對土壤的污染，其對土壤的影響主要表現在以下幾個方面。

2.1 對土壤中微生物的影響

微生物是土壤不可或缺的組成部分，其在土壤生化過程中扮演著無可替代的角色。大量農藥殘留到土壤中，必將導致土壤中微生物的耐藥性不斷增強，而這些微生物可能通過食物鏈最終進入人體內，一方面使人體內毒素增加，另一方面使人體耐藥性及抗藥性也增強等。這就能解釋為什么現代人身體平時看起來健康，但一旦感冒、腹瀉、發燒、頭痛等一些常見病出現的時候，僅僅像過去吃幾片藥、打幾針就好的情況不多見了，現在的情況是動不動打點滴，掛吊瓶。

2.2 農藥破壞土壤的酶系統

酶主要來自于植物根部的分泌或土壤中微生物生化產物，酶的存在有利于土壤中的各種生化歷程，有利于土壤中養分的有效化過程等。在一定的閾值范圍內，酶的存在能促使殘留農藥的降解，但在閾值范圍之外，土壤中的酶系統會被濃度過高的殘留農藥鈍化或摧毀。酶系統一旦失活，必將導致土壤進一步板結，土地生產力下降。

2.3 農藥殘留危害有益動物

依附于土壤表層生長的小型動物種群，在生存活動過程中會通過吸收和富集作用降低土壤中農藥殘留，但在降低土壤農藥殘留的同時會導致該類動物的生命安全及種群的繁衍。如人類大規模使用農藥后，一些害蟲的天敵也日漸消失，農田生態系統中青蛙和蛇等數量越來越少，而害蟲的抗藥性和耐藥性越來越強。這導致人類為了獲得糧食的豐收，增加農藥使用劑量，農殘問題更加嚴峻，產生惡性循環。

2.4 農藥殘留改變土壤的結構和功能

農藥殘留會引起土壤的理化性質發生改變，如pH、孔隙度、氧化還原電位等變化。理化性質的變化會作用于土壤中微生物的活性，兩者產生相互作用，導致土壤加速板結和重金屬超標等，不再適合耕種。

3 農藥污染的修復技術

鑒于農藥殘留會對人類健康造成巨大危害，因此，有必要對被農藥污染的土壤進行修復。當前治理農藥污染的方法可分為2種：①徹底將其從土壤中清除掉；②改變農藥在土壤中存在的狀態，使其降解為無毒無害物質，從而降低其環境風險性。為了降低或消除農藥對生物體的危害，在此從以下幾個方面探究農藥污染修復。

3.1 農業生態工程措施 農業生態工程主要包括客土法、換土翻土法和去表土法及水洗法等措施。客土法是將未污染的土壤覆蓋到被污染的土壤上；換土法和去表土法是將污染土壤部分或全部挖除后用非污染土壤填充滿；水洗法是采用清水將農藥稀釋或遷移到深層土壤中，但易造成地下水污染。這些方法所需工程量較大，花費大，并有污土處理的問題，大面積推廣應用受到限制[6]。

3.2 物理措施

熱解吸附法、電動修復和土壤淋洗等物理措施現在常用于農藥污染后的土壤修復[7]。熱解吸附法就是針對那些揮發性強的有機物采用加熱的方式，使之從土壤中解吸出來，然后加以回收處理。電動修復是一種原位修復技術，不攪動土壤，并能縮短土壤修復時間，是一種經濟可行的補救措施；其原理就是在外加電場下通過電流的作用，土壤中的農藥有害物以電透滲和電遷移的方式向電極移動，然后進行集中收集處理。土壤淋洗是利用提取劑提取土壤中殘留農藥，即將農藥殘留物轉移到液相中，被提取及經清水洗滌后的土壤需歸還原位再利用，而富含農藥的廢液則需進一步的處理，防止二次污染。

3.3 化學措施

化學方法主要是通過向土壤中施加特定的化學物質，用以改變土壤的化學性質，目的是降低農藥的活性和促使土壤微生物分解農藥，從而降低農作物對農藥的富集程度。目前常用的化學方法有添加土壤改良劑、表面活性清洗劑等，但該類方法存在成本高、不確定因素多、易產生二次污染等，不建議大規模推廣應用等。

3.4 植物修復技術

新出現的植物修復技術，具有費用低廉、不破壞土壤結構、美化環境等優點，該技術很有發展前景。其原理是指將某種特定的植物種植在受農藥污染的土壤上，該類植物對殘留農藥具有特殊吸收富集能力，植物吸收后將其降解[8]。

該技術與傳統的物理、化學等技術相比，具有技術和經濟上的雙重優勢。首先，植物能夠對環境起到凈化和美化等作用，人們從心理上更容易廣泛接受該技術；其次，農藥殘留物在原地被去除，成本較其他方法大大降低；再次，植物修復過程中可以增加土壤中有機質含量，且被修復過的土壤適合多種農作物的生長。此外，該技術作用范圍廣，在消除土壤中農藥污染物的同時，也順帶消除土壤周圍大氣及水體中的其他污染物，如重金屬。

4 土壤農藥污染的預防措施

4.1 安全合理的使用農藥

在農業生產過程中，應該對癥下藥，并掌握不同農作物的用藥的關鍵時期及用藥量和使用方法，這樣才能在預防植物病蟲害的同時，減輕土壤中農藥殘留造成的污染。同時建議國家補貼使用具有高效、低毒、低殘留、易降解的新型生態農藥，這樣才能為各地建設綠色蔬菜基地奠定堅實的基礎。

4.2 采取其他措施

加強農業育種，培育出具有抵抗病蟲害的植物，減少農藥的使用量及類型。也可以在小范圍內推廣生物防治技術等，如在大棚種植中應用“以螨治螨”技術，杜絕農藥的使用。

黑河市應加強對農地的環境監測和評估，通過多種手段，積極防治土壤污染。同時加大對假冒偽劣化肥農藥的檢查打擊力度，堅決取締銷售國家明令禁止銷售的劇毒農藥，凈化農藥市場，為建立一批農藥減量控制示范區和無公害、綠色、有機農產品基地提供環境保障。

參考文獻

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周杜挺.7種殺蟲劑及其混用對稻田水生動物和土壤動物影響的研究[D].長沙：湖南農業大學，2006.

[2] 郭東梅.吡蟲啉的蔬菜吸收及土壤降解、吸附特性研究[D].沈陽：沈陽農業大學，2006.

[3] 蒲慧曉.農藥環境污染及防治措施[J].北方環境，2012（3）：48-50.

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[5] 孫晶.土壤中Hg、Cd、Cr、Pb、Cu和As含量的測試及其污染狀況的研究[D].哈爾濱：黑龍江大學，2011.

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