生態環境中農藥運動行為及污染現狀

熊志乾，李奇蔚，貝學友，杜 娟

（瀚藍城市環境服務有限公司，廣東 深圳 518000）

農藥污染影響我國食品安全和生態安全，現如今，我國農藥污染研究主要涉及食品農藥殘留快速檢測手段研發、綠色低毒農藥開發及其污染覆蓋面等。但是，在自然生態環境中，農藥及其降解產物相關行為和影響因素研究仍較為局限。進一步探究農藥及其代謝物在生態環境中的行為，可有效評估不同特性農藥的潛在污染風險，探索更高效、精準的環境檢測手段。

1 我國農藥使用與污染現狀

我國作為人口大國，糧食需求量一直居于世界前茅。現如今，大約三分之一的農產品生產依賴農藥。如果不使用農藥，水果產量將減少78%，蔬菜產量將減少54%，谷物產量將減少32%。為了保持穩定收成，我國持續推進農業增產和病蟲災害預防。農藥則是實現我國病蟲災害預防并保持農業持續發展、糧食穩定增產的重要武器。隨著農藥的長期使用，人們的關注點逐步從“民以食為天”轉化到“食以安為先”。農藥殘留及其污染成為人們最關心的安全問題。雜草、昆蟲和疾病在種類、數量、行為等方面都具有一定的特異性，因此賦予農藥很強的專用性和局限性[1]。在日常生產中，為了保持農作物的正常生長，多種農藥往往需要配合使用。農業生產者普遍缺乏生態保護意識，農藥依賴嚴重，導致我國目前農藥污染嚴重[2]。

2 農藥及其代謝物污染行為階段特點

當農藥產品被應用到目標植物或被丟棄與泄漏時，它們大多數會進入環境并進行移動、降解和吸收。實際應用時，大部分農藥會流入生態環境中，并通過微生物作用和物化反應降解，產生新的物質。經吸附、淋濾、揮發、噴霧漂移和徑流轉移，這部分農藥及其代謝物在自然環境中通過不同的環境介質或非目標農作物實現富集、轉移[3]。其在生態環境中的行為是影響其面源擴散面積的主要因素。根據環境條件和農藥化學特性，不同農藥在環境中的行為與半衰期和污染程度息息相關[4]。若農藥半衰期較長，其殘留物會在環境中存留很長時間。例如，毒死蜱的主要代謝物3,5,6-三氯吡啶-2-醇（TCP）的移動性和毒性遠大于本體并具有較強的停留性[5]。降解產物、土壤條件、作物生長、病蟲害和雜草等因素都影響農藥在環境中的行為，一定程度上決定農藥及其代謝物在土壤中的持久性與污染性[6]。

2.1 農藥的降解行為

農藥降解主要有3種類型，包括微生物降解、化學降解以及物理降解。農藥降解主要發生位點集中在土壤中。微生物降解是指真菌、細菌等微生物對農藥的降解。溫度、土壤水分、土壤pH、土壤多孔結構等因素影響農藥微生物降解[7]。例如，不同微生物pH耐受性不同，導致不同區域會發生選擇性降解。同時，農藥可以通過土壤中的化學反應被降解，化學降解的速度和類型受土壤溫度、pH、水分以及殺蟲劑與土壤結合的影響[8]。物理降解也是環境中農藥降解的重要形式。光化學反應對土壤表面分子的降解起著重要作用，因為所有殺蟲劑都具有一定的光降解能力，其降解速率與光照強度、暴露時間和殺蟲劑性質有關[9]。

2.2 農藥的吸附行為

農藥吸附是一種化學物質和環境介質吸引結合的現象，常見于土壤環境中。根據間歇平衡法得到吸附等溫線，用于評估農藥在環境介質中的滯留情況[10]。pH、有機質和土壤改良劑等土壤因子均對農藥的吸附行為具有影響。研究表明，有機質含量高及黏性大的土壤環境對農藥的吸附性比沙質土壤強得多，該類土壤具有更大的接觸面積，同時與環境中的農藥及其代謝物有更多的結合位點。例如，硫丹的吸附和解吸能力可能與土壤中黏土和有機質的含量有關，土壤有機質（SOM）、pH和陽離子交換量（CEC）影響農藥的吸附與解吸。土壤水分對農藥的吸附也有影響，干燥土壤比潮濕土壤吸收更多的殺蟲劑，因為在潮濕土壤中，水分子與殺蟲劑競爭結合位點。同時，土壤中的有機質也會影響農藥及其代謝物在沉積物中的吸附行為，例如，腐植酸會影響滴滴涕（DDT）在沉積物中的吸附。

2.3 農藥的浸出行為

農藥浸出是農藥及其代謝物實現污染與遷徙的重要基礎。土壤滲透性是影響農藥浸出的重要因素，主要傳播媒介是水環境。溶解在水中的農藥會隨著土壤中的間隙水移動。土壤吸附系數和半衰期影響殺蟲劑浸出效果。土壤滲透性越大，土壤中農藥浸出的潛力越大。此外，浸出程度也取決于殺蟲劑在環境中的持久性[11]。持久性低的殺蟲劑浸出可能性低，因為其在土壤中的停留時間較短。相反，若殺蟲劑在環境中的持久性高，其在環境中浸出的可能性大。此外，氣象條件也是影響農藥浸出的重要因素，主要包括年降水量和年平均溫度。降水是影響土壤農藥浸出的關鍵因素，同時也是實現地表水和地下水污染匯合的重要途徑[12]。

2.4 農藥的遷徙行為

農藥及其代謝物實現浸出后，將重新釋放到自然環境中，并隨著環境介質的移動實現遷徙。環境介質的移動能力與農藥的遷移速率息息相關。在大多數的農藥污染背景下，主要污染區域集中于土壤環境[13]。土壤性質是影響水滲透和農藥遷徙的重要條件，如土壤質地和土壤有機質含量。在這些土壤條件中，土壤質地是影響水分運動和土壤中農藥運動的重要因素。此外，溫度也是影響土壤中農藥浸出行為的關鍵因素，土壤蒸發影響農藥在土壤中的浸出量。平均氣溫升高將導致土壤有機質含量降低，土壤儲存和循環碳的能力發生改變，土壤裂縫增加，水、有機質和無機質運動速率增加，水在土壤環境的遷徙能力增強，同時農藥污染進一步遷移。這一過程會導致農藥污染伴隨著水和溶質從土壤表面更快速、更直接地移動到某一深度或直接進入田間排水溝，造成地下水和地表水的污染。

3 結論

農藥的使用是當前我國提高作物產量的重要手段，而其產生的污染對我國農業持續發展與生態健康有重大影響。當前，要進一步了解農藥及其代謝物在生態環境中的運動行為并對其進行有效防治，切實實現農藥降污，優化農業產業結構，推進農業綠色可持續發展。