搜索
新疆农业大学专业文献综述题目:农药污染对土壤的影响及防治姓名:马新华学院:资源环境学院专业:环境科学班级:环科０３２班学号:０３４２３２２３９指导教师:孙霞职称:讲师2007年3月13日新疆农业大学教务处制农药污染对土壤的影响及防治作者：马新华指导老师：孙霞摘要：农药是重要的生产资料,在农业生产中发挥了积极的作用。随着使用量和使用年数的增加,农药对土壤产生了很多不良影响,甚至危害人体健康。本文在参阅大量文献资料的基础上简述了国内外农药污染土壤的现状,综述农药污染对土壤的影响并介绍了目前国内外土壤农药污染的综合修复治理方法，包括物理—化学修复、化学修复、微生物修复和植物修复技术。关键词：农药污染土壤影响修复InfluenceanditscontrolofPesticidePollutiononthesoilAuthor:MaxinhuaInstructorteacher:SunXiaAbstract：Pesticideplaysaveryimportantroleinagriculturedevelopment.Withtheincreaseofusingyearsandapplicationamount,itprodusetheharmfuleffectonthesoilandpeople'shealth.ThispaperstatesbrieflythepresentsituationofsoilpollutedbypesticideandtheimpactonsoilinChinaandreviewstechnologiesofthecomprehensivecontrolofsoilpollutedbypesticide.including:physicalchemicalremediation,chemicalremediation,bioremediationandphytoremdiation.Keyword:PesticidepollutionSoileffectRemediation前言现代农业生产中,化学农药在植物病虫害综合防治中占有重要地位。近年来，我国每年施用农药防治病虫草害3亿hm2，挽回粮食4300万t、棉花160万t,蔬菜4800万t、水果520万t，总价值5亿元左右。但农药的过量使用也造成了严重的环境污染问题。土壤作为植物生长的基质，是一种基本的的农业生产资料,土壤质量好坏直接关系到土壤的产出能力。因此，为了农业的可持续发展，必须在充分了解农药污染对土壤的影响基础上,及早预防土壤的污染和进一步污染。同时,对已经发生农药污染的土壤及早治理,以免污染进一步扩大到大气、水体或在食物链中富集，最后造成成人类健康和整个生态环境的彻底毁坏。1.国内外土壤污染现状化学农药作为保障农业丰收的重要手段，在农业生产中发挥着非常重要的作用。然而，由于人们长期的不科学用药，剧毒、高残留、难降解农药的大量使用，我们面临着不断增加的土壤、地下水和大气农药污染的环境问题[1～3]。国家质检总局公布的最新数据显示，目前我国农药年产量已达40万t，居世界第2位（全世界12亿磅，1997年）。我国农业防治约需农药25万t，而农药的利用率只有10%～20%，其余进入农作物、土壤。2000年太湖流域农田土壤中15种多氯联苯同系物检出率为100%，六六六、DDT超标率为28%和24%，上海市郊区农田中的DDT含量严重超标，南京市菜地土壤中六六六和DDT的检出率为100%。据统计，我国被污染的土壤面积已达到1300万～1600万hm2，经济损失达10亿元之巨。夏威夷耕地土壤中同样也发现禁用了15年的七氯和七氯环氧化物严重超标[4]。由此可见，世界各地土壤中的农药污染问题已经到了非常严重的地步。2001年联合国环境规划署（UNEP）通过的《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》列出了12种优先控制持久性有机污染物（POPs），其中农药占了9种（艾氏剂、六氯代苯、氯丹、灭蚁灵、狄氏剂、毒杀芬、DDT、异狄氏剂、七氯）；另外，20种被列为潜在持久性有机污染物中农药也占据了大部分[5]。这些农药等持久性有机污染物质具有典型的憎水亲脂特性，易吸附于土壤颗粒，在环境中长期存在。土壤农药污染直接导致农产品中农药超标，产品品质下降。据2000年国家质检总局数据，全国47.5%的蔬菜农药残留超标，因农残超标被退回的出口农产品金额达74亿美元。另一方面，土壤中农药污染严重威胁到人和动物的健康，将通过食物链在脂肪中积累，导致免疫系统、荷尔蒙、生殖系统疾病和诱发癌症[6]。我国每年因农药残留急性毒性就造成80多人的死亡和800多人中毒事件。农药残留导致的间接的生态环境破坏的损失更加无法估量。鉴于农药残留的持久性、农药施用的普遍性和农药污染的严重性，土壤农药污染的修复成为必须解决的重大问题，引起了众多科研工作者的高度关注。2.农药污染对土壤影响2.1农药对土壤动物种群数量的影响农药能杀害生活在土壤中的某些无脊椎动物，使其数量减少，甚至种群濒临灭绝。例如，澳大利亚在东部200万平方公里的范围内用有机磷杀虫剂杀螟松控制蝗虫，结果导致非靶标无脊椎动物的种类和数量明显减少。农药对蚯蚓有很强的毒性，低剂量的农药即可引起蚯蚓数量的减少。郭永灿[8]等研究表明，随着农药污染程度增加，蚯蚓种类和数量减少，在重污染区优势种消失。有机磷农药废水污染区的土壤动物调查表明，土壤动物种类数量随污染程度的增加而明显减少，群落结构发生明显变化。土壤中数量最大的节肢动物是蜱螨类、跃尾虫类和其它小昆虫，其中一些是植物的害虫，另一些是嗜腐性和肉食性的。肉食性小动物对滴滴涕和六六六很敏感，当它们被杀死时，通常被它们捕食的弹尾目类数量明显增加。另外，大多数有机磷杀虫剂，均能使肉食类小动物数量减少，而嗜腐性小动物增加[7]。李忠武等研究表明，土壤动物种类数和个体数均随敌敌畏浓度的增加而呈明显的递减趋势。如从种类数看，所获76属(科)土壤动物中在低浓度时有53属(科)，而在高浓度组中仅有26属(科)，中间浓度种类数从48属(科)减少到31属(科)；群落多样性指数也随浓度升高而降低。这说明农药污染影响到土壤动物的结构特征和功能，而土壤生态系统的变化又必将影响到土壤的性质，进而影响到作物生产；另外，土壤动物优势类群也发生变化，随着农药浓度的升高，敏感种类明显减少。甲胺磷对土壤动物有明显影响。甲胺磷处理土壤后，土壤动物种群和数量随浓度提高而减少，优势种群的数量随甲胺磷浓度的升高而依次降低，稀有类群则表现为随甲胺磷浓度的递增，种数依次减少[8]。2.2农药对微生物区系的影响农药对土壤微生物的影响，涉及与土壤肥力、植物生长发育和植物病理相关联的微生物的各个方面，影响有直接的或间接的、抑制的或促进的、暂时的或持久的各种类型。如农药溴苯腈对土壤中的细菌、真菌和放线菌有明显影响。溴苯腈在田间施用量水平时，使细菌和放线菌的数量升高，而在高浓度时会抑制细菌和放线菌的数量，并且降低真菌的数量，使土壤纤维素酶的活性也受到抑制。磷酸酶的活性是在溴苯腈田间施用量水平时有促进作用，在高浓度时被延迟，碱性磷酸酶的活性被加速。一般来说，如果大量使用杀虫剂或除草剂，就能消灭或抑制土壤微生物的活动。土壤杀菌剂和熏蒸剂可以剧烈改变微生物在土壤中的生态平衡，与除草剂和杀虫剂不同，能引起微生物群落的显著变化[9]。农药对土壤微生物的影响是多方面的，包括农药对土壤呼吸强度、硝化和氨化作用。以及农药对根际微生物群落、共生固氮菌的活性等方面，通过影响土壤微生物区系，进而影响土壤营养物质的转化，改变农业生态系统中营养循环的效率和速率。Chen等在由小麦、有机补充物与土壤组成的微环境中，研究了杀真菌剂苯菌灵和克菌丹对土壤生态过程的影响。结果表明，土壤基质诱导呼吸、土壤酶活性(脱氢酶和磷酸酶)、微生物生物量氮、分解性有机氮浓度均明显降低，对有机补充物麦秆的分解也被杀真菌剂抑制，而土壤尿酶活性、NH4+-N和NO3--N浓度、矿质态氮及固氮速率升高[10]。杨永华[11]等研究结果表明，农药严重污染土壤与无污染土壤的微生物群落功能多样性差异显著。农药严重污染的土壤微生物群落所含的在微平板上能利用BIOLOGGN为碳底物的微生物要远少于无污染土壤的微生物群落，说明这两种土壤的微生物群落组成是不同的。农药严重污染会减少能利用碳底物的微生物数量，降低微生物对单一碳底物的利用能力。Bartha等的研究表明,当土壤用常规用量的22甲242氯丙酸、茅草枯、毒莠定及阿米酚处理时,8h后CO2的生成量就降低了20%～30%[9]。这表明土壤微生物呼吸受到了抑制。2.3农药对土壤硝化作用的影响某些杀虫剂会对土壤硝化作用引起长期显著的抑制。如异丙基氯丙胺灵在80mg/kg时完全抑制硝化作用[10]。张爱云等(1990年)研究结果表明，五氯酚钠、克芜踪、氟乐灵、丁草胺和禾大壮5种除草剂分别施入太湖水稻土和东北黑土后,对硝化作用的抑制影响比在水稻土中较为明显[12]。3.农药污染土壤的修复研究目前,西方国家已研制出许多较成熟的土壤及地下水污染修复技术。可分为物理—化学修复、化学修复、微生物修复和植物修复研究。3.1物理—化学修复研究土壤真空吸引法(SVE)是一种重要的物理—化学修复方法。它是利用真空泵产生负压,驱使空气流过受农药污染的不饱和土壤孔隙而解吸并夹带有机成分流向抽取井,并最终于地上处理,对于受挥发性有机农药污染土壤的净化来说,SVE是一种有效的方法。在饱和土壤受农药污染的情况下,可用空气注入地下水,空气上升后对地下水及饱和层土壤中有机农药产生挥发,解吸及生物降解后空气流将携带这些有机组成继续上升至不饱和层土壤,在那里通过常规的SVE系统回收。对于SVE技术中较难处理的“半挥发性有机组成”。可通过电磁波频率加热(RFHeating)，热量是通过埋入土壤中电极产生，大小与加热频率有关,土壤温度可达100～300℃,PEARCE(1995)研究表明只要温度到达150℃以上RFHcating技术就可很好应用于绝大多数土壤。3.2化学修复研究土壤冲洗修复是一种重要的化学修复技术。即在现场利用冲洗液(水或表面活性物质和有机溶剂)将污染物从土壤中置换出来的技术，一般做法是将冲洗液渗入或注入至土壤污染区，使之携带农药达到地下水，然后用泵抽取含有农药的地下水送到污水厂进行处理，但是当土壤渗透系数很低时(K1×10-5CM/S)该技术受到限制[13]且一般都需要建设泥浆墙将污染区隔离以防污染向四周扩散，常用于修复污染土壤的表面活性物质有[14]：非离子表面活性剂(如乳化OPTritoX-100，平平加,AEO-9等)，阴离子表面活性剂(如十二烷基苯磺酸钠SLSAES等)阳离子表面活性剂(如溴化十六烷基三甲胺)，生物表面活性剂以及阴-阳离子混合表面活性剂，国内外对以上几种表面活性剂都做了大量研究，如：SUN等(1995)研究了TritonX-100对土壤吸附P，P′-DDT，212′，414′,515′-PCB和112，4-TCB性能的影响[15]；ROY等(1997)从Sapindusmukurossi果皮中提取生物表面活性剂，冲洗土壤中六六六；015%和110%生物表面活性剂溶液去除土壤中六六六的效率分别是清水的20倍和100倍等[16]。由于土壤胶体主要带负电荷，阴离子表面活性剂在土壤中吸附较弱，很容易发生沉淀作用，非离子表面活性剂不容易发生沉淀作用，但易被土壤胶体所吸附，阴—阳离子混合表面剂与单一表面溶性剂相比吸附作用和沉淀作用均降低。而由微生物，植物或动物产生的生物表面活性剂通常比合成表面活性剂的临界胶束浓度较低，清除土壤农药效果较好，且不会产生第二次污，因此在土壤修复中有良好应用前景。除表面活性剂外有机溶剂也可用来修复农药污染的土壤。例如，国外用甲醇，乙丙醇等溶剂萃取清洗土壤中高浓度的P，PD-DDT，P，P′-DDD，P，PD-DDE，当溶剂：土壤为1：6时去除农药的效率可达99%；其清除效率与萃取次数溶剂：土壤的比值及土壤湿度有关。此法投入大，据国内有关专家报道，对