污染物对农业生态系统的影响

污染物对农业生态系统的影响及其利用污染物对农业生态系统的影响及其利用农业生态系统中，化肥、农药的不合理的使用会使营养物质在土壤和水体中残存和积累，未经处理的家禽粪便、城市垃圾、污泥等的超量使用会使大量的污染物（如重金属、病菌等）进入土壤、水体和大气环境，在农业生态系统中形成特殊的物流。当这些污染物质在农业生态系统中循环不畅、物质流动速度异常和时空分布不均使得污染的残留量超过农业环境本身的自净能力，便会导致农业和农村环境质量的下降，破坏农业生态系统，最终使农、林、牧、副、渔产品的数量和质量下降，甚至引起“公害”。一有毒污染物在食物链上的浓缩•各种有毒物质进入生态系统，便参与物质循环，在循环过程中性质稳定、易被生物体吸收的毒物沿着食物链逐渐富集浓缩，•食物链的浓缩作用(生物学放大作用）：有毒物质沿食物链各营养级传递时，在生物体内的残留浓度不断升高，愈是上面的营养级，生物体内有毒物质的残留浓度愈高的现象。（1）生物放大与食物链•生物放大作用是通过食物链完成的：初级生产者所产生和固定的能量、物质，通过一系列取食和被食的关系而在生态系统中传递，便可形成生物富集或生物放大。•在生态环境中，由于食物链的关系，一些物质如金属元素或有机物，可以在不同的生物体内经吸收后逐级传递，不断积聚浓缩；或者某些物质在环境中的起始浓度不很高，通过食物链的逐级传递，使浓度逐步提高，最后形成了生物放大作用。•生物放大作用可使环境中低浓度的物质，在最后一级体内的含量提高几十倍甚至成千上万倍，因而可能对人和环境造成较大的危害。生物放大与食物链如：杀虫剂DDT在海水中的浓度为5×10-11g，而在浮游植物中则为4×10-8g，在蛤蜊中为4.2×10-7g，到银鸥时就达75.5×10-6g。DDT从初始浓度到食物链最后一级的浓度扩大了百万倍，这就是典型的生物扩大作用。DDT对英国雀鹰的影响也是灾难性的。早在20世纪60年代，雀鹰遭受了显著的毁灭，部分原因是由于DDT的生物放大作用，由于使母鸟吃了富集DDT的小虫和其他食物，它产下的卵的卵壳太薄，使得卵在孵出小鸟之前就很容易破碎，因而对雀鹰造成灭顶之灾。生物放大与食物链生物放大与食物链•由于生物放大作用的存在，环境污染对人和生物的危害也呈现富集或放大作用，因此生物放大作用也威胁着人类食物链，比如各种副食、肉类和鱼类。重金属铅、汞、镉等原本就对人和生物有害，但通过食物链的放大作用，对人和生物的危害就更大了。（2）消除生物放大的危害为了防止有害物质通过食物链的生物放大作用造成对人、生物和环境的污染，就必须采取一些措施。a减少对环境的污染，如严格控制重金属的排放。b通过培植或发现对污染物有较高降解效能的菌株、植物，用于对土壤、水、肥的净化处理。如蜈蚣草能对多种重金属有强大的吸毒作用，它富集砷的能力高于其他植物二三十万倍，二主要污染物的危害及其防治•重金属污染•农药污染•畜禽粪便污染•氟污染•固体废弃物污染•兽药及饲料添加剂污染•其他农业生态环境问题（一）重金属污染环境污染中所说的重金属主要是指汞、镉、铅、铬以及砷等具有显著生物毒性的重元素。汞、镉、铅、铬以及砷等是生物体的非必需元素稍有过量就会造成生物体的损伤,这些元素在地质体、土壤和生物体内自燃丰度很低，生物体对其敏感性较高，它们易被生物富集，危害较大。此外当土壤中铜、锌、锰浓度达到100mg/kg时也会在成作物生育障碍。土壤中重金属元素可分为可溶态、可交换态、难溶态。重金属污染重金属污染铅污染1土壤重金属来源与分布（1）随着大气沉降进入土壤的重金属大气中的重金属主要来源于能源、运输、冶金和建筑材料生产产生的气体和粉尘。除汞以外，重金属基本上是以气溶胶的形态进入大气，经过自然沉降和降水进人土壤。如汽车运输对大气和土壤造成的污染主要以Pb、Zn、Cd、Cr、Cu等的污染为主。它们来自于含铅汽油的燃烧和汽车轮胎磨损产生的粉尘。（2）随污水进入土壤的重金属由于我国工业迅速发展，工矿企业污水未经分流处理而排人下水道与生活污水混合排放，从而造成污灌区土壤重金属Hg、Cd、Cr、Pb等含量逐年增加。随着污水灌溉而进入土壤的重金属，以不同的方式被土壤截留固定。95%的Hg被土壤矿质胶体和有机质迅速吸附，一般累积在土壤表层，自上而下递减。污水中的As进入土壤后被铁、铝氢氧化物及硅酸盐粘土矿物吸附，也可以和铁、铝、钙、镁等生成复杂的难溶性砷化合物。而Cd很容易被水中的悬浮物吸附，水中Cd的含量随着距排污口距离的增加而迅速下降，污染的范围较少。Pb很容易被土壤有机质和粘土矿物吸附。Pb的迁移性弱，污灌区Pb的累积分布特点是离污染源近土壤含量高，距离远则土壤含量低。（3）随固体废弃物进入土壤的重金属固体废弃物种类繁多，成分复杂，不同种类其危害方式和污染程度不同。其中矿业和工业固体废弃物污染最为严重。这类废弃物在堆放或处理过程中，由于日晒、雨淋、水洗重金属极易移动，以辐射状、漏斗状向周围土壤、水体扩散。有一些固体废弃物被直接或通过加工作为肥料施入土壤，造成土壤重金属污染。（4）随农用物资进入土壤的重金属农药、化肥和地膜是重要的农用物资，对农业生产的发展起着重大的推动作用，但长期不合理施用，也可以导致土壤重金属污染。绝大多数的农药为有机化合物，少数为有机-无机化合物或纯矿物质，个别农药在其组成中含有Hg、As、Cu、Zn等重金属。杀真菌农药常含有Cu和Zn，被大量地用于果树和温室作物，常常会造成土壤Cu、Zn累积达到有毒的浓度。2土壤重金属污染的调控和防治•发展清洁工艺，加强“三废”治理•严格执行灌溉水质和污泥使用标准。•提高土壤的缓冲性能和自净能力。•加强土壤水分管理，调节土壤Eh，进而在一定程度上控制重金属的行为。•施用改良剂（如石灰，碳酸钙，磷酸盐等）降低重金属的活性，减少重金属向植物体内移动。•用客土、换土和水洗的方法减轻重金属的危害，但要防治二次污染。•通过植物吸收（植物修复）来减少土壤重金属的污染。（二）农药污染•农药的不合理使用会造成一系列的生态环境问题，如大气污染，水体污染，土壤污染和食品污染。•农药的利用极低,施用农药时只有10%施在作物上,其余90%或直接散落在土壤和水体中,或通过农作物落叶,降雨而进入土壤;有些农药难于降解,长期存在于土壤;农药又可通过食物链进入人体。农药污染农药污染1农药的转移•农药进入农田生态系统中，会发生一系列的化学、物理化学和生物化学的反应过程，由于这些过程的发生，农药在生态系统中发生迁移、转化、降解、残留、积累。•进入土壤中的农药,可通过气体挥发,或随水淋溶而在土壤中扩散迁移.洒落在土壤表面的农药经挥发进入大气,其挥发的速率,主要取决与农药本身的溶解度和蒸气压,以及土壤的湿度,温度和土壤的结构,空隙,质地等.沙壤,水分少和有机质少的土壤中农药较易向大气中挥发.农药的挥发造成了大气的污染.农药的转移农药的转移农药的转移•农药在动物体内的残留主要通过食物链积累。•农药在植物体内的残留植物能吸收土壤中的农药，也能吸收喷施在其表面的农药。一般，非极性的农药可通过植物根表面吸收，而极性化合物易通过表皮传输给植物。2农药的降解•农药在土壤中的降解作用有光化学降解，化学降解和生物降解等。•化学降解主要指在土壤中的农药通过化学反应达到降解的目的。主要反应为氧化还原，水解和分解反应等。•光化学降解主要指洒落在土壤表面，未被土壤结合固定的农药，在阳光的照射下，吸收能量而发生自由机分解反应。•生物降解是指微生物降解。3农药防治（1）加强农药立法管理（2）开发高效、低毒、安全的无公害农药和生物农药（3）IPM(integratedPestManagement)综合管理（4）改进用药技术（三）畜禽粪便污染•畜禽粪便中含有各种有机物、N、P，以及生化耗氧量（BOD）、化学耗氧量（COD），固体浮游物等对水质有严重的影响。污水中所含的大量腐败物会使水体富营养化。同时畜禽粪便中含有大量的病原菌。畜禽粪便污染被粪尿污染的水源畜禽粪便污染畜禽粪便的利用（1）作肥料做堆肥或有机无机复合肥。（2）作饲料经过分解稀释进净化，再利用微生物，植物的同化和异化作用，最终变成饲料。（3）作培养料用作蚯蚓、蝇蛆、藻类植物、食用菌等的培养料。（4）作燃料用于沼气的发酵原料。（四）氟污染•土壤—植物系统的氟源来自于工业排放的含氟废气、渣、水。大气中氟的主要来源是火山活动和人类的工业生产。•氟污染物有氟化氢、氟化硅、氟硅酸和氟化钙微粒。以氟化氢为主。•土壤中的氟化物主要通过根系吸收进入植物体内。大气中的氟主要通过叶面的气孔进去植物体。氟污染农业环境氟污染的防治•推行清洁生产技术，减少氟的来源。•在气态氟排放源影响范围内，广泛种植吸氟能力强的树种，减少作物对气态氟的直接吸收和土壤对气态氟的富集。•北方碱性盐类地区施用石膏，南方酸性土壤施用石灰可固定土壤水溶性氟。•改善土壤渗透性能。•严格控制食物和饲料的含氟量。（五）固体废弃物污染1固体废弃物污染概述•固体废弃物（通常称为垃圾）：是指在生产建设、日常生活和其他活动中产生的污染环境的固态、半固态废弃物质。•固体废弃物污染：未经处理的工厂废物废渣和生活垃圾简单露天堆放，占用土地、破坏景观，而且废物中的有害成分通过刮风进行空气传播，经过下雨进入土壤、河流或地下水源，这个过程就是固体废弃物污染。•垃圾的分类：生活垃圾、工业垃圾、医疗卫生垃圾、建筑垃圾等。垃圾的分类2.固体废弃物的危害固体废弃物污染水体污染土壤污染空气占用耕地危害人体健康影响环境卫生（1）污染水体（2）污染土壤（3）污染大气（4）影响环境卫生和景观2固体废弃物的处理和利用（1）固体废弃物处理和利用的原则“资源化、减量化、无害化”（2）固体废弃物处理和利用的措施电力燃料油纸、金属、玻璃等固体废弃物焚烧热分解筛选堆肥堆肥法(六)兽药与饲料添加剂污染•随着养殖业的发展和科学技术的进步，兽药和饲料添加剂的生产和应用有了很大的进展。但是如果兽药和饲料使用不当，则造成其在动物体内的残存。当动物排泄后，这些物质在环境中迁移、转化与残留，造成环境的污染。•常见饲料添加剂有性激素、生长激素、甲状腺激素、兴奋剂等。（七）其他农业生态环境问题温室效应酸雨酸雨农业土壤退化污水排灌三、污染物的回收利用•1.垃圾焚烧发电•2.畜禽粪便发酵后还田•3.部分重金属回收利用等谢谢！