化肥污染及其防治

第二节化肥污染及其防治一、化肥对环境的污染（一）化肥与化肥污染1、化肥的概念化学肥料的简称，用化学工业制造、能够直接或间接为作物提供养分，一增加作物产量、改善农产品品质或能改良土壤、提高土壤肥力的一类物质。2、化肥的种类只含有一种可标明含量的营养元素的化肥称为单元肥料，如氮肥、磷肥、钾肥以及次要常量元素肥料和微量元素肥料。含有氮、磷、钾三种营养元素中的两种或三种且可标明其含量的化肥，称为复合肥料或混合肥料。3、常用化肥硫酸铵（硫铵）、碳酸氢铵（碳铵）、尿素、过磷酸钙、重过磷酸钙（重钙）、氯化钾、硫酸钾4、化肥在农业增产中的作用施肥不仅能提高土壤肥力，而且也是提高作物单位面积产量的重要措施。化肥是农业生产最基础而且是最重要的物质投入。据联合国粮农组织(FAO)统计，化肥在对农作物增产的总份额中约占40％～60％。中国能以占世界7％的耕地养活了占世界22％的人口，可以说化肥起到举足轻重的作用。5、化肥污染所谓化学肥料对环境的污染是指在化肥生产、销售和使用过程中，由于管理和技术上的原因，化肥利用率下降，进入到环境中的部分增加，以至影响人类及其他生物的生存条件的现象。（二）化肥生产过程对环境的影响1、废气氮肥：化学氮肥生产过程中排出的废气成分复杂，既有矿质燃料的燃烧排放的废气，也有各个流程排出的碳氧化物、氮氧化物等主要有NH3、NO、NO2、N2O3等。磷肥：磷肥生产过程中排放的废气主要是四氟化硅、SO2等。2、废水生产磷肥时的结晶液中的主要盐类氯化钠、氯化氢、硅酸和硅氟化钠等成分随废水排出有可能对水体造成污染。生产氮肥、合成氨在良好的管理运作情况下产生的废水数量相对较小。3、废渣磷肥、钾肥生产过程中排放出的废渣数量较大。钾肥生产过程排放的废物主要通常被置于特定的堆积区内，但如果放置不当，既有可会对周围土壤造成污染，还有可能被水淋洗、冲蚀而进入地面或地下水体而造成水体污染。（三）化肥施用对环境的污染（1）氮肥肥对环境的污染1、人们认为长期使用化学肥料，会使土壤板结，物理、化学性质变劣，进而影响农作物产量及品质。土壤酸化危害土壤酸化会导致土壤中交换态铝、锰离子数量增加，这不仅会造成磷等植物营养离子有效性降低，使养分离子供应失去平衡还可能对作物产生生理危害，进而影响农作物的产量和品质。引起酸化的因素施用化肥是否引起土壤酸化及酸化程度主要取决于使用肥料的品种、数量、降水、或灌溉水量等因素。此外施用化肥引起土壤酸化的程度还与土壤本身的缓冲能力有关。肥料中的阳离子作为有效成分被植物吸收以后，其阴离子硫酸根和氯根被留在了土壤中而导致土壤酸化。目前，施用的氮肥以土壤中能够很快转化为铵态氮的酰胺类肥料和氨态氮肥料为主；施用后土壤中铵离子浓度高，而容易将土壤胶体上吸附态盐基离子置换下来，此时如果遇有过量的降水或灌溉就会将这些被置换下来的盐基离子的淋失而导致土壤酸化。铵离子•性质：是氨气和酸或水作用，和后者中H+结合而形成的NH4+复杂离子。由于它在许多化学行为方面和碱金属离子有些相像，但和碱金属不同，不存在游离的铵，只有和负离子组合才有意义，如氢氧化铵，碳酸氢铵等。氨也和一些盐中的金属离子组成复杂离子，例如Ag(NH3)+2,Cu(NH3)2+4等则称为银氨配离子或铜氨配离子。氨肥对植物的影响•主要体现在过量或不适当的施用氮肥对植物的消极影响，是植物体内硝酸盐和亚硝酸盐大量积累，市农产品品质下降。人和牲畜过量食用了硝酸盐和亚硝酸盐含量高的植物后，则可能引发中毒等危害。硝酸盐淋失与水体污染•淋失是一种自然过程,它引起土壤中中营养元素的大量损失。•？？对大气的污染•化肥对大气污染主要是氮肥分解成氨气与反硝化过程中生成的N2O所造成的。氮氧化物气体进入大气使大气质量变坏。特别是氧化二氮气体在对流层内稳定，可上升至同温层，在光化学作用下，与臭氧发生双重反应：N2O+O3--NO+O2NO+02--NO2+O2该反应消耗臭氧，破坏臭氧层。有人推测，到2000年时，臭氧将应氮肥的施用而减少2%。磷肥对环境的污染•1、重金属污染•从蔬菜中的重金属污染情况可以看出，镉是污染最严重危害最大的一个元素，造成这种危害的原因之一是肥料。很多研究显示，磷肥中含有多种痕量元素，其中一些为有害元素。镉是情况较为严重的一种元素。•表1.沉积岩磷矿石中磷和镉的含量国家（地区）磷含量（%）镉含量(mgCd/kgrock)镉含量（mgCd/kgP）摩洛哥15.935220多哥15.755350约旦14.6534美国（德克萨斯）14.440278美国（佛罗里达）14.4856以色列14.220140叙利亚13.9643突尼斯13.2503802、氟污染长期使用磷肥，会导致土壤中的含氟量增高，对于某些土壤含氟较高的地区，施用磷肥造成土壤氟污染危险性更大•3、放射性污染•磷矿石中常有铀、镭等天然放射性元素与磷相伴而生。过量施磷肥危害大•在缺磷的土壤中适量施用磷肥，对提高农作物的产量和品质有很好的作用，有的农民朋友便误认为磷肥施用越多越好，其实过量施用磷肥不仅无益，而且害处很多。•一是施用磷肥过量，会使作物从土壤中吸收过多的磷素营养。过多的磷素营养会促使作物呼吸作用过于旺盛，消耗的干物质大于积累的干物质，造成繁殖器官提前发育，引起作物过早成熟，籽粒小，产量低。••二是诱发土壤缺锌。过量施用磷酸钙后，会使土壤里的锌与过量的磷作用，产生磷酸锌沉淀，作物无法吸收，使作物出现明显缺锌症状；过量施用钙镁磷肥等碱性磷肥后，会使土壤碱化，使锌的有效性降低，影响作物对锌的吸收。•三是过量施磷会使作物得磷失硅，特别是对喜硅的禾本科作物的影响更大。如喜硅作物水稻，若不能从土壤中吸收到较多的硅元素就会发生茎秆纤细、倒伏及抗病能力差等缺硅症状。•四是过量施磷会使作物得磷缺钼。适量施用磷肥，会促成作物对钼的吸收，但过量施用磷肥，却会使磷和钼失去营养平衡，影响作物对钼的吸收，表现出“缺钼症”。•五是造成土壤中有害元素积累。磷肥主要来源于磷矿石，磷矿石中含有许多杂质，其中包括镉、铅、氟等有害元素。而且施用磷肥会引起土壤中镉的增加，且这种镉有效性高，易被作物吸收，给人畜造成危害。•六是过量施磷肥会造成土壤理化性质恶化。过磷酸钙含有大量的游离酸，连续大量施用，会造成土壤酸化。钙镁磷肥含有25%～30%的石灰，大量施用会使土壤碱性加重和理化性质恶化。二、化肥污染的危害（一）水体污染及其危害不合理的使用氮素化肥已经成为水体污染氮素的主要来源之一，也是引发水体富营养化问题的最直接和最主要的原因发酵、腐败和表面被太阳晒干的太湖蓝藻滇池蓝藻松花江污染滥施化肥加剧中部水体污染（二）大气环境问题化肥对大气污染主要是氮肥分解成氨气与反硝化过程中生成的N2O所造成的。氮氧化物气体进入大气使大气质量变坏。特别是氧化二氮气体在对流层内稳定，可上升至同温层，在光化学作用下，与臭氧发生双重反应：N2O+O3--NO+O2NO+02--NO2+O2该反应消耗臭氧，破坏臭氧层。有人推测，到2000年时，臭氧将应氮肥的施用而减少2%。另外，进入大气的NOx在强烈的光照条件下形成光化学烟雾。NOx在大气中遇水反应生成硝酸，也是形成酸雨的一个重要因素。（三）蔬菜硝酸盐累积及其危害•过量施用化学氮肥常常导致蔬菜和牧草中的硝酸盐，亚硝酸盐含量增加，而饮食摄入过量的硝酸盐对人体、牲畜是有害的。亚硝酸盐超标408倍“生日宴”夺走一幼童生命•11月6日晚，广汉市新丰镇灵泉村3组的林光全在家举办60岁生日晚宴，共有60多人参加。晚宴于当晚6时30分开始，至晚上7时20分结束。晚餐结束后，家住广汉市三水镇、43岁的肖德菊及3岁的侄孙吴雨乐回家后出现吐泻、头痛等症状，立即被家人送到三水镇卫生院就医，后转至广汉市人民医院急诊科抢救，吴雨乐经抢救无效于当晚8时20分死亡。当晚10时后，陆续有13人出现中毒症状，被送到医院就诊。剩菜回锅炒更不宜健康•在日常生活中，常有人把剩下的饭菜一次次地加热，以为这样就可以防止饭菜腐败。其实从医学角度分析，这种观点并不全正确。因为有些食物的毒素仅凭加热是不能消除的。•在一般情况下，通过100℃的高温加热，几分钟即可杀灭某些细菌、病毒和寄生虫。但是对于食物中细菌释放的化学性毒素来说，加热就无能为力了。加热不仅不能把毒素破坏掉，有时反而会使其浓度增大。另外，在各种绿叶蔬菜中都含有不同量的硝酸盐。硝酸盐是无毒的，但蔬菜在采摘、运输、存放、烹饪过程中，硝酸盐会被细菌还原成有毒的亚硝酸盐。尤其是过夜的剩菜，经过一夜的盐渍，亚硝酸盐的含量会更高。•从化肥污染问题，很容量让我们想到农业，尤其粮食安全生产的潜在危机。•潜在危机的七大主要因素有：资源刚性约束日益增强、农业生态环境破坏严重、耕地质量呈现下降之势、农田水利设施相当薄弱、气候变暖引致灾害频发、粮农结构与整体素质下降和粮食比较效益严重偏低。三、化肥污染的防治•（一）加强肥料养分资源的综合管理（二）建立科学合理的施肥技术•1、建立科学的施肥制度•2、合理配合施肥•3、利用3S技术精确施肥•3S：遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）（三）提高养分资源的利用效率•1、化学途径•缓效氮肥•氮肥增效剂•硝化抑制剂•2、物理途径•改良肥料剂型•1）提倡使用液态和复合肥是提高肥料利用率的有效途径2）氮肥深施或施肥后控制水灌溉可以使肥料集中分布在某一深度土层，以减少表层土壤或水田地表水层中氮的肥的浓度能有效的减少氮肥的硝化和反硝化速率减少N2O的排放3）采取分次施肥等措施能促进作物对氮肥的吸收，提高氮肥利用率，因此也能减少硝化，反硝化损失和N2O排放量•3、生物途径•1）利用生物技术和基因工程对植物进行改造，培育出抗性强，耐水分，养分迫胁的优良品种•2）通过某些植物的特点对农作物进行基因改良，培育高产，固氮植物，以减少氮肥的使用•其他途径•利用物理和生物的途径，创造良好的土壤条件•合理的布局，采取积极有效的水土保持措施等等。