土壤的农药污染及修复技术.doc

l我国土壤农药污染的现状目前全球生产和使用的农药已达1300多种其中广泛使用的约为250多种。我国已迈人世界农药生产大国。1990年农药产量为22．66万t1994年农药产量为26．6万t约占世界农药总产量的1／10。现在我国每年大约要施用80-100多万t的化学农药有机磷杀虫剂占40％高毒农药占37．4％有的化学性质稳定存留时间长。这些农药无论以何种方式施用均会在土壤残留而且在我国农药的有效利用率低据测定仅为20％～30％(发达国家的农药利用率达60％-70％)。若按单位面积平均施药量计算我国农药用量是美国的2倍多。大量的农药流失到土壤中造成土壤环境的严重污染影响了农业的可持续发展。据初步统计全国至少有l300-1600万hm2耕地受到农药污染。有机磷和有机氯农药是造成土壤农药污染的主要种类。目前世界上的有机磷农药商品达上百种在我国使用的有机磷农药约30余种使用量为20万t其中80％以上是剧毒农药如甲胺磷、甲基对硫磷、对硫磷、久效磷、敌敌畏等其中甲胺磷的使用量一年就高达6．5万t。目前我国有机磷农药占据农药主导地位的局面难以在短期内改变仍将长期使用。有机氯农药是造成土壤农药污染的另一大类。在瑞典通过的《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》需要首批控制的农药名单中有9种属于有机氯农药。我国有机氯农药的主要污染地区集中在华北和华东地区在土壤、农产品、河流沉积物中都检测到了该类农药的残留。虽然随着时间的推移这些禁用有机氯农药的残留在逐渐降低但目前仍在使用的有机氯农药如三氯杀螨醇、五氯酚和五氯酚钠等同样造成土壤、植物和水源的污染。其他土壤有机污染物还包括氨基甲酸酯类、有机氮类杀虫剂和磺酰脲类除草剂这些种类的农药毒性较低但因使用范围扩大其对土壤造成的污染亦不容忽视。近年来的研究发现许多化学农药具有环境激素效应其在土壤和植物体上的残留对人和动物内分泌系统产生干扰作用影响生殖繁衍造成雌性化、腺体病变和后代生命力退化。1998年FAO曾经公布一系列具环境激素类效应的农药包括除草剂11种、杀菌剂12种和杀虫剂30种以及一些植物生长调节剂。这些农药在一些发达国家和地区已被禁用或限制使用并成为该地域农副产品贸易的安检对象成为发展中国家农副产品出口的一道新的绿色壁垒。2农药污染对土壤生态系统的影响2．1土壤农药污染对农作物的潜在影响主要是通过植物根系的吸收被转运到植物组织或收获的产品中农药在植物体内残留影响植物的生长进入收获品中则影响农产品的质量和使用价值。2．2土壤农药污染对土壤生物的影响土壤生物主要包括细菌、真菌、原生动物和后生动物它们是土壤性质及维持土壤生态系统平衡的关键。然而大多数的农药对土壤生物都有一定的毒杀作用。例如一些杀虫剂都对蚯蚓有较强的杀伤力如对硫磷和多菌灵在培养14d的条件下引起蚯蚓50％死亡的浓度分别是74．52mg／kg和4．27mg／kg。农药影响土壤微生物的种群和种群数量由于微生物数量的变化土壤中的氨化作用、硝化作用、反硝化作用、呼吸作用以及有机质的分解、代谢和根瘤菌的固氮等过程受到不同程度的影响使土壤生态系统的功能失调系统中出现某些物质的积累或某些物质的匮乏进一步影响到土壤生物的生长和代谢。3土壤农药污染物的降解土壤中农药的降解包括光化学降解、化学降解和微生物降解。下面作简单的介绍。3．1光化学降解农药在光照下可吸收光辐射进行衰变、降解。光解仅对少数稳定性较差的农药起明显的作用。例如除草剂经光化学降解可生成盐酸甲胺：由于土壤中农药的光解多在表层进行所以光化学降解在农药降解中的贡献较小。但光解作用使某些农药降解变成易被微生物降解的中间体从而加快农药的降解。3．2化学降解农药的化学降解可分为催化反应和非催化反应。非催化反应包括水解、氧化、异构化、离子化等作用其中水解和氧化反应最重要。水解作用：如有机磷酯杀虫剂在土壤中发生水解反应：有机磷酸叔酯的水解反应可表示如下：氧化作用：有人曾经用氯代烃农药进行氧化试验指出林丹、艾氏剂和狄氏剂在臭氧氧化或曝气作用下都能够被去除。实验证明土壤无机组分作催化剂能使艾氏剂氧化成为狄氏剂；铁、钴、锰的碳酸盐及硫化物也能起催化氧化及还原反应。许多农药能降解氧化生成羧基、羟基。如PP’-DDT的脱氯产物PP’-DDD可进一步氧化为PP'-DDA：在农药的化学降解中土壤中无机矿物及有机物能起催化降解作用如催化农药的氧化、还原、水解和异构化。例如碱性氨基酸类及还原性铁卟啉类有机物可催化有机磷农药的水解和DDT脱HCl；Cu2+能促进有机磷酯类农药的水解；黏粒表面的H＋或OH一能催化狄氏剂的异构化和阿特拉津及DDT的水解反应；土壤中游离氧以及H20等也能对某些化学农药的化学降解起催化作用。3．3生物降解