我国农田污染现状与防治对策

摘要：农田污染影响到我国农业可持续性、农产品质量安全和国家生态环境安全，已经引起国内外的广泛关注。污染局部改善，整体恶化，治理难度逐步加大是我国农田污染的现状，造成农田污染的主要原因主要来自农业污染源、生活污染物和工业污染物，其中农业污染源日益成为我国农出污染最为主要的来源。通过分析我国典型区域农田污染的主导因素，提出加强我国农田污染控制的技术对策：(1)加强农业污染源的控制；(2)加强污灌区的污水处理；(3)做好生活污染物的回收处理工作；(4)开展污染土壤的生态修复。

关键词：农田污染　土壤污染　防治对策　农产品安全

随着世界人口的增多，粮食高产和安全问题已经迫在眉睫，中国农业首当其冲。农田污染是粮食高产的重要制约因素，造成农业综合生产能力下降，已经影响到我国农业生产可持续性、农产品质量安全和国家生态环境安全，成为我国社会经济可持续发展的重大障碍，引起了国内外的广泛关注。在农田污染的众多因素中，化肥、农药、污水灌溉和废弃物等是造成农田污染的主要原因。探讨农田污染的控制与治理途径及技术是中国农业可持续发展、农产品安全和国家生态环境安全的重大需求。

1、农田污染的现状及其危害性

中国农田污染物种类增多、污染呈现扩张化、复杂化与不断加剧的趋势，同时，治理的难度不断加大。目前中国农田污染局部改善，整体恶化，虽然仍是可防治的，但扭转总体态势和治理的难度将进一步加大；区域间、产业间和作物问的差异很大。

目前全国单位播种面积化肥施用量已超过350kg／hm²，远远超过国际上设置的225kg／hm²的化肥施用安全上限，且氮、磷、钾三要素施用不平衡。随着工业化和集约化水平的不断提高和应对措施的缺乏，中国农田污染正在加剧。

据2004年农业部调查数据表明，全国13个粮食主产省41607万亩耕地中，超警戒面积达504.5万亩，占监测总面积的18.49％；污染超标面积达227.5万亩，占监测总面积的8.34％。大面积的耕地污染导致有效耕地面积减少，农产品污染超标，农业综合生产能力下降，区域疾病流行，人体健康下降，农业及农村经济损失巨大。据初步统计。目前全国污水灌溉面积达5400多万亩，每年因重金属污染减产粮食100亿公斤，污染超标粮食120亿公斤，合计经济损失超过200亿元；4000多万人长期生活在污灌区内，2.5亿人受到污染耕地的直接威胁，全国13亿人的身体健康受到耕地污染的牵连。全国每年癌症发病人数180～200万人，死亡140～150万人，一定程度上与农产品污染超标有关。

2、农田污染的成因分析

造成农田污染的因素众多。20世纪80年代以前我国农田污染的主要原因是工业污染，随着对工业“三废”的治理技术的发展，工业污染对农田造成的污染已经能够得到人为控制。20世纪80年代以后，化肥、农药、污水灌溉、农业废弃物等逐渐成为我国农田污染的主要原因。

2，1农业污染源日益成为我国农田污染最为主要的来源

2，1，1化肥危害及其农田污染负荷量估算

长期大量施用化肥，特别是单质肥料、会导制土壤逐渐酸化，易板结，透气性差；养分比例失调、有机质含量下降，保水保肥能力减弱；土壤微生物和等有益生物减少，促使土壤中一些有毒有害污染物的释放和增加。随着化肥使用量的不断扩大，土壤中重金属的积累也日渐增长。不合理施用氮肥后，损失的氮以硝酸盐的形式在植物体内累积，降低食品和饲料的品质，导致农产品质量下降(尤其是蔬菜硝酸盐污染。

我国是世界上肥料用量最多的国家，年化肥用量超过4.2×1010kg(纯养分)，占世界30％左右。但是我国肥料利用率不高，特别是氮肥当季利用率，平均仅为30％左右。以2002年进行估算。该年全国化肥用量为4.3×1010kg，按照全氮60％、全磷12％的比例进行计算可知，我国年施用化肥中全氮为2.6×1010kg、全磷为5.2×109kg。2002年全国农作物播种面积为1.55×108hm²，据此可知化肥施用水平已达280kg／hm²，其中氮肥施用水平为168kg／hm²，磷肥施用水平为33.6kg／hm²。

Li=Wi×ri　(公式1)

式中：L：污染负荷；w：施用量(或产生量)；r：流失率；i：化肥、农药：农膜、作物秸秆

Li=ai×Bi×ri　(公式2)

式中：L，污染负荷；a：排污系数；i：养殖业、农村生活污水和垃圾B：饲养量(或人次、人口数)；r：流失率

(1)氮肥污染负荷量估算

研究表明，化肥每年的流失量占施用量的40％左右(黄国勤等，2004)。综合各地的实验结果发现：损失的氮素大约有25％通过农田土壤和暴雨径流进人地表水中(徐谦，1996)。据此可估算氮肥污染负荷量。计算结果表明，2002年全国氮肥污染负荷量为1.04×10¹⁰kg，其中造成农田污染的为2.6×10⁹kg(表1)。

(2)磷肥污染负荷量估算

磷的移动性小，较易转化成难溶性的磷酸盐被土壤吸附固定和累积，成为土壤养分的一部分。据国内外有关研究估计，施用磷肥的70％被土壤吸附固定，植物吸收15％，被农田排水和径流带入地表水9％，沥滤到地下水1％(王敬国，2001；张乃明等，2004)。依此估算磷肥在农田的污染负荷量。计算表明，2002年全国磷肥污染负荷量为5.2×10⁸kg，其中造成农田污染的量达到4.7×10⁸kg(表1)。

2，1，2农药危害及其农田污染负荷量估算

农药进入土壤的途径主要有三种。一是农药由田间施肥直接进入土壤；二是喷洒时附着在作物上的农药，通过作物落叶、雨水淋洗而进入土壤；第三种是随着大气沉降，灌溉水和动植物残体而进入土壤。研究表明，一般农田均受到不同程度的污染，而农药直接施入土壤的地区造成的农药土壤污染更为严重。

绝大多数的农药为有机化合物，少数为有机一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。据此粗略估算约85％的农药流失到环境中，其中约30％扩散到大气中，被农田排水和径流带入地表水20％，土壤中残留30％，随下渗水进入地下水5％(郜红建和蒋新，2004；胡星明，2006；沈根祥等，2005；王敬国，2001)。依此估算出农药在农田的污染负荷量。2002年我国农药施用量为9.3×10⁸kg。计算结果显示2002年全国农药污染负荷量为7.9×10⁸kg，其中造成农田污染的为4.6×10⁸kg(表1)。

2，1，3生产废弃物与农田污染

废弃物对农田造成的污染，包括畜禽养殖有机肥污染，农膜和秸秆污染等。

畜禽养殖有机污染物：畜禽养殖场排放的有机污染物，已超过工业生产污水和生活废水中所含的有机污染物。有数据表明，1头猪每天排放的污水量相当于7个人每天产生的生活污水量；牛则为1：22。这些污染物进入土壤后大量沉积，破坏土壤的团粒结构，阻碍作物的生长，造成严重的农田污染。

据统计，我国仅猪、牛、鸡三大类畜禽粪便年总排放量约3.0×10¹²kg，粪便中的COD(化学需氧量)含量约0.8亿吨，是全国工业和生活污水排放COD的5倍。研究表明，约有37％的畜禽粪便进入水体，另外约15％的氮素会挥发排放到大气中(刘晓利等，2005；杨芳，1999)，其余残留在土壤中或被还田利用，据此估算出畜禽养殖污染负荷量为1.44×1012kg，亦即造成农田污染的量(表1)。

农膜污染：农田残留地膜会聚集在土壤耕作层和表层，阻碍土壤毛管水和自然水的渗透，影响土壤的吸湿性。残留地膜还会使土壤孔隙度、通透性降低，影响土壤微生物活动和土壤正常结构的形成，导致土壤肥力下降。作物根系成弯曲状发展，造成根系变短，吸水、吸肥的性能降低，导致作物减产。

至2001年，我国农地膜年使用量已达1.2×10⁶kg-1.3×10⁹kg，覆盖面积在1.7×10⁷hm²以上，且以每年10％的速度递增。据农业部专项调查，每年残存田野、土壤、沟河的农膜至少占总用量的10％，加上农膜收获后又返回到环境中，总流失率按30％估算(吕森伟等，2004)，按照农膜平均使用量1.21×10⁹kg(2002年)估算农膜污染负荷量为3.6×108kg(表1)。

秸秆污染：我国每年产生约6.5×10¹¹kg左右的作物秸秆，有4成未能利用，堆放在田间地头、房前屋后，有的甚至在田间付之一炬，即浪费了资源，又造成了环境污染。秸秆利用中，肥料、燃料和饲料量分别占秸秆资源的36.6％、23.7％和22.6％，其它如焚烧和弃置乱堆共占17.0％。在此将秸秆养分被有效利用以外的部分作为污染负荷量，依此估算作物秸秆污染负荷量为1.1×10¹¹kg(表1)。

2，2生活污染源直接导致周边地区局部的农田污染

生活垃圾：城市垃圾每年清运量由1949年869万吨增加到2000年的16200万吨，增长了近18倍。据测算。农村人均年产生活垃圾量约300kg左右，而且还在逐年递增。不仅如此，农村垃圾的综合利用率一直较低。除了一小部份用作肥料，少数乡镇设有垃圾填埋或焚烧炉进行统一处理外，很多村庄的垃圾随意堆放在公路旁、溪边、海边等，天长日久便成了垃圾场，在堆放腐败过程中会产生大量的酸性和碱性有机污染物，并会将垃圾中的重金属溶解出来，最终导致农田的严重污染。

污水灌溉：全国的生活污水排放量在2001年已达到230亿吨。随着工业污染治理程度的提高，对工业污水的处理技术不断进步，同时由于水资源的日益减少，农业用水占全国用水的大部分比例，因此大量的工业废水在进行处理后被作为农田用水使用。污水资源利用是人类适应环境变化所采取的应对措施之一，对农业生产和资源有效利用有很重要的作用。但目前污水处理技术尚不完善，处理后的污水中仍含有大量的重金属等有害物质，污灌造成土壤中重金属大量累积，重金属被农作物吸收后影响到农产品品质和质量安全。

据全国污水灌区农业环境质量普查协作组20世纪80年代的调查，我国86％的污灌区水质不符合灌溉要求，致使重金属污染面积占到了污灌总面积的65％，其中以Hg和Cd的污染最突出。农田系统的Cd污染主要由废气飘尘、污水灌溉和废渣堆场雨水淋溶作用所致。

2，3典型区域的农田污染主导原因分析

化肥、农药过量施用，污水灌溉和废弃物污染等是我国农田污染的主要原因。由于我国国土面积比较广阔，各个区域的农田类型及农作制度不同，造成农田污染的主导因素也不同。

黄淮海平原是我国重要的商品粮基地，主体农作制是水浇地两熟集约农牧制，以小麦、玉米一年两熟为主，农田集约化程度高，该区域农田污染的主导因素是化肥、农药和农膜的大量投入。

京津塘地区是我国工业化程度较高的区域之一，属于黄淮海农作区。该区污水资源利用较为普遍，污灌后引起农田中重金属增加，影响作物生长发育和农产品质量安全的问题严重。

东北地区是我国主要农业与商品粮豆生产基地，主体农作制为平原雨养半机械化玉米大豆牛猪混合制。该区机械化程度较高，污水灌溉情况比较普遍，且大量使用农膜。因此重金属和农膜污染是造成该区农田污染的主导因素。

南方地区气候湿润，降雨量丰富，主体农作制为水田集约农牧渔混合制，一年两熟或多数。造成南方地区农田污染的主导因素是酸雨和农膜的过量投入。

3、农田污染防治对策

美国在防治农田污染方面采取的策略主要是制定各种法律法规，并给予充足的资金支持。欧洲在防治策略上除了制定健全完善的政策法规和实施措施以外，主要是充分发挥各部门在农业环境保护中的积极作用。日本则强调对公众环境保护观念教育，动员公众参与等措施在内的综合控制对策，重视加强与周边国家的科研研究。

我国可以在借鉴国外经验的基础上开展农田污染防治工作，加强源头控制和土壤修复技术。主要可以采取以下技术对策：

(1)加强农业污染源的控制。国家应该成立专门机构对化肥农药的类型、施用量、使用方法等进行监管。在化肥和农药使用上，大力推广测土配方施肥技术，充分考虑农田土壤特征和农作物生长状况，根据农作物对养分和农药的需求量、对养分的吸收和需求季节安排施肥量、施肥方式和时间。改善农村生活条件，对生活垃圾进行集中处理；探索有效利用畜禽有机肥的途径；合理使用农膜，增加农民补贴，推广使用可降解农膜。

(2)加强污灌区的污水处理。进一步加强工业“三废”的治理。提高污水处理技术，真正将污水资源利用做到实处。可以考虑通过改变农田环境来减少农田污染。例如，人工建立适当的溪沟、湿地、沙层过滤带及植被缓冲带等。可以有效地减少农田地表污染物。在农田中增加一些湿地面积，能够对农田中的氮、磷、钾肥和有害重金属等起到截留作用，降低农田的污染。

(3)做好生活污染物的回收处理工作。以清洁田园为核心，大力推广环境友好型农业生产技术。以清洁家园为基础，实施农村生活垃圾的集中收集与处理，通过改圈、改厕、改厨、改水、改路，加强农民庭院环境的整治，改善农村居住环境和农民生活质量。

(4)开展污染土壤的生态修复。研究对重金属具有超富集功能的生态修复材料。通过调节、优化土壤水分、养分、pH值以及气温、湿度等生态因子强化生物进化功能。采用农业生态修复工程对农田土壤进行修复。