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1、农田污染综合防治技术路径与风险管控对策第一章 我国农田污染概述1.1 我国农田污染现状及特征1.1.1 污染现状农田污染是指在施肥、灌溉等过程中，在土壤中添加了某些有害物质或使某些固有物质含量过高，其污染负荷超过了土壤的承受容量。随着经济的发展，人类的各种活动对农田的污染也在加重，致使农村生活环境日趋恶化，农业及其生产环境污染严重，从而影响了农作物的产量和质量。根据国家环保部公布的资料可知，我国农田受污染率从20世纪80年代末的不足5%，迅速上升至20%以上（见表1-1）。首次全国污染状况调查表明，全国耕地土壤点位超标率为19.4%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例如图1-1，主要污染物
2、为镉、镍、铜、砷、汞、铅、DDT和多环芳烃。在一些经济发达地区，农田污染问题更加突出，例如，广东省的清洁土壤只有11%，轻度污染农田占耕地总面积的77%，重度污染农田占耕地总面积的12%左右。表1-1 不同年份我国受污染农田面积及占耕地面积的比例年份全国受污染农田（万hm2）占耕地总面积（%）19896004.619906675.1199110007.72007323026.5图 1-1 首次全国污染状况调查-全国耕地土壤点位超标率图随着工业化和集约化水平的不断提高及应对措施的缺乏，我国农田污染进一步加重。据初步统计，全国目前受污染的耕地约有1.5亿亩，污水灌溉污染耕地3250万亩，固体废弃物
3、堆存占地和毁田200万亩，合计约占耕地总面积的1/10以上，其中多数集中在较发达地区。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；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，每年癌症病发及死亡人群呈上升趋势，一定程度上与农产品污染程度的增加有关。农田土壤污染与大气污染和水污染不同，大气污染和水污染一般比较直观，容易被人们发觉，而土壤污染往往不易被人们发现，一般要等到农产品发生危害 时，人们才会追溯到土壤，并且需要通过对土壤样品进行分析化验和农作物的残 留检测才能确定。另外，污染物质在大气和水体中一般容易扩散和稀释，所以只要切断污染源并采取有效的治理措
4、施，很快就会见效，而污染物在土壤中一般难 以扩散和稀释。土壤污染一旦发生，则很难恢复，治理成本较高，治理周期较长，甚至被某些重金属污染的土壤需要200年以上的时间才能够恢复，因此最好采取以防为主，防治结合的方法对农田土壤进行保护与修复。目前，我国农田污染局部改善，但是呈整体恶化趋势，需要进行进一步的防治措施。1.1.2 污染特征我国农田土壤污染正从常量污染物转向微量持久性毒害污染物，从局部蔓延到大区域，从城市郊区延伸到乡村，从单一污染扩展到复合污染，从有毒有害污 染发展至有毒有害污染与氮、磷营养污染的交叉，形成点源与面源污染共存，生 活污染、农业污染和工业污染叠加，各种新旧污染与二次污染相互复
5、合或混合的 态势。近年来，我国的农田污染主要呈现以下四个特点（见图1-2）：首先，农田污染物种类逐渐增多，污染空间呈现出扩张化的趋势。目前，我国农田污染物不仅包括传统的农药、重金属污染，还包括化肥流失、畜禽粪便污染、秸秆废弃或焚烧、塑膜残留和大量温室气体排放等方面。近年来，规模养殖场畜禽粪便污染已经成为中国农田污染的重要来源之一，大部分的养殖场缺乏相应的防污措施；集约化种植业也正在变成中国农田污染的重要贡献者，而且其温室气体排放问题日益被关注。其次，农田污染格局发生转变。中国农田系统污染呈不断加剧的变化趋势，污染源逐步由工业为主与工农并重，向以农业自身为主的方向转变。同时，工业与生活污染物进一
6、步向农村转移，农田产地环境系统已经成为最广阔、最直接的受害者。农田污染的复杂化再次，农田污染呈现复杂化趋势。农田污染逐步由简单走向复杂，在表现上逐步由“面源特征走向“立体”与综合，呈现出复合交叉和食物链时空延伸特征，对畜禽、人体等构成了严重的危害。最后，农田污染治理的难度不断加大。国家曾先后组织开展多项重大农业环境治理工作，取得一定成绩。但由于农田污染防治仍然是一项新生事物，加上农田污染的高度综合性、复杂性和潜伏性等，传统“点源”、“面源”污染防治的思路难以解决复杂的农田污染问题，单方面研究已经远远不能从根本上有效的解决农田污染问题。图1-2 我国农田污染主要特征图1.2 我国农田污染的危害农
7、田污染对经济、土壤环境质量和人体健康都会造成负面影响。1.2.1 农田污染对经济造成直接损失农田污染物质会影响到农产品的产量和品质。仅以农田重金属污染为例，全国每年因重金属污染而减产粮食 1000 多万吨，另外被重金属污染的粮食每年也多达 1200 万吨，合计造成经济损失 200 亿元。2000 年对 23 个省（市区）的不完全统计，我国污染农田 4 万 hm2，造成农畜产品损失 2489 万千克，直接经济损失 2.2 亿元。对于农药和有机物污染、放射性污染等其他类型的土壤污染所导致的经济损失，目前尚难以估计。但是，这些类型的污染所造成的后果十分严重，例如：我国天津蓟运河畔的农田，曾因灌溉三氯
8、乙醛污染的河水而导致数万亩小麦受害。1.2.1 农田污染造成农田土壤环境质量下降一方面，土壤污染物质不易迁移、扩散和稀释，因而容易在农田中不断积累而超标，从而造成土壤板结、硬化、地力下降而不适宜于粮食生产，这将会对我国造成严重的粮食压力；另一方面，农田土壤受到重金属、无机盐、有机物和病原体等物质的污染且情况严重。根据中国科学院的一项调查结果显示，目前全国至少有 1300-1600 万公顷耕地受到农药的污染。我国东北地区一些农场长期使用氮肥，土壤有机质含量已由原来的5%-8%降到1%-2%。江西红壤表土pH值由 5.0降到4.3，土壤板结普遍严重。1.2.1 农田污染对人体健康构成威胁由于农药、
9、化肥的不合理使用和过量使用，导致粮食、蔬菜、水果等食物中镉、铬、砷、铅等重金属含量超标或接近临界值，直接对人体健康和生命安全构成危害。据江苏省农业科学院植保所2002年初对南京市部分农贸市场农产品的抽样检测数据显示，农药残留不合格率超过20%（见图1-3）。这是在冬季施用药肥数量较小的情况下的检测数据，到了夏季，农产品尤其是叶菜的农药残留不合格率将更大。另外，由于生物对农药有积累、浓缩、富集作用，农药的使用不当会导致化学农药在生物体内富集。若长期食用体内农药含量很高的粮食、肉、禽、蔬菜，也会使有毒物质在人体内富集。图1-3 2002年初南京部分农贸产品农药残留不合格率第二章 我国农田污染的主要
10、来源与污染路径1.1 污染物种类及主要来源由于工矿业生产、农业生产和生活废物堆放，使得多种污染物进入农田土壤，造成污染。这些污染物主要分为无机污染物和有机污染物。无机污染物包括对生物有危害作用的元素和化合物，主要指重金属元素如汞(Hg)、镉(Cd)、砷(As)、铅(Pb)、铬(Cr)、铜(Cu)、镍(Ni)、锌(Zn)、钴(Co)等，当前最引人关注的是汞(Hg)、镉(Cd)、砷(As)、铅(Pb)、铬(Cr)、锌(Zn)等。有机污染物包括有机氯类、有机磷类、氨基甲酸酯类、苯氧羧酸类、苯酰胺类等，主要来自化工厂排放和化学农药（详见表2-1）。这些污染物一般通过三种路径进入农田：大气沉降、洪水冲积
11、、污染废物人为直接排放（图2-1）。图2-1 污染物进入农田路径示意图表2-1 农田土壤主要污染物及来源表污染物种类污染来源重金属类汞（Hg）氯碱工业、汞化合物生产等，仪器仪表工业，含汞农药，含汞电池镉（Cd）冶炼、电镀、燃料等工业，采矿，含镉化肥，含镉电池生产铜（Cu）冶炼、铜制品生产等，采矿，含铜农药锌（Zn）冶炼，镀锌，纺织等工业，含锌农药，磷肥，采矿业铅（Pb）油漆、颜料、冶炼等工业，采矿，汽车排气，农药化肥，含铅电池铬（Cr）冶炼、电镀，制革、印染等工业镍（Ni）冶炼、电镀、炼油、染料等工业，含镍电池生产类金属类砷（As）硫酸，化肥，农药，医药，玻璃等工业硒（Se）电子、电器、油漆、
12、墨水等工业放射核素铯（137Cs）原子能、核工业、同位素生产、核爆炸锶（90Sr）原子能、核工业、同位素生产、荷包照其他氟（F）冶炼，磷酸和磷肥，氟硅酸钠等工业酸、碱、盐化工，机械，电镀，酸雨，造纸，纤维等工业有机污染有机农药农药的生产和使用酚炼焦、炼油、石油化工、化肥、农药等工业氰化物电镀、冶金、印染等工业石油油田、炼油、输油管道漏油多环芳烃类炼焦、炼油等工业、电子垃圾拆卸，垃圾焚烧有机洗涤剂机械工业、城市污水一般有机物城市污水、食品加工、屠宰工业生物污染病原微生物寄生虫城市污水、医院污水、畜禽养殖、厩肥、生活垃圾1.2.1大气沉降工矿企业每天向大气排放大量的粉尘和废气；热电厂、餐饮企业和家
13、庭每天向大气排放大量的烟尘；机动车每天向大气排放大量的尾气；大风将地表有害的粉尘吹向天空；机动车在行驶过程中将路面的粉尘抛向天空；每天有大量的粉尘和废气排向大气。而这些物质又以降尘的形式或伴随着降水回到地面，进入农田 污染土壤。大气沉降物质包括汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、锌(Zn)等重金属以及二氧化硫、氟化物、氮氯化物、碳氢化合物等。有的地方大气沉降甚至是农田土壤污染物的主要来源，如据天津郊区农田重金属来源分析结果，农田土壤中Cd和 Pb的90%来自于大气沉降。大气污染物沉降所造成的土壤污染具有区域范围广和外源污染的特点。就是说某一个区域，即使不使用任何污染物质，也有可能受周边大气污染
14、的影响，以大气污染物沉降的方式造成土壤污染，酸雨是一种典型的大气沉降污染。目前，全国近12.1%的国土受到酸雨的影响。1.2.2 洪水冲积矿区通常都有堆积如山的矿渣堆放场或规模巨大的尾矿库，在一些工矿企业周边星状分布着大大小小的渣山或废水塘，这些含有大量有害物质的尾矿、废渣、废水，通常只危害当地的水体和土壤，但一旦遇到暴雨和洪水，大量的有害物质就会冲向周边和下游地区的农田，污染水体和土壤。如2001年6月，广西壮族自治区环江毛南族自治县遭遇特大暴雨袭击，环江河上游的3家选矿企业尾矿库溃坝，洛阳镇、大安乡、思恩镇600hm2农田被尾矿及废矿渣淹没。庄稼大面积死亡，第二年农田地庄稼无法生长，严重的
15、地方寸草不生。土壤化验结果表明，农田土壤酸度过大，Pb、Zn、As等元素超标。因洪水冲积造成矿区尾矿库溃坝或因暴雨造成工矿企业污水泛滥而导致大面积农田土壤污染和灌溉水源的污染的事件时有发生，也是污染物进入农田土壤的重要途径之一。1.2.3 污染物人为直接排放1.2 主要来源我国农田污染的主要来源分为三大类：工矿业污染源、农业污染源和生活废物污染源。每一大类中又细分为不同的种类，具体见图2-2。图2-2 我国农田污染主要来源图1.1.2 工矿业污染源我国工矿业生产对农田的污染主要分为采矿生产造成的污染和工业生产造成的污染。（1）工业生产污染源我国农田的工业污染绝大多数是由于乡镇在工业化进程中忽视环境规划和治理所导致的，这类企业的发展出现布局分散、规模小和经营粗放等特征，其中大多数企业由于技术工艺落后、设备简陋、产品技术层次不高，经营者环境保护意识薄弱，只顾眼前经济利益，缺乏公共责任意识、管理和各种制度不健全，使有毒有害的污染物排放超过国家允许排放标准。而且，不同种类的工业集中排污极易造成各种污染物之间的交汇作用，结果或扩大原有污染物的污染能力，或派生出新的污染物，造成环境污染更加严重。随着农村招商引资力度的加大和城市建设环保意识的增强，原来在城市污染严重的企业
