化学肥料污染及治理

“地球是家园，大地是母亲”是我们最常说的一句话，可是，我们真的把大地看作母亲了吗？尽管她是当之无愧的万物之母。土壤是矿物质、动植物及微生物经过亿万年风化演变形成的，真正是我们的生命之源，健康之源。而如今，环境之痛已延伸到形成环境的每一组分，从空气到水源，从土壤到山川概莫能外。

一、什么是化学肥料污染

化肥污染是农田施用大量化肥而引起水体、土壤和大气污染的现象。农田施用的任何种类和形态的化肥，都不可能全部被植物吸收利用。化肥利用率，氮为 30 — 60% ，磷为 2 — 25% ，钾为 30 — 60% 。未被植物及时利用的氮化合物，若以不能被土壤胶体吸附的 NH4 — N 的形式存在，就会随下渗的土壤水转移至根系密集层以下而造成污染。可导致河川、湖泊和内海的富营养化；土壤受到污染，物理性质恶化；食品、饲料和饮用水中有毒成分增加。

未被植物及时利用的氮化合物，若以不能被土壤胶体吸附的 NO 婣 -N 的形式存在 , 就会在土壤水向下渗透时被转移到植物根系分布密集层次以下而造成污染。

化肥污染引起的环境问题主要有：

①　河川、湖泊、内海的富营养化。引起水域富营养化的原因，主要是水中氮、磷的含量增加，使藻类等水生植物生长过多。

②　土壤受到污染，土壤物理性质恶化。长期过量而单纯施用化学肥料，会使土壤酸化。土壤溶液中和土壤微团上有机、无机复合体的铵离子量增加 , 并代换 Ca2+ 、 Mg2+ 等，使土壤胶体分散，土壤结构破坏，土地板结 , 并直接影响农业生产成本和作物的产量和质量。

③　食品、饲料和饮用水中有毒成分增加。亚硝酸盐的生物毒性比硝酸盐大 5 ～ 10 倍 , 亚硝酸盐与胺类结合形成的 N －亚硝基化合物则是强致癌物质（见 N －亚硝基化合物与癌）。使用化肥的地区的井水或河水中氮化合物的含量会增加，甚至超过饮用水标准。施用化肥过多的土壤会使蔬菜和牧草等作物中硝酸盐含量增加。食品和饲料中亚硝酸盐含量过高，曾引起小儿和牲畜中毒事故。　　化学肥料中还含有其他一些杂质，如磷矿石中含镉 1 ～ 100ppm ，含铅 5 ～ 10ppm, 这些杂质也可造成环境污染。

④　大气中氮氧化物含量增加。施用于农田的氮肥，有相当数量直接从土壤表面挥发成气体，进入大气。还有相当一部分以有机或无机氮形态进入土壤，在土壤微生物作用下会从难溶态、吸附态和水溶态的氮化合物转化成氮和氮氧化物，进入大气。

二、化学肥料的影响

1 、 化学肥料对土壤理化性质的影响

长期使用化学肥料对土壤酸度有较大影响 . 过磷酸钙、硫酸铵、氯化铵、氯化钾等属于生理酸性肥料 , 即植物吸收肥料中养分离子后土壤中 H+ 增多 . 在中性及石灰性土壤中 , 土壤胶体常为 Ca2+ 、 Mg2+ 所饱和 , 施用 KCl 后 , 土壤溶液中 K+ 浓度迅速提高 , 根据质量作用定律 , 溶液中 K+ 与土壤胶体上吸附的 Ca2+ 、 Mg2+ 发生交换 , 同时形成氯化钙、氯化镁 . 由于氯化钙溶解度大 , 在多雨地区或多雨季节里 ,Ca2+ 很容易从土壤中淋失 , 一方面造成土壤缺钙 , 导致农作物生长受到影响 ; 另一方面 , 造成土壤板结硬化 , 导致土壤中氧气缺乏 , 影响植物根的生长发育 . 另外 , 长期使用氯化钾 , 因作物选择吸收所造成的生理酸性的影响 , 能使缓冲性小的中性土壤逐渐变酸 . 同样 , 在酸性土壤中使用 KCI 后 ,K+ 会将土壤胶体上吸附的致酸离子 H+ 、 Al3+ 交换下来 , 导致土壤溶液中 H+ 、 Al3+ 浓度迅速提高 , 使土壤 PH 值明显降低 , 过低的 PH 值和过量的活性 Al3+ 对植物的生长有毒害作用 .

化学肥料也可促使某些营养元素的固定 , 使之转化为植物不能利用的形态 , 如单方面大量施用磷肥 , 可促使土壤中活性锌含量显著降低 , 造成植物的锌缺乏 .

2 、施肥过程中产生的 F- 、 Cl- 、 NO3- 等离子对土壤的污染

化学肥料成分中含有 F- 、 Cl- 、 NO3- 等离子 . 磷肥的主要原料是氟磷灰石【 Ca3 （ PO4 ） 2CaF2 】 , 在生产磷肥过程中 , 磷灰石经粉碎、酸化等过程 , 会排出大量含氯废气 , 造成污染 . 长期使用磷肥 , 会造成土壤中含氟增加 , 在中性和碱性土壤中 , 氟会以 CaF2 形态沉淀到土壤中 , 在渗透性强的砂质土壤中 , 一些 F- 还会经淋洗进入地下水 . 也有一些含氯素的化肥 , 如氯化铵和氯化钾以及由这两种肥料组成的复合肥 . 如果大量施用这些肥料 , 会使土壤中累积大量的氯离子 . 对忌氯作物如甘薯、马铃薯、甘蔗、甜菜、柑橘、烟草、茶树和葡萄等的产量和品质均有不良影响 . 如在茶 叶生产中 , 当茶树叶片中氯离子含量超过 0.4% 时 , 出现品质下降 , 当幼龄茶园氯化钾一次用量达 300kg/hm2 时 , 新梢内氯离子含量迅速增加 , 超过临界值而受害凋萎 .

化学氮肥主要品种为胺盐、硝酸盐、尿素、石灰氮及氨水等 , 它们施入土壤后 , 非胺盐及非硝酸态氮均要转化为铵态氮和硝态氮 , 方可被植物吸收 . 氮肥施入后 , 一般利用率不超过 60%. 铵态氮在土壤通气状况下 , 经土壤微生物的作用 , 可氧化形成硝酸盐 , 使 NO3- 在土壤中积累 , 导致土壤自净能力下降 .NO3- 本身没有毒性 , 但这些离子可在作物体内积累 , 被人和动物食用后 , 在体内被还原成亚硝酸盐 , 其可将血红蛋白中的 Fe2+ 转化为 Fe3+, 生成的红血球变性 , 血红蛋白不再有携带氧的功能 .

3 、化学肥料引起的土壤重金属污染

氮、钾肥料中重金属含量较低 , 而磷肥中含有较多的有害重金属 . 原因是磷肥的生产原料是磷矿石 , 其中含有一定量的重金属 . 多数磷矿石含镉 5 ～ 100mg/kg, 大部分或全部进入肥料中 . 由于镉在土壤中运动性较小 , 淋失很少 , 也不会被微生物分解 , 可在土壤中不断积累而危害生态环境和人类 . 不同种类的肥料其重金属含量也不相同 , 一般过磷酸盐中重金属含量较高 , 其它磷肥次之 .

4 、化学肥料使农业生态系统内部结构发生变化

由于长期过分依赖化肥的增产效果而忽视农家肥料 , 特别是过量施用化肥和使用比例失调 , 使得农业系统内部结构受到破坏 , 农田耕作层土壤有机质含量下降 , 团粒结构破坏并减少 , 蓄水保肥能力下降 , 肥效作用降低 . 土壤水分含量减少 , 影响了氮磷等养分通过扩散作用向作物根系移动的速率 . 有机质含量降低 , 不仅使得反硝化细菌作用强烈 , 氮素肥料以气态氮的形式损失增多 , 而且使土壤中残存的硝态氮因难以形成有机氮而发生渗漏 , 污染地下水 . 因土壤结构的破坏 , 磷素肥料有效磷含量降低 , 并且 , 由于大量吸附在土壤颗粒表面 , 造成磷肥随农田排水和地表径流而损失 , 降低了肥料的有效利用 . 由此可见 , 化肥在增加经济效益的同时也造成了极大的负面影响 . 因此在农业生产中应适量减少化肥的使用 , 增加农家肥的用量 , 使我们在获益的同时减少对土壤的消极影响 .

三、化学肥料污染的治理措施

加大化肥污染的宣传力度，提倡使用农家肥有机肥 目前，大多数农民还没有意识到化肥对环境和人体健康造成的潜在危险。故而，要加大化肥污染的宣传力度，完善农村环保农技科普机制，提高群众的环保意识，使人们充分认识到化肥污染的严重性。提倡使用农家肥、有机肥，以农作物的秸秆，动物的粪便以及各种植物为原料，利用沼气池产生沼液制作高质量的农家有机肥，施用有机肥能够增加土壤有机质、土壤微生物，改善土壤结构，提高土壤的吸收容量以及自净能力，增加土壤胶体对重金属等有毒物质的吸附能力。各地可根据实际情况推广豆科绿肥，比如实行引草入田、草田轮作、粮草经济作物带状间作和根茬肥田等形式种植。因为豆科植物在生长时会有固氮菌进行固氮，豆科植物的秸秆含有吩咐的氮。这种利用生态固氮的方式应该加以推广。

改进施肥方式，正确施肥

正确施肥首先要使化肥的施用量合理，化肥的挥发、随径流的损失、渗漏淋失在一定程度上都与施肥量正相关，所以减少化肥流失的关键是源头控制，即减少化肥用量。要综合考虑作物种类、目标产量、土壤养分状况、其他养分输入情 况、环境敏感程度，确定施肥量，以保证作物高产，收获后土壤基本无残留。

深层施氮，肥效长而稳，后劲足，既可减少直接挥发损失、随水淋失及反硝化脱氮，还可减少杂草、稻田藻类对氮肥的消耗，而且有利于农作物根系发育。氮肥在稻田深施，利用率一般在 50% 以上。

3. 施用硝化抑制剂 硝化抑制剂又称氮肥增效剂，能够抑制土壤中铵态氮转化成亚硝态氮和硝态氮，提高化肥的肥效和减少土壤污染。由于硝化细菌的活性受到抑制，铵态氮的硝化变缓，使氮素较常时间以铵的形式存在，减少了对土壤的污染。

4. 加强土壤肥料的监测管理 ，严格化肥中污染物质的监测检查，防止化肥带入土壤过量的有害物质。制定有关有害物质的允许量标准，用法律法规来防治化肥污染。发达国家为防止化肥污染而设置的氮肥施用量安全上限为每年 N 225 kg ／ hm2 ，作物收获后 1 m 土层的氮素残留量不超过 50 kg ／ hm2 。欧洲国家近年来每季作物的施氮量普遍降低到 120 kg ／ hm2 左右。

5. 选择适宜的耕作措施和灌溉方式， 在坡度大的地区，容易发生侵蚀和径流，应采取保护耕地措施，减少土壤侵蚀和化肥随径流的流失；在平原地区，渗漏是化肥的主要流失方式，要控制排水保持土壤湿度。采用喷灌、滴灌、雾灌技术是节水保肥的重要途径。在旱作上提倡采用滴灌、喷灌，尽量减少大水漫灌，减少径流和渗漏。