化肥污染对环境的影响

一、化肥污染对环境的影响

化肥在农业生产中起着重要的作用。长期过量施用化肥或施用不当造成明显的环境污染或潜在性污染。化肥施用中存在的主要问题：化肥用量大、利用率低、化肥施用不合理造成环境污染，使农产品品质下降。化肥对农产品质量的影响最为突出，其中最主要的是硝酸盐含量超标。我国许多地区饮用水硝酸盐含量严重超标，主要是氮素化肥过量施用所致。在我国华东沿海等一些肝癌高发区调查发现，当地及其附近区域的土壤、地表水、地下水因大量施用氮肥，污染比较严重。化肥污染对生态和人体健康都产生了影响，因此，化肥污染的控制工作越来越受到世界各国的重视。

1.化肥使用不当造成的污染

化肥的使用是农业获得高产的重要手段，对提高作物产量具有重大贡献。据统计，如果施肥得当，对产量的贡献率可达30%～50%，我国研究证明其贡献率为30%左右。增肥是我国温饱工程的主要技术政策之一，故受到政府的关注和农民的拥护。我国传统农业中，有机物是作物养分的主要来源，绿肥种植、豆科等作物轮作也是保持土壤肥沃的有效措施。新中国成立前，我国基本上不使用化肥，1949年全国化肥施用纯养分为1.3万吨，60年代为229～378万吨，70年代化肥的用量急剧上升，80年代至90年代，化肥的用量每年都有增加见下表。化肥的使用量在1969年是51.75公斤/公顷，1982年为753.7公斤/公顷，1994年在发达地区为1600～2000公斤/公顷。粮食产量随着化肥的使用量的增加而增加。

无节制地单一使用化肥，也会使土壤退化，特别是化肥流失后破坏水资源，形成硝酸盐污染，即威胁饮水安全，也导致水体富营养化。就我国目前使用情况来看，使用化肥在获得农业丰收的同时，也必然引起一定的生态环境问题，体现在：化肥结构不合理，有机肥偏少，主要依赖化肥；氮磷钾比例不调；优质肥、复合肥较少；先进的配方、施肥技术不够普及；施肥区域差异较大，经济发达的省份区域施用量过高等。其主要影响为：污染地表水和地下水、土壤，降低农产品质量，增加蔬菜的硝酸盐含量等。

表5-5　我国氮肥污染量

2.氮素化肥的污染

因氮肥污染比其他化肥污染重，所谓化肥污染，主要是指氮肥污染。一方面，从施肥技术角度看，施肥不当，如一次性施氮素过多，并与磷、钾比例不调，植物不能一下吸收、同化。另一方面，因氮素不易在土壤中驻留，流动性大，造成作物的单季利用率低。目前，我国约有70%的氮素不能被合理利用进入环境，大部分进入水环境，污染地表水和地下水，一部分以氨或氮氧化合物的形式进入大气，还有一部分留在土壤供下茬作物利用。在我国，钾肥特别稀缺，施肥量不足，同时单季利用率一般可以达到50%～60%，故进入环境的量较少；磷肥的作物吸收率约为10%，虽然很低，但其流动性很差，大部分能被土壤固定，不易进入其他环境。所以磷、钾肥料对环境的威胁较小。

氮素可以通过地表径流和淋失进入地表水，造成地下水和地表水中硝酸盐氮、亚硝酸盐氮和氨氮的富集。与生活污水一样，化肥氮素进入地面水体，同样引起水体的富营养化。据2000年以前的调查研究，我国的许多湖泊都已发生富营养化，肥料的贡献率为11%～19%。氮素流失的多少受施肥量、灌溉水量和雨水的影响。有关资料显示，每增施氮肥1公斤/公顷，氮的冲刷损失增加0.56～0.72公斤/公顷，氮肥淋溶损失达3.4%～25.4%，雨季可达50%。被污染严重的水域，一是普通水体，二是饮水源。

天然地下水含氮量远远低于我国饮用水含纯氮20毫克/升的标准。但在长期使用氮素化肥的地区，地下水含氮量逐年增高。调查结果显示，北京地下水中硝酸盐含量持续升高，污染面积已达3000平方公里以上。在化肥使用量大的南方地区，地下水的硝酸盐含量也大多超过了饮用水标准。成都地下水亚硝酸盐氮超标率为60%，硝酸盐超标2倍多。杭州地下水的氮污染调查表明，市郊农村井水硝酸盐氮含量为35毫克/升，最高达175毫克/升，超标率为49%，亚硝酸盐氮和氨氮含量虽低于城区，但平均值仍为0.39毫克/升和0.44毫克/升，超标率分别为31.5%和20.4%，且在不种庄稼时淋失到地下水的比例更大，其附近地下水含量更高。施氮肥对地下水的污染很普遍。据中国农业科学研究院提供资料结果显示，凡施肥量多于500公斤/公顷的地区，地下水的硝酸盐含量均超过饮用水标准，不仅在浅层地下水，深层地下水也同样发现硝酸盐污染。在2000年以前，对我国北方利用氮肥造成的地下水硝酸盐污染情况进行了调查，其调查情况见表5-6。表中典型事例是某地的甘蓝—芹菜地，年施纯氮1894公斤/公顷，而作物才消耗398公斤/公顷，有近1500公斤/公顷进入环境，说明施氮肥不当造成环境污染和资源浪费是何等严重。

表5-6　施氮肥与地下水硝酸盐含量的关系

3.对土壤的污染

长期大量地施用氮肥特别是大量使用铵肥，会因铵离子进入土壤后在硝化作用过程中释放出氢离子而使土壤酸化。铵离子还能造成土壤颗粒分散，破坏土壤团粒结构。大量施用氮肥给土壤引入大量非主要营养成分或有毒物质，抑制土壤微生物的正常活动，加速土壤一些营养元素的流失。东北地区—些农场长期使用氮肥，据调查，其土壤有机质由50年代5%～8%降至目前的1%～2%。据报道，1978—1984年间，我国每亩增施化肥4公斤，平均可增产粮食68公斤；而到1984—1993年间，每亩增施6公斤，仅增产粮食35公斤；在南方一些地区，甚至出现增施化肥粮食反而减产的现象。在江西红壤丘陵所做的试验中，氯化铵和硫酸铵分别以相当于60公斤/公顷的数量施用，两年后表土pH值从5.0分别降至4.3和4.7，土壤进一步酸化。我国广州、皖南水稻土3年内在0～20厘米土层pH值下降0.4，20～40厘米土层下降0.8，pH值下降较快。贵州省烟草土壤中用硫铵肥试验2年，也都出现了土壤酸变的不良影响，pH值下降0.4～0.8，长期施用氮素化肥，还会使重金属元素活化，如镉、汞、铅、铝等，增加它们在土壤中的活性。土壤酸化板结，降低生产力。

近年来，很多研究已经证明了施用化学氨肥对土壤和作物，尤其是蔬菜中硝酸盐含量的影响。硝酸盐进入人体后被还原为亚硝酸盐，与食品中的二级胺发生作用，合成强致癌物质亚硝酸胺，其本身并没有毒害。因其较大的危害性，世界各国对食品及饮水中硝酸盐含量都确定了相应的最高限量标准，世界健康组织规定食品中硝酸盐含量最高限量标准为700毫克/公斤鲜物重。有资料表明，食品中硝酸盐含量与氮素化肥的施用量呈显著的正相关，相关系数达0.77～0.1。硝酸盐本身毒性不大，有人用它作腌肉的添加剂，以产生诱人的香味和颜色。其实，硝酸盐对健康有害早已证实。据1977年Fine等人的报告，取食烹调过的腊肉和菠菜后半小时，即在人体血液中检出了致癌物二甲基和二乙基亚硝胺。流行病学已揭示，食管、胃等消化道癌发病率与区域性环境中硝酸盐含量高低密切相关。

蔬菜硝酸盐对健康有—定的影响。许多研究证明，人体硝酸盐的摄入主要源于蔬菜而不是饮水。有报道显示，人体摄入的硝酸盐，81.2%的来自蔬菜。荷兰人每天摄入的硝酸盐有75%来自蔬菜，只有10%来自饮水和其它饮料。蔬菜容易累积硝酸盐。不同蔬菜间硝酸盐含量也不同。我国对部分城市蔬菜调查结果显示：各蔬菜间硝酸盐含量根菜类>绿叶菜类>瓜类>茄果类；蔬菜的不同部位，其硝酸盐含量也不同，一般为：根>茎>叶柄>叶。从国内外的调查情况看，其蔬菜硝酸盐的含量（NaNO₃计）大致为：叶菜类为1000毫克/公斤，其中菠菜含量很高，每千克可达数千毫克，茄果类数百毫克/千克，根菜类2000毫克/公斤左右。

施肥是影响蔬菜硝酸盐含量的重要途径。国内外研究均表明，蔬菜硝酸盐含量增高的主要原因为施肥不当。施肥不当包括：①有机氮、无机氮氮素过量；②肥料的有机与无机物料不平衡；③肥料中元素不平衡,主要是指偏施氮素化肥，缺乏磷、钾和微量元素。这种不平衡致使施氮素增多，蔬菜硝酸盐含量也越高，两者有很好的正相关。适量施加铝、锰、硼等微量元素，有利于将蔬菜硝酸盐降到较低水平。

4.磷肥的污染

磷肥是植物生长的必需营养元素之一。磷肥本身对环境的污染很小，它的污染是指磷肥中的杂质对农业环境的污染。磷肥进入土壤后，不像氨氮那样经硝化变成不易被土壤吸附而淋失并污染地下水地表水，但同样可以被径流水携带而污染水体，成为河流和湖泊富营养化的重要成因之一。另外，磷肥中含氟、放射性、重金属的杂质也会造成氟污染、放射性污染、重金属污染。磷肥中的主要杂质有：重金属镉、铬、铅等，元素砷以及放射性元素。杂质来源于磷矿石和加工磷肥的硫酸。各地产的磷肥的镉含量不等。镉在植物体内容易迁移和积累，进入土壤的镉容易造成农产品的镉污染。不过，目前尚未发现磷肥杂质污染的严重事故。

表5-7　我国磷肥产量及流失量