農藥殘留在環(huán)境中的行為過程、危害及治理措施

王俊偉，周春江，楊建國，賈峰勇，張 梁，王帥宇，劉艷珂

(北京市植物保護站,北京 100029)

農藥是重要的農業(yè)生產資料，而農藥的使用卻是一把雙刃劍，科學安全使用農藥，對防病治蟲、促進農業(yè)穩(wěn)產高產具有重要的作用，但是由于不科學使用農藥與施藥技術落后等原因，會導致農藥殘留在植物與環(huán)境中，造成危害。本文論述了農藥的使用現(xiàn)狀，分析了在環(huán)境中的殘留行為與危害，提出了應對措施建議。

1 農藥使用現(xiàn)狀

目前，我國病蟲害防治仍以使用化學農藥為主。據統(tǒng)計，2015年全國31個省、自治區(qū)、直轄市(不含西藏)農業(yè)農藥使用商品量為92.64萬噸，折百量為30萬噸，其中，非生物農藥占91.78%，生物農藥占8.22%[1]。然而，由于我國農業(yè)病蟲害防治中，背負式手動噴霧器仍為農民主要使用防治器械，這種大容量、雨淋式施藥機械農藥沉積性較差，農藥流失嚴重，導致目前我國的農藥利用率水平不高[2, 3]，據農業(yè)部測算，2015年我國農藥利用率為36.6%[4]，這種現(xiàn)狀使得大量農藥未發(fā)揮作用直接進入到農田環(huán)境中，將對人體健康、環(huán)境生物、水、大氣和土壤環(huán)境產生危害和污染[5]。

此外，由于農民缺乏環(huán)保意識，農藥包裝廢棄物被隨意丟棄在農田環(huán)境中。經過多年累積，殘存在農田中農藥包裝廢棄物數量驚人。而農藥包裝廢棄物中會殘存有農藥，經雨水沖刷或浸泡，殘存農藥會流入農田環(huán)境中，造成環(huán)境污染[6]。

2 農藥在環(huán)境中殘留行為

噴灑后的農藥在環(huán)境中主要有4個去向：一是沉積到靶標農作物上，二是直接或間接進入土壤中，三是通過降雨或地表徑流沖刷，使大氣中或地表土壤中的農藥進入到水系中，四是通過蒸發(fā)作用與氣流運動進入到大氣中[7]。

2.1 農藥殘留在農作物中的行為過程 農藥殘留在農作物中的途徑主要有2種，一是農作物通過莖、葉、種子等植株部位將具有內吸性的農藥成分吸收到植株體內部進行病蟲害防治，二是農作物通過根部系統(tǒng)對土壤中存在的農藥進行吸收，積累在作物體內。例如蘿卜、馬鈴薯、胡蘿卜等根莖菜類作物的根部表皮可對農藥進行直接吸收，殘留在體內；萵苣、黃瓜等類型的農作物在吸收農藥后，可殘留在該植株的莖、葉、果實等食用部位。研究發(fā)現(xiàn)，不同類型植物對農藥的吸收程度由強至弱分別為：根菜類>葉菜類>果實類[8, 9]。

2.2 農藥殘留在土壤中的行為過程

2.2.1 吸附 土壤通過化學吸附、氫鍵結合、配位價鍵結合以及物理吸附等形式將農藥吸附在土壤顆粒的表面上[10, 11]。被土壤吸附的農藥，其生理毒性與運動性隨之發(fā)生了變化，一定意義上來看，這種吸附是土壤對農藥一種凈化作用。但這種凈化作用的能力是有限的，當土壤理化性質產生變化以及土壤吸附量飽和時，土壤對農藥的吸附能力將會顯著降低[12]。

2.2.2 擴散 土壤中的農藥隨著水的淋溶在土壤中擴散遷移。農藥在粘土礦物與有機質含量較少的砂質土壤中的移動性較強，而在粘粒含量高或有機質含量多的土壤中則不易移動。其中，除草劑比殺蟲劑或殺菌劑更易移動。農藥大多積累于土壤表層30cm土層內[9,11,12]。

2.2.3 揮發(fā) 進入土壤中的農藥，無論是易揮發(fā)的農藥，還是不易揮發(fā)的農藥都可以通過蒸發(fā)作用從土壤表面進入到大氣中。農藥自身性質(如蒸氣壓、擴散系數、水溶性等)、農藥濃度，土壤的理化性質(如土壤濕度、溫度與土壤孔隙狀況等)，施藥方式與氣候條件等因素會影響農藥的揮發(fā)過程[9,11]。

2.2.4 降解 通過化學降解、水解、光解、微生物降解等過程，殘留在環(huán)境中的農藥會有一定的降解[11]，不同類型農藥在環(huán)境中的降解時間具有不同的表現(xiàn)，降解時間由長到短的順序依次為含重金屬農藥>有機氯類農藥>取代脲類、均三氮苯和大部分磺酰脲類除草劑>擬除蟲菊酯類農藥>氨基甲酸酯類農藥、有機磷類農藥[7]。其中，含鉛、砷、銅、汞等重金屬類農藥降解時間最長可達30年，有機氯類農藥次之，最長可達15年，一些除草劑如2，4-D在土壤中能存在2～4周，而有機磷類農藥只能存在幾天。然而，隨著農藥殘留量的逐年累積，破壞了環(huán)境的理化性質與微生物群落，使得環(huán)境降解農藥能力日益衰弱[9,11]。

2.3 農藥殘留在水系中的行為過程 進入環(huán)境中的80%的農藥絕大部分經生物圈物質循環(huán)最后匯集到水系中。進入水系中的農藥主要有以下幾方面去向：(1)殘留在土壤中的農藥隨著地表徑流或者農田排水系統(tǒng)進入到地表水體中，或向下淋溶進入到地下水中。(2)大氣中隨降水進入水系的農藥。(3)含農藥的廢水、廢液直接排放入水體。而不同水系中農藥的污染程度由重到輕的順序依次為雨水>河水>海水>自來水>地下水。據報道，美國、英國、日本等國家發(fā)現(xiàn)，在該國使用有機殺蟲劑10年后，國內所有的主要河流都己受到污染，而我國也有類似的情況[7,13]。

2.4 農藥殘留在大氣中的行為過程 農藥從以下途徑進入到大氣中并進行運動：(1)在農藥施用過程中，藥劑經蒸發(fā)、分解作用，產生的氣態(tài)物質，飄散在大氣中。(2)農藥從土壤中、地表面以及作物葉面等介質中擴散、蒸發(fā)而進入到大氣中。(3)農藥漂浮物隨著農藥生產企業(yè)與加工企業(yè)的生產廢氣排放到大氣中。(4)進入到大氣中的農藥漂浮體或者被大氣飄塵所吸附，或者以氣體、氣溶膠等形式漂浮在空氣中，并隨著大氣氣流的運動進行不斷的范圍擴散，甚至可以運動到很遠的大氣中去。據報道，在地球的南極圈、北極圈內、喜馬拉雅山最高峰、高空中等從未使用過農藥的地區(qū)中的積雪或生物體中均曾檢側到有機氯[7,13,14]。

3 農藥在環(huán)境中殘留危害

3.1 農藥殘留對農產品質量的危害 農藥雖然對防控病蟲草害、保障農產品產量具有積極的意義，但是不科學使用農藥卻是導致農產品中農藥殘留超標的重要原因。具體表現(xiàn)在：由于農民常年、單一使用同一農藥品種，缺乏輪換用藥知識，造成病蟲草害抗藥性增強，使得農民不斷加大農藥使用量與施藥次數，導致部分農產品農藥殘留超標現(xiàn)象時有發(fā)生，威脅到了農產品的質量安全。殘留在農產品中的農藥被攝入人體內，會造成人體機能及器官的損害[14]。

3.2 農藥殘留對土壤的危害

3.2.1 殘留在土壤中的農藥對土壤中的微生物，原生動物，節(jié)肢動物，環(huán)節(jié)動物，軟體動物以及線形動物等具有毒殺危害，破壞了土壤生態(tài)系統(tǒng)平衡[12, 15]。

3.2.2 部分農藥的降解產物毒性會出現(xiàn)增強的現(xiàn)象，例如涕滅威降解后的產物涕滅威砜和涕滅威亞砜的毒性與涕滅威一樣仍為劇毒類農藥；殺蟲脒雖屬于中等毒性的農藥，但是該農藥在慢性試驗中可使試驗老鼠體內的組織患惡性血管瘤疾病，并且其代謝產物的致癌性比殺蟲脒還高10倍[16]。

3.2.3 受到農藥長期污染的土壤會出現(xiàn)明顯的酸化現(xiàn)象，并且土壤的肥力也會隨著污染程度的增加而減少，進而改變了原有的土壤結構，造成了土壤板結，最終影響植物的生長[17]。

3.2.4 進入到土壤中的農藥成分，經過植株體或者食物鏈在人類或生物體內富集，進而產生持續(xù)的影響與危害[12]。

3.3 農藥殘留對水系的危害

3.3.1 殘留在土壤中的農藥隨著地表徑流、向下淋溶或大氣降水進入到地表水體系統(tǒng)中，對所接觸或飲用的人類及生物具有毒害作用[17]。

3.3.2 進入水系中的農藥，對于水生生物具有毒害作用，降低水生生物群落密度[18]。

3.3.3 通過食物鏈在水生生物體內富集，并威脅到人類、水生生物以及與水密切接觸的生物的健康與繁殖[7,19]。

3.4 農藥殘留對大氣的危害

3.4.1 藥劑經蒸發(fā)、分解作用，產生的氣態(tài)物質，飄散在大氣中，造成相鄰田間敏感作物藥害，或者飄浮到很遠的地方產生危害[20,21]。

3.4.2 通過呼吸吸入，對人類及動物具有潛在的毒害威脅[22]。

3.4.3 通過降雨的方式進入土壤或水系，造成循環(huán)為害[7]。

4 措施建議

針對農藥在環(huán)境中的殘留危害，必須采取有效措施進行治理，以保障農業(yè)可持續(xù)發(fā)展，保護生態(tài)環(huán)境安全與生物健康安全。

4.1 加快推進高效低風險農藥替代進程 加大生物農藥、天敵與高效低毒低殘留化學農藥的研究與推廣力度，加快毒性大、殘留期長、藥效低、易產生抗藥性的農藥品種替代進程，切實減少化學農藥在環(huán)境中的使用量與殘留量。

4.2 大力推進全程綠色防控技術 以預防為主、綜合防控為原則，以專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治服務為載體，將農作物產前消毒預防、產中綜合防控、產后無害化處理等綠色防控技術進行規(guī)模化推廣與應用，以減輕病蟲害發(fā)生程度，減少化學農藥的投入量和施藥次數。

4.3 加快推進高效精準植保機械更新 加大對煙霧機、低量精準施藥機、靜電噴霧機等具有較高農藥利用率、較好噴霧性能的高效植保機械推廣應用力度，以提高農藥利用率，減少農藥流失，減輕農藥對環(huán)境的污染。

4.4 加大土壤污染治理力度 通過科學輪作、休耕與精準施肥補肥等多種農業(yè)措施，改善土壤物理結構與粘粒含量，增加土壤中有機質與離子含量，改善土壤酸堿度，增加有益微生物種類與數量；對于農藥污染嚴重的土地，針對土壤殘留農藥種類，選用植物、微生物等進行土壤生物修復，以凈化土壤，增強土壤對農藥的降解能力。

4.5 加強科學安全用藥技術培訓 深入開展科學配藥、精準施藥、科學安全用藥技術培訓，強化施藥人員的環(huán)保意識，引導農民使用科學高效低風險農藥產品，逐步改善農民亂用、濫用、擅自增加農藥使用量等不良習慣。

4.6 全面實施農藥包裝廢棄物回收處理 按照最新修訂的《農藥管理條例》，深入探索政府部門，農藥生產者、經營者、使用者共同參與的農藥包裝廢棄物回收處置長效機制，并加強農藥大包裝研究推廣，全面實施農藥包裝廢棄物回收、再利用與處置工作，以清潔農田環(huán)境，減少殘存農藥對環(huán)境的污染。