农业环境保护

点击次数:   更新时间:2020-08-06 19:58     来源:澳门威尼斯人网址

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  农业环境保护(agriculture environmental protection):合理利用农业自然资源、防止环境污染和保护农业生态平衡的综合措施。

  agriculture environmental protection

  生态农业主要研究农业生产中的物质流和能量流等的良性循环。农业环境的污染不仅来自工业和城市三废的排放,农业生产中施用的大量化肥和农药污泥等也在污染农业环境。

  研究这些污染物在农业环境,特别是在土壤、作物和食物链中的迁移、变化、残留;筛选高效、低毒、低残留和高选择性新农药,研究农药加工和新的施用方法;污灌,固体废弃物的农用,人畜粪尿的污染防治和开发利用;畜禽卫生、生物防治和无公害蔬菜的栽培等。

  农业环境是指农作物、林木、果树、畜禽和鱼类等农业生物赖以生存、发育、繁殖的自然环境,主要包括农田土壤、农业用水、空气、日光、温度、农业生物等。当前由人类活动所引起的农业环境质量恶化,已成为妨害农业生物正常生长发育、破坏农业生态平衡的突出问题之一。其中既有由农业外的人类活动引起的,也有由农业生产本身引起的。

  全世界每年排入大气的废气中约含400 多种有毒物质,通常造成危害的约30余种。主要的有害气体有:①二氧化硫。排放量最大,危害最严重。主要来源于火力发电厂和石油加工、石油化工厂等的煤炭燃烧。对植物的危害,多发生在生理功能旺盛的叶片上,导致叶片枯萎、早期落叶,并影响结实。受污染的桑叶,会损害蚕的消化器官。二氧化硫以气溶胶形式进入动物呼吸系统后,会引起支气管炎、肺气肿和心力衰竭。飘流在空气中的二氧化硫可成为硫酸雾,随雨(雪)的降落而形成酸雨(酸雪),使土壤变酸,或使原来的酸土变得酸度更大,直接毒害农作物、林木和牧草,也不利于土壤中硝化细菌、共生和非共生固氮细菌的活动和繁殖,导致土壤肥力降低。酸雨降入水域,还会毒死鱼类。②氟化物。以氟化氢的排放量最大,毒性最强。主要来源于制造磷肥、釉瓦、搪瓷、玻璃等用萤石或氟硅化钠作原料的工厂;煤炭燃烧时也有排放。受害植物的基本症状与二氧化硫相似。家畜的氟中毒,主要由摄食氟含量高的饲料或饮水后引起(见氟化物中毒)。③氯。来源于食盐电解工业,以及制造农药、漂白粉、消毒剂、合成纤维等工厂的排气及溢漏事故。作物受害时,叶片由出现白色或浅黄褐色伤斑,发展到全部变白,干枯死亡。空气中氯气超过1/250000时,动物可发生肺水肿、粘膜充血、咳嗽、呼吸迫促等症状。④光化学烟雾。由汽车排气在紫外线作用下,通过光化学反应产生。主要为含有臭氧、氮氧化物、醛类和过氧乙酰硝酸酯等氧化物气体的氧化烟雾;此外还含硫酸雾。其中,臭氧的危害限于成熟叶片,常使叶面布满褐色斑点,导致早期落叶和落花、落果。对动物的主要危害是刺激呼吸道,引起肺水肿和出血。过氧乙酰硝酸酯常使双子叶植物如豆类、番茄等的幼叶受害,气孔附近细胞原生质解体,导致小形叶或畸形叶;单子叶作物受害时,叶色褪绿,叶内受损;也有些受害作物不现外表症状,但酶活性受抑制,光合作用因而减弱。氮氧化物中以二氧化氮的毒性较大,可溶于水而被叶片吸收;还能使动物发生急性肺水肿,并致死。⑤粉尘。即空气中的固体或液体微粒。粒径大于10微米可很快沉降到地面的,称落尘;小于10微米的,称飘尘。其中煤烟粉尘覆盖在植物的嫩叶、新梢或果实时会影响叶片的光合作用和呼吸作用;果实受害后果皮变粗,品质下降,并使成熟果糜烂。同时也危害动物的肺部。金属粉尘中含有铅、镉、铬、锌、镍、锰、砷等微粒,降落后常对土壤和水源造成严重污染。水泥粉尘与水结合后能在植物体上形成薄膜,阻碍植物的正常生理活动;水泥的碱性则可使植物体表面的角质皂化,丧失保护作用。飘尘造成空中多云、多雾,减弱太阳辐射,降低地面温度,也影响农业生产。

  由工矿企业排放的未经净化的废水、废渣、废气和城镇居民排放的生活污水是主要的污染源。农业用水中为害较大的污染物质主要有:①氰化物和酚、苯类。电镀废水和焦炉、高炉的洗涤、冷却水是氰化物的主要来源;酚则主要来源于焦化厂、煤气厂、炼油厂的废水。低浓度时都有刺激作物生长的作用;但含量较高(如氰化物超过50毫克/升)时,则作物生长明显受抑以至死亡。它们在谷物、蔬菜内的蓄积,还会使产品的食用价值降低以至丧失,影响人、畜健康。但自然界中许多植物和微生物能将氰、酚等转化为无毒物质;只有当有毒物质的含量超过了它们的自净能力时,才造成危害。②三氯乙醛。即水合氯醛,主要来源于化工、医药和农药等工厂的废水,对单子叶植物特别是小麦为害严重。灌溉水中含量达 5毫克/升时,就能使麦苗生长畸形。③次氯酸。主要来源于电解食盐水制碱工艺过程中排放的含氯废水。白菜黄瓜、棉花和大豆等最易受害,大麦、小麦、玉米豌豆次之,水稻和高粱的抗性较强。④油类。油污染主要由油田和石油工业、汽车工业以及由洗涤金属、鞣革等产生的废水造成。以轻油的为害最大。对水稻除因直接附着或侵入植株体内而影响其生长发育外,还常因覆盖稻田水面而妨碍土壤中氧的补给,或促使水温和地温上升,土壤异常还原,引起根腐现象。⑤洗涤剂。主要来自家庭生活污水。在水中的硬型ABS(烷基苯磺酸盐)浓度在10ppm以上时,水稻生长即受抑制,100ppm时产量急剧下降,对米质则5ppm的含量就能造成影响。土壤中硬型 ABS的残留量较大;软型易被微生物分解,残留较少,为害较轻。⑥氮素过剩。城市污水和畜舍污水中均富含氮素。用于灌溉时如水中氮素浓度适当,对水稻等作物有利;氮素供给过剩时,水稻会呈现贪青倒伏、结实不良、病虫害多发等现象。⑦病原微生物。农田用水被未经净化的城市生活污水污染时,其中所含的大量沙门氏杆菌、痢疾杆菌、肝炎病毒、蠕虫卵等病原微生物和寄生虫卵可粘附在蔬菜上,成为多种疾病的传染源。

  与农业用水污染密切有关。当土壤中增添了某些通常不存在的有害物质,或某些固有物质含量增高时,土壤的物理性质就发生改变,从而影响土壤微生物活动,降低土壤肥力,妨碍作物生长发育。某些有毒物质被作物吸收后残留于子实和茎秆中,还会影响人畜健康。土壤本身对这些有害物质具有一定的自净作用:生存于土壤中的大量微生物和原生动物能分解各种有毒物质;土壤本身有很大的表面积,能使很多毒物被吸附和固定;同时,土壤中的某些物理、化学作用还可使有毒物质分解。但当进入土壤中的有毒物质超过一定限度时,就会为害农业生产。造成农田土壤污染的有毒物质主要有:①镉。主要来自金属矿山、冶炼和电镀工厂等排放的废水,会在土壤中累积,通过作物根系富集于植物体或子实中。每 1千克稻米中镉的累积量超过1ppm的称为“镉米”,人长期食用后会产生“疼痛病”,使骨质松脆易折,全身疼痛;在尿中出现糖和蛋白,并常并发其他病而死亡。②汞。主要来源于农药、医药、仪表、塑料、印染、电器等工厂排放的含汞废水,汞矿矿山的废渣和选矿厂的废水、尾砂等。汞被作物的根系和叶片吸收后,大部分残留在根部。灌溉水中含汞 2.5毫克/升时即对水稻和油菜的生长有抑制作用。③砷。主要来源于制造硬质合金的冶金工业、制药工业等排放的废水。农作物和果树都能受害。土壤和灌溉水中含砷时,植物茎叶或子实内产生砷的残留,影响产品质量,危害人、畜健康。④铅。来源于有色金属冶炼,铅字和铅板的浇铸,陶瓷、电池制造等工业排出的废水、废气以及汽车排出的废气等。作物的根或叶能吸收土壤或大气中的铅,蓄积在根部,部分转移并残留在子实内。铅污染还使植物的光合作用和蒸腾作用减弱,影响生长发育。⑤硒等。硒主要来源于燃煤动力工业、玻璃、电子工业以及铜、铅、锌矿石的焙烧工业等。土壤中含硒过量时,会使作物受害,并在植物体内造成残留。含硒过多的饲料会引起家畜慢性硒中毒和患碱质病,但适当的硒含量对家畜生长发育有利。硒常与硫共存,土壤中施加适量的硫酸盐可减轻硒的为害。土壤中的其他微量元素如钼、铜、锌、铬等虽有刺激植物生长的作用,过量时也会对作物造成为害。

  此外,农业用水和农田土壤中的有害物质还常污染水体,对水产业造成为害。如:水中氰化物0.3~0.5毫克的含量就可使许多鱼类致死;酚可影响鱼、贝类的发育繁殖;虾对石油污染特别敏感,鱼卵和幼鱼为油膜粘住后会变畸形或失去生活能力,成鱼会因鳃上沾油而窒息死亡。镉、汞和铅对鱼类生存的威胁也大。水中镉含量为0.01~0.02毫克时即致鱼类死亡。汞易在鱼体内富集。20世纪50~60年代,日本水俣市和新潟县的居民曾因长期食用被甲基汞污染的鱼类而发生震惊世界的公害病──水俣病。

  一些长效性农药如滴滴涕六六六等,由于化学结构较稳定,不易被酸、磷、氧和紫外线等的作用所分解,且脂溶性强而水溶性小,喷撒时除一部分为作物所吸收、造成作物内的残留外,降落到地面的农药,有的残留于土壤中,被土壤动物如蚯蚓等所摄取而在其体内积累与浓缩,并通过家禽的捕食等辗转为害;有的则随灌溉水或雨水流入江河湖海,通过水生动物食物链的传递而在鱼体内浓缩数千、数万,甚至数百万倍,造成为害(图 1)。另外,农药的长期使用,还会因害虫的天敌被消灭和害虫、致病微生物产生抗药性而加剧病虫为害(图2)。

  长期过量施用化肥或施用不当可造成明显的环境污染或潜在性污染。除由于长期单一施用化肥,有机质得不到及时补充而造成的土质恶化和土壤生产力减退外,化肥中的氮、磷元素还会造成水体富营养化,使藻类等水生生物大量孳生,导致缺氧和嫌气分解,使鱼类失去生存条件。由此造成食物、饲料及饮水中的硝酸盐积累,也为害人畜健康。同时,氮肥的分解不仅污染大气,所产生的氮氧化物上升至平流层时,还会对臭氧层起破坏作用。此外,含氮量高的农业废物如畜禽粪尿、农田果园残留物和农产品加工废、弃物等,也会造成水体富营养化,为害鱼类和多种水生生物。

  盲目性的农事活动 如对森林草原以及水、土等农业自然资源不合理的开发利用等,也是恶化农业环境、破坏农业生态平衡的重要原因。

  20世纪60年代以来,农业环境保护工作有了较大规模的开展并取得了显著成就。中国的农业环境保护工作始于70年代初。随后相继成立了农业环境保护研究机构和农业环境保护监测所(站)。1981年成立农业环境保护协会和科技情报网,并在部分高等农业院校开设了农业环境保护系或专业,初步形成了农业环境的管理、监测、科研和教育系统。农业环境保护的主要措施分述如下。

  世界各国已颁布几十项有关农业环境保护的法律、条例,规定了50多种污染物的环境标准。中国已颁布的有关条例有《农田灌溉水质标准》、《农药安全使用标准》、《农业环境保护工作条例》、《农业环境监测条例》等。此外,在《环境保护法》、《土地管理法》、《草原法》和《渔业法》等法规中也有有关规定。内容主要包括对污染物的净化处理、排放标准以及排放量和浓度的限制等。除立法手段外,还常辅以行政措施和经济制裁,如排污收费、污染罚款等。

  目的在于迅速掌握农业环境污染的现状和动向,提供预报资料,以便及早采取相应措施,防止污染物质为害,并为制订长期对策提供科学依据。监测内容以为害农业环境的主要污染物为重点,在紧急情况下,可进行特定项目的监测。

  除严格控制和消除污染源外,尚可采取如下一些防治措施:①利用植物防治。如选用具有较强抗性和耐污性的树种营造防污林带,以阻止大气污染物的扩散,并通过林网吸收污染物质等。某些对污染物敏感的植物,则可作为指示植物用来监测大气污染。②利用某些生物的自净能力。池、沼、库、塘、湖泊等水域中的某些水生生物除能将酚、氰等毒物分解成无毒物质外,对汞、镉、铬、锌等元素也有较强的吸收能力。③耕作措施防治。对已被污染的土壤,除发挥土壤自然净化作用外,可通过深翻、刮土甚至换土等方法来消除污染。此外,增加土壤有机质含量可提高土壤的净化能力;施加石灰、磷酸盐、硅酸盐等可抑制植物对重金属的吸收。④合理使用农药、化肥。如禁用和限制使用剧毒农药和稳定性强的农药,发展高效、低毒、低残留农药,以及利用天敌,培养抗性品种,采取综合措施防治病虫害等。⑤维护生态平衡。可采取的措施包括种植防护林,禁止对草原、森林和水域的不合理开发以及保护和利用天敌等。

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