反对开采稀土矿开采可上级却说:硫酸铵和碳酸氢铵均为普通化肥,其成分对土壤水体的污染基本上可忽略不计真的吗

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高浓度氯化物废水制备复合硫酸盐及其对离子型稀土的浸取.pdf 78页
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高浓度氯化物废水制备复合硫酸盐及其对离子型稀土的浸取
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ammonium bicarbonate pH regulator and ammonium ion supplement.
At the same time, also studied the use of acid ammonium sulfate or aluminum
sulfate solution for ion adsorption type rare earth leach, in order to improve refractory
rare earth leaching, which can be used for recycling aluminum impurities in leaching
and stability in tailings. The method is to dissolve the mine slag pretreatment using
composite sulfate, rare earth and most of the aluminum dissolved into solution, with
extraction
adsorption
refractory
solution further recycling, with lime water retaining tail, make the most of aluminum
stored in tailings.
Keywords: Separ sulfate;recycling
绪论 ···················································································1
稀土工业的发展及存在的问题····················································1
我国稀土工业发展概况·····························································2
含盐废水的产生与危害·····························································2
稀土分离过程中含盐废水的来源与排放量 ·····························2
含盐废水的主要存在形式 ··················································4
氯化物废水的危害 ···························································4
氨氮废水的排放标准····················································
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化学肥料的土壤生态环境效应
应 用 生 态 学 报! &##+ 年 ’ 月! 第 &6 卷! 第 ’ 期! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! F1C=EIE \&QL=GJ &O 8??JCEH [N&J&0R,bGR &##+ , 45 (’) : &&’
+3&&$’化 学 肥 料 的 土 壤 生 态 环 境 效 应!李东坡! 武志杰!!( 中国科学院沈阳应用生态研究所,沈阳 &&##&$ )摘! 要! 目前我国的化肥生产和消费量均居世界第一% &##$ 年全年化肥产量达 ’ (#)* + , &# ) -, 比 &##’ 年增长 &)* &. , 化肥氮平均施用量超过 &&# /0 ? 12 3 & , 一季作物磷肥施用量超过 3& &#& /0?12 ( 4& 5’ ) % 一些化肥中含有有毒重金属、 无机酸和有机物等副成分, 长期施用化肥 导致污染物在土壤中累积, 严重影响土壤的生态环境, 使蔬菜、 粮食、 水果等农产品中的重金 属、 硝酸盐等有害物质严重超标, 农产品质量受到严重威胁% 本文分析了化肥污染土壤的原 因、 特点和后果及我国土壤环境现状, 并提出了减轻化肥污染农业生态环境的技术和措施% 关键词! 土壤污染! 氮肥! 磷肥! 钾肥! 重金属! 有机污染物 文章编号! &##&36((& ( &##+ ) #’3&&’+3#+! 中图分类号! 7’6&! 文献标识码! 8 !&#$%& ’( %)*&+%$, (*-&+,+.*-/ $##,+%$&+’0 ’0 /’+, *%’,’1+%$, *02+-’0&*0&3 9: ;&=0&?&,@A B1C&DCE( !&#$%$&$’ () *++,%’- ./(,(01,23%&’#’ */4-’51 () 6/%’&/’#,63’&14&0 &&##&$ ,23%&4 ) 7 &##+ , 45 (’) : &&’+3&&$’% 823%&7 97 *++,7 ./(,% , 67/&-$%&:F1C=G 1EGHI -1E JCI- C= -1E K&LJHMI N1E2CNGJ OEL-CJCPELI ?L&HQN-C&= G=H N&=IQ2?-C&=% := &##$ ,-1E N1E2CNGJ OEL-CJCPELI ?L&HQN-C&= C= -1CI N&Q=-LR KGI ’(#)* + , &# ) -,SEC=0 &)* &. 1C01EL -1G= -1G- C= &##’% 8- ?LEIE=-,C-I N1E2CNGJ =C-L&0E= G??JCNG-C&= LG-E CI GTELG0EJR 2&LE -1G= &&# /0 & ?12 3 & ,G=H ?1&I?1&L&QI OEL-CJCPEL G??JCNG-C&= LG-E CI 2&LE -1G= &#& /0 ? 12 3 ( 4& 5’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’-;/:I&CJ ?&JJQ-C&=;=C-L&0E= OEL-CJCPEL;?1&I?1&LQI OEL-CJCPEL;?&-GIICQ2 OEL-CJCPEL;1EGTR 2E-GJ;&L0G=CN N&=-G2C=G-C&=% ! ! 土壤是人类生存、 发展和农业生产最基本的自 然资源和物质基础% 植物吸收的营养物质绝大部分 来自土壤, 土壤环境的优劣直接或间接影响植物对 养分的吸收, 进而影响农产品产量和质量% 土壤环境 污染是农产品不安全的源头, 直接影响农业生产效 益, 污染物通过食物链传递及生物的浓缩富集作用, 影响畜禽产品品质, 威胁人类健康%( &##$X8;&#X#$ , &##$X8;&#X#& ) 、 农业 !国家科技 支撑计划项目 部国家公益性行业科研专项计划项目 ( &##Y&( ) 、 沈阳市 “ 十五” 计划 、 科技部农业科技成果转化资金项目 ( Z’&X[& 重大项目 ( &#&&##6&( ) Z\XF]B^#’#& ) 、 中国科学院农办项目 ( F#)8;_‘X#’#& ) 和中 国科 学院沈阳应用生态研究所知识创新重大资助项目 ( ZBF7&&U@&&6&肥 料) % !!通讯作者% [&2GCJ:KQPDa CGE* GN* N= &##Y&#)&&( 收稿, &##+&#&&&’ 接受%随着全球经济的高速发展、 人口膨胀和人类生 活水平的提高, 人们对农产品的需求量不断增加, 这 要求农业生产高度现代化和集约化, 致使农业生产 中大量使用化肥% 大量施用化肥使土壤环境污染逐[ &] 年加剧, 直接影响植物正常生长 和农产品品质%而土壤污染物又可以随水流和风暴迁移到几百甚至[ & 3 (] 上千公里之外 , 因此化学肥料对土壤生态环境的影响已受到高度重视% 本文对化学肥料影响土壤 的根源、 成因、 特点及程度进行系统分析, 旨在为寻 求减轻和控制土壤化学肥料污染的方法和手段% 4& 化学肥料施用现状 在现代农业生产中, 化学肥料是粮食增产的物 & 期= = = = = = = = = = = = = = = = 李东坡等: 化学肥料的土壤生态环境效应= = = = = =--&,质基础和农业生产资料的主体, 成为农业生产主要 的外来营 养 物 质, 化肥在粮食增产中的贡献率在[ !] !&# $ %&# , 稳定在 &&# 左右 ’ 随着农业的发展,!& 化学肥料对土壤环境恶化的影响 土壤环境恶化主要包括土壤侵蚀、 盐渍化、 沙化[ 0 : 1] 和荒漠化、 化学性质恶化及污染等 ’ 不科学的耕全球化肥施用量不断增加, (&&! ) (&&& 年, 全球化肥 消费量增长了 *+ ,# , 达到 -& **& . -& ! ( / 纯养分, 下同) ; (&&& ) (&&% 年 稳 定 在 -& *-& . -& /; (&&% ) (&&0 年按 !+ &# 的增长率计算, 全球化肥消费量预 计将 达 到 -% &&& . -& ! /; (&&0 ) (&&1 年 预 计 增 长 *# , 达到 -% !0& . -& ! /’ 化肥将是未来农业发展的 重要物质保证’ 目前我 国 化 肥 生 产 和 消 费 量 均 居 世 界 第 一’ (&&( 年化肥产量为 * %1& . -& /, 占世界总产量的 (&+ &# , 其中氮 ( 2) 、 磷 ( 3( 4& ) 、 钾 ( 5( 4 ) 肥分别占 *(+ (# 、 (+ (# 和 %+ ,# ; (&&* 年 化 肥 产 量 增 长 到 ! !--+ 1 . -& /; (&&! 年达到 ! &-,+ 0, . -& /, 比上 年增长 -%+ (# , 其中氮、 磷、 钾肥分别为 * *&!+ &0 . -& ! 、 - &&(+ ,0 . -& ! 和 (&% . -& ! /, 施用量达 ! %*0 . -& ! /; (&&& 年化肥产量为 ! 111 . -& ! /, 比上年增长 -&+ 0# , 表观消费量为 & !(&+ 0 . -& ! /, 比上年增长 -*+ 1# , 其中尿素产量为 - ,,!+ , . -& /, 比上年增 长 %+ !# ; (&&% 年化肥产量为 & *&!+ 1 . -& /, 比上 年增长 -!+ (# , 其 中, 氮、 磷、 钾 肥 分 别 为 * 1%, . -& 、 - ((%+ ! . -& 和 (&1+ , . -& /, 分别比上年增长 -*+ *# 、 -%+ &# 和 -1+ &# ’ 近几年, 我国化肥施用量 平均每年增加 0+ &# , 其中氮肥增加 !+ 1# , 磷、 钾肥 增加速率大于氮肥, 而且这种趋势还将继续下去’ 平 均化肥氮施用量超过 ((& 67 ? 89 : ( , 一季作物磷肥( 3( 4& ) , 赶上和超过世界 施用量超过 -&( 67?89 :( ! ! ! ! ! ! ! ! !作、 乱砍滥伐使土壤侵蚀、 盐渍化、 沙化和荒漠化严 重发生, 土壤侵蚀造成土壤有机质和营养元素流[ ,] 失 ’ 我国水土流失面积 *+ &% . -& % 69( , 水蚀面积-+ %& . -& % 69( , 风蚀面积 -+ ,- . -& % 69( , 年流失土[ -& ] 壤总量达 &+ & . -& , / , 水土流失的耕地面积约占全国水土流失面积的 **+ *# , 而耕地土壤流失量是 全国土壤流失总量的 %%+ 0# , 水土流失和沙尘暴引 起的土壤侵蚀和养分流失十分惊人, 每年有数百万 吨的氮、 磷、 钾等重要营养物质和肥沃土层付之东 流, 造成土地退化’ 灌溉方式不当或灌溉水含盐量较 高均可引起土壤盐渍化; 植被遭到破坏, 地面失去覆[ -- ] 盖, 气候干旱和强风共同作用下导致土壤沙化 ;而由于人类活动与自然资源环境不协调, 产生土壤[ -( : -* ] 风沙活动使土壤荒漠化 ’ 沙化和荒漠化可使良田变成荒芜, 不能生长农作物和难以生长植物’ 进入土壤中的有毒、 有害物质数量超出土壤自 净能力, 将使土壤的物理、 化学和生物学性质发生改 变, 导致土壤污染, 进而使农作物产量和品质降低, 甚至危害人体健康’ 土壤污染具有随机性大、 影响因 子多、 分布范围广、 潜伏周期长等特点’ 土壤污染源 很多, 主要有化肥、 农药、 农膜等生产资料的长期大[ -! : -& ] 量使用 , 工业 “ 三废” ( 废渣、 废水、 废气) 的排放, 畜禽排泄物中兽用药物残留, 大气和水环境的间[ -% : -0 ] 接污染物等 , 这些污染源中含有大量的重金属上施肥量最高的比利时等国家’ 从现在起到 (- 世纪 中叶, 我国人口将持续增长, 对粮食和其他农副产品 我国粮食产 的需求数量不断增加’ 预计到 (&-& 年, 量需 求 达 &+ & . -& -- 67, 到 (&*& 年 为 %+ ! . -& -[ &] 67 , 同时耕地面积在不断减少, 因此大量的化肥投和 343& ( 持久性有机污染物总称) ’ 目前, 我国土壤 污染严重的耕地面积超过 (+ & . -& 0 89( , 占耕地面[ -1 ] [ -, ] , 粮食年减产 -+ & . -& -& 67 ’ 积的 - ) & 以上由于生产化肥的矿质原料本身含有杂质, 或化 工原料中含有多种重金属、 放射性物质和其它有害 成分, 以及生产工艺流程复杂, 化肥中常含有不定量 的副成分, 大多是重金属、 有毒有害化合物以及放射 性物质, 它们随施肥进入农田并在土壤中逐渐积累’[ (& ] 一些化肥中含有有毒重金属 、 无机酸类和有机物入是达到 这 一 目 标 的 重 要 条 件, 预 计 到 (&-& 年、 (&-& 年和 (&*& 年, 全国化肥施用量 ( 2 ; 3( 4& ; 5( 4 ) 将分别达到 & -&& . -& ! $ & (&& . -& ! 、 & &&& . -& $ & 0&& . -& 和 % &&& . -& $ % 1&& . -& /, 总增 加量分别为- &,( . -& ! $ - ((( . -& ! 、 - &0- . -& ! $ [ %] 0%- . -& ! 和 ( &-& . -& ! $ ( 1%& . -& ! / ’ 化肥施用 ! ! ! !等副成分或混杂成分, 是土壤污染的主要污染物’ 其 中重金属主要有铬、 镉、 汞、 砷、 铅、 锌、 镍、 铜、 钴、 锰 等, 磷肥中含量最多; 有机污染物主要有邻苯二甲酸 酯、 硝 基 苯 类、 氯 代 烯 类 等,含 量 在 1,0+ -& $ , 0%!+ &0 !7? 67 : - , 其次为醚类、 胺类、 多环芳烃、 氯代烷类等, 含量在 -*1+ &( $ (!-+ &* !7 ? 67 : - ; 在 (- 种肥料中, 几乎全部检出邻苯二甲酸二甲酯、 邻量的增加, 特别是接近或超过现有土壤环境的最大 容量和作物最高产量的化肥施用量, 造成资源浪费, 导致土壤中养分过剩和污染物积累, 给土壤环境造 成巨大压力, 并造成严重的环境问题’ ))(# = = = = = = = = = = = = = = = = = = 应= 用= 生= 态= 学= 报= = = = = = = = = = = = = = = = = = = )% 卷苯二甲酸正丁酯和邻苯二甲酸双 ( !&乙基已基) 酯, 含量在 #$ %& ’ ()*$ %& !+ ? ,+ , 六氯环戊二烯和 !, (&二 硝 基 甲 苯 在 大 部 分 肥 料 中 被 检 出, 含量在 .$ &( ’ )&%$ (& !+ ? ,+ / 尿素、 氯化钾、 硫酸铵、 磷酸铵分别含铜 #$ .( 、 .$ # 、 #$ 0 和 . ’ 1 2+ ? ,+ - ) , 含锌 #$ 0 、 .$ # 、 #$ 0 和 &# 2+ ? ,+ - ) , 含锰 #$ 0 、 &$ # 、 *# 和 ))0 ’ !## 2+?,+ - ) , 含钼 #$ ! 、 #$ ! 、 #$ ) 和 !$ # 2+? ,+ - ) ; 尿素、 氯化钾分别含铅 1$ # 和 && 2+ ? ,+ - ) , 含镉 )$ # 和 )1$ # 2+?,+ - )[ !!]/ !& #$ 氮素化肥对土壤生态环境的影响 我国农业生产中应用的氮肥主要有尿素、 硝酸 铵、 碳酸氢铵、 氯化铵、 硫酸铵等/ )%%& ―!### 年, 我 国农作物每年施用的氮肥平均量为: 尿素 ) 0()$ ) 3 )# 4, 碳酸氢铵 ((.$ . 3 )# 4, 硫酸铵、 硝酸铵、 氯化[ !. ] 铵及其他氮素肥料 .(&$ ( 3 )# 1 4 / 到 !##. 年, 碳 1 1 -) [ !) ] -)体障碍/ !& !$ 磷素化肥对土壤生态环境的影响 我国磷肥消费量居世界首位, 约占世界磷肥消 费量的 !05 / !##! 年我国磷肥总施用量为 ) #(#$ % 3 )# 1 ( 4 9! 70 , 下同) , 磷肥表观消费量为 ) #!%$ 1 3[ .) - .! ] )# 1 4 ; !##1 年我国磷肥表观消费量为 ) #*%$ )3 )# 1 4, 与 !### 年 ( &.)$ ! 3 )# 1 4) 相比, 平均每年递 !##0 年磷肥产量达 ) )!0 3 )# 1 4, 已超 增 ($ *5[ ..]; 过美国, 比上年增长 &$ %5 , 磷肥表观消费量 ) )(* 3 )# 1 4, 比上年增长 ($ &5 , 居世界首位/ !### - !##0 年, 磷肥产量年均递增 ))$ !5 , 表观消费量年均递 增 *$ #5[ .1]/ 目前我国农业生产中使用的磷肥主要分为低浓 度和高浓度两类, 低浓度磷肥有过磷酸钙、 钙镁磷 肥、 沉淀磷肥、 脱氟磷肥、 钢渣磷肥、 磷矿粉和骨粉 等; 高浓度磷肥有重过磷酸钙、 磷铵 ( :9 ) 、 磷酸一铵 ( ;:9) 、 磷酸二铵 ( &:9 ) 、 硝酸磷肥 ( 69 ) 、 氮磷钾 复混肥或氮磷钾复合肥/ )%%) 年, 我国过磷酸钙占 磷肥产量的 *#$ !5 , 钙镁磷肥占 !!$ )5 , 两者合计 达 %!$ .5 ; !##! 年, 高浓度磷复肥产量已占到总产 量的 10$ ((5 , 过磷酸钙产量占磷肥产量的 1*5 , 过 磷 酸 钙、 钙镁磷肥等低浓度磷肥占磷肥产量的 01$ .15 ; 磷肥中单质磷肥已经下降到 0#$ &5 、 铵磷.0 - .( ] 上升到 1.$ )5[ 1, , 但过磷酸钙仍是我国磷肥的酸氢铵比例下降到 .#5 , 而尿素上升到 0&5 , 是碳 酸氢铵的 ! 倍; !##0 年氮肥产量达 . 0*0$ % 3 )# 1 4, 比上年增长 )#$ 05 , 氮肥表观消费量 . 00#$ ) 3 )# 1 4, 比上年增长 )1$ 15 , 其中尿素 ) %!1$ & 3 )# 1 4, 比 上年增长 ).$ *5 / 氮肥的生产原料比较单一, 含杂 质少, 成品纯度高, 重金属含量少, 其本身带入的重 金属污染物非常少, 不会给农产品和土壤环境带来 污染, 但大量施用石灰性氮肥 ( 含氰化钙) 可产生双 氢胺、 氰酸等有害物质, 抑制土壤硝化作用, 导致土 壤污染/ 各 种 形 态 的 氮 肥 施 入 土 壤 后,都 会 形 成 67. &6/ 长期 大 量 使 用 氮 肥, 能直接影响土壤中 67. &6 含量, 导致土壤酸化及土壤理化性质的恶 化[ !1 ] [ !0 ] -第一大品种/ 在将来一个时期, 受我国低品位磷矿资 源较丰富的特点决定, 过磷酸钙、 钙镁磷肥仍将是我[ .* ] 国磷肥的主要品种 ; 我国耕地中有大面积酸性土壤, 适于施用钙镁磷肥, 且过磷酸钙、 钙镁磷肥富含 钙、 镁、 硫等多种中微量元素, 作底肥和追肥施用均 可/ 近年来, 世界上一些农业发达国家使用高浓度复 合磷肥 )0 年后发现, 土壤出现变质、 板结、 贫瘠化等 现象, 纷纷恢复使用过磷酸钙/ 磷肥的大量使用, 尤其是长期大量使用低浓度 磷肥, 可造成磷素在土壤中积累, 导致磷素面源污 染/ 磷肥是由磷矿石通过机械法、 酸制法或热制法加 工而成, 因其特殊的加工工艺及原料中含有铬、 镉、 汞、 砷、 铅、 锌、 铜、 铁、 铝、 钒、 镁、 锰、 镍、 钴、 硒、 氟、[ .& ] [ .% ] 铀、 镭、 钋、 氡 及稀土元素锶、 钡、 钍等 多种重, 促使土壤中一些有毒有害污染物的释放和增 , 同时其在土壤中分解和转化产物对土壤和一加些农产品也会产生危害/ 目前, 日光温室土壤肥料的 投入为大田的 1 ’ )# 倍, 是蔬菜需求量的 ( ’ & 倍, 造成了土壤中硝酸盐大量积累[ !( ]/ 我国山东省一些温室的表层土壤硝酸盐含量为大田的 ! ’ %0 倍, 在 土壤中呈全剖面积累, 在 &# ’ )## 82 土层中, 温室 硝酸盐含量为大田的 1 ’ !* 倍[ !* ]/ 如果氮肥长期过量使用, 无论是无机氮还是有机氮都会在土壤中积 累, 从而增加作物体内的硝酸盐含量, 成为农产品的 污染源/ 有资料表明, 食品中的硝酸盐含量与氮素化 肥的施用量呈正相关[ !& ]金属和有害杂质、 放射性物质, 加工后仍有一部分保 留在肥料中, 磷肥中含有的砷、 铬、 铜、 铅、 锌及汞等 重金属 物 质 分 别 达 到 !*. 、 !1$ 0 、 .!$ 0 、 &$ ( 、 !*# 和 #$ 1! 2+ ? ,+ - )[ 1#]; 特别是一些小型复合肥生产厂 用磷灰石及工业硫酸锌、 硼泥、 工业废料、 粉煤灰、 褐 煤、 泥炭土等作原料, 原料中含有一定量的汞、 镉、/ 硝态氮可随灌溉被淋洗进[ !% - .# ]入地下水, 使地下水硝态氮含量超标/ 地下水中的过量硝态氮加速了保护地土壤盐渍化和次生盐 渍化发生/ 氮肥过量施用还会造成土壤中亚硝酸、 氨 气等气体挥发, 而使作物地上部分直接受害, 造成气 0 期D D D D D D D D D D D D D D D D 李东坡等: 化学肥料的土壤生态环境效应D D D D D D$$.$铬、 铅、 砷、 氟等有害元素! 我国磷矿中镉含量在 &# $ % &# & ’( ? )( * $ 左右, 平均为 &# +, ’( ? )( * $ , 如用 于生产过磷酸钙, 镉就会全部进入肥料中; 如采用湿 法生产磷肥, 矿石中 ,&- % +&- 的镉会进入到肥料 中! 磷肥中镉含量比土壤高数百倍, 如美国的过磷酸 钙含镉 ,. % $$& ’( ? )(*$ *$ *$ *$[ && ] 因三氯乙醛污染造成农业减产的重大事故 !因此, 减少磷肥的非磷源污染, 去掉磷肥中的三氯乙 醛、 重金属、 氟化物等杂质, 提高磷肥品质对农业安 全生产具有十分重要意义! !& #$ 钾素化肥对土壤生态环境的影响 目前全世界生产的钾肥中, 有 +.- 用于农业, 其他钾肥约占 $&- ! 我国施用 其中 +&- 是氯化钾, 的钾肥品种有氯化钾、 硫酸钾、 硝酸钾、 磷酸二氢钾、 窑 灰 钾 肥、 镁 钾 肥、 钙 钾 肥、 碳 酸 钾、 偏磷酸钾[ &0 * &. ] 等 ! 因其他种类钾肥生产成本太高, 目前农业, 磷铵含镉 /# 0 % $0. ’(?)( , 商 品 二 级 过 磷 酸 钙 镉 含 量 约 为 +$ ’( ? )( , 是农用污泥中镉最高允许含量 ( 0 % 1& ’( ? )( ) 的 & % , 倍, 长时间施入过多磷肥的土壤镉含 量比一般土壤高数十倍、 甚至上百倍*$ [ &$ * &1 ]! 我国过磷酸钙平均含镉 &# /0 ’( ? )( * $ , 钙镁磷肥平均含 镉 &# $$ ’(? )( , 每年随磷肥施入土壤的镉量约 为 &# / (? 2’ ! 不同国家对土壤中镉的允许施入 量不同, 在 $# & % 1&# 1 )( ? 2’*1 *1生产中以氯化钾、 硫酸钾和硝酸钾肥为主, 其中, 氯 硫酸钾肥含 ;1 7 &.- % 化钾肥含 ;1 7 &&- % .&- , 01- , 硝酸钾肥含 & $3# 0- , 含 ;1 7 &0- % &.- ! 硫 酸钾 因 含 氯 低 ( =& * ? &# 0- )常 被 称 为 无 氯 钾[ &/ ] 肥 ! 我国 “ 九五” 期间各年度钾肥施用量分别为之间, 我国最大允*1对土壤 许施入镉的绝对量为 &# / % .# & )( ? 2’ , 中镍、 钴、 铬的最大允许值分别为 $&& 、 0& 和 $&& ’( ?)( * $ ! 镉的毒性较强, 镍、 铬具有潜在的毒性, 镍在 种子里的积累量比秸秆中多; 镉的潜在毒性仅次于 汞而居第二位, 镉等重金属通过食物链可导致人和 家畜中毒, 尤其在酸性土壤中, 作物更容易受到镉污 染, 成为当今世界比较关注的一个热点! 我国每年施用过磷酸钙带入土壤中的锌、 镍、 铜、 钴、 铬量分别为 1&& 、 $$# 3 、 1&# , 、 $# 3 和 $1# 3 ( ? 2’ * 1[ 11]; 每年随磷肥带入土壤中的镉量在 3/ 4 以 上, 连续 $/ 年 施 用 过 磷 酸 盐 &0 )( ? 2’ * 1 ? 5 * $ ( 61 70 ) , 土壤累积增加镉量达 ,/ ( ? 2’ ! 四川省 连续施用$ $10 )( ? 2’ * 1 ? 5 * $ 过磷酸钙 $0 年后, 土壤镉含量增加了 $# 31 倍; 澳大利亚新南威尔士蔬 菜地长期施入 &0& )(?2’ ?5 上升 $& 倍[ && ] *1 *$ *1&++# / @ $& & 、 00&# 3 @ $& & 、 0,&# , @ $& & 、 .$/# 3 @ $& & 和 .3+# & @ $& & 4, 其中无氯钾肥占 $0- ; 1&&0 年钾肥产 钾肥表观消费量 /30# 1 @ $& & 4, 比上 量 131# / @ $& & 4, 年的 .&&# , @ $& & 4 增长 11# &- ! 生产钾肥的钾矿石中含有多种重金属! 钾肥的 过量施入将部分重金属污染物带入土壤, 对土壤生 态环境造成危害! 当氯化钾或硫酸钾用量过多时, =& * 或 A7& * 1 在土壤中过量积累, 造成土壤中 =51 B 、 C(1 B 等盐基离子的交换与淋失, 使土壤板结, 破坏 土壤结构! 因作物选择性吸收, 长期施用氯化钾会导[ 1, ] 致土壤变酸 , 而过量施用硫酸钾、 硫酸铵可造成土壤 A7& 1 * 富集, 使土壤不同程度的酸化或引起硫 化物、 硫酸盐污染, 在酸性土壤中生成硫酸, 在中性 和石灰性土壤中生成硫酸钙! 土壤板结和酸化致使 土壤退化, 生产力下降! 同时, 土壤酸化可活化有害 重金属元素 ( 如锰、 镉、 汞、 铅、 铬、 铝、 铜等) , 导致土 壤中有毒物质释放, 使毒性增强, 进一步对土壤生物 造成危害; 土壤酸化还能溶解土壤中的营养物质, 如 钾、 钙、 镁等, 在降雨和灌溉的作用下, 向下渗漏到地 下水, 使营养成分流失, 造成土壤贫瘠化, 影响作物[ &$ ] 生长 !磷肥, 土壤镉含量! 长期使用磷酸铵及复合肥的土壤, 其砷含量可达 0& % .& ’(?)( * $[ 11]! 过磷酸钙、 重过磷 酸钙含氟量为 $- % $# 0- , 磷铵为 3- % 0- , 土壤 中最大允许氟含量为 0&& ’( ? )( * $ , 磷肥中的氟多 以溶解度很低的氟化物 ( 氟化钙等) 形式存在, 因此 在土壤中很容易积累, 长期大量使用磷肥会导致土 壤氟污染! 磷肥中含有微量的放射性元素, 如铀、 镭、 氡等, 磷肥 8 和 ! 比放射强度为过磷酸钙 9 重过磷 酸钙 9 钙镁磷肥 9 氮磷复合肥和磷酸二铵, 国外生 产的磷肥放射性强于国产磷肥且较稳定, 劣质磷肥 中放射性物质含量是土壤的十几倍到几十倍, :3 7, 的一般含量为 &# &$- % &# &1有机污染物[ &3 ] [ && ]氯是植物生长必需的营养元素之一, 在植物体 内有多种生理作用, 部分参与生化反应, 维持各种生 理平衡, 氯能增强植物生理抗性, 有利于土壤中养分 的有效化, 促进作物对钾、 镁、 钙等元素的吸收, 提高 光合作用效率和糖分积累等! 由于氯在自然界中广 泛存在, 并容易被作物吸收, 农田很少出现缺氯症 状, 而氯离子在土壤中积累过多会影响一些忌氯作 物的产量和品质, 因此, 大量长期施用含氯化肥会导! 此外, 利用废酸生产的磷肥中含有三氯乙醚、 三氯乙酸、 三氯乙醛等 ! 施用含三氯乙醚的过磷酸钙会导致 土壤的三氯乙醚污染, 在 $+,& ―$+,1 年曾连续 3 年 ((9) & & & & & & & & & & & & & & & & & & 应& 用& 生& 态& 学& 报& & & & & & & & & & & & & & & & & & & (2 卷致土壤中的氯离子积累而引起土壤生产力下降! 不 同作物氯害的阈值 ( 临界值) 不同, 马铃薯为 &## $% ?&% ’ ( 、 甘蔗为 ) ### $%?&% ’ ( 、 甘薯为 * ### $% ? &% ! 作物缺氯会生长不良, 出现缺氯症状, 如果土 壤中氯离子含量超过氯害阈值, 就会对作物产生危 害! 含氯化肥产生氯离子积累危害的同时, 也可能出 现致盐危害! 一般认为, 常用的化肥致盐能力为氯化 铵 + 氯化钾 + 尿素 + 硫酸钾 + 磷酸二铵, 可见含氯 化肥致盐能力较强! 氯化钾肥料中氧化钾含量越高, 氯化钠含量越高, 致盐能力越强, 一些质量差的氯化 钾肥料中氯化钠含量高达 (#, 左右, 而氯化铵中氯 含量更高, 其致盐能力远高于氯化钾, 极易产生盐 害! 在长期大量施用钾肥所造成的危害中, 还有一个 易被人们忽视的问题, 就是钾-.# 元素的天然放射 性, 在从俄罗斯进口的钾肥中, 钾-.# 的 ! 射线外照 辐射剂量率超过天然本底的 ./ 0 1 2/ 0 倍, 造成土壤 环境污染! 钾元素很活跃, 大量参与自然界的物质循 环中, 钾-.# 可能造成自然界中其天然本底的升高, 当钾参与人体肌体代谢时, 钾-.# 有可能造成内辐 射而影响人体健康[ .& ] ’(少化肥的投入量, 其次是减少肥料中非肥源污染, 尽 可能降低肥料中重金属等污染物的含量, 提高肥料 的生物有效性! 为防止土壤生态环境污染的发生与发展, 应加 大化肥污染源的控制力度, 科学、 合理、 有效地利用 化肥资源, 限量、 限品种、 限时间地施用化学肥料; 引 进国外先进化肥生产与施用技术, 结合我国实际, 建 立一套实用、 可操作的肥料安全施用技术体系; 科学 确定化肥特别是氮、 磷肥的最佳施用量, 做到测土配 方施肥, 制定不同作物的最优肥料配比方案, 科学搭[ *# ] 配肥料品种, 进行平衡施肥 ; 以产定肥, 发展 “精准农业” ; 采用高新技术管理农业肥料用量, 如法国 利用卫星系统进行田间管理, 使 0#, 的用户大幅度 减少了化肥的施用量, 氮肥的施用量减少了 (# &%? :$ ’ ) ! 此外, 在保护环境的前提下以获得最大的经 济效益为目标进行施肥, 建立化肥与无害化有机肥 配合使用的施肥体系, 采用一次性施肥技术等, 实现 肥料利用最大化! !# %& 采用新技术管理与修复土壤生态环境 研究不同农田生态环境下, 化学肥料污染物-土 壤-生物间的相互关系及其向食物链迁移转化与积 累浓缩规律, 以及土壤污染物对农田生态系统结构 与功能的影响及循环规律! 加强土壤生态环境的生 物学调控技术研究, 对已污染的土壤积极研究新的 修复技术, 对污染较严重的土壤, 采用一些行业的成 本低廉、 无污染副产品, 并采用有机、 无机及其相结[ *( ’ *) ] 合的修复方法积极进行修复 ; 建立利用特异植!农业生产上使用的氯化钾一般都是从盐湖、 海 水或地下卤水中提取出来的! 盐湖、 地下卤水和海水 中均含有较多的 34 和少量的 5 、 6 , 因此, 氯化钾 中不可避免地含有 34 和少量的 5 、 6 ! 在硫酸钾、 硝酸钾生产的原料氯化钾或氯化物中也含有 34 和 少量的 5 、 6 等, 由于 6 的还原性较弱, 不能被浓 硫酸氧化成氟, 仍以 6 态存在, 因此, 无论施用氯化 钾还是施用硫酸钾都会将 34 ’ 和少量的 5 ’ 、 6’、 78 ’ 等 带 入 土 壤, 长期施用也会使它们在土壤中积 累[ .2 ] ’ ’ ’ ’ ’ ’ ’ ’ ’ ’ ’物-微生物体系, 辅以物理化学调控, 修复污染土壤、 降低土壤中的污染物浓度及生物有效性, 提高土壤[ *; ’ ** ] 的安全生产能力 ; 结合国家 “ 沃土工程” 行动,! 其他几种钾肥产品在生产过程中都有一定量[ .9 ] , 长期施用会导致土壤 的不同种类有害物质存在在采用新的、 高效的土壤污染修复技术的同时, 更应 注意污染物对土壤生产力的影响及污染土壤对农作 物的生态毒理效应和致毒机理的研究! 进一步加强 化肥中污染物在土壤-作物系统中的环境行为与归 宿及其调控机制研究, 防止土壤污染物进入食物链 危害人体健康! !# !& 加快研制新型高效化学肥料 良好的土壤生态环境有赖于安全优质的农业生 产资料, 因此研究新型高效无公害肥料, 确保土壤环 境质量安全非常重要! 目前, 我国农业生产中所用的 生产资料有 2., 是能造成土壤环境和农产品污染 的常规生产资料, 而只有 9, 新型环保型无公害生 产资料, 因此需要在无公害生产资料研究上有所突 破! 应加快无公害、 绿色、 有机农产品生产所用的新环境恶化! 硫肥过量施用也会造成土壤和地下水中硫的积 累, 产生异味, 加重环境的污染物负荷! 同时值得指 出的是, 微量元素和稀土肥料中也含有大量的重金 属和其他有害物质, 长期过量施用, 同样会造成土壤 污染, 甚至危害植物、 牲畜和人类! !& 减轻化肥对土壤环境危害的对策 !# $& 提高化肥质量, 科学施用化肥 化学肥料对土壤环境危害的特点和农业生产中 化学肥料的重要作用, 决定了控制土壤化肥危害十 分困难! 控制土壤化肥污染必须控制造成化肥污染 土壤的各种因素, 首先在保证粮食产量的前提下, 减 N 期# # # # # # # # # # # # # # # # 李东坡等: 化学肥料的土壤生态环境效应# # # # # #&&BC型高效肥料的开发, 严格控制化学肥料质量; 逐渐减 少对土壤环境危害及对作物有毒有害化肥的生产与 应用, 逐步淘汰对土壤环境危害大的化学肥料品种; 加快研制具有相同效果和功能的新的无公害替代 品, 如研制与应用新型环保型缓释、 控释、 长效、 高利 用率的单质或复合肥料, 使肥料高效化、 浓缩化、 复 合化和专用化, 研制适合区域农业生产的各种专用 肥, 使肥料有效性与功能性更好地结合! !& 结& & 语 现代农业发展面临着土壤环境污染等严重问 题, 化肥对土壤环境的负面效应将长期延续下去, 农 业生产离不开化肥, 但更离不开良好的土壤生态环 境, 只有清洁的土壤才能生产出安全的食品! 化学肥 料引起的土壤污染具有高度的隐蔽性, 又是水体和 大气次生污染的重要来源, 因此必须引起高度重视! 应坚持走农业可持续发展道路, 协调人与自然的关 系, 规范人类生产和生活对土壤环境造成危害的行 为, 在满足人类对农产品需求的前提下, 确立优先控 制土壤环境的措施, 积极研究土壤污染控制技术! 采 用农业高新技术, 发展绿色农业, 重视农业生态系统 内部物质和能量循环及农业土壤环境保护, 减少化 学物质的投入; 大力加强无公害、 绿色和有机农业生 产关键技术研究; 有效保护和合理利用土壤资源, 控 制和避免土壤环境恶化的发生与发展, 使农业土壤 资源能够持续、 高效地为人类生产质量优良的农副 产品, 确保粮食生产、 农产品品质和生态环境安全!参考文献 [&] # $%&’’&(%&)*& +,$&,-).-- /0,123&4 $! 5-&6* 7-’&4 83’&9- :* !&#$%&’ (#))*$+(#’ ;(%)&& =)27 =4* &&% &2&-& &,& 7-’&4 &3?9-& &2?4&! ,-.#$*-/0-)+( 1*-#)*$#-2 +-3 @AAB , #$# : CBCDCEA 4’’0’’/0-), [@] # F-&&2 GHIF,H)&,’-& JH,K4?6-?)& H5,0) +(! G-’&4 32448’?2, ?, ’%- -,6?)2,7-,’ 2= G?,&& 1-)&?& ;’&’-,$)&L M?4! ,-.#$*-/0-)+( 1*-#)*$#-2 +-3 4’’0’’/0-),@AAB , ##% : &NOD&O@ [C] # P2Q8, 5R,R8M-)-)2Q48 +H,S?)&’ K,0) +(! G-’&4 (2,L (-,’)&’?2,& ?, =?&% &3-(?-& =)27 ’%- T2)’%-&&’ G-&?’-))&L ,-&, ;-&! ,-.#$*-/0-)+( 1*-#)*$#-2 +-3 4’’0’’/0-), @AAB , #$# : UC&DUCE [ U] # G& VLW ( 马文琦) , X%&,Q SL;( 张福锁) , X%&,Q VLS ( 张卫峰) ! S-)’?4?M-) 3)2&8(’?2, &,& (2,&873’?2, &,& ’%- )-&28)(-&,-,6?)2,7-,’,=22& &-(8)?’* &,& &8&’&?,L &:4- &-6-4237-,’ ?, P%?,&! 50’*&$&0’ !&#0-&0( 资源科 @AAN , $% (C) : CCDUA( ?, P%?,-&-) 学) , [N ] # Y? XL$( 奚振邦) ,X%-,Q VLX( 郑伟中) ! H,&4*&?& 2= )-4&’?2,&%?3 2= &27-&’?( =22& &-(8)?’* &,& (%-7?(&4 =-)L’?4?M-)&! 6*&$-+( *7 )80 980/#&+( :0$)#(#;0$ &-3&’)$=( 化 肥工业) , @AAN , &$ (C) : &DZ( ?, P%?,-&-) [B] # 528 RL5( 侯亚红) ! +%- &334?-& &(’8&4?’* [ )&’?2,&4 8&- 2= =-)’?4?M-) ?, P%?,&! &#?0)+- 6*&$-+( *7 42$#&&()&$+( !&#0-&0’( 西藏农业科技) , @AAN ,$% (&) :@AD@C( ?, P%?,-&-) [O] # 12,Q XL+( 龚子同) ,P%-, 5LX( 陈鸿昭) ,\82 1L$ ( 骆 国 保) ! ]==-(’ 2= &,’%)232Q-,?( 3)2(-&&-& 2, &2?4 -,6?)2,7-,’ ^8&4?’* &,& ?’& (2,’)24&! !*#( +-3 ,-.#$*-@ /0-)+( !&#0-&0’( 土壤与环境) ,@AAA ,’ (&) :O D &A ( ?, P%?,-&-) # 12,Q XL+( 龚 子 同) , P%-, 5LX( 陈 鸿 昭) , \?8 \LV [E] ( 刘 良 梧) ,0) +(! ],6?)2,7-,’&4 (%&,Q- 2= &2?4 &,& &8&’&?,&:4- &-6-4237-,’! !&#0-)#+ A0*2$+%8#&+ !#-#&+ ( 地理科学) , @AAA , $( (B) : N&ODN@@( ?, P%?,-&-) [Z] # P%-, WLY( 陈群香) ! ;?’8&’?2, 2= &2?4 &,& _&’-) (2,L &-)6&’?2,L:&&-& -(2L-,6?)2,7-,’ &,& &8&’&?,&:4- &-6-4L 237-,’ 2= &2(?-’* &,& -(2,27*! B&((0)#- *7 !*#( +-3 ,@AAA ,& (C) :& C+)0$ 9*-’0$.+)#*-( 水土保持通报) DU( ?, P%?,-&-) [ &A ] # \? XL+( 李子田) ,5&2 IL$( 郝瑞彬) ,;%-, S( 沈# 方) ! HQ)?(84’8)&4 &8&’&?,&:4- &-6-4237-,’ &Q&?,&’ -(2L 42Q?(&4 &,& -,6?)2,7-,’ 3)2:4-7& &,& ?’& (28,’-)7-&&L 8)-&! 6*&$-+( *7 42$#&&()&$+( 10&8+-#;+)#*- 50’0+$&8 ( 农机化研究)@AAB (&) : @&D@U( ?, P%?,-&-) [ && ] # G& VLG( 马为民) ,528 YLI( 侯秀瑞) ! V?,& -)2L &?2, &,& &-&-)’?=?(&’?2, (2,’)24 ?, 5-:-? ‘)26?,(-! B&(@ , (0)#- *7 !*#( +-3 C+)0$ 9*-’0$.+)#*-( 水土保持通报) @AA& , $# (@) : N@DNU( ?, P%?,-&-) [ &@ ] # R&,Q aL‘( 杨俊平) ,X28 \La( 邹立杰) ! /-&-)’?=?(&L ’?2, &’&’- 2= P%?,& &,& (2,’)24 (28,’-)7-&&8)-&! 6*&$-+( *7 4$#3 D+-3 50’*&$&0’ +-3 ,-.#$*-/0-)( 干旱区资源 @AAA , #! (C) : &ND@C( ?, P%?,-&-) 与环境) , [ &C ] # X%&,Q YL\( 张晓龙) ,X%&,Q RLS( 张艳芳) ,X%&2 aL ! +%- (%&)&(’-)?&’?(&,=2)7&’?6- (&8&-& &,& $( 赵景波) 3)-6-,’?2, 2= ’%- &&,&L&8&’ &’2)7& ?, P%?,& ?, )-(-,’ *-&)&! 6*&$-+( *7 4$#3 D+-3 50’*&$&0’ +-3 ,-.#$*-/0-) ( 干旱 区 资 源 与 环 境) ,@AA& ,#) (C) :C@ D CN( ?, P%?,-&-) [ &U ] # X%8 XL\( 朱兆良) ,;8, $( 孙 # 波) ,R&,Q \LX( 杨 林章) ,0) +(! ‘24?(* &,& (28,’-)7-&&8)-& ’2 (2,’)24 ,2,L32?,’ 32448’?2, 2= &Q)?(84’8)- ?, P%?,&! !&#0-&0 E &0&8-*(*2= 50.#0F( 科技导报) , @AAN , $& (U) : UODN& ( ?, P%?,-&-) [ &N ] # Y8 \LP( 徐理超) ,\? RLY( 李艳霞) ,;8 WL5( 苏秋 红) ,0) +(! P2,’-,’& &,& &3&’?&4 &?&’)?:8’?2, 3&’’-),& 2= %-&6* 7-’&4& ?, =&)74&,& &2?4 2= S8b?, P?’*! 98#-0’0 6*&$-+( *7 4%%(#03 ,&*(*2= ( 应用生态学报) , @AAO , #* (O) : &N&AD&N&O( ?, P%?,-&-) # 12,Q XL+( 龚子同) , P%-, 5LX( 陈鸿昭) , X%&,Q 1L\ [ &B ] ( 张甘霖) ,0) +(! P%&)&(’-)?&’?(& 2= &2?4 )-&28)(-& &,& 3)2:4-7& 2= =22& &-(8)?’* ?, P%?,&! ,&*(*2= +-3 ,-.#@ $*-/0-)( 生 态 环 境) ,@AAN ,#! 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