施用化肥对环境的污染及防治.pptx
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1、施用化肥对环境的污染与防治施用化肥对环境的污染与防治主要内容主要内容 一、化肥施用与土壤生态环境一、化肥施用与土壤生态环境(一)重金属污染(一)重金属污染(二)有机副成分的污染(二)有机副成分的污染(三)氟的污染(三)氟的污染(四)放射性污染(四)放射性污染(五)土壤硝酸盐的积累(五)土壤硝酸盐的积累 二、化肥施用与水环境二、化肥施用与水环境(一)化肥水环境损失的途径(一)化肥水环境损失的途径(二)施肥与地面水体富营养化(二)施肥与地面水体富营养化(三)施肥与水体硝酸盐污染(三)施肥与水体硝酸盐污染 三、化肥施用与大气环境三、化肥施用与大气环境(一)氮肥气态损失途径(一)氮肥气态损失途径(二)
2、施肥与温室效应(二)施肥与温室效应(三)施肥对大气环境的其他影响(三)施肥对大气环境的其他影响 四、化肥施用与农产品质量及人体健康四、化肥施用与农产品质量及人体健康(一)施肥对农产品质量的正面效应(一)施肥对农产品质量的正面效应(二)重金属对农产品的污染(二)重金属对农产品的污染(三)硝酸盐对农产品的污染(三)硝酸盐对农产品的污染(四)其他元素对农产品的污染(四)其他元素对农产品的污染 五、化肥施用的环境污染防治五、化肥施用的环境污染防治(一)合理施肥量的确定(一)合理施肥量的确定(二)配方施肥(二)配方施肥(三)施用化肥增效剂(三)施用化肥增效剂(四)节水节肥的水肥综合管理技术体系(四)节水
3、节肥的水肥综合管理技术体系(五)有机无机相结合的综合作物养分管理体系(五)有机无机相结合的综合作物养分管理体系一、化肥施用与土壤生态环境一、化肥施用与土壤生态环境 化肥施用不当或过量施肥将对土壤环境产生不利影响,表现在:对土壤中硝酸盐的累积的影响;对土壤肥力和性质的影响;对土壤卫生状况的影响。另外,由于生产化肥的原料、矿石的杂质以及生产工艺流程的污染,化肥中常常含有不等量的副成分或杂质,它们是重金属元素、有毒有机化合物以及放射性物质等。施入土壤后会发生一定程度的积累,造成土壤的潜在污染。(一)重金属污染(一)重金属污染 1、肥料中重金属对土壤的污染、肥料中重金属对土壤的污染 重金属元素是肥料中
4、报道最多的污染物质。氮、钾肥料中重金属含量较低(表1),而磷肥中含有较多的有害重金属。磷肥不同于氮肥,它的生 表1 印度某些化肥的重金属含量肥料重金属元素/mg/kgCuZnMnMoPbCd尿素0.360.50.50.241氯化钾3380.28814硫酸铵0.50.5700.1_磷酸铵34801152002_ 产原料是磷矿石,成分不像由合成氨制造的氮肥那样单纯,往往含有一定量的重金属。一方面,农田施入磷肥将这些有害质带入土壤环境,对作物产生危害。另一方面,由于这些有害物质在土壤-植物系统的积累、迁移和转化中,进入食物链,对人体健康造成危害。磷是作物生长发育不可缺少的影响元素之一 磷肥在农业生产
5、中占有重要地位。我国施用的化肥中,磷肥约占20%以上,施用的磷肥种类很多。磷肥中微量杂质的污染问题作为重金属的一个重要污染源受到广泛重视,各种磷肥或磷矿粉中的多种重金属杂质含量都较高。长期大量施用含重金属杂质量过高的磷肥有可能造成重金属累积性污染的危害。2、镉对土壤的污染、镉对土壤的污染 施用矿质肥料的目的是提高土壤中植物所必需的各种 营 养 元 素 的 含 量,矿 质 肥 料 特别是磷肥中含有一定量的重金属镉。镉是土壤环别是磷肥中含有一定量的重金属镉。镉是土壤环境中重要的污染元素。磷肥中的镉主要来自原料境中重要的污染元素。磷肥中的镉主要来自原料磷矿石中,大部分磷矿石属于沉积类型,在形成磷矿石
6、中,大部分磷矿石属于沉积类型,在形成过程中磷以沉积物的形式从海水中分离出来,而过程中磷以沉积物的形式从海水中分离出来,而其他化肥元素如镉也同时沉积下来,所以在磷矿其他化肥元素如镉也同时沉积下来,所以在磷矿石中含有一定量的镉。石中含有一定量的镉。镉随施肥进入土壤,由于镉在土壤中运动性镉随施肥进入土壤,由于镉在土壤中运动性很小,淋失很少,也不会被微生物分解,在种植很小,淋失很少,也不会被微生物分解,在种植作物的条件下,常常会向耕层集中等原因,作物的条件下,常常会向耕层集中等原因,就有就有可能在土壤中不断累积而危害生态环境和人类。可能在土壤中不断累积而危害生态环境和人类。(二)有机副成分的污染(二)
7、有机副成分的污染(二)有机副成分的污染(二)有机副成分的污染 从从当当前前国国际际上上使使用用的的化化肥肥种种类类来来看看,普普遍遍认认为为有有害害的的有有机机化化合合物物有有:硫硫氰氰酸酸盐盐、磺磺胺胺酸酸、缩缩二二脲脲和和三三聚聚乙乙醛醛,它它们们对对种种子子、幼幼苗苗或或者者土土壤壤微微生生物物有有毒害作用。毒害作用。1 1、硫氰酸盐、硫氰酸盐 硫硫氰氰酸酸盐盐产产生生于于煤煤制制气气和和炼炼焦焦的的生生产产过过程程中中,在用煤气和炼焦厂的副产品制造的硫酸铵中有硫氰在用煤气和炼焦厂的副产品制造的硫酸铵中有硫氰酸酸铵铵。硫硫氰氰离离子子的的15mg/kg15mg/kg水水溶溶液液,对对稻稻
8、、麦麦的的发发芽有促进作用,在芽有促进作用,在5mg/kg5mg/kg以上时则危害发芽。以上时则危害发芽。2 2、磺胺酸、磺胺酸、磺胺酸、磺胺酸 在在利利用用制制造造尼尼龙龙原原料料的的废废硫硫酸酸生生产产的的磷磷肥肥、氮氮肥肥中中,含含有有磺磺胺胺酸酸盐盐。磺磺胺胺酸酸对对植植物物有有危危害害作作用用,但但在在制制造造过过程程中中用用亚亚硝硝酸酸盐盐加加以以分分解解除除去去,则则可可无无害。害。3 3、缩二脲、缩二脲、缩二脲、缩二脲 缩二脲存在于尿素中。缩二脲易危害植物,尤缩二脲存在于尿素中。缩二脲易危害植物,尤 其其是是根根外外喷喷施施和和做做种种肥肥是是易易发发生生危危害害。故故对对尿尿
9、素素及及其其加加工工的的肥肥料料,宜宜在在用用前前了了解解其其中中缩缩二二脲脲的的含含量量,以便采取预防措施。以便采取预防措施。4 4、三聚乙醛、三聚乙醛、三聚乙醛、三聚乙醛 三三聚聚乙乙醛醛是是生生产产某某些些农农药药、医医药药和和其其他他有有机机合合成成物物的的原原料料。三三聚聚乙乙醛醛及及有有关关化化学学物物污污染染农农田田危危害害作物的事故屡屡发生,对农业生产造成很大威胁。作物的事故屡屡发生,对农业生产造成很大威胁。(三)氟的污染(三)氟的污染(三)氟的污染(三)氟的污染 磷矿石中另一种有害物质是氟。长期使用磷肥磷矿石中另一种有害物质是氟。长期使用磷肥会会导导致致土土壤壤中中含含氟氟量
10、量的的增增高高。对对某某些些原原土土壤壤含含氟氟较高的地区更可能增加其氟污染的严重程度。较高的地区更可能增加其氟污染的严重程度。(四)放射性污染(四)放射性污染(四)放射性污染(四)放射性污染 由由于于原原料料中中携携带带放放射射性性核核素素,化化肥肥施施用用将将放放射射性性扩扩散散到到广广大大农农田田环环境境,经经过过食食物物链链,最最终终被被人人体体摄摄取取。化化肥肥中中放放射射性性物物质质主主要要存存在在于于磷磷肥肥和和钾肥中。钾肥中。自然界分布的磷矿石中常伴生铀、钍(自然界分布的磷矿石中常伴生铀、钍(tu tu)、)、镭镭等等天天然然放放射射性性元元素素。而而在在磷磷肥肥的的生生产产过
11、过程程中中,铀铀和和磷磷一一起起进进入入磷磷肥肥,使使磷磷肥肥中中也也含含有有微微量量的的天天然然放放射性元素。钾肥中的放射性核素是射性元素。钾肥中的放射性核素是4040K K。经经常常施施用用磷磷肥肥和和钾钾肥肥将将放放射射性性物物质质扩扩散散到到农农田田环环境境并并不不断断积积累累,它它们们通通过过肥肥料料土土壤壤农农作作物物动物或经过食物链,最终被人体摄取而产生危害。动物或经过食物链,最终被人体摄取而产生危害。(五)土壤硝酸盐的积累(五)土壤硝酸盐的积累(五)土壤硝酸盐的积累(五)土壤硝酸盐的积累 化化肥肥氮氮肥肥主主要要品品种种为为铵铵盐盐、硝硝酸酸盐盐、尿尿素素、石石灰氮及氨水等,它
12、们施入土壤中,非铵盐及非硝酸灰氮及氨水等,它们施入土壤中,非铵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。态氮均要转化为铵态氮和硝态氮方可被植物吸收。铵铵态态氮氮在在土土壤壤通通气气的的情情况况下下,经经土土壤壤生生物物的的作作用用,可可转转化化为为亚亚硝硝酸酸盐盐(NONO2 2-N N)进进一一步步氧氧化化形形成成硝硝酸酸盐盐(NONO3 3N N)。如如果果氮氮肥肥施施用用过过多多,不不仅仅可可造造成成作作物物贪贪青青,甚甚至至倒倒状状,而而且且在在土土壤壤中中转转化化为为硝硝态态氮氮的的含含量量就就会会明明显显增增加加,作作物物根根部部从从土土壤壤中中就就要要吸吸收收大大量量
13、的的硝硝态态氮氮,人人类类通通过过食食用用含含硝硝酸酸盐盐过过多多的的蔬蔬菜或其他食物后,将硝酸盐一并食入。菜或其他食物后,将硝酸盐一并食入。二、化肥施用与水环境二、化肥施用与水环境 (一)化肥水环境损失的途径(一)化肥水环境损失的途径(一)化肥水环境损失的途径(一)化肥水环境损失的途径 化化肥肥从从农农田田流流失失到到水水域域中中的的途途径径主主要要有有:径径流流、农田排水和渗漏淋洗。农田排水和渗漏淋洗。1 1、地表径流、地表径流、地表径流、地表径流 天天然然降降水水和和不不适适当当灌灌溉溉形形成成的的地地表表径径流流,将将农农田田氮氮素素转转移移带带入入到到地地表表水水体体中中,造造成成氮
14、氮素素的的大大量量损损失失,包包括括通通过过水水土土流流失失和和农农田田径径流流等等所所带带走走的的养养分分。由由于于不利地形、植被状况及不当的农业生产措施,养分不利地形、植被状况及不当的农业生产措施,养分流量会很大。量会很大。2 2、农田排水、农田排水、农田排水、农田排水 在在水水田田,常常有有插插秧秧前前的的泡泡田田弃弃水水和和雨雨后后排排水水,使使一一部部分分氮氮流流失失到到水水体体中中,施施肥肥往往往往使使农农田田排排水水中中氮氮的的流流失失量量增增加加,磷磷相相对对地地表表侵侵蚀蚀和和地地表表径径流流的的损损失,排水中的损失较小,人工排水能减少磷的流失。失,排水中的损失较小,人工排水
15、能减少磷的流失。3 3、渗漏、淋洗、渗漏、淋洗、渗漏、淋洗、渗漏、淋洗 土壤中的氮以及施入土壤的肥料氮,在降雨和土壤中的氮以及施入土壤的肥料氮,在降雨和灌溉水的作用下,部分直接以化合物形式灌溉水的作用下,部分直接以化合物形式 (如尿素如尿素)淋淋洗洗到到土土壤壤下下层层,大大部部分分最最终终以以可可溶溶性性的的NONO3 3-,NONO2 2-和和NHNH4 4+形形式式淋淋洗洗到到土土壤壤下下层层。氮氮淋淋洗洗损损失失受受气气候候、土壤、植物、施肥等多种因素的制约。土壤、植物、施肥等多种因素的制约。农农田田系系统统中中的的磷磷流流失失的的另另一一个个途途径径是是磷磷在在土土壤壤剖剖面面向向下
16、下淋淋洗洗,磷磷可可以以通通过过土土壤壤剖剖面面或或优优先先通通过过一一些些大大的的孔孔隙隙(如如土土壤壤裂裂缝缝、跟跟通通道道、蚯蚯蚓蚓空空洞洞)慢慢慢慢向向下下淋淋洗洗。磷磷淋淋洗洗的的多多少少与与农农田田管管理理、土土壤壤特特性性和和气气候候条条件件有有关关。在在常常规规施施磷磷肥肥条条件件下下,大大多多数数土土壤壤上上不会发现磷的明显淋洗。不会发现磷的明显淋洗。(二)施肥与地面水体富营养化(二)施肥与地面水体富营养化(二)施肥与地面水体富营养化(二)施肥与地面水体富营养化 水体富营养化通常是指湖泊、水库和海湾等封水体富营养化通常是指湖泊、水库和海湾等封闭性的水体,以及某些滞留(流速在闭
17、性的水体,以及某些滞留(流速在1m/min1m/min以下者)以下者)河流水体内的氮、磷和碳等营养元素的富集,导致河流水体内的氮、磷和碳等营养元素的富集,导致某些特征性藻类主要为蓝藻、绿藻等的异常增殖,某些特征性藻类主要为蓝藻、绿藻等的异常增殖,使水体透明度下降,溶解氧降低,水生生物随之大使水体透明度下降,溶解氧降低,水生生物随之大批死亡,水味变得腥臭难闻。水质富营养化不仅使批死亡,水味变得腥臭难闻。水质富营养化不仅使水体丧失应有的功能,而且使水生生态环境向着不水体丧失应有的功能,而且使水生生态环境向着不利于人类的方向演变,最终势必影响经济建设利于人类的方向演变,最终势必影响经济建设和社会发展
18、。和社会发展。(三)施肥与水体硝酸盐污染(三)施肥与水体硝酸盐污染(三)施肥与水体硝酸盐污染(三)施肥与水体硝酸盐污染 自自上上世世纪纪7070年年代代以以来来,地地表表水水尤尤其其是是地地下下水水NONO3 3-浓浓度度的的增增加加,引引起起了了欧欧美美国国家家的的注注意意。已已经经证证实实,饮饮用用水水和和食食品品中中过过量量的的硝硝酸酸盐盐会会导导致致高高铁铁血血红红蛋蛋白白症症。此此外外,硝硝酸酸盐盐进进入入人人体体后后被被还还原原成成亚亚硝硝酸酸盐盐,可有致癌的危险。可有致癌的危险。三、化肥施用与大气环境三、化肥施用与大气环境 化肥对环境的影响主要集中在氮肥上,氮挥发及NOx的释放等
19、会使大气中氮含量增加而带来一系列的影响。硝化及反硝化释放N2O到大气中造成温室效应,氮肥的使用对其他温室气体CH4及CO2的释放也有影响。而且CH4、CO2等气体在大气中浓度的增加,不仅能引起温室效应,而且还能引起臭氧层的破坏。(一)氮肥气态损失途径(一)氮肥气态损失途径 氮肥气态损失途径主要包括氨挥发和硝化、反硝化化作作用用等等途途径径,二二者者具具有有一一定定的的互互补补性性。如如果果条条件有利于氨挥发反硝化损失量小,反之,则大。件有利于氨挥发反硝化损失量小,反之,则大。1 1、氨挥发损失及其意义、氨挥发损失及其意义、氨挥发损失及其意义、氨挥发损失及其意义 根根据据国国内内试试验验汇汇总总
20、,不不同同试试验验中中氨氨挥挥发发占占施施入入氮氮量量的的5%47%5%47%,占占氮氮素素总总损损失失的的18%104%18%104%。NHNH3 3不不仅仅以以干干湿湿沉沉降降返返回回地地表表,加加速速水水体体富富营营养养化化,或或再再作作为为NONO2 2和和NONO的的二二次次源源,而而且且还还影影响响土土壤壤作作为甲烷汇。为甲烷汇。2 2、硝化作用的损失及其意义、硝化作用的损失及其意义、硝化作用的损失及其意义、硝化作用的损失及其意义 硝硝化化作作用用过过程程中中氮氮的的损损失失,往往往往注注重重硝硝化化产产物物硝硝态态氨氨向向水水环环境境中中的的迁迁移移。忽忽略略N N2 2O O向
21、向大大气气中中的的损损失失,但但它它有有时时也也比比较较可可观观,如如从从施施用用无无水水氮氮的的土土壤壤释释放放的的N N2 2O-NO-N量量可可占占到到加加入入氮氮量量的的7%7%,所所以以某某些些施施肥肥土土壤壤在在硝硝化化过过程程中中形形成成的的NONO2 2量量也也是是不不可可忽忽视视的的,对温室效应也有一定的影响。对温室效应也有一定的影响。3 3、反硝化的损失及其意义、反硝化的损失及其意义、反硝化的损失及其意义、反硝化的损失及其意义 反反硝硝化化程程释释放放出出的的N N2 2O O量量,对对温温室室效效应应有有强强大大的的贡贡献献力力,与与1 1分分子子COCO2 2相相比比,
22、1 1分分子子的的N N2 2O O的的温温室室效效应增温潜力为应增温潜力为300300。(二)施肥与温室效应(二)施肥与温室效应(二)施肥与温室效应(二)施肥与温室效应 大大气气中中COCO2 2、CHCH4 4、和和N N2 2O O是是重重要要的的温温室室气气体体。据据估估计计,大大气气中中20%20%的的COCO2 2,70%70%的的CHCH4 4和和90%90%的的N N2 2O O来来源源于于农农业业活活动动和和土土地地利利用用方方式式的的转转换换等等过过程程。N N2 2O O是是土土壤壤硝硝化化作作用用和和反反硝硝化化作作用用过过程程中中由由微微生生物物活活动动产产生生的的,
23、它它既既是是温温室室气气体体,又又对对破破坏坏臭臭氧氧层层有有责责任任;土土壤壤中中CHCH4 4的的产产生生和和消消耗耗是是微微生生物物活活动动的的结结果果,在在厌厌氧氧条条件件下下,甲甲烷烷菌菌分分解解土土壤壤中中的的有有机机质质,产产生生甲甲烷烷;COCO2 2大部分来源于矿物燃料的燃烧,由土壤排大部分来源于矿物燃料的燃烧,由土壤排放放的的COCO2 2只只占占少少量量部部分分,而而化化肥肥的的大大量量使使用用将将会会促促进农田进农田COCO2 2的排放。的排放。(三)施肥对大气环境的其他影响(三)施肥对大气环境的其他影响(三)施肥对大气环境的其他影响(三)施肥对大气环境的其他影响 1
24、1、氮氧化物、氮氧化物、氮氧化物、氮氧化物NONOx x与酸雨与酸雨与酸雨与酸雨 氮氮的的气气态态氧氧化化物物包包括括NONO、NONO2 2、N N2 2O O、N N2 2O O5 5、和和N N2 2O O4 4等等,最最主主要要的的是是前前三三种种。它它们们均均有有可可能能由由化化肥肥氮氮肥肥在在农农田田生生态态系系统统中中通通过过生生物物化化学学作作用用而而产产生生。NONOx x也也能能够够形形成成酸酸雨雨,对对水水生生生生态态系系统统和和陆陆地地生生态态系统造成危害。系统造成危害。2 2、N N2 2OO与臭氧层破坏与臭氧层破坏与臭氧层破坏与臭氧层破坏 N N2 2O O对对臭臭
25、氧氧层层的的破破坏坏令令世世人人瞩瞩目目。在在农农田田生生态态系系统统中中,由由于于化化学学氮氮肥肥的的施施用用量量过过多多,其其中中部部分分氮氮素素在在还还原原条条件件下下通通过过反反硝硝化化作作用用产产生生N N2 2O O,它它可可以以长长期期滞滞留留在在平平流流层层,成成为为破破坏坏臭臭氧氧层层的的催催化化剂剂,其其光化学反应的方程式为:光化学反应的方程式为:N N2 2O+OO+O2 2 NO+NNO+N2 2O O ,NO+ONO+O3 3 NO NO2 2+O+O2 2紫外线一一旦旦臭臭氧氧层层遭遭到到削削弱弱和和破破坏坏,过过多多的的紫紫外外线线辐辐射射将将使使人人类类和和牲牲
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