Question

化肥对土壤的污染？

Answer 1

随着工业的发展和有机肥料来源的局限性，化肥的用量呈大幅度增长的趋势，它对提高产量起到了重要作用。但是，化肥特别是氮肥使用过多，对生态环境带来了一些负效应，严重的已形成公害。例如氮肥中氨素的挥发，以及硝化、反硝化过程中排放出大量的二氧化氮有害气体，对人及动植物均会造成不同程度的伤害。化肥特别是氮肥和磷肥通过各种渠道流入湖泊、河流等水域，从而造成水体中富集营养以及地下水的污染。另外，劣质磷肥中所含的三氯乙醛进入水体后成为水合三氯乙酸，可直接污染水体。长期使用氮肥，还会使土壤中碳氮比失调，致使土壤微生物向腐殖质中寻求碳源和其他营养，使其分解从而造成土壤板结，理化性质变劣。硫酸铵、氯化铵等生理酸性肥料使用过多，易改变土壤的化学性质，随着理化性质的改变，土壤微生物的区系也随之改变，如纤维素分解细菌的减少，可使土壤中有机质难以腐烂。氮肥使用不当还会促使土壤中病原菌数量增多，生活力增强，果树等作物上大量使用氮肥，还会使蚜虫等害虫为害加重。
（1）氮肥的污染 氮素化肥在土壤中以硝态氮和铵态氮两种形式出现，但大多数植物主要吸收硝态氮，硝酸根离子被植物体迅速同化利用，所以一般不会对人畜造成危害。但氮肥施用过多，促使土壤中硝酸盐浓度增高，在土壤微生物的作用下，硝酸盐转化为亚硝酸盐，亚硝酸盐可与各种胺类化合物反应生成强致癌物质——亚硝胺，造成严重污染，对人体危害极大。虽然水果中硝酸盐、亚硝酸盐污染程度远远低于蔬菜，但亦应引起重视。
（2）磷肥的污染 磷是植物生长的必需元素，在土壤普遍缺磷的情况下，增施磷肥可明显提高作物产量。但是磷肥中含有镉、氟、砷、稀土元素和三氯乙醛，过多施用会影响植物对锌、铁元素的吸收。特别是一些劣质磷肥，不仅含有大量的有害重金属，而且三氯乙醛的含量亦很高，三氯乙醛在土壤微生物的作用下迅速转变为三氯乙酸，其毒性大于三氯乙醛，并会引起植物根系萎缩，枝叶生长不良，导致严重减产。磷肥亦是土壤中有害重金属的一个重要污染源，钙镁磷肥中含铬量较高，过磷酸钙中含有大量的镉、砷、铅等重金属。另外，磷矿石中还有放射性污染，其中主要是铀和镭。因此，磷肥所造成的污染不容忽视。
（3）钾肥的污染 过量使用氯化钾会使土壤板结，并会降低土壤pH，使之逐渐变酸，从而影响植物生长。另外，氯化钾中氯离子对果实及其他农作物的产量和品质均有不良影响，无公害草莓生产应禁止施用氯化钾。

Answer 2

破坏土壤结构

前苏联着名科学家多库恰耶夫（Kostychev）早在1892年指出：土壤是一个自然体，具有起源和发展历史，是一个具有复杂和多样性程序和不断变化的实体。事实上，土壤是一个活生生的载体，它是由：矿物、空气、水、有机物、以及土壤微生物所组成的。土壤的有机物包括所有在土壤中生长的生物。土壤微生物孜孜不倦地分工合作，分解土壤里的有机物。

土壤微生物对农田的其他益处包括：快速分解作物的残余物、使土壤变成水稳定的粒状聚合体、减少土壤硬化和泥块的形成、增进土层内部的排水功能、改善水渗透能力、增进和保存水分、养分的容量。改良土壤的外在结构有利于容易耕作、增加土壤的水储藏量、减少土地流失、改善根作物的形成和收割，在土壤更深处，还有丰富的根系统的形成，增进土壤中养分的循环等等。

在耕地上使用化肥农药会破坏土壤的结构、导致腐殖土和上层土的下降、残杀土壤中的微生物、破坏土壤中的生态平衡和导致有机物的失调和流失。

导致耕地土壤酸化

从1980至2000年，我国的不同区域的耕地的pH值下降0.13~0.80单位，这种施用氮肥导致的人为酸化的后果比酸雨所导致的土壤酸化高10~100倍。过磷酸钙、硫酸铵、氯化铵等都属酸性肥料，即植物吸收肥料中的养分离子后，土壤中氢离子增多，易造成土壤酸化。长期大量施用化肥，尤其在连续施用单一品种化肥时，在短期内即可出现这种情况。土壤酸化后会导致有毒物质的释放，或使有毒物质毒性增强，对生物体产生不良影响。土壤酸化还能溶解土壤中的一些营养物质，在降雨和灌溉的作用下，向下渗透补给地下水，使得营养成分流失，造成土壤贫瘠化，影响作物的生长。

导致土地流失

科内尔大学的生态与农业科学专家戴维 皮门特尔（David Pimentel）教授指出：农药、化肥的过度使用导致全球耕地的土地流失率比土地补充率高10至40倍，美国的流失率比补充率高10倍，中国高30倍，印度高40倍。每年全球耕地所流失的面积相当于一个美国印第安纳州面积的大小。土地流失的速度极为惊人。人类99.7%的食物来源于耕地，每年全球土地流失导致1 000万公顷的耕地消失和超过37亿人营养不良。

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Answer 3

1、 化学肥料对土壤理化性质的影响
长期使用化学肥料对土壤酸度有较大影响。过磷酸钙、硫酸铵、氯化铵、氯化钾等属于生理酸性肥料,即植物吸收肥料中养分离子后土壤中 H+增多。
在中性及石灰性土壤中,土壤胶体常为Ca2+、Mg2+所饱和,施用KCl 后 ,土壤溶液中K+浓度迅速提高,根据质量作用定律,溶液中K+与土壤胶体上吸附的Ca2+、Mg2+发生交换,同时形成氯化钙、氯化镁。由于氯化钙溶解度大,在多雨地区或多雨季节里,Ca2+很容易从土壤中淋失,一方面造成土壤缺钙,导致农作物生长受到影响;另一方面,造成土壤板结硬化,导致土壤中氧气缺乏,影响植物根的生长发育。另外,长期使用氯化钾,因作物选择吸收所造成的生理酸性的影响,能使缓冲性小的中性土壤逐渐变酸。同样,在酸性土壤中使用KCI后,K+会将土壤胶体上吸附的致酸离子H+、Al3+ 交换下来,导致土壤溶液中H+、Al3+浓度迅速提高,使土壤PH值明显降低,过低的PH值和过量的活性Al3+对植物的生长有毒害作用。
化学肥料也可促使某些营养元素的固定,使之转化为植物不能利用的形态,如单方面大量施用磷肥,可促使土壤中活性锌含量显著降低,造成植物的锌缺乏。2、施肥过程中产生的F-、Cl-、NO3-等离子对土壤的污染
化学肥料成分中含有F-、Cl-、NO3-等离子。磷肥的主要原料是氟磷灰石【Ca3（PO4）2CaF2】,在生产磷肥过程中,磷灰石经粉碎、酸化等过程 ,会排出大量含氯废气,造成污染。长期使用磷肥,会造成土壤中含氟增加,在中性和碱性土壤中,氟会以CaF2形态沉淀到土壤中,在渗透性强的砂质土壤中,一些 F-还会经淋洗进入地下水。也有一些含氯素的化肥 ,如氯化铵和氯化钾以及由这两种肥料组成的复合肥。如果大量施用这些肥料,会使土壤中累积大量的氯离子。对忌氯作物如甘薯、马铃薯、甘蔗、甜菜、柑橘、烟草、茶树和葡萄等的产量和品质均有不良影响。如在茶 叶生产中,当茶树叶片中氯离子含量超过0.4%时,出现品质下降,当幼龄茶园氯化钾一次用量达300kg/hm2时,新梢内氯离子含量迅速增加,超过临界值而受害凋萎。
化学氮肥主要品种为胺盐、硝酸盐、尿素、石灰氮及氨水等,它们施入土壤后,非胺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。氮肥施入后,一般利用率不超过60%。铵态氮在土壤通气状况下,经土壤微生物的作用,可氧化形成硝酸盐,使NO3-在土壤中积累,导致土壤自净能力下降。NO3-本身没有毒性,但这些离子可在作物体内积累,被人和动物食用后,在体内被还原成亚硝酸盐,其可将血红蛋白中的Fe2+转化为 Fe3+,生成的红血球变性,血红蛋白不再有携带氧的功能。3、化学肥料引起的土壤重金属污染
氮、钾肥料中重金属含量较低,而磷肥中含有较多的有害重金属。原因是磷肥的生产原料是磷矿石,其中含有一定量的重金属。多数磷矿石含镉5～100mg/kg,大部分或全部进入肥料中。由于镉在土壤中运动性较小,淋失很少,也不会被微生物分解,可在土壤中不断积累而危害生态环境和人类。不同种类的肥料其重金属含量也不相同,一般过磷酸盐中重金属含量较高,其它磷肥次之。4、化学肥料使农业生态系统内部结构发生变化
由于长期过分依赖化肥的增产效果而忽视农家肥料,特别是过量施用化肥和使用比例失调,使得农业系统内部结构受到破坏,农田耕作层土壤有机质含量下降,团粒结构破坏并减少,蓄水保肥能力下降,肥效作用降低。土壤水分含量减少,影响了氮磷等养分通过扩散作用向作物根系移动的速率。有机质含量降低,不仅使得反硝化细菌作用强烈,氮素肥料以气态氮的形式损失增多,而且使土壤中残存的硝态氮因难以形成有机氮而发生渗漏,污染地下水。因土壤结构的破坏,磷素肥料有效磷含量降低 ,并且,由于大量吸附在土壤颗粒表面,造成磷肥随农田排水和地表径流而损失,降低了肥料的有效利用。由此可见，化肥在增加经济效益的同时也造成了极大的负面影响。因此在农业生产中应适量减少化肥的使用，增加农家肥的用量，使我们在获益的同时减少对土壤的消极影响。