环境与可持续发展2006年第4期ENV IRONM ENT AND SUSTAINABLE DEVELOPMENT No.4,2006农业清洁生产的理论与实践研究贾继文 陈宝成(山东农业大学资源与环境学院,山东泰安,271018)【摘要】本文论述了农业清洁生产的相关理论与实践问题。
文章首先考察了清洁生产概念的形成与发展过程,指出随着农业生态问题的日益严重,在农业领域推行清洁生产已成为我国农业实现可持续发展必须认真考虑的问题。
文中进一步分析了农业生产过程中各种不合理的生产方式所造成的环境问题,提出了农业清洁生产的概念及推行农业清洁生产的紧迫性和可行性并从技术角度提出了推行农业清洁生产的相关措施和途径。
【关键词】农业环境;农业清洁生产;污染控制中图分类号:X38 文献标识码:A 文章编号:1673-288X(2006)04-0001-04 随着国内外对农产品质量要求的不断提高,在农业领域推行清洁生产已成为我国农业生产须认真考虑的问题。
本文对农业清洁生产的相关理论与实践问题做了些探讨,并提出了推行农业清洁生产的相关措施和途径。
1 清洁生产概念的形成与发展1972年在斯德哥尔摩召开的联合国人类环境会议标志着人类关注环境问题的新开始。
1976年欧共体在巴黎举行的“无废工艺和无废生产的国际研讨会”,提出协调社会和自然的相互关系应主要着眼于消除造成污染的根源,而不仅仅是消除污染引起的后果。
1979年欧共体理事会宣布推行清洁生产政策。
同年在日内瓦举行的“在环境领域内进行国际合作的全欧高级会议”上,通过了《关于少废无废工艺和肥料利用的宣言》,指出无废工艺是使社会和自然取得和谐关系的战略方向和主要手段。
此后召开了不少地区性的、国家的和国际性的研讨会。
1984、1985、1987年欧共体环境事务委员会三次拨款支持建立清洁生产示范工程。
1984和1988年美国与荷兰也相继实施清洁生产。
1989年,联合国环境规划署(U NEP IE/PAC)正式提出了清洁生产的概念。
1992年,联合国环境与发展大会通过的《21世纪议程》,更明确地指出工业企业实现可持续发展战略的具体途径是实施清洁生产〔1〕。
联合国环境规划署提出的清洁生产(Cleaner Pro-duction简称CP)的定义是:“清洁生产是一种新的创造性思想,该思想将整体预防的环境战略持续应用于生产过程、产品设计和服务中,以增加生态效率和减少人类及环境的风险。
对生产过程,要求节约原材料和能源,淘汰有毒原材料,减降所有废弃物的数量和毒性;对产品,要求减少从原材料提炼到产品最终处置的全生命周期的不利影响;对服务,要求将环境因素纳入设计和所提供的服务中。
”〔1～5〕清洁生产谋求达到两个目标:(1)通过资源的综合利用、短缺资源的代用、二次资源的利用以及节能、省料、节水,合理利用自然资源,减轻资源的消耗;(2)减少废料和污染物的生成和排放,促进工业产品在生产、消费过程中与环境相容,降低整个工业活动对人类和环境的风险。
清洁生产包括清洁的能源、清洁的生产过程和清洁的产品三项内容,而不包括末端治理技术。
近年来,国内外在推行清洁生产方面都取得了很大进展,但从总体上看,这种新的生产方式和环保战略还仅仅局限于工业生产领域,而在农业生产领域,清洁生产这一概念使用得相对较少、较晚。
随着传统农业向现代农业的转变,农业生产的现代化程度不断提高,农用化学品的大量或不合理使用以及畜牧业生产的废弃物,已经对生态环境和人类健康产生了重大影响。
“有机农业”、“绿色食品”、“无公害食品”等农业经营思想和概念的提出,充分说明人们正日益关注农业生产领域的生态环境问题。
农业清洁生产这一概念也因此而提出。
2 农业生产中的污染和环境问题一般认为,环境污染主要是由工业造成的,农业是环境污染的受害者。
事实上,农业生产自身也产生了许多环境问题。
从推行农业清洁生产的角度看,认识和解决由农业生产自身引发的污染和环境问题,相对具有更重要的意义。
·2·环境与可持续发展 2006年第4期2.1 施用化肥引发的污染和环境问题化肥的施用极大地推动了农业生产的发展,较大幅度地提高了作物的产量。
国内外大量科学实验和生产实践证明:施用1kg化肥可增产粮食5～10kg,施肥的贡献率可高达40%〔6〕。
但施用过量或施用不当,也会对土壤、大气、水体、农作物及人类健康产生影响。
不同种类的化肥会对土壤造成不同的污染。
长期大量使用单一氮肥品种而不重视有机肥的使用,会导致土壤理化性状变劣。
磷肥中混有许多重金属,如Cd、Co、Cu、Pb、Ni、V等,长期大量施用就会造成土壤的重金属污染。
如果硫酸钾使用不当,特别是在北方,则容易破坏土壤结构,造成土壤板结;如果氯化钾使用不当,则使土壤中Cl-离子积累,破坏土壤结构。
微量化肥施用过多,则容易造成土壤污染,毒害作物。
尿素中含有1%～2%的缩二脲,该物质对农作物有毒害作用;氟磷灰石中含F量往往很高,由这种原料制成的磷肥大量施用后,会导致植物中含F量增高,对人畜危害很大,再者,由于P和Zn、Fe之间存在着拮抗作用,磷肥的大量施用,会造成植物生理性缺Zn、缺Fe,进而影响植物的产量和质量;微量化肥的施用易造成农作物Zn中毒、B中毒、M n中毒等,使叶片异常,甚至枯萎脱落,致使农作物死亡。
化肥的超量或不合理施用也会使水体质量严重恶化,其主要后果是水体的富营养化。
富营养化的水体中硝酸盐和亚硝酸盐的数量增多,其中还有一些致癌物质,这些对人体的健康将是一种威胁。
另外,化肥中不能被土壤胶体吸附或作物不能及时吸收的可溶性养分,一部分随水下渗,造成地下水或潜水养分饱和,对人畜饮水造成污染。
氮素化肥浅施、撒施或施后不镇压,往往造成氨的逸失,造成大气污染。
硝态氮在通气不良的情况下进行反硝化作用,生成气态氮(NO、N2O、N2),而逸入大气,造成污染。
CO2气肥的不正确施用,也会增加大气中的CO2含量,进一步增强了温室效应。
另外,植物营养失衡,如植物徒长会造成病虫害大规模发生,也会引起污染。
2.2 施用农药引发的污染和环境问题自农药问世以来,由于它见效快,防治效果高,防治面广,既能保证农作物丰产增收,又能减轻劳动强度,所以在全世界范围内得到了推广和使用。
然而农药的大量和不适当施用也给农业生态环境带来一系列的不良影响,主要是农田喷施农药时的污染。
如农田喷粉剂时,仅有10%的农药附在植物体上,喷施液剂时,仅有20%附在植物体上,其余部分约有40%～60%降落于地面,约有5%～30%飘浮于空气中〔7〕。
落于地面上的农药又会随降雨形成的地表径流流入水域,或渗进土壤和地下水。
这样农药就扩展到大气、水体及土壤中,造成农业环境污染。
施用不当、任意加大药量、滥施乱用农药都会造成土壤污染,损害土壤的生产功能、调节功能、自净能力和载体功能。
农药进入土壤的途径主要有:(1)施于田间的各种农药大部分都落于土壤中,附着于作物的那部分农药,也因风吹雨打落入土壤中;(2)用农药浸种、拌种、毒谷等施药方式能使农药更直接进入土壤;(3)大气中悬浮的农药粒子(农药污染物),经雨水淋洗和溶解后降落至地面进入土壤。
施用化学农药时散落在田间的农药被雨水或灌溉水冲刷,流入河道、湖泊以至海洋等水体,会造成水体的污染。
农药厂直接排放的未经处理的废水,或经常在河边、池塘洗刷盛农药的容器和施药工具等,都会造成水体的农药污染。
喷洒、施用的农药也会逸入大气,还有一部分是施用后从土壤中、地表面以及作物叶面扩散、蒸发而进入大气,造成了大气污染。
连续大量施用农药,一方面会直接污染农副产品,增加其农药残留量,另一方面会通过食物链污染畜禽及其产品,进而严重影响人体健康。
农药的施用,在杀死害虫的同时,也杀死了害虫的天敌和其他益虫、益鸟等非标靶生物,对昆虫、禽鸟、水生动物的生态系统产生了严重影响。
再者,长期施用农药会使害虫、病害产生一定的抗药性,导致施用农药的次数和药量增加,从而加重了对环境的污染,进一步破坏了天然生态系统的平衡。
大量和不适当施用农药给我国的农业发展造成了许多严重影响。
50年代以来,我国六六六、DDT的总施用量分别高达400万吨和50多万吨。
当时人们为六六六、DDT等农药在病虫害防治上的成功而高兴,却没料到二三十年后这些农药残毒的严重后果。
我国受农药污染的农田达1333.3万hm2,农田耕作层中六六六、DDT的残留水平分别为0.72mg/kg和0.42mg/kg,粮食中六六六有机氯的检出率为100%,小麦六六六含量超标率为95%。
1993年福建、广东等省出口到马来西亚的茶叶因农药超标而夭折。
我国出口到欧共体的冻兔肉也因六六六超标而退货,至今仍未能进入欧共体市场〔5〕。
2.3 使用地膜引发的污染和环境问题地膜覆盖种植是现代农业的一种先进种植方式,被称为农业的第三次革命,即“白色革命”。
它能有效改善和优化栽培条件,抵御不良气候条件,具有保湿、保温、保肥、保土作用,使农作物早熟、高产、高质。
经测定,与露地种植相比,覆膜种植可以使多种作物早熟5至10天,增产30%～50%,而且可以改善产品质量〔8〕。
然而,地膜的使用也产生了对土壤的“白色污染”,即残膜污染问题。
地膜的主要成分是聚氯乙烯或聚乙烯,在农田中不易腐烂,在自然条件下难以降贾继文等:农业清洁生产的理论与实践研究·3·解,可残存200年以上,如果不进行残膜回收,覆膜5年的农田地膜残留量可达每亩5.2kg〔8〕。
残膜进入土壤后,会严重改变土壤物理性质,影响土壤的通透性,阻碍农作物根系吸收水分及根系生长,导致农作物减产。
此外,地膜生产过程中的增塑剂(邻苯二甲酸和二异丁酯)能在土壤中挥发,对农作物特别是蔬菜产生毒性,破坏叶绿体及其合成,导致农作物因生产缓慢或黄化死亡而减产。
2.4 农田灌溉引发的污染和环境问题在北方一些干旱和半干旱地区,由于水资源缺乏,大面积地引用城市污水、工业废水灌溉农田,虽然其中的养分资源对农业有一定的效益,但长期使用未经处理的或未达到《农田灌溉水质标准》的工业、生活污水灌溉农田,将使灌区出现土壤板结,重金属等污染物在土壤中富集,并造成地下水及农作物某种程度的污染。
例如,辽河流域的沈抚灌区,稻米中苯并(a)芘含量高,蔬菜中苯并(a)芘含量严重超标;沈阳市张士灌区土壤Cd污染严重(土壤中Cd含量0.2～9.25mg/kg),灌区中400hm2农田生产的稻米中Cd含量严重超标(稻米中Cd含量5.2～9.6μg/kg),仅1980～1981年间就导致290余万kg稻谷不能食用〔5〕。
2.5 畜牧业生产引发的污染和环境问题资料表明,一个千头奶牛场,可日产粪尿50t,一个千头肉牛场日产粪尿20t;一个千只蛋鸡场,日产粪尿2t;一个万头猪场每天排出的粪尿约20t〔9〕如此大的排粪量若得不到妥善处理,不仅会危害畜禽的生存环境,还会严重影响人类环境,主要表现在:(1)恶臭污染。