水环境中的污染物质对有机农业生产的危害

当今，在淡水资源十分紧张的情况下，许多地方利用污水灌溉农田。未经处理的污水，既含有农作物生长所必需的养分，又含有有毒成分。盲目使用污水，不仅会污染土壤，而且还会影响农作物的生长和产品质量，损害人体健康。为了科学利用污水，妨患于未然，现将国家颁布的“农田灌溉水质标准”（GB 5084 － 92）中提到的水环境中的主要污染物的超标对农业环境的危害分述如下：

1、五日生化需氧量

五日生化需氧量是指在好氧的条件下，温度为20 培养水样5天水中微生物分解有机质的生物化学过程中所需要的溶解氧量。五日生化需氧量常作为水体有机物污染程度的指标。

灌溉水中的需氧有机污染物进入农田后，最终要被分解。在处于氧化条件的旱田土壤中，有机物质将被分解为二氧化碳和水等；在水田处于还原条件的土壤中，将生产氨气、沼气、有机酸、乙醇类等中间代谢产物。在分解过程中，由于消耗了水中的溶解氧及土壤中的氧化物的氧，从而使土壤的氧化还原电位下降，产生二价铁、硫化氢、二价锰等。

灌溉水中需氧有机物的含量不太高时，对作物生长一般无不良影响，在一定条件下甚至还有改良土壤，促进增产的作用。但是，需氧有机物的含量过高时，上述产生的过剩的二价铁、硫化氢等就要随同有机酸等一起被水稻吸收，阻碍植株体内的代谢活动，抑制根系生长，甚至引起烂根，以至影响地上部植株的发育。尤其是作物对氮、磷、钾等养分的吸收受到阻碍后，必然造成作物减产。（水中的离子浓度增加，将严重影响作物对养分吸收，同时部分离子的吸收，也会造成其他养分离子的吸收受阻）

需氧有机物污染对水稻的危害一般在水田入水口附近较明显，这是由于水中不溶性的有机物多半沉积在这里，土壤发生还原性危害所致。国标要求灌溉水中五日生化需氧量的含量：水作应小于80 mg/l，旱作应小于150 mg/l，蔬菜应小于80 mg/l。

2、化学需氧量

化学需氧量是在一定的条件下用强氧化剂氧化水样时，所消耗该氧化剂量相当的氧的质量浓度，以氧的mg/l表示。它是指示水体被还原性物质污染的主要指标。其中包括大多数有机物和部分无机还原物质。

作为灌溉水的污染指标，化学需氧量与五日生化需氧量具有一定的类似性质，只是化学需氧量除了包括需氧有机生物氧化所耗之氧外，还包括无机还原性物质化学氧化所耗的氧。国标要求灌溉水中化学需氧量的含量：水作应小于200 mg/l，旱作应小于300mg/l，蔬菜应小于150mg/l。

3、悬浮物

悬浮物系指水样经过虑后，截留在虑片上并于103～105 烘至恒重的固体物质。

含有大量的悬浮物的污水灌入农田后，由于流速减缓或胶体被破坏而使悬浮物大量沉淀，如果这些沉淀是由金属粉末、泥沙组成，则会覆盖在农田表层而影响农田的肥力；悬浮物还是水中各种重金属污染物的吸附剂，这些重金属污染物随着悬浮物一起沉淀在农田，造成重金属污染物在土壤和作物中的积累。国标要求灌溉水中悬浮物的含量：水作应小于150 mg/l，旱作应小于200 mg/l，蔬菜应小于100 mg/l。

（悬浮物如果过多，作为喷灌用水是，将时常造成作物的呼吸作用和光合作用严重受阻，造成作物减产）

4、凯氏氮

凯氏氮是指以凯氏法测得的含氮量。它包含了氨氮和在此条件下能被转化为铵盐而被测定的有机氮化合物。

氮本是植物生长所必需的营养物质，但当其含量过高时会使土壤板结，影响作物的生长。国标要求灌溉水中凯氏氮的含量：水作应小于12 mg/l，旱作应小于30 mg/l，蔬菜应小于30mg/l。 （过犹不及，这也就是为什么要搞定量施肥，过多的氮肥使用不仅造成能源浪费，最终也会使得我们的土壤板结损害）

5、总磷（以P计）

动物或植物内所含磷质，经过分解与氧化作用，最后生成硫酸盐。人每天从食物中得到的磷质，经过新陈代谢而排出硫酸盐。洗涤剂、磷肥及骨粉等工厂废水中也含有磷酸盐。天然水中磷酸盐含量一般较低，如果水中发现过量的磷酸盐存在可表明水被污染。若同时发现过量的硝酸盐和氯化物时，更可以进一步证实动物性物质曾经污染过水源。

天然水和废水中的磷以正磷酸盐、缩合磷酸盐以及与有机体相结合的磷酸盐3种形态存在。总磷量即水样中各种形态的磷经消解后转变成正磷酸盐的总磷浓度。

磷也是植物生长所必需的营养物质，但当其含量过高时会使土壤板结，影响作物的生长。国标要求灌溉水中总磷的含量：水作应小于5.0 mg/l，旱作应小于10 mg/l，蔬菜应小于10 mg/l。

6、水温

水温过低会减缓植物生长，水温过高会造成植物根系腐烂、死亡，农灌水水温要求小于35 。

7、pH值

pH值除直接影响植物生长外，还会使一些营养物质被淋失或被土壤固定，造成植物缺乏养分而致害；或吸收了有毒的元素，造成生理危害，这些都是导致植物死亡的原因。pH值小于4，大于9时，对农作物均会产生不良影响。用pH低于3，高于11的水灌溉作物，作物很快死亡。大部分栽培植物喜欢在弱酸性和弱碱性条件下生长。它们对pH的适应范围为4～9，最宜范围为5－8.5。不同作物对pH值的要求不同。小麦在弱酸性条件下比中性条件下生长的好。国标要求灌溉水的pH值允许范围是5.5~8.5。

8、全盐量

全盐，主要是钙、镁、钠、钾所形成的硫酸盐、盐酸盐和碳酸盐，它们对作物的影响主要是通过离子起作用。对作物危害最大的是钠盐，钙盐和镁盐对作物也有一定的影响，但并不占主导地位。

灌溉水含盐量在1000mg/l以上，对作物生长有抑制作用，有使土壤积盐的可能性。含盐2000mg/l以上，使土壤积盐明显，会导致作物产量下降。土壤盐分增加，使土壤溶液浓度提高，物质形态变化，造成植物吸收水分和养分的困难，植物因缺乏养料导致减产或最后死亡。因盐类对离子的拮抗作用和协同作用，在灌溉水中，必须注意多种盐类的存在，以防治单因子盐类对作物的伤害。国标要求灌溉水的全盐量在非盐碱地区应小于1000 mg/l，在盐碱地区应小于2000 mg/l，有条件的地区可以适当放宽。

9、氯化物（以CL计）

氯化钠危害小麦发芽的临界浓度为2000mg/l，危害水稻发芽的临界浓度为1000mg/l。国标要求灌溉水的氯化物的含量应小于250 mg/l。

10、硫化物（以S计)

地下水（特别是温泉水）及生活污水，通常含有硫化物，其中一部分是在厌氧条件下，由于细菌的作用，使硫酸盐还原或由含硫有机物的分解而产生的。某些工矿企业，如焦化、造气、选矿、造纸、印染和制革等工业废水亦含有硫化物。

水中硫化物包括溶解性的 、 、 ，存在于悬浮物中的可溶性硫化物、酸可溶性金属硫化物以及未电离的有机、无机类硫化物。硫化氢易从水中逸散于空气、产生鸡蛋臭味，且毒性很大。硫化物是水体污染的一项重要指标。

硫化物浓度即使很低也会使土壤有臭味，因此禁止采用含硫化物的废水灌溉作物。国标要求灌溉水的硫化物的含量应小于1.0 mg/l。

11、汞及其化合物（按Hg计）

含汞0.005mg/l以上的水溶液灌溉水稻，糙米中含汞量均超过我国《食品中汞允许量》规定的0.02毫克/公斤的标准。汞在糙米及油菜中的残留量随灌溉液中汞的浓度的增加而增加。汞在水稻各器官中的分配为根>茎叶>壳>糙米。

灌溉水中含汞0.005mg/l，则汞在土壤表层即稍有积累，长期灌溉可造成汞在土壤表层的积累，污染土壤，造成对作物的危害。土壤中含汞量随灌溉水中汞的浓度的增加而增加。随灌溉水进入土壤中的汞主要集中在表层0－5厘米处。农作物能从被污染的土壤中吸收汞。作物中含汞量与土壤积累量成正相关。根据汞对农作物生长，产量的影响及农产品中的残留，在土壤的积累，考虑到汞的毒性较大，长期灌溉能污染土壤，拟定汞的农田灌溉水质标准为0.001mg/l。

12、镉及其化合物（按Cd计）

土壤对镉有很强的吸附力，特别是粘土和有机质多的土壤，易于造成镉含量的积蓄。当土壤的pH值偏酸时，镉的溶解度增高，而且在土壤中易移动，可能污染地下水，同时也易被植物从根部吸收；当土壤pH值偏碱时，镉的移动性差，作物也难以吸收。在铜、锌、砷、镉这些元素中以镉最容易造成土壤污染。

当灌溉水中或土壤中含有一定镉时，均可被农作物吸收和在土壤中造成积蓄，其吸收量和积蓄量的多少随灌溉水中镉浓度、灌溉量和污灌年限的增加而增加。农作物吸收镉后，镉在植物体内的分布顺序是根>茎叶>籽实。各种作物吸收镉的能力有很大差异，小麦的吸收能力比水稻高，而玉米的吸收能力又低于水稻。由于镉大量地积累在植物根、茎叶中，因此，在受镉严重污染的农田里，农作物的茎叶不宜作家畜饲料，根茬也不宜沤制肥料。为了防治土壤及在其上生长的农产品中有镉的积累，建议灌溉水中镉的最高允许浓度不应超过0.005mg/l。

13、砷及其化合物（按As计）

砷在土壤中的残留主要集中在表层，自上而下的移动性小。

利用含砷污水灌溉农田，随灌溉水中砷含量的增高和灌溉次数的增加，砷在土壤和作物中累积增加，使作物受害，污染收获物。0.05mg/l以上的砷使水稻减产15.9%。0.1mg/l以上的砷使油菜减产10.3%。水稻、油菜减产百分率均随砷浓度的增高而增加。用含砷0.25mg/l的水灌溉水稻，开始在糙米中出现残留。含砷0.5mg/l水灌溉油菜，在油菜中开始出现砷残留。用含砷0.5mg/l以下的灌溉水对水稻、油菜生长影响不明显；含0.5mg/l以上砷的水对水稻、油菜生长有抑制作用，抑制程度随砷的浓度增高而加大，含砷0.5mg/l为危害浓度，100mg/l为致死浓度。因为砷及其含砷化合物毒性很强，对人、蓄的健康有较大影响。规定灌溉水中的砷含量:水作、蔬菜不得超过0.05mg/l,旱作不得超过0.1mg/l。

14、六价铬化合物（按Cr 计）

含六价铬的灌溉水对水稻、小麦种子的萌发及其生长发育都有一定影响。水稻、小麦均能吸收灌溉水及土壤中的铬。铬对数种蔬菜及谷物的生长有刺激作用。铬浓度5mg/l对作物有害；浓度10mg/l时作物出现严重的萎黄病；铬与镍协同作用时，铬浓度仅2mg/l即对作物产生损害。铬还在作物内积累。吸收的铬主要积累在根中，其次是茎叶，少量积累在籽实里。

含铬污水灌溉后，土壤可以积累铬。植物吸收和土壤积累的铬都随灌溉水中铬的浓度的增加及灌溉年限的增加而增加。可通过增加土壤有机质施用量和适当提高土壤的pH值来减少铬污染造成的危害。为防止铬对农作物、土壤造成的污染危害，灌溉水中铬的最高允许浓度控制在0.1mg/l以下。国标要求灌溉水的六价铬的含量应小于0.1 mg/l。

15、铅及其化合物（按Pb计）

含铅污水灌溉农田，其最高允许量应在1.0mg/l以下，否则抑制植物生长。进入土壤的铅主要分布在土壤表层。当污灌水中铅的浓度为50ppm左右时，对水稻产生毒害作用。但污水中硫酸根离子含量较多时，易生成硫酸铅，就没有危害了。铅对植物毒性比砷、铜小。作物可以通过根吸收土壤或灌溉水中的铅，并主要积累在根部，只有极少部分转移到地上部。国标要求灌溉水的铅及其化合物的含量应小于0.1mg/l。

16、铜及其化合物（按Cu计）

含铜污水灌溉农田，其最高以允许量应在2.0mg/l左右。铜是植物必需的微量元素。植物缺铜时，幼叶尖端干枯，叶片脱落，生长受到抑制。谷类作物一般不能结实。土壤含铜过高时，作物主要积累在根部，造成根系发育恶化，减弱了根对各种营养成分的吸收。作物受害的程度，一般是随农业环境中铜的含量的增加而加重。铜被作物吸收后，以根部分布的最多，茎叶次之，籽粒中最少。国标要求灌溉水的铜及其化合物的含量应小于1.0 mg/l。

17、锰

锰浓度1～10mg/l对豆类有害；达5mg/l对橙和柑桔幼苗有致毒作用；锰浓度5～10mg/l对西红柿有致毒作用；锰浓度10～25mg/l对大豆和亚麻有致毒作用。

18、锌及其化合物（按Zn计）

锌是植物生长必需的微量元素。锌可以间接影响植物生长素的形成，在缺锌的土壤里，作物生长常常受到抑制，并出现各种病症。含锌废水灌溉农作物，锌可以在土壤内累积，并能富集。土壤里含锌过高时，主要伤害作物的根系，使根的伸长受到阻碍，叶子呈黄绿色，并逐渐萎黄，而且分孽少，茎短。小麦受锌危害，叶尖上即出现黄褐色的条斑点。被吸收的锌主要积蓄在植物的根部，也有一部分向茎叶中转移。锌在植物体内的移动性居于中等水平，向籽实中的转移不如镉。我国规定灌溉水中锌及其化合物的含量为不超过2.0mg/l。

19、氟化物（按F计）

氟在植物体的积累随着植物种类不同而有所差异。氟化物含量在34.0mg/l以下，水稻生长发育未受影响；113.25mg/l以上，水稻生长发育受到抑制；453mg/l可致水稻死亡，但此浓度以下对茄子无影响。含氟污水中有一定的磷酸盐，污灌后硫化细菌增加，可促进磷酸盐的转化，提高了土壤中可溶性磷的含量，有利作物生长。含氟污水灌溉后细菌数量增大，生物学过程旺盛，产量增加。由于不同作物对氟敏感程度不同，为避免对地面水和渔业的污染危害，为保护整个农业环境和人民健康，规定氟的灌溉标准为高氟区应小于2.0mg/l，一般地区应小于3.0mg/l。

20、氰化物（按游离氰根计）

50mg/l以上氰对水稻、油菜的生长、发育和产量有影响，并开始在糙米、油菜中有残留，残留量随灌溉浓度最高而加大。

根据不同生育期污灌氰残留量不同，在生产上利用含氰污水灌溉水稻宜在前期，不宜在后期。不同浓度氰在水稻根、茎、叶中有残留，残留量与浇灌浓度成正相关。残留量：根>茎叶>谷壳>糙米。根残留量占80%左右，茎叶占15%左右。不同浓度氰在土壤中有残留，残留量随着浓度增加而增大，但不与灌溉浓度成正比上升。土壤中氰的分解速度与气温和灌溉浓度有关，但无论在何种气温下，土壤中氰的分解速度都与灌溉氰的浓度成正相关。氰化物随水进入土壤后消失的速度较快，在土壤中不会逐年积累。一般大田土壤中，氰的年净化率都在90％以上。采取隔年清污轮灌，不会造成土壤和水稻的明显污染。国标要求灌溉水的氰化物的含量应小于0.5mg/l。

21、挥发性酚

灌溉水中的酚，高浓度时（50－1000mg/l）可影响作物的正常生长和产量，甚至造成作物的死亡（1000mg/l）。低浓度时（30mg/l）可促使作物增产。不影响作物正常生长和产量的安全浓度在50mg/l左右。灌溉水中的酚可造成作物体内酚量的增加。作物体内的酚量随灌溉水中酚浓度的提高而增加。作物体内酚积累量茎>根>籽粒。酚毒性较小，酚在作物中的积累问题，以及酚对作物生长、产量的影响问题，不会成为制定农田灌溉水质标准的限制因素。

含酚污水进入土壤，主要分布在土壤表层，50厘米以下的土层中酚的含量极少。土壤对酚具有较强的净化能力，酚在土壤中的年净化率在90%以上。因此，低浓度含酚污水灌溉后，不会影响土壤肥力，也不会造成土壤污染。国标要求灌溉水的挥发酚的含量应小于1.0 mg/l。