农用薄膜对土壤污染现状原因与治理对策

彭训广;王彩虹;孙 力;孙越天

摘要:随着农用薄膜用量的不断增加,农用薄膜的土壤污染问题也日益突出。简析农用薄膜对土壤污染现状、原因与治理对策。

Abstract: With the increasing use of the agricultural plastic film, the pollution it brings is also becoming serious. The thesis describes the current situation and reasons of the soil pollution and the coping strategies are given.

关键词:农用薄膜;土壤污染;治理对策

Key words: agricultural plastic film; soil pollution; coping strategies

中图分类号:S15 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)04-0083-01

0引言

20世纪50年代初,日本和欧美发达国家开始将塑料薄膜应用于农业生产。由于地膜覆盖具有增温、保水、防虫、防草等功能,该项技术的使用带来了农业生产方式的改变和农业生产力的飞跃。我国于20世纪70年代末才开始在农业生产上使用塑料地膜覆盖技术,但却后来居上,取得了塑料农膜产量和使用量两个世界第一,大致相当于世界其他国家总和的1.6倍。农用塑料薄膜主要是棚膜和地膜,另外还包括遮阳网、防虫网、饲草用膜以及农用无纺布等。塑料薄膜广泛用作日光温室、塑料大棚及各种塑料小拱棚的覆盖材料。目前,我国各种棚膜年使用量约150万吨,年更新需求量约70万吨。其中我国地膜覆盖面积平均每年增长66.67万公顷左右,目前地膜覆盖面积已达1300多万公顷以上,每年地膜的实际消费量约45万吨,居世界首位。

1对土壤污染现状及产生的原因

目前多数农用薄膜为聚乙烯成分组成,这种材料的性能稳定,在自然环境中,其光解和生物分解性均较差,残膜仍留在土壤中很难降解。据农业部组织的地膜残留污染调查结果表明,地膜残留污染较重的地区,其残留量在90～135kg/hm2,高者达270kg/hm2。我国农膜年残留量高达35万吨,残膜率达42%。据对新疆维吾尔族自治区的调查发现,在被调查的16个县市中,废旧地膜平均残留量为37.8kg/hm2,其中最严重的地块达268.5kg/hm2,由于地膜污染造成的直接经济损失在1500万元以上。还有数据表明,1998年农膜用量达120.1万吨,其中地膜68.84万吨,覆盖面积967.4万公顷,是1982年的80余倍。当土壤中含废旧农膜过多时,耕作层土壤结构遭到破坏,土壤孔隙减少,土壤通气性和透水性降低,影响了水分和营养物质在土壤中的传输,使微生物和土壤动物的活力受到抑制。同时,也阻碍了农作物种子发芽、出苗和根系生长,造成作物减产。据黑龙江农垦环保部门测定,当土壤中残膜含量为每亩3.9kg时,可使玉米减产11%～23%,小麦减产9.0%～16.0%,蔬菜减产14.6%～59.2%。新疆生产建设兵团130团测定,连续覆膜3～5年的土壤,种小麦产量下降2%～3%,种玉米产量下降10%,种棉花下降10%～23%。连续覆膜的时间越长,残留量越大,对农作物产量影响越大,连续使用15年以后,耕地将颗粒无收。由此可知农用薄膜对土壤的污染已相当严重。

与国外农用薄膜污染相比较,我国农膜污染更加严重。除了一些普遍性的问题外,其主要原因是:农膜质量不佳、农用薄膜管理使用制度不健全和可降解性塑料研制的不尽完善。

1.1 农用薄膜质量问题国产农膜强度低,耐用性差,使用寿命短。其主要原因是农膜的熔融指数(MI)偏高。如国外制做棚模的树脂MI仅为0.5~1g/10分,而国内用料大多为2.6~3.4g/10分,甚至有的高达7g/10分,一些不宜用作农膜的树脂(如耐老化性差的高密度聚乙烯)也被用作农膜原料,其用量占农膜用量的1/5。这些劣质农膜易破碎,不易清除,这是造成残膜污染的重要原因。

1.2 残膜的环境管理薄弱残膜清除率低残膜清除率低的原因,除农膜质量问题外还有人为的因素。由于残膜收购价格太低,调动不起农民的积极性,人们只注意清理大张的残膜,而忽视了小块的只捡地表的,而不翻挖土里的。另外,清膜方式主要采用清除率低的人工方法,而未应用先进的机械设备,残膜率高达50%。

法规体系不健全我国目前尚未建立农膜环境方面的法规及农膜土壤残留标准,土壤残膜污染实际上处于放任自流的状态。而日本法律明确规定,不论使用何种农膜,农作物收割后不许有农膜存在,否则将罚款同时,日本也积极开展回收业务,使残膜得以再生和再利用。

2农用薄膜污染的防治对策

2.1 开发应用优质农膜农膜的强度和耐老化性主要与树脂性能农膜厚度以及是否加入抗氧化剂等老化助剂有关。田间试验表明,农膜树脂耐老化性能由高到低的顺序为:线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯。因此,要提高现有基础树脂的质量,必须开发生产农膜专用料和耐老化助剂另外,耐老化农膜的厚度必须在0.012mm以上,才能保证农膜使用后仍可大块(<0.5m2)清除。

2.2 推广可降解农膜降解农膜主要有以下三类:光降解、生物降解和光—生物降解。

农膜的光降解是将铁盐等光敏剂加到线性低密度聚乙烯和低密度聚乙烯等聚合物中,在光照的作用下,一般三个月左右能自动解体,使其较大的分子量降解到5000以下,并可被土壤微生物进一步降解。光降解受地理、气候制约大,很难达到较准的时空性,且不完全降解,因此应完善光降解类型,提高技术指标。

农膜的生物降解指聚合物残膜在土壤微生物作用下发生降解及同化。日本、联邦德国、瑞士等国家使用天然生物降解物质,如把土豆或玉米淀粉加到聚乙烯中浓度为30%-95%,有些还可配入少量的金属化合物,起催化降解作用。

农膜的光—生物降解指在农膜中加入淀粉和生物降解剂等,残膜在光解后可继续被天然存在的微生物作用变成低分子化合物、水和二氧化碳。最近北京塑料研究所研制成功了非淀粉可控光—生物降解塑料,120天内可完全降解。

上述降解膜必须具备以下条件:第一,安全性:农膜降解产物不会对土壤和农作物生长发育产生二次污染,也不会影响农产品品质;第二,适用性:降解膜的诱导期要适宜,诱导期结束后降解膜的降解彻底性要好,埋土部分的光解膜接受阳光照射后能继续降解;第三,经济性:只有价格合理,才有利于农膜的推广。

2.3 以天然纤维制品代替塑料农膜利用天然产物和农副产品的秸秆类纤维生产农用薄膜,可部分取代农用塑料,这是一种根治残膜污染的有发展前景的途径。

2.4 加强环保宣传教育,制定奖惩政策大力宣传农田残膜危害土壤,污染环境的严重性,深化农村广大群众对残膜危害的认识,真正提高群众的环保意识;同时实施奖惩政策,把清除农田残膜变成广大农民的自觉行动。

2.5 注重残膜的回收和加工利用组织农机部门研制除茬、整地相结合的清膜机械,扩大残膜回收利用范围,明确农田残膜的回收机构,确立合理的回收价格及残膜处理加膜工厂,对利用残膜为原料进行加工生产的工厂,应按国家有关利用“三废”的政策,给予减免税收。

2.6 制定相应的政策法规和农膜残留标准有关部门应尽快制定保护土壤资源的法规,如《农膜收购验收细则》、《农膜回收利用管理办法》等,对农膜残留量要有明确规定,使残膜污染防治工作走上法制轨道。