农药残留在环境中的行为过程、危害及治理措施

王俊伟，周春江，杨建国，贾峰勇，张 梁，王帅宇，刘艳珂

(北京市植物保护站,北京 100029)

农药是重要的农业生产资料，而农药的使用却是一把双刃剑，科学安全使用农药，对防病治虫、促进农业稳产高产具有重要的作用，但是由于不科学使用农药与施药技术落后等原因，会导致农药残留在植物与环境中，造成危害。本文论述了农药的使用现状，分析了在环境中的残留行为与危害，提出了应对措施建议。

1 农药使用现状

目前，我国病虫害防治仍以使用化学农药为主。据统计，2015年全国31个省、自治区、直辖市(不含西藏)农业农药使用商品量为92.64万吨，折百量为30万吨，其中，非生物农药占91.78%，生物农药占8.22%[1]。然而，由于我国农业病虫害防治中，背负式手动喷雾器仍为农民主要使用防治器械，这种大容量、雨淋式施药机械农药沉积性较差，农药流失严重，导致目前我国的农药利用率水平不高[2, 3]，据农业部测算，2015年我国农药利用率为36.6%[4]，这种现状使得大量农药未发挥作用直接进入到农田环境中，将对人体健康、环境生物、水、大气和土壤环境产生危害和污染[5]。

此外，由于农民缺乏环保意识，农药包装废弃物被随意丢弃在农田环境中。经过多年累积，残存在农田中农药包装废弃物数量惊人。而农药包装废弃物中会残存有农药，经雨水冲刷或浸泡，残存农药会流入农田环境中，造成环境污染[6]。

2 农药在环境中残留行为

喷洒后的农药在环境中主要有4个去向：一是沉积到靶标农作物上，二是直接或间接进入土壤中，三是通过降雨或地表径流冲刷，使大气中或地表土壤中的农药进入到水系中，四是通过蒸发作用与气流运动进入到大气中[7]。

2.1 农药残留在农作物中的行为过程 农药残留在农作物中的途径主要有2种，一是农作物通过茎、叶、种子等植株部位将具有内吸性的农药成分吸收到植株体内部进行病虫害防治，二是农作物通过根部系统对土壤中存在的农药进行吸收，积累在作物体内。例如萝卜、马铃薯、胡萝卜等根茎菜类作物的根部表皮可对农药进行直接吸收，残留在体内；莴苣、黄瓜等类型的农作物在吸收农药后，可残留在该植株的茎、叶、果实等食用部位。研究发现，不同类型植物对农药的吸收程度由强至弱分别为：根菜类>叶菜类>果实类[8, 9]。

2.2 农药残留在土壤中的行为过程

2.2.1 吸附 土壤通过化学吸附、氢键结合、配位价键结合以及物理吸附等形式将农药吸附在土壤颗粒的表面上[10, 11]。被土壤吸附的农药，其生理毒性与运动性随之发生了变化，一定意义上来看，这种吸附是土壤对农药一种净化作用。但这种净化作用的能力是有限的，当土壤理化性质产生变化以及土壤吸附量饱和时，土壤对农药的吸附能力将会显著降低[12]。

2.2.2 扩散 土壤中的农药随着水的淋溶在土壤中扩散迁移。农药在粘土矿物与有机质含量较少的砂质土壤中的移动性较强，而在粘粒含量高或有机质含量多的土壤中则不易移动。其中，除草剂比杀虫剂或杀菌剂更易移动。农药大多积累于土壤表层30cm土层内[9,11,12]。

2.2.3 挥发 进入土壤中的农药，无论是易挥发的农药，还是不易挥发的农药都可以通过蒸发作用从土壤表面进入到大气中。农药自身性质(如蒸气压、扩散系数、水溶性等)、农药浓度，土壤的理化性质(如土壤湿度、温度与土壤孔隙状况等)，施药方式与气候条件等因素会影响农药的挥发过程[9,11]。

2.2.4 降解 通过化学降解、水解、光解、微生物降解等过程，残留在环境中的农药会有一定的降解[11]，不同类型农药在环境中的降解时间具有不同的表现，降解时间由长到短的顺序依次为含重金属农药>有机氯类农药>取代脲类、均三氮苯和大部分磺酰脲类除草剂>拟除虫菊酯类农药>氨基甲酸酯类农药、有机磷类农药[7]。其中，含铅、砷、铜、汞等重金属类农药降解时间最长可达30年，有机氯类农药次之，最长可达15年，一些除草剂如2，4-D在土壤中能存在2～4周，而有机磷类农药只能存在几天。然而，随着农药残留量的逐年累积，破坏了环境的理化性质与微生物群落，使得环境降解农药能力日益衰弱[9,11]。

2.3 农药残留在水系中的行为过程 进入环境中的80%的农药绝大部分经生物圈物质循环最后汇集到水系中。进入水系中的农药主要有以下几方面去向：(1)残留在土壤中的农药随着地表径流或者农田排水系统进入到地表水体中，或向下淋溶进入到地下水中。(2)大气中随降水进入水系的农药。(3)含农药的废水、废液直接排放入水体。而不同水系中农药的污染程度由重到轻的顺序依次为雨水>河水>海水>自来水>地下水。据报道，美国、英国、日本等国家发现，在该国使用有机杀虫剂10年后，国内所有的主要河流都己受到污染，而我国也有类似的情况[7,13]。

2.4 农药残留在大气中的行为过程 农药从以下途径进入到大气中并进行运动：(1)在农药施用过程中，药剂经蒸发、分解作用，产生的气态物质，飘散在大气中。(2)农药从土壤中、地表面以及作物叶面等介质中扩散、蒸发而进入到大气中。(3)农药漂浮物随着农药生产企业与加工企业的生产废气排放到大气中。(4)进入到大气中的农药漂浮体或者被大气飘尘所吸附，或者以气体、气溶胶等形式漂浮在空气中，并随着大气气流的运动进行不断的范围扩散，甚至可以运动到很远的大气中去。据报道，在地球的南极圈、北极圈内、喜马拉雅山最高峰、高空中等从未使用过农药的地区中的积雪或生物体中均曾检侧到有机氯[7,13,14]。

3 农药在环境中残留危害

3.1 农药残留对农产品质量的危害 农药虽然对防控病虫草害、保障农产品产量具有积极的意义，但是不科学使用农药却是导致农产品中农药残留超标的重要原因。具体表现在：由于农民常年、单一使用同一农药品种，缺乏轮换用药知识，造成病虫草害抗药性增强，使得农民不断加大农药使用量与施药次数，导致部分农产品农药残留超标现象时有发生，威胁到了农产品的质量安全。残留在农产品中的农药被摄入人体内，会造成人体机能及器官的损害[14]。

3.2 农药残留对土壤的危害

3.2.1 残留在土壤中的农药对土壤中的微生物，原生动物，节肢动物，环节动物，软体动物以及线形动物等具有毒杀危害，破坏了土壤生态系统平衡[12, 15]。

3.2.2 部分农药的降解产物毒性会出现增强的现象，例如涕灭威降解后的产物涕灭威砜和涕灭威亚砜的毒性与涕灭威一样仍为剧毒类农药；杀虫脒虽属于中等毒性的农药，但是该农药在慢性试验中可使试验老鼠体内的组织患恶性血管瘤疾病，并且其代谢产物的致癌性比杀虫脒还高10倍[16]。

3.2.3 受到农药长期污染的土壤会出现明显的酸化现象，并且土壤的肥力也会随着污染程度的增加而减少，进而改变了原有的土壤结构，造成了土壤板结，最终影响植物的生长[17]。

3.2.4 进入到土壤中的农药成分，经过植株体或者食物链在人类或生物体内富集，进而产生持续的影响与危害[12]。

3.3 农药残留对水系的危害

3.3.1 残留在土壤中的农药随着地表径流、向下淋溶或大气降水进入到地表水体系统中，对所接触或饮用的人类及生物具有毒害作用[17]。

3.3.2 进入水系中的农药，对于水生生物具有毒害作用，降低水生生物群落密度[18]。

3.3.3 通过食物链在水生生物体内富集，并威胁到人类、水生生物以及与水密切接触的生物的健康与繁殖[7,19]。

3.4 农药残留对大气的危害

3.4.1 药剂经蒸发、分解作用，产生的气态物质，飘散在大气中，造成相邻田间敏感作物药害，或者飘浮到很远的地方产生危害[20,21]。

3.4.2 通过呼吸吸入，对人类及动物具有潜在的毒害威胁[22]。

3.4.3 通过降雨的方式进入土壤或水系，造成循环为害[7]。

4 措施建议

针对农药在环境中的残留危害，必须采取有效措施进行治理，以保障农业可持续发展，保护生态环境安全与生物健康安全。

4.1 加快推进高效低风险农药替代进程 加大生物农药、天敌与高效低毒低残留化学农药的研究与推广力度，加快毒性大、残留期长、药效低、易产生抗药性的农药品种替代进程，切实减少化学农药在环境中的使用量与残留量。

4.2 大力推进全程绿色防控技术 以预防为主、综合防控为原则，以专业化统防统治服务为载体，将农作物产前消毒预防、产中综合防控、产后无害化处理等绿色防控技术进行规模化推广与应用，以减轻病虫害发生程度，减少化学农药的投入量和施药次数。

4.3 加快推进高效精准植保机械更新 加大对烟雾机、低量精准施药机、静电喷雾机等具有较高农药利用率、较好喷雾性能的高效植保机械推广应用力度，以提高农药利用率，减少农药流失，减轻农药对环境的污染。

4.4 加大土壤污染治理力度 通过科学轮作、休耕与精准施肥补肥等多种农业措施，改善土壤物理结构与粘粒含量，增加土壤中有机质与离子含量，改善土壤酸碱度，增加有益微生物种类与数量；对于农药污染严重的土地，针对土壤残留农药种类，选用植物、微生物等进行土壤生物修复，以净化土壤，增强土壤对农药的降解能力。

4.5 加强科学安全用药技术培训 深入开展科学配药、精准施药、科学安全用药技术培训，强化施药人员的环保意识，引导农民使用科学高效低风险农药产品，逐步改善农民乱用、滥用、擅自增加农药使用量等不良习惯。

4.6 全面实施农药包装废弃物回收处理 按照最新修订的《农药管理条例》，深入探索政府部门，农药生产者、经营者、使用者共同参与的农药包装废弃物回收处置长效机制，并加强农药大包装研究推广，全面实施农药包装废弃物回收、再利用与处置工作，以清洁农田环境，减少残存农药对环境的污染。