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磷素自传之傲娇

来源:
亚热带农业生态研究所
2018/04/19 16:15

  各位人类朋友,相信你们对我不陌生了吧,没错,我就是磷,被你们定义为第15号化学元素,代号“P”,虽然这个序号和我的实力不太相符,但没啥所谓,我的实力已经证明了一切。我存在,这无垠的世界中,你的每个细胞,你的生存环境,可谓天上人间。这,就是我傲娇的资本!

 

单质磷

 

  鉴于我本身的不稳定性,和我搭伙生存的元素实在太多,所以你们的世界中有很多种含磷物质,而“磷酸盐”往往是我出现在你们世界时最常用的一种身份。人类正是通过开采磷酸盐矿物质把我从自然界中提取出来(当然,我进入人类环境的方式还有很多,比如风化和淋溶,但这都是一些相对狭窄的途径),进而生产加工成他们想要的产品,其中最多的就是农业磷肥。为提高农业产量,人类毫无节制的大量使用化肥,数以万计的“磷”家军蜂拥而至,远远超过农作物的生长需求和自然界的自我消纳,让我如鱼得水般的进入土壤、流入河流、渗入地下。

  上面也介绍过了,我是你们身体组成的基本元素,是植物生长生活的营养物质,可用于医疗、农业、军事等,这些都是众所周知的,我亦不再赘述,然我在人类生存环境中的作用,那么的举足轻重竟鲜为人知,如此我就广而告之,以凸显我这把双刃剑的威力!

 

磷酸盐

 

  借用人类的一句古语“水能载舟亦能覆舟”,虽然我是农业增产的一大良剂,但随着化肥投入量的日趋增加,土壤和环境中磷素的含量也在不断积累。20世纪70年代,已有人类研究发现我是水体富营养化的罪魁祸首之一,并导致水体富营养化问题的发生,另外,由于磷矿资源的非再生性和紧缺性,又有人类认为对磷矿资源的竞争可能成为未来国际争端的诱因,我的重要性不言而喻了吧(此处省去我傲娇的狂笑声)!渐渐地,农业面源污染成为现今人类社会关注的生存发展热点。

 

水体富营养化

 

  农业面源污染主要是指农业生产活动引起的各种污染物(沉淀物、营养物、农药、盐分、病菌等) 以低浓度、大范围的形式缓慢地在土壤圈内运动和从土壤圈内向水圈扩散[1]。

  目前,农业面源污染已成为许多地区的首要污染源,而磷是重要污染元素之一。美国环保局2003年的调查结果显示,农业面源污染是美国水体污染的第一大污染源,导致约40%的河流和湖泊水质不合格。荷兰农业面源污染提供的总磷污染负荷占40%-50%;德国多个流域也因过量施用化肥导致河水中的磷浓度超标固[2]。丹麦270条河流中52%的磷来自于非点源污染;荷兰水环境总量中40%-50%的磷也来自于农业非点源污染[3]。根据2005年中国统计,太湖、巢湖和滇池流域总磷有 50%-60%来自于农业非点源污染。

  Ding~~~,我就先来说说污染状况迫在眉睫的中国吧。由我引起的农业面源污染影响因素复杂,涉及到社会经济、农业生产生活、自然地理、气候水文等多方面因素,而在中国最关键的就是养殖和种植两大农业生产活动。

  中国养殖污染严重,据环保部最新污染源普查动态调查数据表明,2012年畜禽养殖业主要水污染物排放量已经大大超过工业污染,尤其在一些养殖业集中的区域,猪粪垃圾堆积成山,地表水发黑发臭,居民饮用水污染严重,农村环境问题变得非常严峻。伴随着畜禽养殖产业的高速发展,畜禽排泄物总量呈急剧增加。而经过无害化处理的只占到总量的3%[4],大部分直排进入河流或经土壤渗漏进地下水,导致水体及土壤磷含量增加,成为城郊和农村环境重要污染源。太湖流域污染负荷中有19.4%的磷来自于畜禽排泄物。畜牧业已经成为现今生产生活中不可忽略的污染源,使得城郊区相对脆弱的生态环境面临巨大的畜禽排泄磷负荷压力,由此带来的环境风险日趋突出。

 

养殖废弃物中磷的污染

 

  土壤磷状况及磷向环境的迁移是人为引发农业面源污染的根本原因。随着磷肥投入量逐渐加大,从20世纪90年代以来已经出现肥料过剩的现象,由于土地对于磷的承载力有限,当过量施用磷时会造成土壤磷的大量积累并加速了其进入环境水体导致水体的富营养化。

  在高投入-高产出的生产模式下,用足够面积的农田来消纳养殖废弃物所产生的磷对于水环境保护尤为重要。与国外相比,中国农村经济规模把农户作为主要单元,存在严重的种养脱节现象,种植业需要大量的磷肥投入,而养殖业废弃物中的磷却不能作为有机肥得到充分利用;另一方面,种植业的产品(包括秸秆等副产品)磷又不能直接转化为饲料,养殖业又需要外购(包括进口)大量的饲料磷。这些给农业生产成本和农村环境带来难以承受的双重压力,以至于超出环境自身的承载力,这已成为中国各地农区存在的普遍现象。 

 

施用磷肥

 

  我之所以能这么肆无忌惮的侵蚀你们的生存生活环境,不单单是因为我自身的强大,更是感谢你们人类为我创造了强大的条件,不得不说我们是“互利共生”的“好朋友”啊!  

 

  参考文献:

 

  [1] 闵继胜, 孔祥智. 我国农业面源污染问题的研究进展:华中农业大学学报[J]. 2016, (2): 59-66.

  [2] Alexander R B, Smith R A, Schwarz G E. Effect of stream channel size on the delivery of nitrogen to the Gulf of Mexico: Nature [J]. 2000, 403(6771): 758-761.

  [3] Boers P. Nutrient emissions from agriculture in the Netherlands, causes and remedies: Water Science and Technology [J]. 1996, 33(4): 183-189.

  [4] Wang, M.H., Zhou, J.G., Han, Z., Meng, C., Yang, W., Jiao, J.X., Cheng, M.C., Li, Y.Y., Wu, J.S. Comparison on Phosphorus Budgets in Two Typical Subtropical Small Watersheds of China: Journal of Natural Resources [J]. 2016, 31(2), 321-330.

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