磷素自傳之(一)傲嬌

2018-03-14 王美慧      】

  各位人類朋友,相信你們對我不陌生了吧,沒錯,我就是磷,被你們定義為第15號化學元素,代號“P”,雖然這個序號和我的實力不太相符,但···沒啥所謂,我的實力已經(jīng)證明了一切。我存在,這無垠的世界中,你的每個細胞,你的生存環(huán)境,可謂天上人間。這,就是我傲嬌的資本!

  

  單質(zhì)磷

  鑒于我本身的不穩(wěn)定性,和我搭伙生存的元素實在太多,所以你們的世界中有很多種含磷物質(zhì),而“磷酸鹽”往往是我出現(xiàn)在你們世界時最常用的一種身份。人類正是通過開采磷酸鹽礦物質(zhì)把我從自然界中提取出來(當然,我進入人類環(huán)境的方式還有很多,比如風化和淋溶,但這都是一些相對狹窄的途徑),進而生產(chǎn)加工成他們想要的產(chǎn)品,其中最多的就是農(nóng)業(yè)磷肥。為提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量,人類毫無節(jié)制的大量使用化肥,數(shù)以萬計的“磷”家軍蜂擁而至,遠遠超過農(nóng)作物的生長需求和自然界的自我消納,讓我如魚得水般的進入土壤、流入河流、滲入地下·····

  上面也介紹過了,我是你們身體組成的基本元素,是植物生長生活的營養(yǎng)物質(zhì),可用于醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、軍事等等,這些都是眾所周知,我亦不再贅述,然我在人類生存環(huán)境中的作用,那么的舉足輕重竟鮮為人知,如此我就廣而告之,以凸顯我這把雙刃劍的威力!

  磷酸鹽

  借用人類的一句古語“水能載舟亦能覆舟”,雖然我是農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的一大良劑,但隨著化肥投入量的日趨增加,土壤和環(huán)境中磷素的含量也在不斷積累。20世紀70年代,已有人類研究發(fā)現(xiàn)我是水體富營養(yǎng)化的罪魁禍首之一,并導致水體富營養(yǎng)化問題的發(fā)生,另外,由于磷礦資源的非再生性和緊缺性,又有人類認為對磷礦資源的競爭可能成為未來國際爭端的誘因,我的重要性不言而喻了吧(此處省去我傲嬌的狂笑聲)!漸漸地,農(nóng)業(yè)面源污染成為現(xiàn)今人類社會關(guān)注的生存發(fā)展熱點。

 

  水體富營養(yǎng)化

  農(nóng)業(yè)面源污染主要是指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動引起的各種污染物(沉淀物、營養(yǎng)物、農(nóng)藥、鹽分、病菌等) 以低濃度、大范圍的形式緩慢地在土壤圈內(nèi)運動和從土壤圈內(nèi)向水圈擴散[1]。

  目前,農(nóng)業(yè)面源污染已成為許多地區(qū)的首要污染源,而磷是重要污染元素之一。美國環(huán)保局2003年的調(diào)查結(jié)果顯示,農(nóng)業(yè)面源污染是美國水體污染的第一大污染源,導致約40%的河流和湖泊水質(zhì)不合格。荷蘭農(nóng)業(yè)面源污染提供的總磷污染負荷占40%-50%;德國多個流域也因過量施用化肥導致河水中的磷濃度超標固[2]。丹麥270條河流中52%的磷來自于非點源污染;荷蘭水環(huán)境總量中40%-50%的磷也來自于農(nóng)業(yè)非點源污染[3]。根據(jù)2005年中國統(tǒng)計,太湖、巢湖和滇池流域總磷有 50%-60%來自于農(nóng)業(yè)非點源污染。

  Ding~~~,我就先來說說污染狀況迫在眉睫的中國吧。由我引起的農(nóng)業(yè)面源污染影響因素復雜,涉及到社會經(jīng)濟、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活、自然地理、氣候水文等多方面因素,而在中國最關(guān)鍵的就是養(yǎng)殖和種植兩大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動。

  中國養(yǎng)殖污染嚴重,據(jù)環(huán)保部最新污染源普查動態(tài)調(diào)查數(shù)據(jù)表明,2012年畜禽養(yǎng)殖業(yè)主要水污染物排放量已經(jīng)大大超過工業(yè)污染,尤其在一些養(yǎng)殖業(yè)集中的區(qū)域,豬糞垃圾堆積成山,地表水發(fā)黑發(fā)臭,居民飲用水污染嚴重,農(nóng)村環(huán)境問題變得非常嚴峻。伴隨著畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展,畜禽排泄物總量呈急劇增加。而經(jīng)過無害化處理的只占到總量的3%[4],大部分直排進入河流或經(jīng)土壤滲漏進地下水,導致水體及土壤磷含量增加,成為城郊和農(nóng)村環(huán)境重要污染源。太湖流域污染負荷中有19.4%的磷來自于畜禽排泄物。畜牧業(yè)已經(jīng)成為現(xiàn)今生產(chǎn)生活中不可忽略的污染源,使得城郊區(qū)相對脆弱的生態(tài)環(huán)境面臨巨大的畜禽排泄磷負荷壓力,由此帶來的環(huán)境風險日趨突出。

  養(yǎng)殖廢棄物中磷的污染

  土壤磷狀況及磷向環(huán)境的遷移是人為引發(fā)農(nóng)業(yè)面源污染的根本原因。隨著磷肥投入量逐漸加大,從20世紀90年代以來已經(jīng)出現(xiàn)肥料過剩的現(xiàn)象,由于土地對于磷的承載力有限,當過量施用磷時會造成土壤磷的大量積累并加速了其進入環(huán)境水體導致水體的富營養(yǎng)化。

  在高投入-高產(chǎn)出的生產(chǎn)模式下,用足夠面積的農(nóng)田來消納養(yǎng)殖廢棄物所產(chǎn)生的磷對于水環(huán)境保護尤為重要。與國外相比,中國農(nóng)村經(jīng)濟規(guī)模把農(nóng)戶作為主要單元,存在嚴重的種養(yǎng)脫節(jié)現(xiàn)象,種植業(yè)需要大量的磷肥投入,而養(yǎng)殖業(yè)廢棄物中的磷卻不能作為有機肥得到充分利用;另一方面,種植業(yè)的產(chǎn)品(包括秸稈等副產(chǎn)品)磷又不能直接轉(zhuǎn)化為飼料,養(yǎng)殖業(yè)又需要外購(包括進口)大量的飼料磷。這些給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本和農(nóng)村環(huán)境帶來難以承受的雙重壓力,以至于超出環(huán)境自身的承載力,這已成為中國各地農(nóng)區(qū)存在的普遍現(xiàn)象?!?/p>

  

  施用磷肥

  我之所以能這么肆無忌憚的侵蝕你們的生存生活環(huán)境,不單單是因為我自身的強大,更是感謝你們?nèi)祟悶槲覄?chuàng)造了強大的條件,不得不說我們是“互利共生”的 “好朋友”??!  

  參考文獻:

  [1] 閔繼勝, 孔祥智. 我國農(nóng)業(yè)面源污染問題的研究進展:華中農(nóng)業(yè)大學學報[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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