農藥是農業豐産的重要保障。據統計,河北省每年因病蟲草鼠危害,糧食最少損失10%-15%,棉花約15%,水果、蔬菜20%-30%。我國曆史上十多次由于“南螟北蝗”造成的全國大饑荒,都是由于缺乏有效防治手段的結果。農藥的使用平均可以挽回20%-80%的損失,是抵抗農業有害生物的重要手段。
在化肥農藥減量增效方面,2015年河北省啟動化肥農藥使用量零增長行動,集中連片推進科學施肥、精準用藥,主要農作物化肥農藥使用量連續五年實現負增長,到2020年底主要農作物氮肥利用率達到40.58%,圓滿完成任務目标,但仍低于發達國家農藥利用率60%以上的水平。
據有關資料,近年來,河北省全省平均每年農田農藥使用量為4萬多噸,其中包括除草劑、殺蟲劑和除菌劑等。殺蟲劑中有機磷類、氨基甲酸酯類用量下降,拟除蟲菊酯類用量基本穩定,替代品種如氯蟲苯甲酰胺、甲維鹽等用量上升。甲胺磷、對硫磷、甲基對硫磷、久效磷、磷胺于2007年1月1日已全面停止使用,而且農業等部門對禁限用農藥的宣傳和管理力度不斷加強,高毒和高殘留殺蟲劑尤其是高毒有機磷農藥的用量持續大幅下降。
有機氯農藥(OCP)是主要的持久性有機污染物(POPs),具有環境持久保留、半揮發性、生物有毒性等特征。早在20世紀80年代已經禁用有機氯農藥。有機氯農藥被禁止後, 有機磷農藥成為中國農藥市場份額最大、使用最廣泛的一類農藥。相比難降解的有機氯農藥,有機磷農藥在土壤中殘留時間較短、易水解,但是有機磷具有較強的毒性,可以通過食物鍊富集作用造成食品農殘超标,還可轉化為持久性有機污染物,從而對人類健康和生态環境構成潛在的威脅。拟除蟲菊酯類農藥化學性質穩定、不易光解、殘留期長,對生态系統和人類健康有嚴重危害。拟除蟲菊酯類農藥屬于非離子型農藥,有機碳吸附系數高,容易被土壤吸附,而不容易随着徑流或者淋溶遷移,由于拟除蟲菊酯類農藥大多比較黏稠,不容易揮發,因此大多殘留在土壤表層。
農藥進入土壤後會進行一系列複雜的物理、化學和生物過程,包括土壤吸附和解吸附、揮發、化學和生物降解、植物吸收、地表徑流損失或者淋溶等,其中土壤吸附-解吸附和降解是兩個最主要的過程。土壤農殘的遷移轉化過程取決于農藥本身的性質(如溶解性)、土壤理化性質(如微生物活性、有機質含量)和環境條件(如溫度、降雨)的影響,土壤農殘的行為和歸趨取決于多種過程的綜合作用。
陽離子農藥百草枯和敵草隆可以與黏土礦物形成離子鍵而被強烈吸附,同時還能通過電荷轉移和範德華力增強吸附。有機質是影響拟除蟲菊酯降解的最主要因素,有機質含量越高降解速率越快,其次為pH,堿性越高降解速度越快。夏秋氣溫較高時,土壤中有機氯能夠通過蒸發釋放到大氣中,造成大氣污染。土壤農殘通過地表徑流進入到地表水,通過淋溶進入到地下水環境。吸附性強的農藥會更多地吸附到土壤固相中,而較少的随淋溶遷移,停留在土壤表層的農藥容易被生物降解,也有利于随着地表徑流遷移。相反,吸附性弱的農藥會更多地淋溶到深層土壤,而不利于降解作用。如具有較高的有機碳标化分配系數的聯苯菊酯、溴氰菊酯、氯氰菊酯,極易被土壤吸附而停留在土壤表層,表層農殘更容易通過徑流進入地表水,而溶解度較大的農藥如一些有機磷農藥會通過淋溶作用向土壤的中層和下層遷移,從而可能進入到地下水中造成污染。