塑料污染丨农用地膜污染防治

2016年我国农作物地膜覆盖面积达到1.84×107hm²，成为世界上地膜覆盖栽培面积最大的国家。但是，农用地膜在提高作物产量的同时，其残留在耕地土壤中的碎片已成为我国北方地区主要的面源污染问题之一。

我国农用地膜使用与污染态势分析

1.农用地膜利用现状

地膜覆盖面积和使用量显著增加：

我国地膜覆盖面积从1992年的5.934×106hm²增长到2016年的1.84×107hm²，递增了2.11倍，年均增长率为8.76%，平均每年增加5.195×105hm²。

地膜使用量从1992年的3.803×105t增长到2016年的1.47×106t，增加了2.87倍，年均增长率为11.94%，平均每年增加4.54×104t，已占世界地膜使用总量的50%以上（数据来源于《中国农村统计年鉴》1992—2016 年）。

地膜使用区域由西部向东部急速扩展：

对各省覆膜面积的变化统计表明，1992年山东、四川、新疆、湖北是四个主要的覆膜大省（区）。

至2016年，以山东、甘肃、内蒙古、河北、河南为代表的中原地区覆膜栽培大省（区）已经形成；云南、四川成为西南地区覆膜栽培的主要种植区。

地膜覆盖栽培技术从我国中部向西北、东北、南方地区扩展，已覆盖全国所有省（市、区）。

2.农用地膜污染态势

沼气在未来必是非常重要的能源之一。沼气是多用途的可再生能源，可以替代传统的燃料产生热能和电能，它也可以在汽车工业中用作气体燃料。生物甲烷（优质沼气）也同样可以替代天然气用于化工生产。

据专家评估，由于厌氧消化（AD）是一个节能且环境友好的技术，通过厌氧消化产生的沼气比其他形式的生物能源有显著的优势。

残膜碎片障碍耕层形成，土壤理化性质下降，作物减产：

试验表明，当农田残膜量为225kg/hm²时，容重较无残膜土壤增加18.2%，土壤孔隙度降低13.8%，0~120cm 土层的土壤体积含水率下降、土壤水分下渗速度缓慢、生育期内土壤贮水量减少。

残膜对棉田土壤养分也有不同程度的影响，连作10年、15年和20年后，土壤速效磷下降29.14%、22.09%和38.34%，土壤速效钾先增加但随后明显降低，残留地膜不利于土壤中养分的矿化释放，导致当季供肥能力下降。

另有研究表明，农膜回收率低的农田连续覆膜3~5年后，小麦产量下降 2%~3%，玉米产量下降10%左右，棉花产量下降10%~23%，蔬菜产量下降14.6%~59.2%，作物减产显著。

地膜降解物致使环境污染风险增加：

残留地膜在土壤中可释放出无机污染物和有机污染物，对土壤性质和农作物的生长造成影响。

残留地膜中含有的增塑剂、抗氧化剂和阻燃剂是导致土壤有机物污染的主要原因，其中增塑剂多为酞酸酯类化合物，逐渐释放到环境中，对空气、水和土壤等造成污染，通过食物链进入人体危害健康，环境和健康风险加剧。

农用地膜残留污染成因

1.普通聚乙烯（PE）地膜材料降解难

农用地膜都是由高分子的聚乙烯化合物及其树脂制成的，这些物质具有分子质量大、性能稳定、耐化学侵蚀、能缓冲冷热等特性，很难在自然条件下进行光降解和热降解，也不易通过细菌和酶等生物方式降解，在一般情况下，残膜可在土壤中存留200~400年，将导致严重的区域农业面源污染。

2.地膜质量标准不达标

回收困难，再利用效率低

按照1992年我国轻工业部颁布实施的《聚乙烯吹塑农用地面覆盖薄膜标准》（GB 13735—1992），规定聚乙烯地膜最小厚度为0.008mm，但地膜实际厚度主要集中在0.004~0.008mm，考虑市场及价格，地膜生产商更倾向于生产超薄型地膜。

近年来，废旧农膜加工企业的市场利润率大幅降低，加工企业难以享受税收、电费等优惠政策，也进一步限制了地膜回收，导致地膜再利用效率低。

3.可降解地膜工艺不成熟，尚无合适替代产品

由于不同作物对降解地膜的宽度、延展性以及裂解起始期、裂解速率、降解率产品特性等需求差异较大，导致可降解地膜材料与农艺生产的配套性差。

例如：降解地膜材料本身延展性与播种机械不能配套，地膜黏连在打孔器上被拉伸，致使种子不能进入孔洞中而播在膜面上，造成约30%的播种失败。

同一降解地膜在不同气候条件下，裂解的起始期不同，使地膜增温保墒的效应存在地区差异。在使用过程中存在的问题，也制约了降解地膜的大面积推广，短期内还不能全部替代普通PE 地膜。

4.生产管理体系混乱，地膜污染控制

缺乏严格的监管机制

据不完全统计，我国拥有大小规模不等的地膜生产企业约800家，年生产能力3000t以下的小型企业约600家，由于产业政策、价格体系和供求关系等方面的原因，采用的农用树脂品牌多、乱、杂，货源不稳定，地膜产品质量不高，严重影响了地膜的使用和回收。

国家对农田地膜污染治理也缺乏相应的法律法规来监督和约束，农民仅将地表残膜简单回收一下，有的则直接就翻到土壤中。地膜回收点设置不足，农民捡拾的残膜也不能得到有效回收，基本都是焚烧或在田间地头堆置，往往造成地膜的二次污染。

农用地膜污染防治的战略措施

1.推进地膜标准化生产

从源头遏制不合格地膜进入农田

在推进地膜生产标准化过程中，各地应积极制定符合本区域实际情况的地方标准。

例如，2014年新疆颁布了《聚乙烯吹塑农用地面覆盖薄膜》地方强制标准（DB65T/3189—2014），标准中明确了农田地膜的最小公称厚度为0.01mm，并且耐候期必须大于180d。

这样的标准要求就是要保证新标准地膜在一个生产周期内不能破碎为碎片，生产结束后便于回收再利用。

2016年新疆又颁布了《新疆维吾尔自治区农田地膜管理条例》，从标准到立法层面对农田地膜科学使用给予了规定。

2.优化地膜覆盖方式，推广适时揭膜等技术

优化地膜覆盖方式，推进地膜科学使用，是减少农田残膜污染的重要环节。

开展地膜在不同作物和不同栽培模式下的科学合理施用，一是减少无效的超宽地膜覆盖，降低地膜覆盖率，有效减少地膜使用量。选择适宜宽度的地膜，可有效降低单位面积地膜使用量，减少农田残膜积累。

二是推广适时揭膜技术。在地膜发生破碎老化前，及时将地膜清除出农田。

3.加强残膜回收机械研发与推广

提高地膜机械化回收力度

残膜回收机的研发应与种植模式相适应。目前研发的重点是秸秆粉碎或拔出与残膜回收联合作业机，代表机型包括新疆农垦科学院4SJ-1.6型和4SJ-2.0型，机具结构相对复杂，在机械高速运转条件下难以保障残膜的回收率，这也是联合作业机研发的重点和难点。总体来看，残膜回收机械尚需加大研发力度。

4.加大降解地膜产品研发力度

研发完全降解地膜，其降解物质不会再造成二次污染。针对区域生态气候特点、作物生育期，在不同区域开展降解地膜的试验示范工作，准确地确定农用地膜裂解及降解规律，为新产品的研发提供依据。

实验表明，地膜厚度较大的降解膜裂解时间早于较薄的地膜；黑色降解膜腐解率高于白色膜，腐解速率随时间增加递减，这表明目前降解地膜的腐解率并非当年能够完全腐解，存在滞后效应。

综合地膜裂解和腐解特性，应研发起始裂解期晚、保证地膜增温保墒，同时在地膜翻入土壤后又能快速腐解的产品，以降低地膜残留。

5.构建农用地膜防治的法律法规体系

建议制定和健全残膜污染防控法律法规，使残膜防治有法可依。制定残膜残留量超标整治措施，统一并完善地膜生产、残留量标准，规范产品质量，将残膜污染防治工作纳入法制管理轨道。

参考文献

许咏梅，房世杰，马晓鹏，朱倩倩.农用地膜污染防治战略研究[J].中国工程科学,2018,20(5):96-102