1土壤污染概念

土壤是指陸地表面具有肥力、能夠生長植物的疏松表層,其厚度一般在2 m左右。土壤不但為植物生長提供機(jī)械支撐能力,并能為植物生長發(fā)育提供所需要的水、肥、氣、熱等肥力要素。近年來,由于人口急劇增長,工業(yè)迅猛發(fā)展,固體廢物不斷向土壤表面堆放和傾倒,有害廢水不斷向土壤中滲透,汽車排放的廢氣,大氣中的有害氣體及飄塵不斷隨雨水降落在土壤中。農(nóng)業(yè)化學(xué)水平的提高,使大量化學(xué)肥料及農(nóng)藥散落到環(huán)境中,導(dǎo)致土壤遭受非點(diǎn)源污染的機(jī)會(huì)越來越多,其程度也越來越嚴(yán)重,在水土流失和風(fēng)蝕作用等的影響下,污染面積不斷擴(kuò)大。因此,凡是妨礙土壤正常功能,降低農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量,通過糧食、蔬菜、水果等間接影響人體健康的物質(zhì)都叫做土壤污染物[1-2]。

當(dāng)土壤中有害物質(zhì)過多,超過土壤的自凈能力,引起土壤的組成、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化,微生物活動(dòng)受到抑制,有害物質(zhì)或其分解產(chǎn)物在土壤中逐漸積累,通過“土壤→植物→人體”,或通過“土壤→水→人體”間接被人體吸收,達(dá)到危害人體健康的程度,就是土壤污染。

2我國土壤污染現(xiàn)狀與危害

2.1土壤污染的現(xiàn)狀

目前,我國土壤污染的總體形勢嚴(yán)峻,部分地區(qū)土壤污染嚴(yán)重,在重污染企業(yè)或工業(yè)密集區(qū)、工礦開采區(qū)及周邊地區(qū)、城市和城郊地區(qū)出現(xiàn)了土壤重污染區(qū)和高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。土壤污染類型多樣,呈現(xiàn)出新老污染物并存、無機(jī)有機(jī)復(fù)合污染的局面。土壤污染途徑多,原因復(fù)雜,控制難度大。土壤環(huán)境監(jiān)督管理體系不健全,土壤污染防治投入不足,全社會(huì)防治意識(shí)不強(qiáng)。由土壤污染引發(fā)的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題和群體性事件逐年增多,成為影響群眾身體健康和社會(huì)穩(wěn)定的重要因素[3]。

2.2土壤污染的危害

2.2.1土壤污染導(dǎo)致嚴(yán)重的直接經(jīng)濟(jì)損失。初步統(tǒng)計(jì),全國受污染的耕地約有1 000萬hm2,有機(jī)污染物污染農(nóng)田達(dá)3 600萬hm2,主要農(nóng)產(chǎn)品的農(nóng)藥殘留超標(biāo)率高達(dá)16%~20%;污水灌溉污染耕地216.7萬hm2,固體廢棄物堆存占地和毀田13.3萬hm2。每年因土壤污染減產(chǎn)糧食超過1 000萬t,造成各種經(jīng)濟(jì)損失約200億元。

2.2.2土壤污染導(dǎo)致生物產(chǎn)品品質(zhì)不斷下降。因農(nóng)田施用化肥,大多數(shù)城市近郊土壤都受到不同程度的污染,許多地方糧食、蔬菜、水果等食物中鎘、砷、鉻、鉛等重金屬含量超標(biāo)或接近臨界值。每年轉(zhuǎn)化成為污染物而進(jìn)入環(huán)境的氮素達(dá)1 000萬t,農(nóng)產(chǎn)品中的硝酸鹽和亞硝酸鹽污染嚴(yán)重。農(nóng)膜污染土壤面積超過780萬hm2,殘存的農(nóng)膜對(duì)土壤毛細(xì)管水起阻流作用,惡化土壤物理性狀,影響土壤通氣透水,影響農(nóng)作物產(chǎn)量和農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。

2.2.3土壤污染危害人體健康。土壤污染會(huì)使污染物在植物體內(nèi)積累,并通過食物鏈富集到人體和動(dòng)物體中,危害人體健康,引發(fā)癌癥和其他疾病。

2.2.4土壤污染導(dǎo)致其他環(huán)境問題。土壤受到污染后,含重金屬濃度較高的污染土容易在風(fēng)力和水力作用下分別進(jìn)入到大氣和水體中,導(dǎo)致大氣污染、地表水污染、地下水污染和生態(tài)系統(tǒng)退化等其他次生生態(tài)環(huán)境問題。

3造成土壤污染的原因

3.1過量施用化肥

我國每年化肥施用量超過4100萬t。雖然施用化肥是農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的重要措施,但長期大量使用氮、磷等化學(xué)肥料,會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu),造成土壤板結(jié)、耕地土壤退化、耕層變淺、耕性變差、保水肥能力下降、生物學(xué)性質(zhì)惡化,增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本,影響了農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量;未被植物吸收利用和根層土壤吸附固定的養(yǎng)分,都在根層以下積累或轉(zhuǎn)入地下。殘留在土壤中的氮、磷化合物,在發(fā)生地面徑流或土壤風(fēng)蝕時(shí),會(huì)向其他地方轉(zhuǎn)移,擴(kuò)大了土壤污染范圍。過量使用化肥還使飼料作物含有過多的硝酸鹽,妨礙牲畜體內(nèi)氧氣的輸送,使其患病,嚴(yán)重導(dǎo)致死亡[4]。

3.2農(nóng)藥是土壤的主要有機(jī)污染物

全國每年使用的農(nóng)藥量達(dá)50萬~60萬t,使用農(nóng)藥的土地面積在2.8億hm2以上,農(nóng)田平均施用農(nóng)藥13.9 kg/hm2。直接進(jìn)入土壤的農(nóng)藥,大部分可被土壤吸附,殘留于土壤中的農(nóng)藥,由于生物和非生物的作用,形成具有不同穩(wěn)定性的中間產(chǎn)物或最終產(chǎn)物無機(jī)物。噴施于作物體上的農(nóng)藥,除部分被植物吸收或逸入大氣外,約有1/2左右散落于農(nóng)田,又與直接施用于田間的農(nóng)藥構(gòu)成農(nóng)田土壤中農(nóng)藥的基本來源。農(nóng)作物從土壤中吸收農(nóng)藥,在植物根、莖、葉、果實(shí)和種子中積累,通過食物、飼料危害人體和牲畜的健康。

3.3重金屬元素引起的土壤污染

全國320個(gè)嚴(yán)重污染區(qū)約有548萬hm2土壤,大田類農(nóng)產(chǎn)品污染超標(biāo)面積占污染區(qū)農(nóng)田面積的20%,其中重金屬污染占80%,糧食中重金屬鎘、砷、鉻、鉛、汞等的超標(biāo)率占10%。被公認(rèn)為城市環(huán)境質(zhì)量優(yōu)良的公園存在著嚴(yán)重的土壤重金屬污染。汽油中添加的防爆劑四乙基鉛隨廢氣排出污染土壤,使行車頻率高的公路兩側(cè)常形成明顯的鉛污染帶。砷被大量用作殺蟲劑、殺菌劑、殺鼠劑和除草劑,硫化礦產(chǎn)的開采、選礦、冶煉也會(huì)引起砷對(duì)土壤的污染。汞主要來自廠礦排放的含汞廢水。土壤組成與汞化合物之間有很強(qiáng)的相互作用,積累在土壤中的汞有金屬汞、無機(jī)汞鹽、有機(jī)絡(luò)合態(tài)或離子吸附態(tài)汞,所以,汞能在土壤中長期存在。鎘、鉛污染主要來自冶煉排放和汽車尾氣沉降,磷肥中有時(shí)也含有鎘[5]。

3.4污水灌溉對(duì)土壤的污染

我國污水灌溉農(nóng)田面積超過330萬hm2。生活污水和工業(yè)廢水中,含有氮、磷、鉀等許多植物所需要的養(yǎng)分,所以合理地使用污水灌溉農(nóng)田,有增產(chǎn)效果。未經(jīng)處理或未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)污水中含有重金屬、酚、氰化物等許多有毒有害的物質(zhì),會(huì)將污水中有毒有害的物質(zhì)帶至農(nóng)田,在灌溉渠系兩側(cè)形成污染帶。

3.5大氣污染對(duì)土壤的污染

大氣中的二氧化硫、氮氧化物和顆粒物等有害物質(zhì),在大氣中發(fā)生反應(yīng)形成酸雨,通過沉降和降水而降落到地面,引起土壤酸化。冶金工業(yè)排放的金屬氧化物粉塵,則在重力作用下以降塵形式進(jìn)入土壤,形成以排污工廠為中心、半徑為2~3 km范圍的點(diǎn)狀污染。

3.6固體廢物對(duì)土壤的污染

污泥作為肥料施用,常使土壤受到重金屬、無機(jī)鹽、有機(jī)物和病原體的污染。工業(yè)固體廢物和城市垃圾向土壤直接傾倒,由于日曬、雨淋、水洗,使重金屬極易移動(dòng),以輻射狀、漏斗狀向周圍土壤擴(kuò)散。

3.7牲畜排泄物和生物殘?bào)w對(duì)土壤的污染

禽畜飼養(yǎng)場的廄肥和屠宰場的廢物,其性質(zhì)近似人糞尿。利用這些廢物作肥料,如果不進(jìn)行物理和生化處理,則其中的寄生蟲、病原菌和病毒等可引起土壤和水域污染,并通過水和農(nóng)作物危害人群健康。

3.8放射性物質(zhì)對(duì)土壤的污染

土壤輻射污染的來源有鈾礦和釷礦開采、鈾礦濃縮、核廢料處理、核武器爆炸、核實(shí)驗(yàn)、燃煤發(fā)電廠、磷酸鹽礦開采加工等。大氣層核試驗(yàn)的散落物可造成土壤的放射性污染,放射性散落物中,90Sr、137Cs的半衰期較長,易被土壤吸附,滯留時(shí)間也較長。

4我國土壤污染的治理措施

4.1施用化學(xué)改良劑,采取生物改良措施,增加土壤環(huán)境容量,增強(qiáng)土壤凈化能力

向土壤中施用石灰、堿性磷酸鹽、氧化鐵、碳酸鹽和硫化物等化學(xué)改良劑,加速有機(jī)物的分解,使重金屬固定在土壤中,降低重金屬在土壤及土壤植物體的遷移能力,使其轉(zhuǎn)化成為難溶的化合物,減少農(nóng)作物的吸收,以減輕土壤中重金屬的毒害。針對(duì)有機(jī)物污染,用植物、細(xì)菌、真菌聯(lián)合加速有機(jī)物降解。針對(duì)無機(jī)物污染,利用植物修復(fù)可以把一部分重金屬從土壤中帶走。

增加土壤有機(jī)質(zhì)含量、砂摻粘改良性土壤,增加和改善土壤膠體的種類和數(shù)量,增加土壤對(duì)有害物質(zhì)的吸附能力和吸附量,從而減少污染物在土壤中的活性。發(fā)現(xiàn)、分離和培養(yǎng)新的微生物品種,以增強(qiáng)生物降解作用。

4.2強(qiáng)化污染土壤環(huán)境管理與綜合防治,大力發(fā)展清潔生產(chǎn)

控制和消除土壤污染源,組織有關(guān)部門和科研單位,篩選污染土壤修復(fù)實(shí)用技術(shù),加強(qiáng)污染土壤修復(fù)技術(shù)集成,選擇有代表性的污灌區(qū)農(nóng)田和污染場地,開展污染土壤治理與修復(fù)。重點(diǎn)支持一批國家級(jí)重點(diǎn)治理與修復(fù)示范工程,為在更大范圍內(nèi)修復(fù)土壤污染提供示范、積累經(jīng)驗(yàn)。合理利用污染土地,嚴(yán)重污染的土壤可改種非食用經(jīng)濟(jì)作物或經(jīng)濟(jì)林木以減少食品污染。科學(xué)地進(jìn)行污水灌溉,加強(qiáng)土壤污灌區(qū)的監(jiān)測和管理,了解水中污染物的成分、含量及其動(dòng)態(tài),避免帶有不易降解的高殘留污染物隨機(jī)進(jìn)入土壤。

增施有機(jī)肥,提高土壤有機(jī)質(zhì)含量,增強(qiáng)土壤膠體對(duì)重金屬和農(nóng)藥的吸附能力。強(qiáng)化對(duì)農(nóng)藥、化肥、除草劑等農(nóng)用化學(xué)品管理。增施有機(jī)肥同時(shí)采取防治措施,不僅可以減少對(duì)土壤的污染,還能經(jīng)濟(jì)有效地消滅病、蟲、草害,發(fā)揮農(nóng)藥的積極效能。在生產(chǎn)中合理施用農(nóng)藥、化肥,控制化學(xué)農(nóng)藥的用量、使用范圍、噴施次數(shù)和噴施時(shí)間,提高噴灑技術(shù),改進(jìn)農(nóng)藥劑型,嚴(yán)格限制劇毒、高殘留農(nóng)藥的使用,大力發(fā)展高效、低毒、低殘留農(nóng)藥。大力發(fā)展生物防治措施。

大力推廣閉路循環(huán)、無毒工藝,以減少或消除污染物的排放。對(duì)工業(yè)“三廢”進(jìn)行回收凈化處理,化害為利,嚴(yán)格控制污染物的排放量和濃度。大力推廣和發(fā)展清潔生產(chǎn)。

針對(duì)土壤污染物的種類,種植有較強(qiáng)吸收能力的植物,降低有毒物質(zhì)的含量,或通過生物降解凈化土壤,通過改變耕作制度、換土、深翻等手段,施加抑制劑改變污染物質(zhì)在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化方向,減少農(nóng)作物的吸收,提高土壤pH值,促使鎘、汞、銅、鋅等形成氫氧化物沉淀。

根據(jù)土壤的特性、氣候狀況和農(nóng)作物生長發(fā)育特點(diǎn),既要防治病蟲害對(duì)農(nóng)作物的威脅,又要把化肥、農(nóng)藥對(duì)環(huán)境和人體健康的危害限制在最低程度。利用物理、物理化學(xué)原理治理污染土壤。大力開展植樹造林,提高森林覆蓋率,維護(hù)森林生態(tài)系統(tǒng)平衡。

4.3調(diào)控土壤氧化還原條件

調(diào)節(jié)土壤氧化還原電位,使某些重金屬污染物轉(zhuǎn)化為難溶態(tài)沉淀物,控制其遷移和轉(zhuǎn)化,降低污染物的危害程度。調(diào)節(jié)土壤氧化還原電位主要是通過調(diào)節(jié)土壤水分管理和耕作措施實(shí)現(xiàn)。

4.4改變耕作制度,實(shí)行翻土和換土

改變耕作制度會(huì)引起土壤環(huán)境條件的變化,消除某些污染物的危害。對(duì)于污染嚴(yán)重的土壤,采取鏟除表土和換客土的方法;對(duì)于輕度污染的土壤,采取深翻土或換無污染客土的方法。

4.5采用農(nóng)業(yè)生態(tài)工程措施

在污染土壤上繁殖非食用的種子、種經(jīng)濟(jì)作物,從而減少污染物進(jìn)入食物鏈的途徑;或利用某些特定的動(dòng)植物和微生物較快地吸走或降解土壤中的污染物質(zhì),從而達(dá)到凈化土壤的目的。

4.6工程治理

利用物理(機(jī)械)、物理化學(xué)原理治理污染土壤,是一種最為徹底、穩(wěn)定、治本的措施,但投資大,適于小面積的重度污染區(qū),主要有隔離法、清洗法、熱處理、電化法等。近年來,把其他工業(yè)領(lǐng)域,特別是污水、大氣污染治理技術(shù)引入土壤治理,為土壤污染治理研究開辟了新途徑。

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