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,全社會防治意識不強(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、冶煉也會引起砷對土壤的污染。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,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)土壤膠體對重金屬和農(nóng)藥的吸附能力。強(qiáng)化對農(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),既要防治病蟲害對農(nóng)作物的威脅,又要把化肥、農(nóng)藥對環(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
改變耕作制度會引起土壤環(huán)境條件的變化,消除某些污染物的危害。對于污染嚴(yán)重的土壤,采取鏟除表土和換客土的方法;對于輕度污染的土壤,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。
