農田土壤環境范文

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農田土壤環境

篇1

關鍵詞:農田土壤;環境質量監測;對策;建議

1 引言

土壤既是自然環境的構成要素,又是農業生產最重要的自然資源,其不但為植物生長提供機械支撐能力,而且能為植物生長發育提供所需要的水、肥、氣、熱等肥力因素。隨著城市化進程及工業的迅速發展,重金屬、化學農藥等污染物通過污水灌溉、大氣煙塵沉降、垃圾填埋處理等各種途徑進入土壤。土壤中的重金屬因不能被微生物降解,不易移動,故會不斷積累,造成嚴重污染;化學農藥,特別是有機氯農藥,雖然已經被禁止使用多年,但是由于這類農藥脂溶性高,化學性質穩定且難于降解,因而在土壤、水等農田環境中仍常被檢出。

我國正面臨由傳統農業向現代有機農業的重要轉變,了解土壤環境質量的現狀日益重要。這些基礎信息不僅是進行農業機構調整,以及無公害農產品、綠色食品和有機食品生產的需要,也是進行環境治理和土地可持續利用規劃的需要。然而,近年來隨著社會經濟的迅猛發展和城市化、工業化步伐的不斷加快,我市的土壤環境安全存在隱患。一方面,土地資源緊缺,土壤板結,土壤肥力下降;另一方面,土壤受到重金屬、無機鹽、有機物和病原體等物質的污染,對生態環境、食品安全和農業可持續發展構成一定的威脅。

2 當前土壤環境監測中存在的主要問題及原因分析

2.1 當前土壤環境監測中存在的主要問題

2.1.1 土壤監測結果可比性差

通過對多年土壤監測數據的統計分析,土壤定位監測數據之間的可比性較差,主要反映在數據波動性比較大,造成長期定位監測目的不明確,結論可行性差,只能一年一個說法的狀態。

2.1.2 土壤和產品中金屬相關性問題

根據多年定位監測數據統計,土壤中的重金屬和產品中重金屬含量之間的相關性較差。土壤中重金屬含量超過土壤環境質量標準,但農產品中重金屬含量卻有時很低,甚到低于土壤中重金屬正常水平下農產品中重金屬含量。這就造成農業環境監測往往不被重視。

2.2 當前土壤環境監測中存在的原因分析

2.2.1 造成土壤監測結果可比性差的主要原因

一方面可能是土壤本身性狀復雜,分布不均勻;另一方面采樣及分析過程中帶來的,不同年份檢測方法、檢測手段的改進和變化所引入的`差。

2.2.2 造成土壤和農產品中重金屬相關性差的主要原因

一方面可能是農產品中重金屬含量的多種因素影響,如環境中重金屬含量、農作物的不同生理特性、不同環境條件土壤理化特性、氣候條件等、不同的生產栽培技術施肥、灌溉等等,相互作用相互疊加造成兩者相關性較差;另一方面在土壤和農產品質量分析過程中質量監控措施不得力,造成監測結果偏差,影響正確結論。

3 農田土壤環境質量監測的對策與建議

農田土壤質量監測是一項長期性的農業環境保護基礎性工作,任務艱巨而龐大,質量保證和質量控制措施至關重要,建議:

建立和完善農田土壤環境監測質量保證體系。制定和補充完善切實可行的質量保證制度、質保技術方案和實施細則,對國家尚未有具體規定的和落后于監測技術發展與管理需要的原有的規定規范應抓緊制定或修訂。

逐步建立環境監測儀器的標準化管理體系。對監測器材進行招標采購,開展檢定校驗、維修、技術培訓、咨詢服務等工作。建立和完善儀器設備的開箱驗收制度、建檔制度和維護保養制度等。

做好環境監測質量保證工作的程序化管理。為消除影響環境監測質量的諸因素,應制定相應的控制程序,并以規定、制度等文件形式固定下來,對凡是提供監測數據的監測站都要求必須執行全面的質量管理。真正做到人人工作有標準、有要求、有質量。

3.1 加強考核培訓,提高監測人員素質

定期對監測人員進行采樣規范、檢測方法、數據修訂等知識的更新培訓,鼓勵監測人員進行系統全面的理論學習,提高綜合素質,精確理解、各項規范準則的內涵及要求,減少理解性誤差。

通過理論考試和實際動手操作等形式對監測人員進行技能考核,要求熟練掌握承檢項目的檢測方法,盡量減小主觀影響,達到實驗室分析誤差最小化的目的。

3.2 加強檢測方法和檢測程序的控制

檢測過程中采用各級操作規程盡量是最新版本,檢測時盡量選用國際、國家、行業、地方規定的并經過論證后的方法。

實驗室應明確檢測方法選擇的確定程序,確定在同一項目檢測方法的選擇上,一定范圍內選用相同前處理的檢測方法,減少檢測方法差異帶來的誤差,從而降低對不同時期檢測結果可比性的影響。

3.3 加強對儀器設備和環境條件的控制

儀器是檢測質量控制關鍵環節,檢測過程中應保證儀器設備處于正常狀態,并經計量部門檢定合格后使用。同時在檢定合格周期內用標準物質進行檢查維保,并記錄。

環境條件如溫濕度、振動、灰塵、電磁干擾等控制在適當范圍內,保證儀器設備的系統穩定性,檢測結果的有效性和測量的準確性,從而保證檢測結果可比性。

3.4 進行實驗室間比對試驗,加強實驗室間的質量控制

室間外檢分送同一樣品到不同實驗室,按同一方法進行檢測,確定各試驗室間的誤差,誤差較大的試驗室其數據不參加統計。

方法比對對同一檢測項目,選用具有可比性的不同方法進行比對,確定不同方法之間的誤差,誤差較大的檢測方法不推薦使用。

4 結論

農田土壤環境質量監測是一項長期性的農業環境保護基礎性工作,任務艱巨而龐大,質量保證和質量控制措施至關重要,建議:

第一,建立和完善土壤環境保護的專項法律法規,使得土壤環境質量監測工作有法可依。

第二,健全土壤環境質量標準體系,修訂和完善土壤環境質量監測分析方法、標準樣品等環境質量標準及相應的技術規范體系,為土壤環境質量監測工作做好技術準備。

第三,構建農田土壤環境質量監測網絡,有針對性地開展農田土壤環境質量監測工作。

第四,進行實驗室間比對試驗,加強實驗室間的質量控制;定期對實驗室能力進行驗證考核,未參加考核或考核不合格實驗室的數據不參與統計。

參考文獻:

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[4] 胡瓊.垃圾填埋場中鉛、銅、鋅鐵在土壤植物中的遷移[J].上海環境科學.2013

[5] 鮑士旦.土壤農化分析[M].中國農業出版社.2009

篇2

關鍵詞:土壤;鉛、鎘;結果分析

土壤是生態環境的重要組成部分,與人類關系極為密切,是人類賴以生存的主要自然資源。土壤中鉛、鎘來源包括自然來源和人為來源,前者主要來自巖石礦物中的本底值;后者則由于人口增長,社會發展,大量含鉛鎘的三廢排放以及農藥、化肥施用,導致土壤中鉛鎘含量累積。大量鉛、鎘進入土壤后,使農作物產量和質量下降,通過食物鏈最終危害人類健康,因而引起了世界各國的重視。因此,開展農村土壤環境質量普查,了解土壤污染狀況,為防止和治理土壤污染提供科學依據。

1 資料與方法

1.1一般資料 按照《四川省2012年~2015年農村環境衛生監測工作方案》的通知要求,每年隨機選擇瀘縣的5個鎮,每個鎮隨機選擇4個行政村作為監測點,每個監測點采集村中農田土壤1份進行鉛、鎘檢測。4年共監測80份農田土壤。

1.1.1采樣方法 每個監測點采集村中農田土壤1份,采樣時,采集5~20cm深表層土壤,在1m2范圍內按照5點取樣法采集土壤混合為一個樣品,總量為1000g左右,用密封的食品級塑料袋裝回實驗室。

1.1.2樣品制備 將采集的土壤樣品經自然風干,用四分法縮分至約100g,除去土壤中石子和動植物殘體等異物,用木棒研壓,通過2mm尼龍篩,混勻。用瑪瑙研缽將通過2mm尼龍篩的土樣研磨至通過100目的尼龍篩,混勻后備用[1]。

1.2儀器 瑞士梅特勒AE260萬分之一電子天平、上海新儀MDS-2002A微波消解儀、PerkinElmer(美國)PinAAcle900T原子吸收儀[1]。

1.3方法 土樣經氫氟酸、硝酸、高氯酸微波消解后按照《土壤質量鉛、鎘的測定石墨爐原子吸收分光光度法》(GB/T17141-1997)規定的方法檢驗,同時做土樣質控、平行雙樣和空白實驗[1]。

1.4評價標準 引用《土壤環境質量標準》(GB15618-1995)對檢測結果進行土壤環境質量分析。土壤環境質量一級標準:主要適用于國家規定的自然保護區、集中式生活飲用水源地等,土壤清潔,重金屬含量低,基本保持自然背景水平;二級標準:主要適用于一般農田、蔬菜地、牧場等,土壤尚清潔,但已受人為活動影響,開始出現重金屬積累,有輕度污染,尚未構成危害,是為保障農業生產,維護人體健康的土壤限制值;三級標準:主要適用于林地土壤及污染物容量較大的高背景值土壤和礦產附近等地的土壤,為保障農林生產和植物正常生長的土壤臨界值[2]。土壤環境鉛、鎘質量標準,見表1。

2 結果

2012年~2015年檢測樣品80份。鉛、鎘含量平均值分別為16.3 mg/Kg和0.18 mg/Kg,一級土壤的鉛79份占98.7%,鎘63份占78.8%;二級土壤的鉛1份占1.3%,鎘17份占21.2%;無三級土壤。2012年~2015年土壤中鉛、鎘含量情況按年份統計,見表2。

3 討論

土壤重金屬污染又以鉛、鎘最為嚴重。土壤鉛污染主要來自燃煤廢氣、含鉛粉塵沉降以及工業用鉛共有的"三廢"排放等;土壤中的鎘主要來自農藥化肥施用、污水灌溉、含重金屬廢棄物的堆積等。土壤重金屬不能被微生物降解,又因土壤吸附螯合作用不易隨水淋濾而易于積累,長期存在于土壤中,轉化為毒性更大的化合物,具有長期危害性。一方面重金屬污染使得土壤貧瘠化,破壞耕地,減少莊稼種植收成,直接造成經濟損失。另一方面重金屬非常容易被植物吸收,通過土壤-作物-食物-人體的食物鏈富集威脅人類的健康。

檢測結果表明:瀘縣農村土壤環境鉛、鎘重金屬無超標情況,土壤中鎘受到輕度污染,說明已經有污染進入,應引起重視,做好調查工作,找出和控制土壤污染源,防止污染物繼續進入土壤,切實保護好土壤環境。

瀘縣是以農業生產為主的農業大縣,川南主要的魚米之鄉,保護好土壤環境質量尤為重要。"預防為主,防治結合",加強環境保護意識,控制"三廢"排放,合理使用有機肥,提高土壤有機質。依靠科技進步,提倡生態農業,發展高效集約環保型農業,保護好土壤生態環境,實現農業的可持續發展。

參考文獻:

篇3

摘要:通過對襄陽市16個點位農田土壤實地調查、采集及實驗室分析測定其重金屬含量,采用單項污染指數法和綜合污染指數法,評

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[7] 國家環保總局.GB15618-1995土壤環境質量標準[S].北京:中國標準出版社,1995.

[8] 國家環保總局.NY/T395-2000農田土壤環境質量監測技術規范[S].北京:中國標準出版社,2000.

[9] 黃順生,廖啟林,吳新民,等.揚中地區農田土壤重金屬污染調查與評價[J].土壤,2006,38(4):483~488.

篇4

關鍵詞 重金屬污染;模糊數學;枸杞示范園;寧夏中寧

中圖分類號 X53 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2016)11-0256-01

隨著工農業和城市化的快速發展,工業“三廢”、農藥、化肥的過量使用以及城市生活垃圾的大量排放,導致土壤受到不同程度的重金屬污染,對人類健康和生存環境產生了嚴重的影響。因此,研究分析重金屬對土壤的污染具有十分重要的意義。

中寧縣位于寧夏回族自治區中部、寧夏平原南端,地處黃河兩岸,屬北溫帶大陸性季風氣候區。中寧縣是枸杞的發源地,有“中國枸杞之鄉”的美譽。但是,隨著中寧縣鋁鎂合金及碳素、鋁板稀土彩鋼和鐵錳加工業的快速發展,土壤的重金屬污染越來越嚴重。通過對寧夏回族自治區中寧縣舟塔鄉萬畝無公害枸杞示范園的土壤環境中重金屬離子汞、砷、鉛、鎘、鉻、銅的含量進行分析檢測,以《國家土壤環境質量標準》(GB15618―1995)為評價標準,采用模糊數學模型對土壤重金屬綜合污染進行評價。

1 研究方法

1.1 樣品采集與分析

為確保對中寧縣枸杞地土壤重金屬研究具有科學性和代表性,利用GPS定位,采樣地點選擇在中寧縣舟塔鄉萬畝無公害枸杞示范園。考慮到土地利用狀況和研究區內樣品點分布的均勻性,在枸杞示范園內均勻分布120個點(圖1)。將各采樣點的土壤混勻,采用四分法取約500 g土樣,將混合土樣風干、剔除雜質后,研磨過20目和60目篩,然后測定重金屬元素Hg、As、Pb、Cd、Cr、Cu的含量,試驗及測試過程加入空白樣、平行樣以及國家標準物質進行質量分析控制。

1.2 評價標準

以黃河灌區平原土壤重金屬含量為背景值,按照土壤環境質量標準劃分為3類:Ⅰ類適用于國家規定的自然保護區、集中式生活飲用水源地、牧場、茶園以及其他保護地區的土壤;Ⅱ類適用于一般農田蔬菜地、牧場、茶園、果園等土壤;Ⅲ類適用于林地土壤及污染物容量較大的高背景值土壤以及礦產附近等地的農田土壤(蔬菜除外)[1]。

2 土壤環境質量評價

2.1 模糊關系矩陣及評價因子隸屬度的建立

已知因子集為:U={U1,U2,…,Un},U,U2,…,Un為參與評價的n個環境因子的數值。評價集V={V1,V2,...,Vn },V1,V2,...,Vn為與U相應的評價標準集[2]。依據國家土壤環境質量標準(表1)。

2.2 各評價因子權重的確定

由于不同評價指標對環境的影響不同,所以權重也就不同。本文采用重金屬的實測值與其相應分級標準的比值來計算權重[5]。計算公式如下:

從采樣點1來看,一級土壤的隸屬度是0.600,二級土壤的隸屬度是0.181,三級土壤的隸屬度是0.219。一級土壤的隸屬度最大,因此該樣品點土壤評價為一級。同理,120個樣品點中,一級的樣品數占68%,二級樣品數占 18%,三級土壤樣品數占14%。綜上,該地區土壤環境質量評價為一級,符合無公害枸杞的產地環境要求[7]。

3 結語

從評價結果可以看出,評價區域的土壤環境質量為一級符合無公害枸杞生產基地土壤環境質量的要求,可以作為無公害枸杞生產地;但是同時也要注意土壤重金屬污染的治理,提高和改善土壤質量[8]。

4 參考文獻

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[6] 謝季堅,劉承平.模糊數學方法應用[M].2版.武漢:華中理工大學出版社,2000.

篇5

(新疆農墾科學院分析測試中心,新疆 石河子 832000)

摘要:本文通過環境監測手段,對新疆華輝凱德紅花藥用植物科技發展有限公司紅花種植基地土壤、大氣、水質等進行了監測和評價,為紅花的GAP基地建設提供科學依據。

關鍵詞 :紅花;GAP基地;環境監測;評價

紅花為一年生草本植物,是我國常用的中藥材。紅花中含有天然紅花黃色素和山奈素等成分,可以防止動脈粥狀硬化,對高血壓、中風、心力衰竭、心絞痛等癥有很好的療效。紅花還具有活血通經、去瘀止痛的功能,在我國作為重要的經濟作物和藥用植物被廣為栽培。

新疆是我國紅花的主產區,名列全國之最,是新疆四大名貴藥材之一。新疆紅花種植主要分布在昌吉州(吉木薩爾縣、奇臺縣、木壘縣)、塔城(裕民縣、額敏縣)、伊犁(伊寧縣、霍城縣)等地,其中以吉木薩爾縣、裕民縣兩地種植面積最多。

按照《中藥材生產質量管理規范(試行)》(GAP)建立種植基地是提供安全、有效、穩定可控的中藥材的保證[1,2],而中藥材生產的環境質量評價是建立GAP基地的重要內容,一些藥材生產基地都開展了這一工作[3]。我們對新疆華輝凱德紅花藥用植物科技發展有限公司紅花種植基地環境質量進行了監測和評價,為紅花的GAP基地建設提供科學依據。

1 試驗材料與方法

1.1 土壤環境質量監測

1.1.1 采樣點布設

土壤監測以生產產地內相對污染和外部環境影響較大的地塊為重點,兼顧監測區域內主要土壤類型的原則,按照GB15618 - 1995《土壤環境質量標準》和NY/T1054 - 2006《綠色食品產地環境調查、監測與評價導則》(以下簡稱導則)規定,由于該區周圍無工業污染源,根據土壤結構特點和該產地紅花分布情況確立4個土壤采樣點。

1.1.2 采樣方法

根據國家環境保護局的GB15618 - 1995《土壤環境質量標準》和中國農業部的NY/T 391 - 2000《綠色食品產地環境技術條件》中的有關規定,在確定的采樣點地塊內,蛇形布點,隨機采樣,多點混合,取樣深度為0 ~ 20 cm。采集的土壤充分混合均勻,用四分法取舍至1 kg左右,裝入土壤樣品袋。填寫好土壤采樣標簽及現場紀錄,及時送回實驗室,自然風干后處理測定。

1.1.3 監測項目

包括pH、汞、鎘、鉛、砷、鉻、銅、鋅、鎳、六六六、滴滴涕。分析方法見表1。

1.2 大氣環境質量監測

1.2.1 采樣點的布設

通過對新疆華輝凱德紅花藥用植物科技發展有限公司紅花GAP種植產地的實地考察,根據當地實際情況,確定在一六一團6連、一六一團7連、一六一團11連設3個大氣監測點。

1.2.2 監測項目

按照GB3095 - 1996《環境空氣質量標準》中的要求,確定監測項目為二氧化硫、氮氧化物、總懸浮物、氟化物。采樣分析方法見表2。

1.2.3 監測時間與頻率

大氣中二氧化硫、氮氧化物、總懸浮物的監測時間為2013年5月15 ~ 17日;氟化物監測時間為2013年05月17日14:00 ~ 15:00。

監測頻率:每日采樣3次,時間分別為:9:00 ~ 10:00、12:00 ~ 13:00、17:00 ~ 18:00,每次1 h,3個點同步進行監測。

1.3 水質環境監測

1.3.1 采樣點的布設

在現場調查和采樣過程中了解到,該產地除冬季有部分降雪外,夏天降雨較少。農田灌溉水主要以地表河水為主,水質監測以紅花生產產地內相對污染和外部環境影響較大的水源為重點,兼顧監測區域內主要灌溉水的流向等實際情況,在監測區域內設置1個灌溉水監測點。

1.3.2 監測項目及分析方法

灌溉水環境評價標準按NY/T391 - 2000《綠色食品產地環境技術條件》要求進行。農田灌溉水的監測項目包括pH、汞、鎘、鉛、砷、鉻、氟化物等7項。分析方法見表3。

2 環境現狀評價

2.1 土壤

2.1.1 評價參數選擇

主要有汞、鎘、鉛、砷、鉻、銅、鋅、鎳、六六六和滴滴涕。

2.1.2 評價標準

土壤評價選擇GB15618 - 1995《土壤環境質量標準》中“土壤環境質量二級標準值”作為評價標準。其標準值見表4。

2.1.3 評價原則

按照GB15618 - 1995《土壤環境質量標準》中“土壤環境質量二級標準值”限量要求進行評價[4]。

2.2 大氣

2.2.1 評價參數

大氣環境現狀評價選擇二氧化硫、氮氧化物、總懸浮微粒、氟化物作為評價參數。

2.2.2 評價標準

大氣環境評價按GB3095 - 1996《環境空氣質量標準》中5 “各項污染物的濃度限值二級標準要求作為評價標準[5],標準值見表5。

2.2.3 評價原則

按照GB3095 - 1996《環境空氣質量標準》中“各項污染物濃度限值”二級標準要求進行評價。

2.3 水質

2.3.1 評價參數

水環境現狀評價選擇氟化物、汞、砷、鎘、鉻、鉛等作為評價參數。

2.3.2 評價標準

灌溉水環境評價標準按NY/T391 - 2000《綠色食品 產地環境技術條件》中4.2標準污染物限量作為評價標準,標準值見表6。

2.3.3 評價方法

水質環境評價采用以單項污染指數法評價為主,綜合污染指數法為輔。

單項污染指數:

Ii = Ci /Si (1)

(1)式中:Ii—污染物i 的分指數;Ci—污染物 i 的實測平均濃度;Si—污染物 i 的評價標準。

綜合污染指數:

(2)式中:P—綜合污染指數;Ii—平均分指數;Imax—最大分指數。

2.3.4 評價原則

根據《導則》的規定,將水質所檢項目分為2類:第1類:鉛、鎘、汞、砷、六價鉻;第2類:氟化物、pH、糞大腸菌群。第1類為嚴格控制的環境指標,如有1項Ii大于1時,則判樣品所代表的區域水質質量不合格;第2類為一般控制指標,如有1項或2項Ii大于1時,則須進行綜合污染指數評價,但綜合污染指數不得大于1,否則判樣品所代表的區域水質質量不符合生產要求。第1類和第2類的全部所檢項目的Ii均不大于1,則不繼續進行綜合污染指數評價,判定樣品所代表的區域水質質量合格。

3 監測結果與評價

3.1 土壤

監測結果見表7。

由檢測結果可以看出,各監測點土壤污染物均符合GB15618—1995《土壤環境質量標準》中“土壤環境質量二級標準值”各指標限量的要求,滿足紅花GAP種植生產對土壤環境質量的要求。

3.2 大氣

監測結果見表8。

由檢測結果可以看出,所監測的各項污染物符合GB3095 - 1996《環境空氣質量標準》中“各項污染物的濃度限值”二級標準中大氣環境質量指標限量的要求,所監測的各項污染物滿足紅花GAP種植生產對大氣環境質量的要求。

3.3 水質

監測結果見表9。

由表10評價結果可以看出,新疆華輝凱德紅花藥用植物科技發展有限公司紅花GAP種植產地農田灌溉水各項污染單項污染分指數小于1,符合NY/T391 - 2000《綠色食品 產地環境技術條件》中4.2標準關于農田灌溉水質規定的各項污染物指標限量的要求,滿足紅花GAP種植對水質環境質量的要求。

4 小結與建議

4.1 小結

通過對新疆華輝凱德紅花藥用植物科技發展有限公司紅花GAP種植產地的大氣環境、土壤環境、灌溉用水現狀監測和評價可以看出,該紅花GAP種植產地地處傳統農業區,空氣清新,周圍無任何工業污染和廢水排放,生態環境質量良好,而且在紅花的種植過程中,采用了安全的種植技術和較嚴格的質量保證措施,較好的保護了原有的生態環境。依據《中藥材GAP認證檢查評定標準(試行)》及《中藥材生產質量管理規范(試行)》的要求,對該基地的環境質量現狀進行評價,該產地3項指數均不超標,其監測結果均符合GAP種植產地生產環境質量的要求,可以作為紅花GAP種植產地。

4.2 建議

面對激烈的市場競爭和機遇,必須進一步加強種植管理,提高產品質量。為了保持和維護基地現有的良好生態環境質量,特提出如下建議:(1)在保護當地生態環境的前提下,進一步加大對生產基地的技術指導,提高產量和質量;(2)進一步發揮當地農業的優勢,推廣高新技術,實現農業發展與環境保護的有機結合,保證紅花出自最佳生態環境。

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篇6

關鍵詞:化肥;重金屬元素;分析評價;土壤環境

中圖分類號:S143;X53 文獻標識碼:A DOI 編碼:10.3969/j.issn.1006-6500.2017.04.005

Analysis and Evaluation of Heavy Metal Elements in Common Fertilizers and Their Effects on Soil Environment

WANG Weixing, CAO Shuping, LI Gongke, ZHANG Yana

(Tianjin Institute of Geological Survey, Tianjin 300191, China)

Abstract: With the long-term application of fertilizer, the heavy metal elements in the soil and crops can lead to excessive heavy metal elements, resulting in environmental pollution. Cd, Hg, As, Pb, Cr are the main chemical fertilizers for the pollution of the soil. In this study, taking Jizhou district of Tianjin city as an example, 20 common fertilizer samples were analyzed to evaluate heavy metal elements, and studied their effects on soil environment. The results showed that As, Cd, Cr contents of diammonium phosphate fertilizer were significantly higher than other fertilizers. As, Cd, Pb content in urea and special fertilizer for chestnut were significantly lower compared with other fertilizer. As, Cd, Pb, Cr, Hg contents in compound fertilizer (fertilizer blending) were 11.06, 0.240, 2.95, 19.7, 0.054 mg?kg-1, respectively. As, Cd, Pb, Cr, Hg contents in Jizhou fertilizer samples were far lower than the national standard limit value of 《As, Cd, Pb, Cr, Hg ecological indexs in fertilizer 》 (GB/T 23349-2009), and samples pass rates were 100%. Average input qualities of Cd, Pb, As Cr, Hg through fertilizer to the farmland soil per acre each year were 13.275, 0.315, 3.690, 33.030, 0.076 kg, respectively. DAP and urea were alkaline, and compound fertilizer (mixed fertilizer) were acidic. Long-term use of chemical fertilizers may make the soil pH overall decline.

Key words: chemical fertilizer; heavy metal elements; analysis and evaluation; soil environment

肥料是植物的Z食,農作物的高產離不開肥料的施用,不論是發達國家還是發展中國家,施肥都是糧食增產最有效的措施[1-2]。然而,有些化肥因生產工藝缺陷存在重金屬元素殘留風險,重金屬元素隨著肥料的施用,直接進入農田土壤中,在農田土壤中殘留,長期積累會造成環境污染,從而可能導致農田土壤及農作物中重金屬元素超標[3]。鎘、汞、砷、鉛、鉻是化肥對土壤產生污染的主要物質, 施用進入土壤后富集在農田土壤和作物體內,通過食物鏈最終影響到人體健康;另外,肥料的種類、施肥量會影響土壤的性質如pH值、溶液中離子的組成、陽離子交換量等[4-5]。肥料對農作物的生長和增產具有舉足輕重的作用,查明化肥中重金屬元素的含量特征,并對其進行評價, 對于合理使用化肥和有效控制重金屬元素進入土壤具有重要意義。

通過調查可知,天津市薊州南部平原區主要種植小麥和玉米,一年兩季倒茬,少數僅種植一季玉米,小麥、玉米在種植時施用復合肥作為底肥,作物生長旺期施用尿素進行追肥;北部山區主要種植各類果樹,一般不施用化肥,少數施用復合肥或果樹專用肥。本研究以天津市薊州區為例,采集了20個常用化肥樣品進行重金屬元素分析評價,旨在查明化肥中重金屬元素的含量特征及其對土壤環境的影響, 對于今后合理使用化肥和有效控制重金屬元素進入土壤具有重要意義。

1 材料和方法

1.1 材 料

小麥施用化肥6個,玉米施用化肥8個,果樹施用化肥6個。

1.2 方 法

因作物輪作的季節性,樣品采集分2次進行,2015年5月在玉米大面積種植前,主要采集玉米施用化肥,當年9月在小麥大面積種植前,主要采集小麥施用化肥。為了樣品的代表性,樣品在研究區均勻布設采集,采集地點為當地比較大的化肥經銷店,采集了有代表性的小麥玉米施用化肥14個,另外,還采集了6個果樹施用化肥。其中,小麥施用化肥6個,玉米施用化肥8個,果樹施用化肥6個,裝入塑封袋及時送入實驗室。化肥樣品基本特征如表1所示。

1.3 測定項目及方法

分析檢測As,Cd,Cr,Hg,Pb等5項重金屬元素,依據《DD 2005-01區域生態地球化學樣品分析技術要求(試行)》要求執行;用4.0 g樣品粉末壓餅法進行處理,采用XRF方法檢測Cr,Pb;用0.100 0 g樣品硝酸、鹽酸、氫氟酸、高氯酸四酸溶樣定容100 mL,采用ICP-MS方法檢測Cd;用0.250 0 g樣品、王水溶樣KBH4還原、氫化法進行處理,采用AFS方法檢測As,Hg。另外,采用國家一級標準物質和平行雙份樣品測定方法,控制準確度和精密度,進而控制測試質量,樣品測試單位為國土資源部天津礦產資源監督檢測中心。

2 結果與分析

2.1 重金屬元素含量特征

從表2、圖1可以看出,磷酸二銨肥料(JHF03)中,As,Cd,Cr含量較其他肥料顯著偏高;尿素(JHF04)和板栗專用肥(JHF06)中,As,Cd,Pb含量較其他肥料顯著偏低。 復合肥(摻混肥)中,As含量在2.88~24.10 mg?kg-1,平均為11.06 mg?kg-1,Cd含量在0.049~0.597 mg?kg-1,平均為0.240 mg?kg-1,Pb含量在0.91~15.08 mg?kg-1,平均為2.95 mg?kg-1,Cr含量在12.6~36.7 mg?kg-1,平均為19.7 mg?kg-1,Hg含量在0.002~0.296 mg?kg-1,平均為0.054 mg?kg-1;復合肥(摻混肥)中,JHF02,JHF08,JHF17樣品中As相對較高,JHF05,JHF10,JHF15樣品中Cd相對較高,JHF07,JHF15樣品中Pb相對較高,JHF10樣品Cr相對較高,JHF09,JHF18樣品中Pb相對較高。

2.2 重金屬元素含量評價

由于當前我國農田污染狀況日益嚴重,我國從20世紀80年代開始,針對城鎮垃圾農用、有機-無機復混肥料、化肥等不同種類的肥料,陸續了一系列國家或行業標準,都有其適用范圍,這些標準中均規定了砷、鎘、鉛、鉻、汞這5種重金屬元素的限量值。本研究選擇2009年底國家的《肥料中砷、鎘、鉛、鉻、汞生態指標》(GB/T 23349―2009)國家標準(表3),將本次采集到的20個樣品中,化肥重金屬元素含量與該標準進行比較評價,結果發現,所有肥料樣品均遠遠低于國家標準中的限值,樣品合格率為100%。

2.3 對土壤環境的影響

合理施肥能夠增加農作物的產量、改善農產品的品質、提高農產品的貯藏效果以及商品價值、改良與培肥土壤;然而,施肥帶入的重金屬元素一方面污染土壤并對作物產生危害,另一方面還對重金屬在土壤-植物系統的積累、遷移、轉化進而進人食物鏈產生影響[6]。薊州區平原區主要種植小麥、玉米,種植方式主要為每年一季小麥和一季玉米,少數僅種植一季玉米。通過實地調查可知,小麥和玉米在種植時均要施用一次復合肥作為底肥,一年兩季每公頃施用量平均約1 200 kg,在作物生長旺期再施用一次尿素進行追肥,一年兩季每公頃施用量平均約900 kg。通過計算可知,每年通過化肥可以向每公頃農田土壤中平均輸入As,Cd,Pb,Cr,Hg的質量分別約為13.275,0.315, 3.690,33.030,0.076 kg。

前人試驗研究結果表明,長期施用化肥可以使農田土壤的pH值下降[7-13]。從表2可以看出,除了磷酸二銨和尿素呈堿性以外,其他復合肥均呈酸性。2001年,在薊州地區進行農業地球化學調查研究發現,該地區土壤環境背景值中pH值平均為7.77了;時隔13年后2014年,在薊州全區再次進行農業地球化學調查研究發現,土壤環境背景值中pH值平均為7.30,表明薊州地區農田土壤的pH值整體呈下降的趨勢,這可能與長期大量施用化肥有關[14]。

3 結 論

本研究結果表明,磷酸二銨肥料中,As,Cd,Cr含量較其他肥料顯著偏高,尿素、板栗專用肥中,As,Cd,Pb含量較其他肥料顯著偏低;復合肥(摻混肥)中,As,Cd,Pb,Cr,Hg含量平均為11.06,0.240,2.95,19.7,0.054 mg?kg-1。依據《肥料中砷、鎘、鉛、鉻、汞生態指標》(GB/T 23349―2009)國家標準,通過比較發現,薊州地區肥料樣品均遠遠低于國家標準中的限值,樣品合格率為100%。通過計算可知,每年通過化肥可以向每公頃農田土壤中平均輸入As,Cd,Pb,Cr,Hg的質量分別約為13.275,0.315,3.690,33.030,0.076 kg。磷酸二@和尿素呈堿性,復合肥(摻混肥)均呈酸性。長期大量施用化肥可能會使農田土壤的pH值整體下降。

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篇7

當前我國農產品質量與安全問題,越來越引起社會廣泛關注。引發農產品質量不良的因素,包括自然與人為兩個方面,其中生態環境,即水、土、氣、生等方面的污染,是導致農產品品質不良的重要根源。以往人們關注的是“藍天、碧水”,認為只要天藍,水碧,就能保證農業環境及其產品質量安全。豈不知,除了“藍天、碧水”外,更重要的是保證土壤質量的安全,只有保證了“凈土”、才能保證“潔食”,才能保證人類生命的健康與安全,最終才能保障整個社會的穩定與發展。相反,如果沒有“凈土”,土壤中的有害氣體將影響大氣,土壤中的有毒物質也會影響到水體,致使天不再藍,水不再碧,即使天藍、水碧,也會有毒害物質飄在空中,溶在水中,或進入土中。因此,對農產品質量安全而言,“凈土、潔食”比“藍天、碧水”更加重要,都是同等重要的戰略性安全問題。

土壤污染是農產品不安全的源頭

不潔凈的土壤是指遭受不良物質污染的土壤。土壤污染包括重金屬污染、農藥和持久性有機化合物污染、化肥施用污染等多方面。

隨著人口增加及經濟發展,我國面臨的土壤環境安全問題越加突出。據統計,我國重金屬污染的土壤面積達2000萬公頃,占總耕地面積的1/6。因工業“三廢”污染的農田近700萬公頃,使糧食每年減產100億公斤。其中,在一些污灌區土壤鎘的污染超標面積,近20年來增加了14.6%,在東南地區,汞、砷、銅、鋅等元素的超標面積占污染總面積的45.5%。有資料報道,華南地區有的城市有50%的農地遭受鎘、砷、汞等有毒重金屬和石油類的污染。長江三角洲地區有的城市有萬畝連片農田受鎘、鉛、砷、銅、鋅等多種重金屬污染,致使10%的土壤基本喪失生產力,也曾發生千畝稻田受銅污染及水稻中毒事件,一些主要蔬菜基地土壤鎘污染普遍,其中有的市郊大型設施蔬菜園藝場中,土壤中鋅含量高達517毫克/千克,超標5倍之多。

其次,我國農藥總施用量達131.2萬噸(成藥),平均每畝施用931.3克,比發達國家高出一倍。特別是隨著種植結構的改制,蔬菜和瓜果的播種面積大幅度增長,這些作物的農藥用量可超過100公斤/公頃,甚至高達219公斤/公頃,較糧食作物高出1~2倍。農藥施用后在土壤中的殘留量為50%~60%,已經長期停用的六六

六、滴滴涕目前在土壤中的可檢出率仍然很高。據調查,一些名特優農副產品中,有機磷檢出率100%,六六六檢出率95%,超標2.4%。另在全國16個省的檢查結果,蔬菜、水果中農藥總檢出率為20%~60%,總超標率為20%~45%;因蔬菜、水果農藥殘留引起人畜中毒死亡事件時有發生。據不完全統計,華南地區的中心城市自1997年至2001年共發生因蔬菜農藥殘留引發的食物中毒事件28起,中毒415人,個別地市高毒、高殘留農藥每年造成急性中毒5~7宗,受害人數約300人。類似的急性中毒事故在長江三角洲地區也有發生。值得注意的是,近年來沿海大部分地區的大田耕地土壤中持久性毒害物質大量積累,2000年太湖流域農田土壤中,15種多氯聯苯同系物檢出率為100%,六六

六、滴滴涕超標率為28%和24%。令人不安的是,許多低濃度有毒污染物的影響是慢性的和長期的,可能長達數十年乃至數代人。

第三,過量施用化肥也會造成土壤污染。90年代,全世界氮肥使用量為8000萬噸氮,其中我國用量達1726噸氮,占世界用量的21.6%。我國耕地平均施用化肥氮量為224.8公斤/公頃,其中有17個省的平均施用量超過了國際公認的上限225公斤/公頃,有4個省達到了400公斤/公頃。據31個省、市、自治區的調查,目前在農業結構改制后的蔬菜、瓜果地里,單季作物化肥(折合純養分)用量通常可達569~2000公斤/公頃以上,如一些蔬果種植大縣的化肥平均用量已達1146公斤/公頃;滇池區蔬菜花卉基地,一季作物氮磷肥用量(純養分)達687公斤/公頃,最高可達3300公斤/公頃;其化肥用量遠高于全國平均水平(390公斤/公頃),較之世界用化肥首戶的荷蘭還高出一倍多;每年農田使用化肥氮進入環境的氮素達1000萬噸左右,有些地區飲用水及農產品中,硝態氮和亞硝態氮的含量均明顯超標。2000年下半年,華南地區有的城市監測到菜地土壤硝酸鹽含量超標率為33.1%;據中國農科院對某地32種主要蔬菜調查,蔬菜硝酸鹽含量比80年代初增加了1~4倍,其中有17種蔬菜硝酸鹽含量超過歐盟提出的最低量標準;2001年長江三角洲的個別省份農產品出口由于監測不合格而損失數億美元。

綜上所述,近年來我國的土壤污染正在向不同尺度的區域性發展,并對各種農產品品質產生嚴重影響。特別是我國東南沿海經濟快速發展地區,土壤及環境污染問題嚴重。主要表現為:1.持久性微量毒害污染物已成為新的、長期潛在的區域性土、水環境污染問題;2.大氣中有害氣體細粒子和痕量毒害污染物構成了土壤與大氣的復合污染,城市光化學煙霧頻繁并加重;3.農田與菜地土壤受農藥/重金屬等污染突出,硝酸鹽積累顯著,已嚴重影響農產品安全質量及其市場競爭力;4.珠江三角洲和太湖流域土壤和沉積物中有機氯農藥殘留普遍,已發現一些多環芳烴和多氯聯苯等有害污染物的潛在高風險區。

造成如此嚴重的污染,除了自然原因外,人為活動是產生土壤與環境污染的主要原因,尤其是近20年來,隨著工業化、城市化、農業集約化的快速發展,人們對農業資源高強度的開發利用,使大量未經處理的固體廢棄物向農田轉移,過量的化肥與農藥大量在土壤與水體中殘留,造成我國大面積農田土壤環境發生顯性或潛性污染,成為影響我國農業與社會經濟可持續發展的嚴重問題。

應當指出,由于土壤污染具有隱蔽性,潛伏性和長期性,其嚴重后果僅能通過食物給動物和人類健康造成危害,因而不易被人們察覺。因此,改善生態環境,保護土壤質量,控制與修復土壤污染,才能實現農業安全,保證人畜健康。

值得商榷的幾種認識

針對當前農產品質量安全問題,社會上有各種提法。如建立“無公害農業”、“綠色農業”、“有機農業”、“綠色食品”、“生態農業”等。的確,21世紀的農業應該建立以“生態農業”為標志的現代化農業,但生態農業并不等于或不能完全保證農產品是安全的。如果不能從本質上實施生態農業的基本原則,杜絕有害物質的介入,不能通過整個農業生產體系與全程質量控制來保證農產品質量安全,則上述的這些提法均是無濟于事的。下面就相關問題進行商榷。

1.“有機”不能替代“無機”,有機肥并非是最“潔凈”的

人們一般認為有機肥培肥土壤是最安全的。這種認識是不全面的。第一,農業增產的實踐證明,1公斤化肥,可增產5公斤~10公斤糧食。我國糧食的增產,有30%~35%是靠施用化肥取得的,化肥的貢獻不容忽視。正確地說,化肥和有機肥的配合施用才是最有效的增產措施。第二,從對環境的污染看,無論是化肥還是有機肥,只要施用不當,均會出現污染。過量施用化肥是有害的,但有機肥若用量過大,腐熟不全,施用季節不當,也會對水圈、生物圈與大氣圈產生污染。特別應注意的是,當前農村中的有機肥有不少是來自含化學激素或重金屬等飼料飼養的畜禽排泄物,不少企業制造的商品有機肥的原料也不純凈。因此,有機肥也會變成引發土壤污染的根源。第三,目前社會上提出的“無公害”、“綠色”、“有機食品”以及A級、AA級“綠色食品”等,是以不使用或少用化學合成物質(化肥、農藥、食品添加劑等)為主要標準的,其中以有機食品為最高等級。然而,這些標準還有待于國家對土壤與農產品質量標準與監測體系全面建立和完善后才能真正做到。對此,我們必須要有清醒的認識。

2.“無土栽培”不能代替“凈土”種植

隨著農業經濟的不斷發展,各地已廣泛建立了農業科技示范園或基地,并以高度集約的方式,進行無土栽培,取得了可喜的成績,解決了部分城市的蔬菜、瓜果供給,獲得了很好的經濟、社會效益。但從國家的糧食總體需求來看,至少在近階段(幾十年甚至幾個世紀)仍然不能取代廣闊的農業耕地。因此,必須在發展無土栽培蔬菜、瓜果的同時,繼續強化全國耕地土壤肥力的培育與土壤污染防治,用“凈土”生產糧食,造福于人民。

3.目前的“生態農業”并非等于安全農業

所謂“生態農業”是以生態理論為基礎,以現代生態農業技術為手段,以農業可持續發展為核心,通過農業與環境,生態與經濟的平衡,達到農業安全與人類健康的最終目標。在建設生態農業過程中,必須注意貫徹生態學原理,做到生態系統的良性循環,保持系統功能的穩定性與持續性;將農業安全與人類健康列為首位,建立多層次的持續高效的農業生態系統,并按區域特點建立生態區域模式。從而使現代生態農業在促進地區與國家經濟發展方面起重要推動作用。生態農業是綜合復雜的系統工程,需要與國家及地區的農業現代化建設相結合,核心是農業安全與人類健康。其中土壤與環境質量是農業生態工程的重要內容。這是一項需要投入實力,堅持不懈,科學實施的宏大工程。而目前多數地方多只是停留在口號和概念上,尤其不注意農業安全與人類健康。大家應對此有清醒認識。

4.“凈土”不等于“潔食”

的確,潔凈的土壤只是生產質量安全農產品的基本保證。事實上,潔凈基地生產出的清潔農產品,還需經過儲存、運輸、深加工、市場流通直至餐桌等諸多過程。只有經過了這些全過程質量控制,最后到達餐桌仍是清潔的,才算農產品的真正安全。因此,在農業安全生產中,除了從防治土壤污染這個源頭抓起外,還必須注意防治產地環境、生產過程、流通環節中所產生的污染問題,并通過建立與制定國家與地方一系列的農產品規范,完善質量認證、監測、管理、法制等體系建設,嚴格控制農產品的“全程清潔”生產,才能使農業安全得到可靠保障。

保護和治理土壤與環境質量的建議

1.開展全國土壤質量本底調查,建立全國土壤質量監測網絡,為實現農產品的安全生產提供保障

我國土壤資源豐富,土壤類型復雜多樣,不同利用方式、不同投入水平、不同管理模式均對土壤質量產生影響。雖然已經進行過兩次全國性的土壤普查,但最近的一次已經過去了20多年,當時所獲得的有關土壤環境質量的信息甚少,不能滿足當今農業生產,特別是農產品質量安全生產的需要。如最近在太湖地區進行的土壤質量調查,其結果表明土壤質量的空間變異很大,環境質量狀況令人擔憂。如果不全面摸清各地土壤質量本底情況,針對不同質量土壤進行農業清潔生產,就根本不能保障農產品的質量安全。因此,在全國范圍內進行土壤質量的本底調查十分緊迫。

目前,國家有關部門也正在推動全國性的與土壤質量有關的調查,如國土資源部的農業環境地球化學調查;國家環境保護總局的土壤污染調查;農業部的耕地質量調查與評價以及中國科學院的土壤質量研究等。但從目前的進展來看,各部門的側重點均有所不同,缺乏必要的統一與整合,造成工作重復和資源浪費。因此,建議國務院組織、協調有關部門,加強資源和技術的整合,逐步、分區、分階段地開展基于農產品質量安全的全國性耕地土壤環境質量調查與評價工作,并建立長期的動態監測體系。

2.盡快修訂土壤環境質量標準,加強土壤有機與激素類污染物質的監測和研究,并盡快與國際接軌

目前,就農業生產中污染物而言,FAO(聯合國糧農組織)迄今已公布了相關限制標準共2522項,美國則多達4000多項,其它發達國家的控制標準達數百項甚至上千項,而我國農產品質量標準中僅涉及62種化學污染物,所頒布的無公害農產品標準中,也僅規定了農藥殘留、重金屬和硝酸鹽含量控制標準,這與發達國家的限制標準不相適應。此外,美國、德國、英國、荷蘭等西方國家對PCBs(多氯聯苯)、PAHs(多環芳烴)、PCDD/PCDFs(二惡英類)等與人體健康威脅最大的有機污染物(環境激素)也制訂了有關的質量控制標準。而我國新近頒布的無公害農產品產地土壤環境質量標準仍是引用現行土壤環境質量標準,且重金屬僅限5種,農藥僅限六六六和滴滴涕,其它有機污染物未涉及。因此,建議加強土壤中環境激素類物質的監測和研究,盡快修訂有關土壤環境質量標準和農產品質量標準,盡快與國際接軌。

3.大力開展農業清潔生產,加強土地質量保護和修復的研究

開展農業清潔生產是解決農產品品質的根本措施。據江蘇的經驗,必須在摸清土壤與環境質量本底,抓好“凈土”這個源頭的基礎上,選好主要農產品,明確技術規程,通過試驗示范抓好并建立五大體系,即農產品質量安全生產技術規范體系;農產品質量安全標準體系;農產品質量安全監管監測與認證體系;質量安全農產品管理與市場信息體系;農產品質量安全法規與執法體系。

對大面積遭受污染的土壤,必須開發行之有效的污染土壤修復技術,并對有關環境技術基礎與原理,如土壤污染形成機制與農產品質量安全措施;持久性微量毒害物的環境行為、生態毒理及人體健康危害;污染土壤、地表水和地下水的環境生物修復;農業面源污染及水體富營養化的修復過程與機理;痕量氣體污染、細粒子污染及酸雨的形成、危害機制與防治等進行深入研究,以恢復和提高其土壤與環境質量水平。與此同時,應發展具有我國自主知識產權的環保技術與產業。此外,應將生態環境資產損失計入生產成本,以綠色GDP指標來衡量和考核地區經濟發展成就。

4.制訂土地質量修復和保護規劃,加強規模化和標準化農產品生產示范基地的建設

應利用土壤環境質量調查與評價的結果,制訂土地質量修復和保護規劃,包括質量安全農產品發展的生產基地布局、結構調整、污染防治、污染土壤修復、農業清潔生產規劃等,加強污染土地整治與修復的資金投入。同時在長江三角洲、珠江三角洲、膠東半島、京津塘和東北等地區進行規模化和標準化農產品生產示范基地建設,逐步在全國建成一批安全、優質(營養、保健)、特色農產品生產基地,不斷提升市場競爭力和出口創匯能力。

此外,應加強環保法規建設,健全管理體制和機制,制定更嚴格的環境標準。在保證國家現行環境法規的基礎上,制定區域性新法規。在控制農業和農村面源污染的工作中,重點應該包括制定合理的土壤質量保護條例、湖泊和近海養殖規劃,實施規模化畜禽養殖和生態養殖,建設農村集中居住社區和污水廢物集中處理,合理使用有機肥,推廣使用綠色農藥,推廣精準施肥技術,嚴禁使用高毒、高殘留農藥等。重視土壤、水體和大氣持久性有毒物質及其長期危害效應的監測。

5.加強土壤與環境質量的宣傳與科普工作,進一步提高全民生態環保意識

篇8

價值雖非總是具有經濟的屬性,但卻總是因人類利益而產生。環境法上的環境是建立在人類的價值判斷基礎之上的范疇。環境之于人的利益關聯屬性恰如奧古斯汀對人類與上帝關系之描述:我們生活于此環境中,行動于此環境中,我們的整個存在都在此環境中。環境養育了我們,并繼續支撐著我們的生命。這種為生命提供支撐的載體“包括但不限于空氣和水——包括海域、港灣、河口和;陸地環境——森林、干地、濕地、山脈、城市、郊區和農村環境”。“環境運動已經清楚地表明:無論我們的文明發展到什么程度,都仍受到生態系統的規限……我們的各種技藝雖能大大增加我們選擇的余地,卻不能使我們擺脫這種規限。我們的經濟財富可以用勞動去獲取,但我們生態的福祉卻深深地根據于自然。”

生命是人類生存和發展的首要利益,健康基于其對生命尊嚴的價值而在諸多關涉人類生存、發展的利益中居于根本地位。人類生命來源于自然,并需要持續不斷地從自然獲取生存和發展的物質和能量。我們人體的各種元素和能量來自于自然環境,這種元素和能量的結構比例是決定其健康狀況的基本要件。這就是說自然中的各類要素都以各自的方式貢獻于環境的總體質量,并進而貢獻于人類的生命健康。所以人類的生存與發展與其所處的環境系統息息相關。一個生物多樣性豐富、穩定和持續發展的生態環境系統,是保證人類生命體健康和持續發展的必要條件。

隨著現代工業文明的發展,人類在短時間內大規模地改變著其生存環境。這使得人類自身越來越直接地暴露在不熟悉、不能忍受的元素和能量的環境之中。這種不適應和不能忍受所帶來的結果就是身體病變和健康損害。這是工業革命——特別是20世紀以來愈演愈烈的慘痛教訓。以“公害”為例,之所以震驚世界,就是因為它們直接導致了嚴重的生命健康損害后果。

面對日益嚴重的環境健康危機,20世紀中后期,在工業化國家掀起了自下而上的環境保護運動。政府開始嘗試運用法律手段來控制環境污染。與環境公害導致健康損害的因果路線相對應,保障人體健康構成了現代環境法的最根本價值訴求,普遍存在和體現于各國環境立法文本之中。作為環境法的有機組成部分,環境標準是為了實現環境法防治環境污染、保證環境質量、保護人體健康的基本目標,由特定國家機關依照特定的法律程序,在綜合考慮國內自然環境特征、社會經濟條件和現有科學技術的基礎上,規定環境中污染物的允許含量和污染源排放物的數量、濃度內容的技術規范,雖然從形式主義角度看,環境標準不具體規定人們的行為模式和法律后果,似乎不具備完整的法律規范要素。但是,它通過一些數字、指標來表示行為規則的界限,并在相關的法律、法規中輔以違反標準的法律責任,因而在實質上已經具備法律規范的實質效力。

自1973年我國頒布第一個環境標準《工業“三廢”排放試行標準》以來,經過多年努力,我國已經構建起龐大的環境標準規范群。然而,近年來頻繁發生的由“達標排污”所導致的惡性環境健康損害事件卻讓我們清晰地認識到我國環境標準建設與中國生態環境保護和人體健康保障實際需要之間存在著巨大落差。現行環境標準究竟因何失落了健康價值?如何重新構建起以健康價值為導向的環境標準體系?

二、樣本分析:“達標排放”下累積的環境健康風險

在一項由中南財經政法大學環境資源法研究所、華中科技大學同濟醫學院公共衛生學院、自然資源保護委員會(NRDC)等科研機構聯合開展的環境與健康課題研究過程中,技術人員對一個達標排放先進單位——A縣某鉛鋅冶煉企業附近的食用農產品產地及三所小學的教室與操場的土壤和塵土進行了鉛、鎘、砷等金屬污染因子含量檢測。

各檢測點土壤和塵土取樣點分布的主要依據就是作為污染源的某鉛鋅冶煉廠主煙囪的高度及當地風向決定的煙塵擴散的沉降范圍。根據測試,該鉛鋅冶煉廠污染物通過煙囪排放出現最大落地濃度范圍為下風向0.5km-6.5km范圍,因而本次采樣,污染區監測點選在0.5km-6.5km范圍內,背景監測點選在0.5km-6.5km范圍外。以鉛鋅冶煉廠為中心,向年主導風向的西南偏西方向延伸約3公里范圍內,選定五個點為污染區監測點;向年次主導風向的下風向東北偏東方向延伸約1公里范圍內選定兩個點為污染區監測點;向年非主導風向上風向西北方向延伸約10公里,選定兩個點為清潔對照區監測點,約18平方公里范圍。其中,兩個背景點位于沉降范圍之外,五個污染區位于沉降范圍之內。

采樣區12份樣品均檢測出鉛、鎘、砷0。根據調查區農田的經濟功能和PH值等因素,技術人員依據國家《土壤環境質量標準》(GB15618-1995)中的Ⅱ類二級標準對土壤鉛、鎘、砷污染情況進行評價。結果顯示:除T6(背景值)土壤樣品鎘、鉛、砷未超標外,調查區其余采樣點土壤(塵土)樣品鎘、鉛、砷含量均超過國家規定的限值標準。調查區的12份土壤(塵土)樣品中有92%的鎘超標,最大超標倍數為1.8倍;樣品中有92%的鉛超標,其中最大超標倍數達5.8倍,超標4倍以上的有4個點,超標2-3倍的有4個點;樣品中有92%的砷超標,最大超標倍數達7.1倍,超標6倍以上的有2個點,超標2倍的有2個點。

特別值得關注的是,作為兒童聚集場所的小學校園內的塵土污染程度要高于農田土壤。位于冶煉廠次主導風向下風側O.6公里處的S2小學,操場、教室內塵土鉛含量高達2339毫克/公斤和2351毫克/公斤;砷含量高達187.45毫克/公斤和201.85毫克/公斤;鎘含量達1.54毫克/公斤和1.66毫克/公斤。位于冶煉廠主導風向下風側1.2公里處的s3小學,操場、教室內塵土鉛含量高達2095毫克/公斤和1574毫克/公斤;砷含量高達82.8毫克/公斤和67.92毫克/公斤;鎘含量達1.53毫克/公斤和1.60毫克/公斤。

監測數據顯示:調查區三所小學兒童面臨的重金屬污染健康風險的主要污染因子是鉛。當地兒童的鉛攝入量已經遠遠超過聯合國FAO/WHO食品添加劑專家委員會(JECDFA)允許的攝入量標準,分別達到標準值的12.9倍、9.1倍和4.06倍。進一步分析發現,其中77%-87%鉛攝入源為塵土,13%-32%鉛攝入量來自食物中的蔬菜,這表明兒童長期接觸含鉛塵土和食用鉛污染的自產蔬菜等食品,已經累積形成較高的環境健康風險。

三、延伸思考:健康價值失落的法律技術原因

(一)環境標準體系中的健康價值導向不明確

受制于“飲鴆止渴”式的發展理念,我國環境標準過分遷就經濟增長的沖動。“環境標準應與國家的技術水平、社會經濟承受能力相適應”原則的經濟技術剛性約束十分普遍,環境標準的制定和執行工作對經濟指標沖擊環境與健康價值的壓力躲閃、退讓,保護生態環境和保障人體健康的價值靈魂始終未能主導環境標準的制定和實施進程。由此進而使得環境標準的內在規范構造與外在實施工具的關聯性不足,協調性差,無法發揮體系的合力。

以國家《土壤環境質量標準》為例:其標準分類、分級設置的經濟效益訴求非常明顯。目的在于滿足相關植物的正常生長需要,而非人體健康。正因為該標準已經不能滿足農田土壤的健康保障需要,2006年,原國家環保總局才出臺了《食用農產品土壤環境質量評價標準》。該標準以食用農產品產地為規范對象,直接服務于人體健康目標,因此各項指標要求明顯高于1995年制定的《土壤環境質量標準》,這是一部能夠更好地服務人體健康保障需要的環境質量標準。然而令人不可思議的是該標準“自廢武功”。根據《標準化法》及其實施細則的規定,以保障人體健康為目的標準是強制性標準,但是在《食用農產品土壤環境質量標準》的前言中明確宣布“本標準為指導性標準”。在沒有更合適理由為此現象作出原因解釋的情形下,推斷這是健康利益讓位于經濟發展需要并不過分。

(二)不同介質環境標準設計“自我封閉”。忽視了環境的整體性和環境要素的相關性

環境的整體性說明環境污染因子在不同媒介間的遷移性。以土壤污染為例,其污染物主要來自于大氣污染、水污染、固體廢棄物污染的轉移,具有典型的被動承受性,同時,由于土壤對重金屬污染的自凈能力有限,所以當污染物進入土壤環境后,很難通過自然過程從土壤環境中稀釋或消失。目前的物理方法、化學方法以及生物方法對于土壤污染的治理效果都十分有限,因而其危害影響不容易恢復。可見,土壤環境質量的維護更多地需要大氣污染物排放標準、水污染物排放標準和固體廢棄物排放標準的配合。然而中國現行的大氣與水污染物排放標準的環境質量維護目標,基本上只限于大氣環境和水環境本身,很少作為實施土壤環境質量標準的配套工具加以運用。例如,按照國家大氣污染物綜合性標準與行業性標準不交叉執行的原則,A縣鋅冶煉廠的廢氣有組織排放應適用《工業爐窯大氣污染物排放標準》。然而該標準的制定依據只是《環境空氣質量標準》,沒有考慮《土壤環境質量》的需求。

(三)健康風險敏感區域的環境標準空白

目前我國環境健康風險評估的通行做法是采用國家《土壤環境質量標準》。對此標準采用的妥當性,筆者實在不敢認同。因為國家《土壤環境質量標準》明確規定了其適用范圍限于一般農田、蔬菜地、茶園、果園、牧場、林地、自然保護區等地的土壤,并在述評解釋時將土壤定義為地球表面能夠生長綠色植物的疏松層。操場、教室等非植被生長的土壤不能適用《土壤環境質量標準》。農田土壤的鉛污染評估主要考慮的是通過農作物吸收后的間接暴露途徑,而教室與操場的塵土鉛污染則是通過兒童口、手等直接暴露途徑。農田土壤考慮的是一般人群,而小學教室與操場塵地鉛污染的受害人群是兒童這一鉛污染健康暴露敏感群體。然而我國目前還沒有針對兒童等敏感人群生活區域的環境質量標準。

(四)環境標準運行的配套機制缺陷

環境標準是依法制定和實施的技術性規范,其對保障人體健康的價值實現必須有相應的法律規范提供實體和程序上的支持。目前由于配套法律制度供給的不足,使得環境標準制定與實施缺乏必要的規范和保障的現象并不鮮見。以樣本區的土壤重金屬污染健康風險評估為例,由于土壤污染防治立法進程的滯后,使得土壤環境質量標準的完善缺乏充分的法律依據。此類法律依據不足還表現在作為環境標準的實施工具——排污許可證的核發和監管上。雖然排污許可證在我國已經推行多年,但卻沒有統一的法律規范提供約束和保障。由于缺乏統一的規范,導致污染物排放標準和排放總量沒有嚴格與環境標準對接,排污許可證的申請核發隨意性較大,甚至淪為交費一發證的政策尋租工具。根本不能發揮有效控制環境污染風險的作用。此外,目前的環境監測制度也不能為環境標準的制定與執行提供有力的技術支撐。例如,盡管《工業爐窯大氣污染物排放標準》對于有色金屬冶煉企業的有組織排放既設置了煙塵濃度限度,也設置了有害污染物排放限值,但環境執法部門的監測通常只限于煙塵濃度。無論是在線監測,還是定期監測都沒有對重金屬污染物排放量的監測。

四、接近正義:環境標準健康價值的實現路徑

“總的說來,正義問題是在某些東西相對需要而供應不足或被意識到供應不足的情況下出現。”正義問題的出現意味著利益限制和犧牲的分攤問題。環境正義亦是如此。“天育物有時,地生財有限,而人之欲無極。”當環境已經不能滿足日益膨脹的物質與健康需求時,人類圍繞環境的利益沖突將由此開始。要避免“公地悲劇”的上演,公平地對環境利益進行限制和分配,協調人與環境的關系,已經成為橫亙在現代人類實踐理性面前的一道正義難題。作為環境法治的重要技術工具,環境標準提供了接近正義的梯子,但梯子與正義之間關聯的耦合機制并非自動生成,它依賴于人的智慧創造。

環境標準通過推動人類活動目的性與自然環境規律性的統一,引導人類行為自覺地同自然客觀規律保持協調。這種協調既是保持人類可持續地同環境系統進行物質和能量交換的經濟能力的基本前提,也是捍衛人類生命、健康等自身價值的重要保證。它首先需要衡平健康利益、經濟利益、生態環境利益,針對不同的環境特征及其承載的經濟、社會和生態功能,設置允許特征污染物存在的最大劑量,從而確定環境容量在不同利益需要間的分配,并通過這種數值設置來識別環境違法行為,啟動救濟程序。可以說,環境標準對正義的接近,兼有分配正義和矯正正義的功能。在分配正義層面,環境標準體系厘清了環境容量的產權邊界,勾勒出了人們對環境客體的利用限度和他人對該利用環境客體的容忍限度,使經濟利益、健康價值和生態環境價值各安其所、和諧互動;在矯正正義層面,環境標準通過為已經造成利益侵害的環境利用行為提供科學技術判定工具,為環境執法和民事權利救濟行為提供依據,達到阻遏侵害進一步擴大,制止和制裁侵害行為,使失衡的利益關系回歸平衡狀態的矯正效果。

筆者以為,為推動環境標準的健康價值訴求在運行機制上接近正義目標,環境標準必須強化系統內、外耦合機制的打造。首先,確立健康價值在環境標準體系構建中的中心地位。制度乃衡平協調人際利益關系的規范,健康、生態、經濟是人類生存發展不可或缺的價值要素。其中健康因其直接決定著生命的質量因而居于中心地位;生態則因維系著人體與外部的物質與能量交換關系,對人體健康具有直接影響,同時又是生物多樣性的載體,因而在人的利益構造中居于次中心位置;經濟則通過人為活動影響獲得更好的生存與發展空間的物質保障,它以生態環境為基礎,服務于人的需要,理應居次于生態環境的基礎地位。由此,環境標準形成一個“人體健康一生態修復一經濟發展”由內向外的價值序列。確立健康價值在環境標準體系構建中的主導地位,對于打造環境標準的規范合力無疑具有提綱挈領的意義。

其次,以健康價值為紐帶,重塑環境標準之間的有機聯系。以影響人體健康的環境媒介的系統性、整體性為出發點,對大氣、水、土壤、海洋、人群聚集和生活起居場所環境質量的相關性進行研究,強化污染物排放標準與相關的環境質量標準之間的銜接。特別是在設計污染物排放標準時要充分考慮到該污染物在不同的環境介質中的遷移特征所帶來的關聯影響。例如大氣污染物排放標準設計時要充分考慮大氣污染物的遷移沉降特點,將可能受到污染的水環境質量標準和與土壤環境質量標準的維護納入到污染物排放標準制定和執行的考量范圍。同理,水污染物排放標準和固體廢棄物排放標準的設計也要考慮到大氣等環境媒介的污染擴散可能,并結合不同環境功能區對環境質量的不同要求,科學設計標準。

篇9

為進一步加強土壤污染防治工作,根據《XX市凈土保衛戰2020年工作方案》(政辦發〔2020〕40號)要求,結合我市實際,特制定本方案。

一、工作目標

全市土壤環境質量總體保持穩定,農用地和建設用地土壤環境安全得到基本保障,土壤環境風險得到基本管控。受污染耕地安全利用率達到92%以上;污染地塊安全利用率達到90%以上;土壤環境質量點位達標率不低于82%;耕地土壤環境質量點位達標率不低于81%。

二、重點任務

(一)深化土壤污染狀況調查。

1.配合省上、XX市完善土壤環境質量監測網絡,補充設置土壤環境質量省控監測點位。(市生態環境局負責,自然資源局、住建局配合)

2配合省上、XX市深入開展重點行業企業用地土壤污染狀況調查,2020年底前基本掌握重點行業企業用地中的污染地塊分布及其環境風險情況。(市生態環境局負責,自然資源局、住建局、農業農村局配合)

(二)加強農用地分類管理。

3.完成耕地分類劃定,實施耕地分類管理,將符合條件的優先保護類耕地劃為永久基本農田,實行嚴格保護。(市農業農村局、自然資源局分別負責)

4.根據土壤污染狀況和農產品超標情況,通過農藝調控、種植業結構調整、土壤污染治理與修復等措施確保耕地安全利用,降低農產品超標風險。加快推進受污染耕地安全利用,2020年底前實現受污染耕地安全利用率達到92%以上。(市農業農村局負責,自然資源局配合)

5.嚴格控制林地、草地、園地的農藥使用量,禁止使用高毒、高殘留農藥。完善生物農藥、引誘劑管理制度,加大使用推廣力度。加強對重度污染林地、園地產出食用農(林)產品的質量檢測,發現超標的,要采取種植結構調整等措施。(市林業局負責,農業農村局、自然資源局配合)

(三)實施建設用地準入管理。

6.建立疑似污染地塊名單并及時上傳污染地塊土壤環境管理系統。動態更新建設用地土壤污染風險管控和修復名錄并向社會公開。嚴格城鎮人口密集區危險化學品生產企業騰退用地的土壤環境監管。依法依規開展相關地塊的土壤污染環境調查;確定有污染的,嚴格落實土壤污染風險管控和修復要求。(市生態環境局負責,自然資源局配合)

7.將建設用地土壤環境管理要求納入城市規劃和供地管理,土地開發利用必須符合土壤環境質量要求。加強土地征收、收回、收購以及轉讓、改變用途等環節的監管,充分利用污染地塊土壤環境管理系統,提升建設用地土壤環境監管能力。(市自然資源局負責,生態環境局配合)

8.用途變更為住宅、公共管理與公共服務用地的,變更前應當按照規定進行土壤污染狀況調查。重度污染農用地轉為城鎮建設用地的,由所在鎮(街道)負責組織開展調查評估,調查評估結果向市生態環境和自然資源部門備案。(市自然資源局牽頭,生態環境局、住建局配合,各鎮、街道負責落實)

(四)加強土壤污染源頭管控。

9.動態更新土壤污染重點監管企業名錄并向社會公布。將土壤污染重點監管單位納入排污許可管理,嚴格控制有毒有害物質排放,督促落實土壤污染隱患排查制度,按年度開展自行監測,監測結果向社會公開。加大環境執法力度,對超標排放造成土壤污染的企業掛牌督辦,限期治理,對治理后仍不能達標的企業堅決依法關停。土壤污染重點監管單位拆除設施、設備或者建筑物、構筑物的,應當制定包括應急措施在內的土壤污染防治工作方案,報市生態環境局和工信局備案并實施。(市生態環境局負責,工信局、應急管理局配合)

10.在礦產資源開發利用活動集中的區域嚴格執行重點污染物特別排放限值。(市生態環境局負責,工信局配合)

11.嚴格執行重金屬污染物排放標準并落實相關總量控制指標,加大對涉重金屬企業的監督檢查力度,對整改后仍不達標的企業,依法責令其停業或關閉,并將企業名單向社會公布。完成涉鎘等重金屬重點行業企業排查整治。完成重點行業的重點重金屬排放指標任務。(市生態環境局負責,工信局配合)

12.加強固體廢物監管,持續開展“清廢”行動,鞏固2019“清廢”成果。加大對工業固體廢物違法違規轉移的監管和打擊力度,嚴防工業污染“上山下鄉”。(市生態環境局負責,工信局、自然資源局配合)

13.推進非正規垃圾堆放點排查整治。鞏固較大規模農村生活垃圾非正規垃圾堆放點整治成效,防止出現反彈;建筑垃圾資源化利用率達到30%以上;推進“垃圾圍堰”整治;加快農業生產廢棄物非正規堆放點整治。(市住建局、城管局、水利局、農業農村局分別負責)。

14. 控制化肥農藥污染,推廣應用生態調控、生物防治、理化滲控等措施,開展農作物病蟲害綠色防控試點示范。推進主要農作物病蟲害專業化統防統治。積極推廣高效施藥器械。農藥使用量保持零增長,主要農作物農藥利用率提高到40%以上。推廣化肥減量增效,積極推廣配方施肥技術,化肥使用量保持零增長,利用率提高到40%以上,測土配方施肥技術推廣覆蓋率提高到90%以上。(市農業農村局負責,生態環境局配合)

15.優先在設施栽培面積較大、農膜使用較多的區域推進降解農膜應用示范和廢棄農膜回收處理試點。結合農業項目實施,示范推廣0.01毫米厚度農膜,提高殘膜回收率。創新農膜回收機制,推進農膜回收處理試點,積極落實農膜生產經營者回收處理責任。(市農業農村局負責)

16.強化畜禽養殖污染防治,加強飼料、獸藥等監管,堅決打擊違法違規生產使用飼料添加劑和抗菌藥物行為。深入開展養殖場(戶)畜禽糞污資源化利用培訓,繼續推進畜禽糞污資源化全市推進項目和健康養殖項目。全市畜禽糞污綜合利用率達到80%,規模養殖場糞污處理設施裝備配套率達到90%。(市農業農村局負責,生態環境局配合)

17.開展灌溉水水質定期監測和評價。灌溉用水應符合農田灌溉水質標準,對使用污水灌溉導致污染嚴重、威脅農產品質量安全的土地,要及時調整種植結構。(市水利局負責,農業農村局配合)

18.減少生活污染,推進生活垃圾分類及餐廚垃圾處理。(市城管局、各鎮、街道分別負責)

(五)有序開展土壤污染治理。

19.開展化工行業等典型污染源周邊地下水基礎環境狀況調查,推進地下水污染防治信息共享。(市生態環境局負責,自然資源局、水利局配合)

20.加強土壤污染風險管控和修復活動監管,依法依規落實相關管理要求,工程實施中要防止土壤挖掘、堆存造成二次污染,轉運污染土壤前要提前報告,工程完工后開展風險管控或修復效果評估并向社會公開等。(市生態環境局、農業農村局、林業局分別負責)

三、保障措施

(一)強化組織領導。各鎮(街道)、相關部門(單位)要制定本行業、本領域年度專項工作方案,強化組織領導,確定專人負責,落實土壤污染防治工作任務,完善政策措施,抓好工作落實。每月5日前報送上月工作進展情況;2020年12月10日前將年度任務完成情況及佐證資料報市生態環境局。

(二)加強宣傳力度。加大《土壤污染防治法》等法律法規宣傳,充分利用網絡媒體等途徑普及土壤環境保護知識及相關法律法規,積極開展土壤污染防治培訓,努力營造保護土壤環境良好氛圍。

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關鍵詞:土壤污染 重金屬 危害 修復方法

土壤是人類賴以生存的主要自然資源之一,也是人類生態環境的重要組成部分[1-2]。隨著近年來經濟發展,工農業生產不斷擴大,所產生的廢水和廢渣也不斷增多,不但破壞地表植被,而且其中有毒有害重金屬還隨廢水的排放及廢渣堆的風化和淋濾進入周邊土壤環境[3-6]。目前我國受鎘、砷、鉻、鉛等重金屬污染耕地面積近2,000萬公頃,約占總耕地面積的1/5,其中工業“三廢”污染耕地1,000萬公頃,污水灌溉的農田面積已達330多萬公頃。

1. 土壤重金屬污染的定義

在自然界,重金屬以各種形態存在,常見的金屬元素有銅、鉛、鋅、鐵、鈷、鎳、錳、鎘、汞、鉬、金、銀等;其中既有對生命活動所需要的微量元素,如錳、銅、鋅等;但大多數重金屬元素在環境中對環境都會有一定的污染作用,主要包括汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷等對生物體具有顯著毒害作用的元素[7]。重金屬的密度一般在4.0以上,約60種元素。但是由于不同的重金屬在土壤中的毒性差別很大,所以在環境科學中人們通常關注鋅、銅、鈷、鎳、錫、釩、汞、鎘、鉛、鉻、鈷等。砷、硒是非金屬,但是它的毒性及某些性質與重金屬相似,所以將砷、硒列入重金屬污染物范圍內。由于土壤中鐵和錳含量較高,因而一般不太注意它們的污染問題,但在強還原條件下,鐵和錳所引起的毒害亦應引起足夠的重視。

土壤重金屬污染是指由于人類在生產活動中將重金屬帶入到土壤中,致使土壤中重金屬累積到一定程度,含量明顯高于背景,并可造成土壤質量的退化、生態與環境的惡化現象[8]。土壤本身含有一定量的重金屬元素,如植物生長所必需的Mn、Cu、Zn等。因此,只有當疊加進入土壤的重金屬元素累積的濃度超過了作物需要和忍受程度,作物才表現出受毒害癥狀,或作物生長并未受害但產品中某種金屬的含量超過標準,造成對人畜的危害時,才能認為土壤已被重金屬污染[9]。如土壤環境質量標準值(GB15618-1995)[10]。

2. 土壤中重金屬的來源、種類

土壤重金屬污染主要是由工業產生的“三廢”以及污水灌溉、農藥和化肥的不合理施用等農業措施引起的。隨著工農業生產的發展,重金屬對土壤和農作物的污染問題越來越突出,部分地區土壤重金屬污染現象十分嚴重。總體來講,土壤重金屬污染源較廣泛,即有自然來源,又有包括人類活動帶入土壤的部分,目前主要來源為人為因素。主要包括大氣塵降、污水灌溉、工業廢棄物得不當堆放、采礦及冶煉活動、農藥和化肥的過多施用等[11-12]。

2.1 污水灌溉

污水灌溉通常指的是使用經過一定處理的城市污水灌溉農田、森林和草地。中國水資源較為緊缺,部分灌區常把污水作為灌溉水源來利用。污水的種類按其來源可分為城市生活污水、石油化工污水、工業礦山污水和城市混合污水等。城市生活污水中重金屬含量雖然不多,但由于我國工業發展迅速,許多工礦企業污水未經分流處理而排入下水道與生活污水混合排放,從而造成污灌區土壤Hg、As、Cr、Pb、Cd、Zn等重金屬含量逐年累積[15-16]。在分布上,往往是靠近污染源頭和城市工業區土壤污染嚴重,遠離污染源頭和城市工業區,土壤幾乎不受污水中的重金屬污染。

污灌在北方比較嚴重,因為我國北方比較干旱,水資源短缺嚴重,并且許多大城市都是重工業大城市,所以農業用水更加緊張,污水灌溉在這些地區較為普遍。據統計,我國北方旱作地區污灌面積約占全國90%以上。南方地區相對較小,僅占6%,其余則在西北地區。污灌不僅導致土壤中重金屬元素含量的增加,而且還會在人體內富集。研究顯示我國沈陽、溫州和遂昌等地由于污水灌溉引發了人體鎘中毒;鞍山宋三污灌區土壤中Hg、Cd的累積顯著,污染嚴重;用處理過的污水灌溉是解決干旱地區作物需水問題的一條可行途徑。但由此導致的土壤污染特別是重金屬污染必須引起重視。

2.2 農藥和化肥污染

農藥和化肥是重要的農用物資,對農業生產發展起到重要的推動作用,但如果不合理施用,則可導致土壤中重金屬污染。部分農藥在其組成中含有Hg、As、Cu、Zn等重金屬元素,過量或不合理使用將會造成土壤重金屬污染。肥料中含有大量的重金屬元素,其中氮、鉀肥料含量相對較低,而磷肥中則含有較多的有害重金屬,另外復合肥的重金屬含量也相對較高。施用含有重金屬元素的農藥和化肥,都可能導致土壤中重金屬的污染。

2.3 礦山開采和冶煉加工

我國重金屬礦產相對豐富,在金屬礦山的開采、冶煉過程中,會產生大量廢渣及廢水,而這些廢渣和廢水隨著礦山排水和降雨進入土壤環境中,便可直接地造成土壤重金屬污染,這在我國南方地區表現得尤為突出。

3. 重金屬污染的特點及危害

3.1 重金屬元素污染土壤的主要特點

在土壤環境中重金屬污染特點可以分為兩部分:一是土壤環境中重金屬自身的特點,二是重金屬元素在不同介質中所表現的特點。具體特點如下:(1)形態變換較為復雜,重金屬多為過渡元素,有著較多的價態變化,且隨環境Eh,pH配位體的不同呈現不同的價態、化合態和結合態。重金屬形態不同則其毒性也不同;(2)有機態比無機態的毒性大;(3)毒性與價態和化合物的種類有關;(4)環境中的遷移轉化形式多樣化;(5)生物毒性效應的濃度較低;(6)在生物體內積累和富集;(7)在土壤環境中不易被察覺;(8)在環境中不會降解和消除;(9)在人體內呈慢性毒性過程。(10)土壤環境分布呈區域性;

過量的重金屬會引起動植物生理功能紊亂、營養失調、發生病變,重金屬不易被土壤微生物降解,可在土壤中累積,也可通過食物鏈在人體內積累,危害人體健康。土壤一旦遭受重金屬污染,就很難徹底消除,污染物還會向地下水和地表水中遷移,從而擴大其污染。因此重金屬對土壤的污染是一類后果非常嚴重的環境問題。

3.2人類因土壤重金屬污染而遭受的危害[25]

(1)土壤污染使本來就緊張的耕地資源更加短缺;(2)土壤污染給農業發展帶來很大的不利影響;(3)土壤污染中的污染物具有遷移性和滯留性,有可能繼續造成新的土地污染;(4)土壤污染嚴重危及后代人的利益,不利于可持續發展;(5)土壤污染造成嚴重的經濟損失;(6)土壤污染給人民的身體健康帶來極大的威脅;(7)土壤污染也是造成其他污染的重要原因。

4. 對重金屬污染的防治及修復

4.1 對土壤污染的預防

目前,仍未找到可廣泛應用且行之有效的重金屬污染治理方法,但控制污染源,是防止土壤污染的根本措施之一,同時利用土壤的自凈作用對污染物凈化具有一定的預防作用。控制土壤重金屬污染源,即控制進入土壤中的重金屬污染物的數量和速度,通過土體自身的凈化作用,降低污染。

(1)控制和消除工業“三廢”

盡量利用循環無毒工藝,減少和消除重金屬污染物的排放,對工業“三廢”進行回收改善,使其化害為利,并嚴格控制工業生產中污染物排放量和濃度,使之符合排放標準。

(2)土壤污灌區的監測和管理

在污灌區對灌溉污水的重金屬元素進行控制,監測水中重金屬污染物質的成分、含量及其變化,避免引起土壤污染。

(3)合理施用化肥和農藥

對于農藥和化肥的施用,應以環保無毒為準則,禁止或限制使用高殘留農藥,大力發展高效、低毒、低殘留農藥,發展生物防治措施。為保證農業的增產,合理施用化學肥料和農藥是必需的,但需控制好施用量,否則會造成土壤或地下水的污染。

(4)土壤容量和土壤凈化能力的提高

在農業生產過程中,施用有機肥,改良松散型沙土,改善土壤膠體的種類和數量,增加土壤對有害重金屬的吸附能力和吸附量,從而減少重金屬在土壤中的生物有效性。利用微生物品降解土壤中的重金屬,提高土壤凈化能力。

4.2 土壤中重金屬污染的修復方法

(1)工程措施

工程治理措施是指在土壤環境中,用物理或物理化學的原理來減少重金屬污染物的措施。主要包括客土,換土,翻土,淋洗液熱處理以及電解等方法。以上方法措施的治理效果相對徹底,但實工過程復雜、所需治理費用較高且比較容易引起土壤肥力效果降低。

(2)生物措施

生物治理是指利用能夠在土壤中生存的生物的某些習性來抑制和改良土壤重金屬污染。Nanda Kumar P B A等發現某些特殊植物對土壤中的重金屬元素具有富集作用。寇冬梅等研究認為食用菌對重金屬具有吸附作用。所用方法有動物治理,微生物治理,植物治理等。生物措施的優點是實施較為簡便易行、投資較少且對環境破壞小,而缺點是在短期內不易得到治理效果。

(3)化學措施

化學治理方法是利用化學物質和天然礦物對重金屬污染進行的原位修復技術,目前,在許多區域得到應用。化學治理措施主要包括利用土壤改良劑、抑制劑,增加土壤有機質、陽離子代換量和粘粒的含量,改變pH、Eh和電導等理化性質,使土壤重金屬發生氧化、還原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用,以降低重金屬的生物有效性。化學治理措施優點是治理效果相對較明顯,而缺點是容易再度活化。

(4)農業措施

農業治理措施是通過改變耕作方式和管理制度來達到降低土壤重金屬危害的方法。M.Puschenreiter等探討了利用農業耕作措施治理土壤重金屬的方法,得出在不同污染地區種植不同的農作物可有效降低重金屬的污染。治理方法主要包括控制土壤水分,選擇合適的農藥、化肥,增施有機肥,選擇農作物品種等。農業治理措施的優點在于操作簡單、費用不高,而缺點是需要較長治理周期卻治理效果不顯著。

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