我国土壤污染现状及其防治对策-

1、我国土壤污染现状及其防治对策*(西安科技大学地质与环境学院,陕西西安 710600摘要:土壤是生物和人类赖以生存和生活的重要环境。随着工业化的发展、城市化进程的深入,我国土壤环境污染不断加剧。土壤环境质量变化较大,土壤环境污染物种类和数量不断增加,发生的地域和规模在逐渐扩大,危害也进一步深入。目前,土壤生态环境安全已成为我国可持续发展的制约因素。针对我国土壤污染的现状、类型、危害、原因,提出了解决我国土壤污染的治理措施,以改良我国土壤污染的现状。关键字:土壤;土壤污染;土壤污染物1 土壤及土壤污染物概念土壤是指陆地表面具有肥力、能够生长植物的疏松表层,其厚度一般在2 m 左右。土壤不但为植物生

2、长提供机械支撑能力,并能为植物生长发育提供所需要的水、肥、气、热等肥力要素。近年来,由于人口急剧增长,工业迅猛发展,固体废物不断向土壤表面堆放和倾倒,有害废水不断向土壤中渗透,汽车排放的废气,大气中的有害气体及飘尘不断随雨水降落在土壤中。农业化学水平的提高,使大量化学肥料及农药散落到环境中,导致土壤遭受非点源污染的机会越来越多,其程度也越来越严重,在水土流失和风蚀作用等的影响下,污染面积不断扩大。因此,凡是妨碍土壤正常功能,降低农作物产量和质量,通过粮食、蔬菜、水果等间接影响人体健康的物质都叫做土壤污染物。2 我国土壤污染的现状据统计,目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积近12000

3、万公顷,约占总耕地面积的1/5;其中工业'三废'污染耕地1000万公顷,污水灌溉的农田面积已达330多万公顷。污水灌溉等废弃物对农田已造成大面积的土壤污染。我国土壤污染的形势十分严峻,部分地区土壤污染严重,在重污染企业或工业密集区、工矿开采区及周边地区、城市和城郊地区出现了土壤重污染区和高风险区。土壤污染类型多样,呈现出新老污染物并存、无机有机复合污染的局面。土壤污染途径多,原因复杂,控制难度大。土壤环境监督管理体系不健全,土壤污染防治投入不足,全社会防治意识不强。由土壤污染引发的农产品质量安全问题和群体性事件逐年增多,成为影响群众身体健康和社会稳定的重要因素。3 土壤污染的类

4、型土壤污染物的种类繁多,按污染物的性质一般可分为4 类,即有机污染物、重金属、放射性元素和病原微生物。3.1 有机物污染3.2 重金属污染随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加,土壤重金属污染日益严重,污染程度在加剧,面积在逐年扩大。重金属污染物在土壤中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解并可经水、植物等介质最终影响人类健康。据我国农业部进行的全国污灌区调查,在约140万hm2的污水灌区中,遭受重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8%,其中轻度污染的占46.7%,中度污染的占9.7%,严重污染的占8.4%。我国每年因重金属污染而减产粮食1000多万吨,被重金属污染的粮食

5、每年多达1200万吨,合计经济损失至少200亿元。从目前开展重金属污染调查情况来看,我国大多数城市近郊土壤都遭受不同程度的污染。最近的调查资料显示,江苏省某丘陵地区14000km2范围内,铜、汞、铅和镉等的污染面积达35.9%。广东省地勘部门土壤调查结果显示,西江流域的1万km2土地遭受重金属污染的面积达550km2,污染率超过50%,其中,汞的污染面积达到1257km2,污染深度达到地下40cm。3.3 放射性元素污染近年来,随着核技术在工农业、医疗、地质、科研等各领域的广泛应用,越来越多的放射性污染物进入到土壤中,放射性元素主要来源于大气层核实验的沉降物,以及原子能和平利用过程中所排放的各

6、种废气、废水和废渣。含有放射性元素的物质不可避免地随自然沉降、雨水冲刷和废弃物堆放而污染土壤。这些放射性污染物除可直接危害人体外,还可以通过生物链和食物链进入人体,在人体内产生内照射,损伤人体组织细胞,引起肿瘤、白血病和遗传障碍等疾病。如科研表明,氡子体的辐射危害占人体所受的全部辐射危害的55%以上,诱发肺癌的潜伏期大多都在15年以上,我国每年因氡致癌约5万例,而天津市区公众肺癌23.7%是由氡及其子体造成的。3.4 病原微生物污染土壤中的病原微生物,主要包括病原菌和病毒等。来源于人畜的粪便及用于灌溉的污水(未经处理的生活污水,特别是医院污水。人类若直接接触含有病原微生物的土壤,可能会对健康带

7、来影响;若食用被土壤污染的蔬菜、水果等则间接受到污染。4 土壤污染的特点土壤污染具有明显的隐蔽性、滞后性、累积性和不可逆转性等特点,土壤一旦受到污染,则需要很长的治理周期和较高的投资成本,造成的危害也比其他污染更难消除。土地污染具有隐蔽性和滞后性。它往往要通过对土壤样品化验和农作物的残留检测,其严重后果仅能通过食物给动物和人类健康造成危害,因而不易被人们察觉;因此,从产生污染到出现问题通常会滞后很长的时间。土壤污染具有累积性,污染物质在土壤中不容易迁移、扩散和稀释,因此容易在土壤中不断积累而超标。土壤污染具有不可逆转性,重金属对土壤的污染基本上是一个不可逆转的过程,许多有机化学物质的污染也需要

8、较长的时间才能降解。土壤污染很难治理,积累在污染土壤中的难降解污染物很难靠稀释作用和自净化作用来消除。因此,治理污染土壤通常成本较高、治理周期较长。5 土壤污染的原因5.1 过量施用化肥我国每年化肥施用量超过4100万吨。虽然施用化肥是农业增产的重要措施,但长期大量使用氮、磷等化学肥料,会破坏土壤结构,造成土壤板结、耕地土壤退化、耕层变浅、耕性变差、保水肥能力下降、生物学性质恶化,增加了农业生产成本,影响了农作物的产量和质量;未被植物吸收利用和根层土壤吸附固定的养分,都在根层以下积累或转入地下。残留在土壤中的氮、磷化合物,在发生地面径流或土壤风蚀时,会向其他地方转移,扩大了土壤污染范围。过量使

9、用化肥还使饲料作物含有过多的硝酸盐,妨碍牲畜体内氧气的输送,使其患病,严重导致死亡。5.2过量施用农药农药是土壤的主要有机污染物,全国每年使用的农药量达50万-60万t,使用农药的土地面积在2.8亿hm2以上,农田平均施用农药13.9 kg/hm2。直接进入土壤的农药,大部分可被土壤吸附,残留于土壤中的农药,由于生物和非生物的作用,形成具有不同稳定性的中间产物或最终产物无机物。喷施于作物体上的农药,除部分被植物吸收或逸入大气外,约有1/2左右散落于农田,又与直接施用于田间的农药构成农田土壤中农药的基本来源。农作物从土壤中吸收农药,在植物根、茎、叶、果实和种子中积累,通过食物、饲料危害人体和牲畜

10、的健康。5.3 重金属元素重金属元素引起的土壤污染,全国320个严重污染区约有548万hm2土壤,大田类农产品污染超标面积占污染区农田面积的20%,其中重金属污染占80%,粮食中重金属镉、砷、铬、铅、汞等的超标率占10%。被公认为城市环境质量优良的公园存在着严重的土壤重金属污染。汽油中添加的防爆剂四乙基铅随废气排出污染土壤,使行车频率高的公路两侧常形成明显的铅污染带。砷被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂,硫化矿产的开采、选矿、冶炼也会引起砷对土壤的污染。汞主要来自厂矿排放的含汞废水。土壤组成与汞化合物之间有很强的相互作用,积累在土壤中的汞有金属汞、无机汞盐、有机络合态或离子吸附态汞,所以

11、,汞能在土壤中长期存在。镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车尾气沉降,磷肥中有时也含有镉。5.4 污水灌溉污水灌溉对土壤的污染,我国污水灌溉农田面积超过330万hm2。生活污水和工业废水中,含有氮、磷、钾等许多植物所需要的养分,所以合理地使用污水灌溉农田,有增产效果。未经处理或未达到排放标准的工业污水中含有重金属、酚、氰化物等许多有毒有害的物质,会将污水中有毒有害的物质带至农田,在灌溉渠系两侧形成污染带。5.5 大气污染对土壤的污染大气中的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等有害物质,在大气中发生反应形成酸雨,通过沉降和降水而降落到地面,引起土壤酸化。冶金工业排放的金属氧化物粉尘,则在重力作用下以降尘形式

12、进入土壤,形成以排污工厂为中心、半径为2-3 km范围的点状污染。5.6 固体废物对土壤的污染固体废物对土壤的污染,污泥作为肥料施用,常使土壤受到重金属、无机盐、有机物和病原体的污染。工业固体废物和城市垃圾向土壤直接倾倒,由于日晒、雨淋、水洗,使重金属极易移动,以辐射状、漏斗状向周围土壤扩散。5.7牲畜排泄物和生物残体对土壤的污染牲畜排泄物和生物残体对土壤的污染,禽畜饲养场的厩肥和屠宰场的废物,其性质近似人粪尿。利用这些废物作肥料,如果不进行物理和生化处理,则其中的寄生虫、病原菌和病毒等可引起土壤和水域污染,并通过水和农作物危害人群健康。5.8放射性物质对土壤的污染土壤辐射污染的来源有铀矿和钍

13、矿开采、铀矿浓缩、核废料处理、核武器爆炸、核实验、燃煤发电厂、磷酸盐矿开采加工等。大气层核试验的散落物可造成土壤的放射性污染,放射性散落物中,90Sr、137Cs 的半衰期较长,易被土壤吸附, 滞留时间也较长。 6 土壤污染的危害 土壤污染导致严重的直接经济损失对于各种土壤污染造成的经济损失， 目前尚缺 乏系统的调查资料。仅以土壤重金属污染为例，全国每年就因重金属污染而减产 粮食 1000 多万吨，另外被重金属污染的粮食每年也多达 1200 万吨，合计经济损 失至少 200 亿元。对于农药和有机物污染、放射性污染、病原菌污染等其他类型 的土壤污染所导致的经济损失，目前尚难以估计。 土壤污染导致

14、食物质量不断下降我国大多数城市近郊土壤都受到了不同程度的 污染，有许多地方粮食、蔬菜、水果等食物中镉、铬、砷、铅等重金属含量超标 或接近临界值。 土壤污染危害人体健康土壤污染会使污染物在植（作）物体中积累，并通过食物 链富集到人体和动物体中，危害人畜健康，引发癌症和其他疾病等。 土壤污染导致其他环境问题土地受到污染后， 含重金属浓度较高的污染表土容易 在风力和水力的作用下分别进入到大气和水体中，导致大气污染、地表水污染、 地下水污染和生态系统退化等其他生态问题。 7 土壤污染的治理措施 7.1 针对重金属污染 土壤重金属污染治理途径主要有两种，一是改变重金属在土壤中的存在状 态，使其由活化态转

15、为稳定态；二是从土壤中除去重金属。 常采用的物理及物理化学的方法时热解吸法、电化学法和提取法。对于挥发 性重金属可用加热方法从土壤中解吸出来。 若重金属渗透性不高且传导性差则用 电化学法除去。提取法课利用试剂和土壤中的中的重金属作用，形成溶解性的重 金属离子或金属-试剂络合物，回收再利用。美国应用淋滤法和洗土法成功治理 了八中重金属污染的土地。 再来就是向土壤中施用石灰、碱性磷酸盐、氧化铁、碳酸盐和硫化物等化学 改良剂,加速有机物的分解,使重金属固定在土壤中,降低重金属在土壤及土壤植 物体的迁移能力,使其转化成为难溶的化合物,减少农作物的吸收,以减轻土壤中 重金属的毒害。针对有机物污染,用植物

16、、细菌、真菌联合加速有机物降解。针 对无机物污染,利用植物修复可以把一部分重金属从土壤中带走。 7.2 针对生物污染的土地 在了解了土壤生物污染的危害机理之后， 我们就可以根据各种病原微生物和 寄生虫的特点来寻找适当的方法进行防治。微生物在土壤中的存活时间长短不 一，但都是有限的，都与土壤中的有机物种类和数量、土壤理化性质、酸碱度、 光照时间、暴露条件、温度和湿度、微生物群系和抗生物质以及噬菌体等因子有 关。据张薇等研究，真菌在酸性土壤中较多，放线菌在碱性土壤中较多，土壤经 15 天干旱后，细菌种类下降近 90，非芽孢细菌和球菌近乎消失，产芽孢细菌 只剩三分之一。以下是一些病原微生物在土壤中的

17、存活时间。只要我们研究出致 病菌的敏感因子， 有针对性地把这些因子控制在不适宜病原微生物生长条件的范 围之内，有效地降低他们在土壤中的存活时间，就可以达到灭菌杀毒的目的了。 土壤生物污染的物理防治方法主要通过土壤的吸附过程来完成， 病原体进入 土壤后，一般会被土壤吸附截留，其影响因素主要有土壤类型、酸碱性、阳离子 交换量和孔隙饱和度等。一般土壤表面积越大、pH 越低、阳离子交换量越高， 吸附病原体的数量就越多。另外渗滤液流速、土壤水分含量、病原体大小和土壤 溶液中可溶性有机物数量等因子都会影响病原体在土壤中的保留及转移速度。 如 果可以通过改变这些因子来降低土壤病原体的吸附量， 降低其在土壤中

18、的停留时 间，就能减轻土壤生物污染。 其化学防治是利用臭氧具有极强的氧化性能， 在酸性介质中的氧化还原电位 为 2.07V，在碱性介质中为 1.27V，其氧化能力仅次于氟，高于氯和高锰酸钾， 在水中可短时间内自行分解，无二次污染，是理想的绿色氧化剂。臭氧还很容易 溶解在土壤溶液中，其溶解度比氧气大 12 倍，有利于和污染物充分接触，杀死 病原微生物，其分解产生的氧气还可以抑制厌氧菌生长。另外过氧化氢也有类似 的灭菌作用，据说柠檬草油的主要成分是柠檬醛，含量高达 85，也有一定的 杀菌消毒作用。 一些土壤微生物也可以通过竞争和拮抗作用来消灭病原菌， 我们是不是可以 考虑往污染土壤中加入一些无害的

19、微生物，改善土壤质地、结构、温度、湿度、 pH、有机质含量和植被等因子，以利于其生长，通过竞争碳源和氮源或者分泌一 些对病原微生物有害的产物，从而抑制致病菌的生长，即饿死或毒死土壤中的病 原菌，收到以生物治生物的效果，以消除土壤生物污染。 7.3 针对被放射性物质污染的土地 放射性污染的间接防治法是先采用机械物理、化学、电化学和物理化学联合 去污等方法对放射性污染水源、大型设备、车辆等去进行去污。然后将放射性物 焚烧、固化、掩埋，不让放射性污染物进入土壤。 而目前比较直接的处理方法主要是自然衰减消除法， 化学处理法和物理填埋 法。自然衰变可使放射性污染土壤降至可接受的程度，适用于偏远的试验区和

20、核 事故的现场。对于小规模的放射性土壤的处理可用化学处理法，其造价昂贵且会 产生二次污染。 物理填埋法理论上比较简单但在处理大规模低剂量的污染物有较 多困难。 近年来随着技术发展可利用土壤放射性污染的生物修复技术， 土壤生物修复 放射性核素污染土壤可利用耐辐射的微生物、超积累植物和森林的吸附、拦截作 用。 7.4 污染土壤的综合治理 施用化学改良剂,采取生物改良措施,增加土壤环境容量,增强土壤净化能力 强化污染土壤环境管理与综合防治,大力发展清洁生产 调控土壤氧化还原条件 改变耕作制度,实行翻土和换土采用农业生态工程措施 工程治理。 7.5 防治相关法律 至今我国在土壤污染的防治方面还没有专门

21、立法， 防治土壤污染的法律基本 上是空白，虽然若干法律中有一些零星规定，但分散而不系统、缺乏可操作，为 了防治土壤污染、搞好土壤污染防治工作应该加强我国的土壤污染防治法制建 设。建立健全土壤污染防治法律法规体系。目前我国土壤污染防治的立法 。明 确土壤污染防治的基本原则。尽快建立健全防治土壤污染的制度、措施。建立健 全科学、高效的管理体制，强化对土壤污染防治的监督管理。建立完善的责任追 究机制与公众参与机制。 8 结束语 防治土壤污染是一项长期而艰巨的任务，不可能一蹴而就，也非一朝一夕之 功所能解决。它不仅需要各级党政、相关部门的高度重视，强力防治，更需要广 大人民群众树立起牢固的环保意识，自觉参与环境保护。只有对土壤加强立法， 加强管理，加强控制，加强宣传教育，我国土壤环境才能够保护好。希望全