农田土壤环境范文

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导语:如何才能写好一篇农田土壤环境,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。

农田土壤环境

篇1

关键词:农田土壤;环境质量监测;对策;建议

1 引言

土壤既是自然环境的构成要素,又是农业生产最重要的自然资源,其不但为植物生长提供机械支撑能力,而且能为植物生长发育提供所需要的水、肥、气、热等肥力因素。随着城市化进程及工业的迅速发展,重金属、化学农药等污染物通过污水灌溉、大气烟尘沉降、垃圾填埋处理等各种途径进入土壤。土壤中的重金属因不能被微生物降解,不易移动,故会不断积累,造成严重污染;化学农药,特别是有机氯农药,虽然已经被禁止使用多年,但是由于这类农药脂溶性高,化学性质稳定且难于降解,因而在土壤、水等农田环境中仍常被检出。

我国正面临由传统农业向现代有机农业的重要转变,了解土壤环境质量的现状日益重要。这些基础信息不仅是进行农业机构调整,以及无公害农产品、绿色食品和有机食品生产的需要,也是进行环境治理和土地可持续利用规划的需要。然而,近年来随着社会经济的迅猛发展和城市化、工业化步伐的不断加快,我市的土壤环境安全存在隐患。一方面,土地资源紧缺,土壤板结,土壤肥力下降;另一方面,土壤受到重金属、无机盐、有机物和病原体等物质的污染,对生态环境、食品安全和农业可持续发展构成一定的威胁。

2 当前土壤环境监测中存在的主要问题及原因分析

2.1 当前土壤环境监测中存在的主要问题

2.1.1 土壤监测结果可比性差

通过对多年土壤监测数据的统计分析,土壤定位监测数据之间的可比性较差,主要反映在数据波动性比较大,造成长期定位监测目的不明确,结论可行性差,只能一年一个说法的状态。

2.1.2 土壤和产品中金属相关性问题

根据多年定位监测数据统计,土壤中的重金属和产品中重金属含量之间的相关性较差。土壤中重金属含量超过土壤环境质量标准,但农产品中重金属含量却有时很低,甚到低于土壤中重金属正常水平下农产品中重金属含量。这就造成农业环境监测往往不被重视。

2.2 当前土壤环境监测中存在的原因分析

2.2.1 造成土壤监测结果可比性差的主要原因

一方面可能是土壤本身性状复杂,分布不均匀;另一方面采样及分析过程中带来的,不同年份检测方法、检测手段的改进和变化所引入的`差。

2.2.2 造成土壤和农产品中重金属相关性差的主要原因

一方面可能是农产品中重金属含量的多种因素影响,如环境中重金属含量、农作物的不同生理特性、不同环境条件土壤理化特性、气候条件等、不同的生产栽培技术施肥、灌溉等等,相互作用相互叠加造成两者相关性较差;另一方面在土壤和农产品质量分析过程中质量监控措施不得力,造成监测结果偏差,影响正确结论。

3 农田土壤环境质量监测的对策与建议

农田土壤质量监测是一项长期性的农业环境保护基础性工作,任务艰巨而庞大,质量保证和质量控制措施至关重要,建议:

建立和完善农田土壤环境监测质量保证体系。制定和补充完善切实可行的质量保证制度、质保技术方案和实施细则,对国家尚未有具体规定的和落后于监测技术发展与管理需要的原有的规定规范应抓紧制定或修订。

逐步建立环境监测仪器的标准化管理体系。对监测器材进行招标采购,开展检定校验、维修、技术培训、咨询服务等工作。建立和完善仪器设备的开箱验收制度、建档制度和维护保养制度等。

做好环境监测质量保证工作的程序化管理。为消除影响环境监测质量的诸因素,应制定相应的控制程序,并以规定、制度等文件形式固定下来,对凡是提供监测数据的监测站都要求必须执行全面的质量管理。真正做到人人工作有标准、有要求、有质量。

3.1 加强考核培训,提高监测人员素质

定期对监测人员进行采样规范、检测方法、数据修订等知识的更新培训,鼓励监测人员进行系统全面的理论学习,提高综合素质,精确理解、各项规范准则的内涵及要求,减少理解性误差。

通过理论考试和实际动手操作等形式对监测人员进行技能考核,要求熟练掌握承检项目的检测方法,尽量减小主观影响,达到实验室分析误差最小化的目的。

3.2 加强检测方法和检测程序的控制

检测过程中采用各级操作规程尽量是最新版本,检测时尽量选用国际、国家、行业、地方规定的并经过论证后的方法。

实验室应明确检测方法选择的确定程序,确定在同一项目检测方法的选择上,一定范围内选用相同前处理的检测方法,减少检测方法差异带来的误差,从而降低对不同时期检测结果可比性的影响。

3.3 加强对仪器设备和环境条件的控制

仪器是检测质量控制关键环节,检测过程中应保证仪器设备处于正常状态,并经计量部门检定合格后使用。同时在检定合格周期内用标准物质进行检查维保,并记录。

环境条件如温湿度、振动、灰尘、电磁干扰等控制在适当范围内,保证仪器设备的系统稳定性,检测结果的有效性和测量的准确性,从而保证检测结果可比性。

3.4 进行实验室间比对试验,加强实验室间的质量控制

室间外检分送同一样品到不同实验室,按同一方法进行检测,确定各试验室间的误差,误差较大的试验室其数据不参加统计。

方法比对对同一检测项目,选用具有可比性的不同方法进行比对,确定不同方法之间的误差,误差较大的检测方法不推荐使用。

4 结论

农田土壤环境质量监测是一项长期性的农业环境保护基础性工作,任务艰巨而庞大,质量保证和质量控制措施至关重要,建议:

第一,建立和完善土壤环境保护的专项法律法规,使得土壤环境质量监测工作有法可依。

第二,健全土壤环境质量标准体系,修订和完善土壤环境质量监测分析方法、标准样品等环境质量标准及相应的技术规范体系,为土壤环境质量监测工作做好技术准备。

第三,构建农田土壤环境质量监测网络,有针对性地开展农田土壤环境质量监测工作。

第四,进行实验室间比对试验,加强实验室间的质量控制;定期对实验室能力进行验证考核,未参加考核或考核不合格实验室的数据不参与统计。

参考文献:

[1] 石俊仙,部翻身,何江.土壤环境质量铅锡基准值的研究综述[J].中国土壤与肥料.2008

[2] 郑昭佩,刘作新.土壤质量及其评价[J].应用生态学报.2013

[3] 袁灿生.以背景值为标准评价南京市蔬菜土壤环境质量[J].肥料科学与农业环境.2014

[4] 胡琼.垃圾填埋场中铅、铜、锌铁在土壤植物中的迁移[J].上海环境科学.2013

[5] 鲍士旦.土壤农化分析[M].中国农业出版社.2009

篇2

关键词:土壤;铅、镉;结果分析

土壤是生态环境的重要组成部分,与人类关系极为密切,是人类赖以生存的主要自然资源。土壤中铅、镉来源包括自然来源和人为来源,前者主要来自岩石矿物中的本底值;后者则由于人口增长,社会发展,大量含铅镉的三废排放以及农药、化肥施用,导致土壤中铅镉含量累积。大量铅、镉进入土壤后,使农作物产量和质量下降,通过食物链最终危害人类健康,因而引起了世界各国的重视。因此,开展农村土壤环境质量普查,了解土壤污染状况,为防止和治理土壤污染提供科学依据。

1 资料与方法

1.1一般资料 按照《四川省2012年~2015年农村环境卫生监测工作方案》的通知要求,每年随机选择泸县的5个镇,每个镇随机选择4个行政村作为监测点,每个监测点采集村中农田土壤1份进行铅、镉检测。4年共监测80份农田土壤。

1.1.1采样方法 每个监测点采集村中农田土壤1份,采样时,采集5~20cm深表层土壤,在1m2范围内按照5点取样法采集土壤混合为一个样品,总量为1000g左右,用密封的食品级塑料袋装回实验室。

1.1.2样品制备 将采集的土壤样品经自然风干,用四分法缩分至约100g,除去土壤中石子和动植物残体等异物,用木棒研压,通过2mm尼龙筛,混匀。用玛瑙研钵将通过2mm尼龙筛的土样研磨至通过100目的尼龙筛,混匀后备用[1]。

1.2仪器 瑞士梅特勒AE260万分之一电子天平、上海新仪MDS-2002A微波消解仪、PerkinElmer(美国)PinAAcle900T原子吸收仪[1]。

1.3方法 土样经氢氟酸、硝酸、高氯酸微波消解后按照《土壤质量铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法》(GB/T17141-1997)规定的方法检验,同时做土样质控、平行双样和空白实验[1]。

1.4评价标准 引用《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)对检测结果进行土壤环境质量分析。土壤环境质量一级标准:主要适用于国家规定的自然保护区、集中式生活饮用水源地等,土壤清洁,重金属含量低,基本保持自然背景水平;二级标准:主要适用于一般农田、蔬菜地、牧场等,土壤尚清洁,但已受人为活动影响,开始出现重金属积累,有轻度污染,尚未构成危害,是为保障农业生产,维护人体健康的土壤限制值;三级标准:主要适用于林地土壤及污染物容量较大的高背景值土壤和矿产附近等地的土壤,为保障农林生产和植物正常生长的土壤临界值[2]。土壤环境铅、镉质量标准,见表1。

2 结果

2012年~2015年检测样品80份。铅、镉含量平均值分别为16.3 mg/Kg和0.18 mg/Kg,一级土壤的铅79份占98.7%,镉63份占78.8%;二级土壤的铅1份占1.3%,镉17份占21.2%;无三级土壤。2012年~2015年土壤中铅、镉含量情况按年份统计,见表2。

3 讨论

土壤重金属污染又以铅、镉最为严重。土壤铅污染主要来自燃煤废气、含铅粉尘沉降以及工业用铅共有的"三废"排放等;土壤中的镉主要来自农药化肥施用、污水灌溉、含重金属废弃物的堆积等。土壤重金属不能被微生物降解,又因土壤吸附螯合作用不易随水淋滤而易于积累,长期存在于土壤中,转化为毒性更大的化合物,具有长期危害性。一方面重金属污染使得土壤贫瘠化,破坏耕地,减少庄稼种植收成,直接造成经济损失。另一方面重金属非常容易被植物吸收,通过土壤-作物-食物-人体的食物链富集威胁人类的健康。

检测结果表明:泸县农村土壤环境铅、镉重金属无超标情况,土壤中镉受到轻度污染,说明已经有污染进入,应引起重视,做好调查工作,找出和控制土壤污染源,防止污染物继续进入土壤,切实保护好土壤环境。

泸县是以农业生产为主的农业大县,川南主要的鱼米之乡,保护好土壤环境质量尤为重要。"预防为主,防治结合",加强环境保护意识,控制"三废"排放,合理使用有机肥,提高土壤有机质。依靠科技进步,提倡生态农业,发展高效集约环保型农业,保护好土壤生态环境,实现农业的可持续发展。

参考文献:

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摘要:通过对襄阳市16个点位农田土壤实地调查、采集及实验室分析测定其重金属含量,采用单项污染指数法和综合污染指数法,评

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[7] 国家环保总局.GB15618-1995土壤环境质量标准[S].北京:中国标准出版社,1995.

[8] 国家环保总局.NY/T395-2000农田土壤环境质量监测技术规范[S].北京:中国标准出版社,2000.

[9] 黄顺生,廖启林,吴新民,等.扬中地区农田土壤重金属污染调查与评价[J].土壤,2006,38(4):483~488.

篇4

关键词 重金属污染;模糊数学;枸杞示范园;宁夏中宁

中图分类号 X53 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2016)11-0256-01

随着工农业和城市化的快速发展,工业“三废”、农药、化肥的过量使用以及城市生活垃圾的大量排放,导致土壤受到不同程度的重金属污染,对人类健康和生存环境产生了严重的影响。因此,研究分析重金属对土壤的污染具有十分重要的意义。

中宁县位于宁夏回族自治区中部、宁夏平原南端,地处黄河两岸,属北温带大陆性季风气候区。中宁县是枸杞的发源地,有“中国枸杞之乡”的美誉。但是,随着中宁县铝镁合金及碳素、铝板稀土彩钢和铁锰加工业的快速发展,土壤的重金属污染越来越严重。通过对宁夏回族自治区中宁县舟塔乡万亩无公害枸杞示范园的土壤环境中重金属离子汞、砷、铅、镉、铬、铜的含量进行分析检测,以《国家土壤环境质量标准》(GB15618―1995)为评价标准,采用模糊数学模型对土壤重金属综合污染进行评价。

1 研究方法

1.1 样品采集与分析

为确保对中宁县枸杞地土壤重金属研究具有科学性和代表性,利用GPS定位,采样地点选择在中宁县舟塔乡万亩无公害枸杞示范园。考虑到土地利用状况和研究区内样品点分布的均匀性,在枸杞示范园内均匀分布120个点(图1)。将各采样点的土壤混匀,采用四分法取约500 g土样,将混合土样风干、剔除杂质后,研磨过20目和60目筛,然后测定重金属元素Hg、As、Pb、Cd、Cr、Cu的含量,试验及测试过程加入空白样、平行样以及国家标准物质进行质量分析控制。

1.2 评价标准

以黄河灌区平原土壤重金属含量为背景值,按照土壤环境质量标准划分为3类:Ⅰ类适用于国家规定的自然保护区、集中式生活饮用水源地、牧场、茶园以及其他保护地区的土壤;Ⅱ类适用于一般农田蔬菜地、牧场、茶园、果园等土壤;Ⅲ类适用于林地土壤及污染物容量较大的高背景值土壤以及矿产附近等地的农田土壤(蔬菜除外)[1]。

2 土壤环境质量评价

2.1 模糊关系矩阵及评价因子隶属度的建立

已知因子集为:U={U1,U2,…,Un},U,U2,…,Un为参与评价的n个环境因子的数值。评价集V={V1,V2,...,Vn },V1,V2,...,Vn为与U相应的评价标准集[2]。依据国家土壤环境质量标准(表1)。

2.2 各评价因子权重的确定

由于不同评价指标对环境的影响不同,所以权重也就不同。本文采用重金属的实测值与其相应分级标准的比值来计算权重[5]。计算公式如下:

从采样点1来看,一级土壤的隶属度是0.600,二级土壤的隶属度是0.181,三级土壤的隶属度是0.219。一级土壤的隶属度最大,因此该样品点土壤评价为一级。同理,120个样品点中,一级的样品数占68%,二级样品数占 18%,三级土壤样品数占14%。综上,该地区土壤环境质量评价为一级,符合无公害枸杞的产地环境要求[7]。

3 结语

从评价结果可以看出,评价区域的土壤环境质量为一级符合无公害枸杞生产基地土壤环境质量的要求,可以作为无公害枸杞生产地;但是同时也要注意土壤重金属污染的治理,提高和改善土壤质量[8]。

4 参考文献

[1] 高怀友,赵玉杰,师容光,等.区域土壤环境质量评价基准研究[J].农业环境科学学报,2005,24(增刊1):342-345.

[2] 彭祖赠,孙韫玉.模糊数学及其应用[M].武汉:武汉大学出版社,2002:122-131.

[3] 雄庵,赵颖,王建英.模糊数学在环境质量评价中的应用[J].河南科学,2002,20(5):549-552.

[4] 石晓翠,熊建新.模糊数学模型在土壤重金属污染评价中的应用[J].天津农业科学,2005,11(3):28-30.

[5] 张跃进,刘志斌,王娟.模糊数学在区域环境评价中的应用[J].辽宁工程技术大学学报,2003(22):68-69.

[6] 谢季坚,刘承平.模糊数学方法应用[M].2版.武汉:华中理工大学出版社,2000.

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(新疆农垦科学院分析测试中心,新疆 石河子 832000)

摘要:本文通过环境监测手段,对新疆华辉凯德红花药用植物科技发展有限公司红花种植基地土壤、大气、水质等进行了监测和评价,为红花的GAP基地建设提供科学依据。

关键词 :红花;GAP基地;环境监测;评价

红花为一年生草本植物,是我国常用的中药材。红花中含有天然红花黄色素和山奈素等成分,可以防止动脉粥状硬化,对高血压、中风、心力衰竭、心绞痛等症有很好的疗效。红花还具有活血通经、去瘀止痛的功能,在我国作为重要的经济作物和药用植物被广为栽培。

新疆是我国红花的主产区,名列全国之最,是新疆四大名贵药材之一。新疆红花种植主要分布在昌吉州(吉木萨尔县、奇台县、木垒县)、塔城(裕民县、额敏县)、伊犁(伊宁县、霍城县)等地,其中以吉木萨尔县、裕民县两地种植面积最多。

按照《中药材生产质量管理规范(试行)》(GAP)建立种植基地是提供安全、有效、稳定可控的中药材的保证[1,2],而中药材生产的环境质量评价是建立GAP基地的重要内容,一些药材生产基地都开展了这一工作[3]。我们对新疆华辉凯德红花药用植物科技发展有限公司红花种植基地环境质量进行了监测和评价,为红花的GAP基地建设提供科学依据。

1 试验材料与方法

1.1 土壤环境质量监测

1.1.1 采样点布设

土壤监测以生产产地内相对污染和外部环境影响较大的地块为重点,兼顾监测区域内主要土壤类型的原则,按照GB15618 - 1995《土壤环境质量标准》和NY/T1054 - 2006《绿色食品产地环境调查、监测与评价导则》(以下简称导则)规定,由于该区周围无工业污染源,根据土壤结构特点和该产地红花分布情况确立4个土壤采样点。

1.1.2 采样方法

根据国家环境保护局的GB15618 - 1995《土壤环境质量标准》和中国农业部的NY/T 391 - 2000《绿色食品产地环境技术条件》中的有关规定,在确定的采样点地块内,蛇形布点,随机采样,多点混合,取样深度为0 ~ 20 cm。采集的土壤充分混合均匀,用四分法取舍至1 kg左右,装入土壤样品袋。填写好土壤采样标签及现场纪录,及时送回实验室,自然风干后处理测定。

1.1.3 监测项目

包括pH、汞、镉、铅、砷、铬、铜、锌、镍、六六六、滴滴涕。分析方法见表1。

1.2 大气环境质量监测

1.2.1 采样点的布设

通过对新疆华辉凯德红花药用植物科技发展有限公司红花GAP种植产地的实地考察,根据当地实际情况,确定在一六一团6连、一六一团7连、一六一团11连设3个大气监测点。

1.2.2 监测项目

按照GB3095 - 1996《环境空气质量标准》中的要求,确定监测项目为二氧化硫、氮氧化物、总悬浮物、氟化物。采样分析方法见表2。

1.2.3 监测时间与频率

大气中二氧化硫、氮氧化物、总悬浮物的监测时间为2013年5月15 ~ 17日;氟化物监测时间为2013年05月17日14:00 ~ 15:00。

监测频率:每日采样3次,时间分别为:9:00 ~ 10:00、12:00 ~ 13:00、17:00 ~ 18:00,每次1 h,3个点同步进行监测。

1.3 水质环境监测

1.3.1 采样点的布设

在现场调查和采样过程中了解到,该产地除冬季有部分降雪外,夏天降雨较少。农田灌溉水主要以地表河水为主,水质监测以红花生产产地内相对污染和外部环境影响较大的水源为重点,兼顾监测区域内主要灌溉水的流向等实际情况,在监测区域内设置1个灌溉水监测点。

1.3.2 监测项目及分析方法

灌溉水环境评价标准按NY/T391 - 2000《绿色食品产地环境技术条件》要求进行。农田灌溉水的监测项目包括pH、汞、镉、铅、砷、铬、氟化物等7项。分析方法见表3。

2 环境现状评价

2.1 土壤

2.1.1 评价参数选择

主要有汞、镉、铅、砷、铬、铜、锌、镍、六六六和滴滴涕。

2.1.2 评价标准

土壤评价选择GB15618 - 1995《土壤环境质量标准》中“土壤环境质量二级标准值”作为评价标准。其标准值见表4。

2.1.3 评价原则

按照GB15618 - 1995《土壤环境质量标准》中“土壤环境质量二级标准值”限量要求进行评价[4]。

2.2 大气

2.2.1 评价参数

大气环境现状评价选择二氧化硫、氮氧化物、总悬浮微粒、氟化物作为评价参数。

2.2.2 评价标准

大气环境评价按GB3095 - 1996《环境空气质量标准》中5 “各项污染物的浓度限值二级标准要求作为评价标准[5],标准值见表5。

2.2.3 评价原则

按照GB3095 - 1996《环境空气质量标准》中“各项污染物浓度限值”二级标准要求进行评价。

2.3 水质

2.3.1 评价参数

水环境现状评价选择氟化物、汞、砷、镉、铬、铅等作为评价参数。

2.3.2 评价标准

灌溉水环境评价标准按NY/T391 - 2000《绿色食品 产地环境技术条件》中4.2标准污染物限量作为评价标准,标准值见表6。

2.3.3 评价方法

水质环境评价采用以单项污染指数法评价为主,综合污染指数法为辅。

单项污染指数:

Ii = Ci /Si (1)

(1)式中:Ii—污染物i 的分指数;Ci—污染物 i 的实测平均浓度;Si—污染物 i 的评价标准。

综合污染指数:

(2)式中:P—综合污染指数;Ii—平均分指数;Imax—最大分指数。

2.3.4 评价原则

根据《导则》的规定,将水质所检项目分为2类:第1类:铅、镉、汞、砷、六价铬;第2类:氟化物、pH、粪大肠菌群。第1类为严格控制的环境指标,如有1项Ii大于1时,则判样品所代表的区域水质质量不合格;第2类为一般控制指标,如有1项或2项Ii大于1时,则须进行综合污染指数评价,但综合污染指数不得大于1,否则判样品所代表的区域水质质量不符合生产要求。第1类和第2类的全部所检项目的Ii均不大于1,则不继续进行综合污染指数评价,判定样品所代表的区域水质质量合格。

3 监测结果与评价

3.1 土壤

监测结果见表7。

由检测结果可以看出,各监测点土壤污染物均符合GB15618—1995《土壤环境质量标准》中“土壤环境质量二级标准值”各指标限量的要求,满足红花GAP种植生产对土壤环境质量的要求。

3.2 大气

监测结果见表8。

由检测结果可以看出,所监测的各项污染物符合GB3095 - 1996《环境空气质量标准》中“各项污染物的浓度限值”二级标准中大气环境质量指标限量的要求,所监测的各项污染物满足红花GAP种植生产对大气环境质量的要求。

3.3 水质

监测结果见表9。

由表10评价结果可以看出,新疆华辉凯德红花药用植物科技发展有限公司红花GAP种植产地农田灌溉水各项污染单项污染分指数小于1,符合NY/T391 - 2000《绿色食品 产地环境技术条件》中4.2标准关于农田灌溉水质规定的各项污染物指标限量的要求,满足红花GAP种植对水质环境质量的要求。

4 小结与建议

4.1 小结

通过对新疆华辉凯德红花药用植物科技发展有限公司红花GAP种植产地的大气环境、土壤环境、灌溉用水现状监测和评价可以看出,该红花GAP种植产地地处传统农业区,空气清新,周围无任何工业污染和废水排放,生态环境质量良好,而且在红花的种植过程中,采用了安全的种植技术和较严格的质量保证措施,较好的保护了原有的生态环境。依据《中药材GAP认证检查评定标准(试行)》及《中药材生产质量管理规范(试行)》的要求,对该基地的环境质量现状进行评价,该产地3项指数均不超标,其监测结果均符合GAP种植产地生产环境质量的要求,可以作为红花GAP种植产地。

4.2 建议

面对激烈的市场竞争和机遇,必须进一步加强种植管理,提高产品质量。为了保持和维护基地现有的良好生态环境质量,特提出如下建议:(1)在保护当地生态环境的前提下,进一步加大对生产基地的技术指导,提高产量和质量;(2)进一步发挥当地农业的优势,推广高新技术,实现农业发展与环境保护的有机结合,保证红花出自最佳生态环境。

参考文献

[1] 任德权,周荣权.中药材生产质量管理规范(GAP)实施指南[M].北京:中国农业出版社,2003.12.

[2] 吕洪飞.绿色中药材的栽培和环境质量评价[J].中国中药杂志,1999,24(8):499.

[3] 毛春国,李春生.铁皮石斛GAP种植基地的环境质量评价[J].现代中药研究与实践,2006.20(1):7-9.

篇6

关键词:化肥;重金属元素;分析评价;土壤环境

中图分类号:S143;X53 文献标识码:A DOI 编码: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,农作物的高产离不开肥料的施用,不论是发达国家还是发展中国家,施肥都是粮食增产最有效的措施[1-2]。然而,有些化肥因生产工艺缺陷存在重金属元素残留风险,重金属元素随着肥料的施用,直接进入农田土壤中,在农田土壤中残留,长期积累会造成环境污染,从而可能导致农田土壤及农作物中重金属元素超标[3]。镉、汞、砷、铅、铬是化肥对土壤产生污染的主要物质, 施用进入土壤后富集在农田土壤和作物体内,通过食物链最终影响到人体健康;另外,肥料的种类、施肥量会影响土壤的性质如pH值、溶液中离子的组成、阳离子交换量等[4-5]。肥料对农作物的生长和增产具有举足轻重的作用,查明化肥中重金属元素的含量特征,并对其进行评价, 对于合理使用化肥和有效控制重金属元素进入土壤具有重要意义。

通过调查可知,天津市蓟州南部平原区主要种植小麦和玉米,一年两季倒茬,少数仅种植一季玉米,小麦、玉米在种植时施用复合肥作为底肥,作物生长旺期施用尿素进行追肥;北部山区主要种植各类果树,一般不施用化肥,少数施用复合肥或果树专用肥。本研究以天津市蓟州区为例,采集了20个常用化肥样品进行重金属元素分析评价,旨在查明化肥中重金属元素的含量特征及其对土壤环境的影响, 对于今后合理使用化肥和有效控制重金属元素进入土壤具有重要意义。

1 材料和方法

1.1 材 料

小麦施用化肥6个,玉米施用化肥8个,果树施用化肥6个。

1.2 方 法

因作物轮作的季节性,样品采集分2次进行,2015年5月在玉米大面积种植前,主要采集玉米施用化肥,当年9月在小麦大面积种植前,主要采集小麦施用化肥。为了样品的代表性,样品在研究区均匀布设采集,采集地点为当地比较大的化肥经销店,采集了有代表性的小麦玉米施用化肥14个,另外,还采集了6个果树施用化肥。其中,小麦施用化肥6个,玉米施用化肥8个,果树施用化肥6个,装入塑封袋及时送入实验室。化肥样品基本特征如表1所示。

1.3 测定项目及方法

分析检测As,Cd,Cr,Hg,Pb等5项重金属元素,依据《DD 2005-01区域生态地球化学样品分析技术要求(试行)》要求执行;用4.0 g样品粉末压饼法进行处理,采用XRF方法检测Cr,Pb;用0.100 0 g样品硝酸、盐酸、氢氟酸、高氯酸四酸溶样定容100 mL,采用ICP-MS方法检测Cd;用0.250 0 g样品、王水溶样KBH4还原、氢化法进行处理,采用AFS方法检测As,Hg。另外,采用国家一级标准物质和平行双份样品测定方法,控制准确度和精密度,进而控制测试质量,样品测试单位为国土资源部天津矿产资源监督检测中心。

2 结果与分析

2.1 重金属元素含量特征

从表2、图1可以看出,磷酸二铵肥料(JHF03)中,As,Cd,Cr含量较其他肥料显著偏高;尿素(JHF04)和板栗专用肥(JHF06)中,As,Cd,Pb含量较其他肥料显著偏低。 复合肥(掺混肥)中,As含量在2.88~24.10 mg・kg-1,平均为11.06 mg・kg-1,Cd含量在0.049~0.597 mg・kg-1,平均为0.240 mg・kg-1,Pb含量在0.91~15.08 mg・kg-1,平均为2.95 mg・kg-1,Cr含量在12.6~36.7 mg・kg-1,平均为19.7 mg・kg-1,Hg含量在0.002~0.296 mg・kg-1,平均为0.054 mg・kg-1;复合肥(掺混肥)中,JHF02,JHF08,JHF17样品中As相对较高,JHF05,JHF10,JHF15样品中Cd相对较高,JHF07,JHF15样品中Pb相对较高,JHF10样品Cr相对较高,JHF09,JHF18样品中Pb相对较高。

2.2 重金属元素含量评价

由于当前我国农田污染状况日益严重,我国从20世纪80年代开始,针对城镇垃圾农用、有机-无机复混肥料、化肥等不同种类的肥料,陆续了一系列国家或行业标准,都有其适用范围,这些标准中均规定了砷、镉、铅、铬、汞这5种重金属元素的限量值。本研究选择2009年底国家的《肥料中砷、镉、铅、铬、汞生态指标》(GB/T 23349―2009)国家标准(表3),将本次采集到的20个样品中,化肥重金属元素含量与该标准进行比较评价,结果发现,所有肥料样品均远远低于国家标准中的限值,样品合格率为100%。

2.3 对土壤环境的影响

合理施肥能够增加农作物的产量、改善农产品的品质、提高农产品的贮藏效果以及商品价值、改良与培肥土壤;然而,施肥带入的重金属元素一方面污染土壤并对作物产生危害,另一方面还对重金属在土壤-植物系统的积累、迁移、转化进而进人食物链产生影响[6]。蓟州区平原区主要种植小麦、玉米,种植方式主要为每年一季小麦和一季玉米,少数仅种植一季玉米。通过实地调查可知,小麦和玉米在种植时均要施用一次复合肥作为底肥,一年两季每公顷施用量平均约1 200 kg,在作物生长旺期再施用一次尿素进行追肥,一年两季每公顷施用量平均约900 kg。通过计算可知,每年通过化肥可以向每公顷农田土壤中平均输入As,Cd,Pb,Cr,Hg的质量分别约为13.275,0.315, 3.690,33.030,0.076 kg。

前人试验研究结果表明,长期施用化肥可以使农田土壤的pH值下降[7-13]。从表2可以看出,除了磷酸二铵和尿素呈碱性以外,其他复合肥均呈酸性。2001年,在蓟州地区进行农业地球化学调查研究发现,该地区土壤环境背景值中pH值平均为7.77了;时隔13年后2014年,在蓟州全区再次进行农业地球化学调查研究发现,土壤环境背景值中pH值平均为7.30,表明蓟州地区农田土壤的pH值整体呈下降的趋势,这可能与长期大量施用化肥有关[14]。

3 结 论

本研究结果表明,磷酸二铵肥料中,As,Cd,Cr含量较其他肥料显著偏高,尿素、板栗专用肥中,As,Cd,Pb含量较其他肥料显著偏低;复合肥(掺混肥)中,As,Cd,Pb,Cr,Hg含量平均为11.06,0.240,2.95,19.7,0.054 mg・kg-1。依据《肥料中砷、镉、铅、铬、汞生态指标》(GB/T 23349―2009)国家标准,通过比较发现,蓟州地区肥料样品均远远低于国家标准中的限值,样品合格率为100%。通过计算可知,每年通过化肥可以向每公顷农田土壤中平均输入As,Cd,Pb,Cr,Hg的质量分别约为13.275,0.315,3.690,33.030,0.076 kg。磷酸二@和尿素呈碱性,复合肥(掺混肥)均呈酸性。长期大量施用化肥可能会使农田土壤的pH值整体下降。

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篇7

当前我国农产品质量与安全问题,越来越引起社会广泛关注。引发农产品质量不良的因素,包括自然与人为两个方面,其中生态环境,即水、土、气、生等方面的污染,是导致农产品品质不良的重要根源。以往人们关注的是“蓝天、碧水”,认为只要天蓝,水碧,就能保证农业环境及其产品质量安全。岂不知,除了“蓝天、碧水”外,更重要的是保证土壤质量的安全,只有保证了“净土”、才能保证“洁食”,才能保证人类生命的健康与安全,最终才能保障整个社会的稳定与发展。相反,如果没有“净土”,土壤中的有害气体将影响大气,土壤中的有毒物质也会影响到水体,致使天不再蓝,水不再碧,即使天蓝、水碧,也会有毒害物质飘在空中,溶在水中,或进入土中。因此,对农产品质量安全而言,“净土、洁食”比“蓝天、碧水”更加重要,都是同等重要的战略性安全问题。

土壤污染是农产品不安全的源头

不洁净的土壤是指遭受不良物质污染的土壤。土壤污染包括重金属污染、农药和持久性有机化合物污染、化肥施用污染等多方面。

随着人口增加及经济发展,我国面临的土壤环境安全问题越加突出。据统计,我国重金属污染的土壤面积达2000万公顷,占总耕地面积的1/6。因工业“三废”污染的农田近700万公顷,使粮食每年减产100亿公斤。其中,在一些污灌区土壤镉的污染超标面积,近20年来增加了14.6%,在东南地区,汞、砷、铜、锌等元素的超标面积占污染总面积的45.5%。有资料报道,华南地区有的城市有50%的农地遭受镉、砷、汞等有毒重金属和石油类的污染。长江三角洲地区有的城市有万亩连片农田受镉、铅、砷、铜、锌等多种重金属污染,致使10%的土壤基本丧失生产力,也曾发生千亩稻田受铜污染及水稻中毒事件,一些主要蔬菜基地土壤镉污染普遍,其中有的市郊大型设施蔬菜园艺场中,土壤中锌含量高达517毫克/千克,超标5倍之多。

其次,我国农药总施用量达131.2万吨(成药),平均每亩施用931.3克,比发达国家高出一倍。特别是随着种植结构的改制,蔬菜和瓜果的播种面积大幅度增长,这些作物的农药用量可超过100公斤/公顷,甚至高达219公斤/公顷,较粮食作物高出1~2倍。农药施用后在土壤中的残留量为50%~60%,已经长期停用的六六

六、滴滴涕目前在土壤中的可检出率仍然很高。据调查,一些名特优农副产品中,有机磷检出率100%,六六六检出率95%,超标2.4%。另在全国16个省的检查结果,蔬菜、水果中农药总检出率为20%~60%,总超标率为20%~45%;因蔬菜、水果农药残留引起人畜中毒死亡事件时有发生。据不完全统计,华南地区的中心城市自1997年至2001年共发生因蔬菜农药残留引发的食物中毒事件28起,中毒415人,个别地市高毒、高残留农药每年造成急性中毒5~7宗,受害人数约300人。类似的急性中毒事故在长江三角洲地区也有发生。值得注意的是,近年来沿海大部分地区的大田耕地土壤中持久性毒害物质大量积累,2000年太湖流域农田土壤中,15种多氯联苯同系物检出率为100%,六六

六、滴滴涕超标率为28%和24%。令人不安的是,许多低浓度有毒污染物的影响是慢性的和长期的,可能长达数十年乃至数代人。

第三,过量施用化肥也会造成土壤污染。90年代,全世界氮肥使用量为8000万吨氮,其中我国用量达1726吨氮,占世界用量的21.6%。我国耕地平均施用化肥氮量为224.8公斤/公顷,其中有17个省的平均施用量超过了国际公认的上限225公斤/公顷,有4个省达到了400公斤/公顷。据31个省、市、自治区的调查,目前在农业结构改制后的蔬菜、瓜果地里,单季作物化肥(折合纯养分)用量通常可达569~2000公斤/公顷以上,如一些蔬果种植大县的化肥平均用量已达1146公斤/公顷;滇池区蔬菜花卉基地,一季作物氮磷肥用量(纯养分)达687公斤/公顷,最高可达3300公斤/公顷;其化肥用量远高于全国平均水平(390公斤/公顷),较之世界用化肥首户的荷兰还高出一倍多;每年农田使用化肥氮进入环境的氮素达1000万吨左右,有些地区饮用水及农产品中,硝态氮和亚硝态氮的含量均明显超标。2000年下半年,华南地区有的城市监测到菜地土壤硝酸盐含量超标率为33.1%;据中国农科院对某地32种主要蔬菜调查,蔬菜硝酸盐含量比80年代初增加了1~4倍,其中有17种蔬菜硝酸盐含量超过欧盟提出的最低量标准;2001年长江三角洲的个别省份农产品出口由于监测不合格而损失数亿美元。

综上所述,近年来我国的土壤污染正在向不同尺度的区域性发展,并对各种农产品品质产生严重影响。特别是我国东南沿海经济快速发展地区,土壤及环境污染问题严重。主要表现为:1.持久性微量毒害污染物已成为新的、长期潜在的区域性土、水环境污染问题;2.大气中有害气体细粒子和痕量毒害污染物构成了土壤与大气的复合污染,城市光化学烟雾频繁并加重;3.农田与菜地土壤受农药/重金属等污染突出,硝酸盐积累显着,已严重影响农产品安全质量及其市场竞争力;4.珠江三角洲和太湖流域土壤和沉积物中有机氯农药残留普遍,已发现一些多环芳烃和多氯联苯等有害污染物的潜在高风险区。

造成如此严重的污染,除了自然原因外,人为活动是产生土壤与环境污染的主要原因,尤其是近20年来,随着工业化、城市化、农业集约化的快速发展,人们对农业资源高强度的开发利用,使大量未经处理的固体废弃物向农田转移,过量的化肥与农药大量在土壤与水体中残留,造成我国大面积农田土壤环境发生显性或潜性污染,成为影响我国农业与社会经济可持续发展的严重问题。

应当指出,由于土壤污染具有隐蔽性,潜伏性和长期性,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,改善生态环境,保护土壤质量,控制与修复土壤污染,才能实现农业安全,保证人畜健康。

值得商榷的几种认识

针对当前农产品质量安全问题,社会上有各种提法。如建立“无公害农业”、“绿色农业”、“有机农业”、“绿色食品”、“生态农业”等。的确,21世纪的农业应该建立以“生态农业”为标志的现代化农业,但生态农业并不等于或不能完全保证农产品是安全的。如果不能从本质上实施生态农业的基本原则,杜绝有害物质的介入,不能通过整个农业生产体系与全程质量控制来保证农产品质量安全,则上述的这些提法均是无济于事的。下面就相关问题进行商榷。

1.“有机”不能替代“无机”,有机肥并非是最“洁净”的

人们一般认为有机肥培肥土壤是最安全的。这种认识是不全面的。第一,农业增产的实践证明,1公斤化肥,可增产5公斤~10公斤粮食。我国粮食的增产,有30%~35%是靠施用化肥取得的,化肥的贡献不容忽视。正确地说,化肥和有机肥的配合施用才是最有效的增产措施。第二,从对环境的污染看,无论是化肥还是有机肥,只要施用不当,均会出现污染。过量施用化肥是有害的,但有机肥若用量过大,腐熟不全,施用季节不当,也会对水圈、生物圈与大气圈产生污染。特别应注意的是,当前农村中的有机肥有不少是来自含化学激素或重金属等饲料饲养的畜禽排泄物,不少企业制造的商品有机肥的原料也不纯净。因此,有机肥也会变成引发土壤污染的根源。第三,目前社会上提出的“无公害”、“绿色”、“有机食品”以及A级、AA级“绿色食品”等,是以不使用或少用化学合成物质(化肥、农药、食品添加剂等)为主要标准的,其中以有机食品为最高等级。然而,这些标准还有待于国家对土壤与农产品质量标准与监测体系全面建立和完善后才能真正做到。对此,我们必须要有清醒的认识。

2.“无土栽培”不能代替“净土”种植

随着农业经济的不断发展,各地已广泛建立了农业科技示范园或基地,并以高度集约的方式,进行无土栽培,取得了可喜的成绩,解决了部分城市的蔬菜、瓜果供给,获得了很好的经济、社会效益。但从国家的粮食总体需求来看,至少在近阶段(几十年甚至几个世纪)仍然不能取代广阔的农业耕地。因此,必须在发展无土栽培蔬菜、瓜果的同时,继续强化全国耕地土壤肥力的培育与土壤污染防治,用“净土”生产粮食,造福于人民。

3.目前的“生态农业”并非等于安全农业

所谓“生态农业”是以生态理论为基础,以现代生态农业技术为手段,以农业可持续发展为核心,通过农业与环境,生态与经济的平衡,达到农业安全与人类健康的最终目标。在建设生态农业过程中,必须注意贯彻生态学原理,做到生态系统的良性循环,保持系统功能的稳定性与持续性;将农业安全与人类健康列为首位,建立多层次的持续高效的农业生态系统,并按区域特点建立生态区域模式。从而使现代生态农业在促进地区与国家经济发展方面起重要推动作用。生态农业是综合复杂的系统工程,需要与国家及地区的农业现代化建设相结合,核心是农业安全与人类健康。其中土壤与环境质量是农业生态工程的重要内容。这是一项需要投入实力,坚持不懈,科学实施的宏大工程。而目前多数地方多只是停留在口号和概念上,尤其不注意农业安全与人类健康。大家应对此有清醒认识。

4.“净土”不等于“洁食”

的确,洁净的土壤只是生产质量安全农产品的基本保证。事实上,洁净基地生产出的清洁农产品,还需经过储存、运输、深加工、市场流通直至餐桌等诸多过程。只有经过了这些全过程质量控制,最后到达餐桌仍是清洁的,才算农产品的真正安全。因此,在农业安全生产中,除了从防治土壤污染这个源头抓起外,还必须注意防治产地环境、生产过程、流通环节中所产生的污染问题,并通过建立与制定国家与地方一系列的农产品规范,完善质量认证、监测、管理、法制等体系建设,严格控制农产品的“全程清洁”生产,才能使农业安全得到可靠保障。

保护和治理土壤与环境质量的建议

1.开展全国土壤质量本底调查,建立全国土壤质量监测网络,为实现农产品的安全生产提供保障

我国土壤资源丰富,土壤类型复杂多样,不同利用方式、不同投入水平、不同管理模式均对土壤质量产生影响。虽然已经进行过两次全国性的土壤普查,但最近的一次已经过去了20多年,当时所获得的有关土壤环境质量的信息甚少,不能满足当今农业生产,特别是农产品质量安全生产的需要。如最近在太湖地区进行的土壤质量调查,其结果表明土壤质量的空间变异很大,环境质量状况令人担忧。如果不全面摸清各地土壤质量本底情况,针对不同质量土壤进行农业清洁生产,就根本不能保障农产品的质量安全。因此,在全国范围内进行土壤质量的本底调查十分紧迫。

目前,国家有关部门也正在推动全国性的与土壤质量有关的调查,如国土资源部的农业环境地球化学调查;国家环境保护总局的土壤污染调查;农业部的耕地质量调查与评价以及中国科学院的土壤质量研究等。但从目前的进展来看,各部门的侧重点均有所不同,缺乏必要的统一与整合,造成工作重复和资源浪费。因此,建议国务院组织、协调有关部门,加强资源和技术的整合,逐步、分区、分阶段地开展基于农产品质量安全的全国性耕地土壤环境质量调查与评价工作,并建立长期的动态监测体系。

2.尽快修订土壤环境质量标准,加强土壤有机与激素类污染物质的监测和研究,并尽快与国际接轨

目前,就农业生产中污染物而言,FAO(联合国粮农组织)迄今已公布了相关限制标准共2522项,美国则多达4000多项,其它发达国家的控制标准达数百项甚至上千项,而我国农产品质量标准中仅涉及62种化学污染物,所颁布的无公害农产品标准中,也仅规定了农药残留、重金属和硝酸盐含量控制标准,这与发达国家的限制标准不相适应。此外,美国、德国、英国、荷兰等西方国家对PCBs(多氯联苯)、PAHs(多环芳烃)、PCDD/PCDFs(二恶英类)等与人体健康威胁最大的有机污染物(环境激素)也制订了有关的质量控制标准。而我国新近颁布的无公害农产品产地土壤环境质量标准仍是引用现行土壤环境质量标准,且重金属仅限5种,农药仅限六六六和滴滴涕,其它有机污染物未涉及。因此,建议加强土壤中环境激素类物质的监测和研究,尽快修订有关土壤环境质量标准和农产品质量标准,尽快与国际接轨。

3.大力开展农业清洁生产,加强土地质量保护和修复的研究

开展农业清洁生产是解决农产品品质的根本措施。据江苏的经验,必须在摸清土壤与环境质量本底,抓好“净土”这个源头的基础上,选好主要农产品,明确技术规程,通过试验示范抓好并建立五大体系,即农产品质量安全生产技术规范体系;农产品质量安全标准体系;农产品质量安全监管监测与认证体系;质量安全农产品管理与市场信息体系;农产品质量安全法规与执法体系。

对大面积遭受污染的土壤,必须开发行之有效的污染土壤修复技术,并对有关环境技术基础与原理,如土壤污染形成机制与农产品质量安全措施;持久性微量毒害物的环境行为、生态毒理及人体健康危害;污染土壤、地表水和地下水的环境生物修复;农业面源污染及水体富营养化的修复过程与机理;痕量气体污染、细粒子污染及酸雨的形成、危害机制与防治等进行深入研究,以恢复和提高其土壤与环境质量水平。与此同时,应发展具有我国自主知识产权的环保技术与产业。此外,应将生态环境资产损失计入生产成本,以绿色GDP指标来衡量和考核地区经济发展成就。

4.制订土地质量修复和保护规划,加强规模化和标准化农产品生产示范基地的建设

应利用土壤环境质量调查与评价的结果,制订土地质量修复和保护规划,包括质量安全农产品发展的生产基地布局、结构调整、污染防治、污染土壤修复、农业清洁生产规划等,加强污染土地整治与修复的资金投入。同时在长江三角洲、珠江三角洲、胶东半岛、京津塘和东北等地区进行规模化和标准化农产品生产示范基地建设,逐步在全国建成一批安全、优质(营养、保健)、特色农产品生产基地,不断提升市场竞争力和出口创汇能力。

此外,应加强环保法规建设,健全管理体制和机制,制定更严格的环境标准。在保证国家现行环境法规的基础上,制定区域性新法规。在控制农业和农村面源污染的工作中,重点应该包括制定合理的土壤质量保护条例、湖泊和近海养殖规划,实施规模化畜禽养殖和生态养殖,建设农村集中居住社区和污水废物集中处理,合理使用有机肥,推广使用绿色农药,推广精准施肥技术,严禁使用高毒、高残留农药等。重视土壤、水体和大气持久性有毒物质及其长期危害效应的监测。

5.加强土壤与环境质量的宣传与科普工作,进一步提高全民生态环保意识

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价值虽非总是具有经济的属性,但却总是因人类利益而产生。环境法上的环境是建立在人类的价值判断基础之上的范畴。环境之于人的利益关联属性恰如奥古斯汀对人类与上帝关系之描述:我们生活于此环境中,行动于此环境中,我们的整个存在都在此环境中。环境养育了我们,并继续支撑着我们的生命。这种为生命提供支撑的载体“包括但不限于空气和水——包括海域、港湾、河口和;陆地环境——森林、干地、湿地、山脉、城市、郊区和农村环境”。“环境运动已经清楚地表明:无论我们的文明发展到什么程度,都仍受到生态系统的规限……我们的各种技艺虽能大大增加我们选择的余地,却不能使我们摆脱这种规限。我们的经济财富可以用劳动去获取,但我们生态的福祉却深深地根据于自然。”

生命是人类生存和发展的首要利益,健康基于其对生命尊严的价值而在诸多关涉人类生存、发展的利益中居于根本地位。人类生命来源于自然,并需要持续不断地从自然获取生存和发展的物质和能量。我们人体的各种元素和能量来自于自然环境,这种元素和能量的结构比例是决定其健康状况的基本要件。这就是说自然中的各类要素都以各自的方式贡献于环境的总体质量,并进而贡献于人类的生命健康。所以人类的生存与发展与其所处的环境系统息息相关。一个生物多样性丰富、稳定和持续发展的生态环境系统,是保证人类生命体健康和持续发展的必要条件。

随着现代工业文明的发展,人类在短时间内大规模地改变着其生存环境。这使得人类自身越来越直接地暴露在不熟悉、不能忍受的元素和能量的环境之中。这种不适应和不能忍受所带来的结果就是身体病变和健康损害。这是工业革命——特别是20世纪以来愈演愈烈的惨痛教训。以“公害”为例,之所以震惊世界,就是因为它们直接导致了严重的生命健康损害后果。

面对日益严重的环境健康危机,20世纪中后期,在工业化国家掀起了自下而上的环境保护运动。政府开始尝试运用法律手段来控制环境污染。与环境公害导致健康损害的因果路线相对应,保障人体健康构成了现代环境法的最根本价值诉求,普遍存在和体现于各国环境立法文本之中。作为环境法的有机组成部分,环境标准是为了实现环境法防治环境污染、保证环境质量、保护人体健康的基本目标,由特定国家机关依照特定的法律程序,在综合考虑国内自然环境特征、社会经济条件和现有科学技术的基础上,规定环境中污染物的允许含量和污染源排放物的数量、浓度内容的技术规范,虽然从形式主义角度看,环境标准不具体规定人们的行为模式和法律后果,似乎不具备完整的法律规范要素。但是,它通过一些数字、指标来表示行为规则的界限,并在相关的法律、法规中辅以违反标准的法律责任,因而在实质上已经具备法律规范的实质效力。

自1973年我国颁布第一个环境标准《工业“三废”排放试行标准》以来,经过多年努力,我国已经构建起庞大的环境标准规范群。然而,近年来频繁发生的由“达标排污”所导致的恶性环境健康损害事件却让我们清晰地认识到我国环境标准建设与中国生态环境保护和人体健康保障实际需要之间存在着巨大落差。现行环境标准究竟因何失落了健康价值?如何重新构建起以健康价值为导向的环境标准体系?

二、样本分析:“达标排放”下累积的环境健康风险

在一项由中南财经政法大学环境资源法研究所、华中科技大学同济医学院公共卫生学院、自然资源保护委员会(NRDC)等科研机构联合开展的环境与健康课题研究过程中,技术人员对一个达标排放先进单位——A县某铅锌冶炼企业附近的食用农产品产地及三所小学的教室与操场的土壤和尘土进行了铅、镉、砷等金属污染因子含量检测。

各检测点土壤和尘土取样点分布的主要依据就是作为污染源的某铅锌冶炼厂主烟囱的高度及当地风向决定的烟尘扩散的沉降范围。根据测试,该铅锌冶炼厂污染物通过烟囱排放出现最大落地浓度范围为下风向0.5km-6.5km范围,因而本次采样,污染区监测点选在0.5km-6.5km范围内,背景监测点选在0.5km-6.5km范围外。以铅锌冶炼厂为中心,向年主导风向的西南偏西方向延伸约3公里范围内,选定五个点为污染区监测点;向年次主导风向的下风向东北偏东方向延伸约1公里范围内选定两个点为污染区监测点;向年非主导风向上风向西北方向延伸约10公里,选定两个点为清洁对照区监测点,约18平方公里范围。其中,两个背景点位于沉降范围之外,五个污染区位于沉降范围之内。

采样区12份样品均检测出铅、镉、砷0。根据调查区农田的经济功能和PH值等因素,技术人员依据国家《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)中的Ⅱ类二级标准对土壤铅、镉、砷污染情况进行评价。结果显示:除T6(背景值)土壤样品镉、铅、砷未超标外,调查区其余采样点土壤(尘土)样品镉、铅、砷含量均超过国家规定的限值标准。调查区的12份土壤(尘土)样品中有92%的镉超标,最大超标倍数为1.8倍;样品中有92%的铅超标,其中最大超标倍数达5.8倍,超标4倍以上的有4个点,超标2-3倍的有4个点;样品中有92%的砷超标,最大超标倍数达7.1倍,超标6倍以上的有2个点,超标2倍的有2个点。

特别值得关注的是,作为儿童聚集场所的小学校园内的尘土污染程度要高于农田土壤。位于冶炼厂次主导风向下风侧O.6公里处的S2小学,操场、教室内尘土铅含量高达2339毫克/公斤和2351毫克/公斤;砷含量高达187.45毫克/公斤和201.85毫克/公斤;镉含量达1.54毫克/公斤和1.66毫克/公斤。位于冶炼厂主导风向下风侧1.2公里处的s3小学,操场、教室内尘土铅含量高达2095毫克/公斤和1574毫克/公斤;砷含量高达82.8毫克/公斤和67.92毫克/公斤;镉含量达1.53毫克/公斤和1.60毫克/公斤。

监测数据显示:调查区三所小学儿童面临的重金属污染健康风险的主要污染因子是铅。当地儿童的铅摄入量已经远远超过联合国FAO/WHO食品添加剂专家委员会(JECDFA)允许的摄入量标准,分别达到标准值的12.9倍、9.1倍和4.06倍。进一步分析发现,其中77%-87%铅摄入源为尘土,13%-32%铅摄入量来自食物中的蔬菜,这表明儿童长期接触含铅尘土和食用铅污染的自产蔬菜等食品,已经累积形成较高的环境健康风险。

三、延伸思考:健康价值失落的法律技术原因

(一)环境标准体系中的健康价值导向不明确

受制于“饮鸩止渴”式的发展理念,我国环境标准过分迁就经济增长的冲动。“环境标准应与国家的技术水平、社会经济承受能力相适应”原则的经济技术刚性约束十分普遍,环境标准的制定和执行工作对经济指标冲击环境与健康价值的压力躲闪、退让,保护生态环境和保障人体健康的价值灵魂始终未能主导环境标准的制定和实施进程。由此进而使得环境标准的内在规范构造与外在实施工具的关联性不足,协调性差,无法发挥体系的合力。

以国家《土壤环境质量标准》为例:其标准分类、分级设置的经济效益诉求非常明显。目的在于满足相关植物的正常生长需要,而非人体健康。正因为该标准已经不能满足农田土壤的健康保障需要,2006年,原国家环保总局才出台了《食用农产品土壤环境质量评价标准》。该标准以食用农产品产地为规范对象,直接服务于人体健康目标,因此各项指标要求明显高于1995年制定的《土壤环境质量标准》,这是一部能够更好地服务人体健康保障需要的环境质量标准。然而令人不可思议的是该标准“自废武功”。根据《标准化法》及其实施细则的规定,以保障人体健康为目的标准是强制性标准,但是在《食用农产品土壤环境质量标准》的前言中明确宣布“本标准为指导性标准”。在没有更合适理由为此现象作出原因解释的情形下,推断这是健康利益让位于经济发展需要并不过分。

(二)不同介质环境标准设计“自我封闭”。忽视了环境的整体性和环境要素的相关性

环境的整体性说明环境污染因子在不同媒介间的迁移性。以土壤污染为例,其污染物主要来自于大气污染、水污染、固体废弃物污染的转移,具有典型的被动承受性,同时,由于土壤对重金属污染的自净能力有限,所以当污染物进入土壤环境后,很难通过自然过程从土壤环境中稀释或消失。目前的物理方法、化学方法以及生物方法对于土壤污染的治理效果都十分有限,因而其危害影响不容易恢复。可见,土壤环境质量的维护更多地需要大气污染物排放标准、水污染物排放标准和固体废弃物排放标准的配合。然而中国现行的大气与水污染物排放标准的环境质量维护目标,基本上只限于大气环境和水环境本身,很少作为实施土壤环境质量标准的配套工具加以运用。例如,按照国家大气污染物综合性标准与行业性标准不交叉执行的原则,A县锌冶炼厂的废气有组织排放应适用《工业炉窑大气污染物排放标准》。然而该标准的制定依据只是《环境空气质量标准》,没有考虑《土壤环境质量》的需求。

(三)健康风险敏感区域的环境标准空白

目前我国环境健康风险评估的通行做法是采用国家《土壤环境质量标准》。对此标准采用的妥当性,笔者实在不敢认同。因为国家《土壤环境质量标准》明确规定了其适用范围限于一般农田、蔬菜地、茶园、果园、牧场、林地、自然保护区等地的土壤,并在述评解释时将土壤定义为地球表面能够生长绿色植物的疏松层。操场、教室等非植被生长的土壤不能适用《土壤环境质量标准》。农田土壤的铅污染评估主要考虑的是通过农作物吸收后的间接暴露途径,而教室与操场的尘土铅污染则是通过儿童口、手等直接暴露途径。农田土壤考虑的是一般人群,而小学教室与操场尘地铅污染的受害人群是儿童这一铅污染健康暴露敏感群体。然而我国目前还没有针对儿童等敏感人群生活区域的环境质量标准。

(四)环境标准运行的配套机制缺陷

环境标准是依法制定和实施的技术性规范,其对保障人体健康的价值实现必须有相应的法律规范提供实体和程序上的支持。目前由于配套法律制度供给的不足,使得环境标准制定与实施缺乏必要的规范和保障的现象并不鲜见。以样本区的土壤重金属污染健康风险评估为例,由于土壤污染防治立法进程的滞后,使得土壤环境质量标准的完善缺乏充分的法律依据。此类法律依据不足还表现在作为环境标准的实施工具——排污许可证的核发和监管上。虽然排污许可证在我国已经推行多年,但却没有统一的法律规范提供约束和保障。由于缺乏统一的规范,导致污染物排放标准和排放总量没有严格与环境标准对接,排污许可证的申请核发随意性较大,甚至沦为交费一发证的政策寻租工具。根本不能发挥有效控制环境污染风险的作用。此外,目前的环境监测制度也不能为环境标准的制定与执行提供有力的技术支撑。例如,尽管《工业炉窑大气污染物排放标准》对于有色金属冶炼企业的有组织排放既设置了烟尘浓度限度,也设置了有害污染物排放限值,但环境执法部门的监测通常只限于烟尘浓度。无论是在线监测,还是定期监测都没有对重金属污染物排放量的监测。

四、接近正义:环境标准健康价值的实现路径

“总的说来,正义问题是在某些东西相对需要而供应不足或被意识到供应不足的情况下出现。”正义问题的出现意味着利益限制和牺牲的分摊问题。环境正义亦是如此。“天育物有时,地生财有限,而人之欲无极。”当环境已经不能满足日益膨胀的物质与健康需求时,人类围绕环境的利益冲突将由此开始。要避免“公地悲剧”的上演,公平地对环境利益进行限制和分配,协调人与环境的关系,已经成为横亘在现代人类实践理性面前的一道正义难题。作为环境法治的重要技术工具,环境标准提供了接近正义的梯子,但梯子与正义之间关联的耦合机制并非自动生成,它依赖于人的智慧创造。

环境标准通过推动人类活动目的性与自然环境规律性的统一,引导人类行为自觉地同自然客观规律保持协调。这种协调既是保持人类可持续地同环境系统进行物质和能量交换的经济能力的基本前提,也是捍卫人类生命、健康等自身价值的重要保证。它首先需要衡平健康利益、经济利益、生态环境利益,针对不同的环境特征及其承载的经济、社会和生态功能,设置允许特征污染物存在的最大剂量,从而确定环境容量在不同利益需要间的分配,并通过这种数值设置来识别环境违法行为,启动救济程序。可以说,环境标准对正义的接近,兼有分配正义和矫正正义的功能。在分配正义层面,环境标准体系厘清了环境容量的产权边界,勾勒出了人们对环境客体的利用限度和他人对该利用环境客体的容忍限度,使经济利益、健康价值和生态环境价值各安其所、和谐互动;在矫正正义层面,环境标准通过为已经造成利益侵害的环境利用行为提供科学技术判定工具,为环境执法和民事权利救济行为提供依据,达到阻遏侵害进一步扩大,制止和制裁侵害行为,使失衡的利益关系回归平衡状态的矫正效果。

笔者以为,为推动环境标准的健康价值诉求在运行机制上接近正义目标,环境标准必须强化系统内、外耦合机制的打造。首先,确立健康价值在环境标准体系构建中的中心地位。制度乃衡平协调人际利益关系的规范,健康、生态、经济是人类生存发展不可或缺的价值要素。其中健康因其直接决定着生命的质量因而居于中心地位;生态则因维系着人体与外部的物质与能量交换关系,对人体健康具有直接影响,同时又是生物多样性的载体,因而在人的利益构造中居于次中心位置;经济则通过人为活动影响获得更好的生存与发展空间的物质保障,它以生态环境为基础,服务于人的需要,理应居次于生态环境的基础地位。由此,环境标准形成一个“人体健康一生态修复一经济发展”由内向外的价值序列。确立健康价值在环境标准体系构建中的主导地位,对于打造环境标准的规范合力无疑具有提纲挈领的意义。

其次,以健康价值为纽带,重塑环境标准之间的有机联系。以影响人体健康的环境媒介的系统性、整体性为出发点,对大气、水、土壤、海洋、人群聚集和生活起居场所环境质量的相关性进行研究,强化污染物排放标准与相关的环境质量标准之间的衔接。特别是在设计污染物排放标准时要充分考虑到该污染物在不同的环境介质中的迁移特征所带来的关联影响。例如大气污染物排放标准设计时要充分考虑大气污染物的迁移沉降特点,将可能受到污染的水环境质量标准和与土壤环境质量标准的维护纳入到污染物排放标准制定和执行的考量范围。同理,水污染物排放标准和固体废弃物排放标准的设计也要考虑到大气等环境媒介的污染扩散可能,并结合不同环境功能区对环境质量的不同要求,科学设计标准。

篇9

为进一步加强土壤污染防治工作,根据《XX市净土保卫战2020年工作方案》(政办发〔2020〕40号)要求,结合我市实际,特制定本方案。

一、工作目标

全市土壤环境质量总体保持稳定,农用地和建设用地土壤环境安全得到基本保障,土壤环境风险得到基本管控。受污染耕地安全利用率达到92%以上;污染地块安全利用率达到90%以上;土壤环境质量点位达标率不低于82%;耕地土壤环境质量点位达标率不低于81%。

二、重点任务

(一)深化土壤污染状况调查。

1.配合省上、XX市完善土壤环境质量监测网络,补充设置土壤环境质量省控监测点位。(市生态环境局负责,自然资源局、住建局配合)

2配合省上、XX市深入开展重点行业企业用地土壤污染状况调查,2020年底前基本掌握重点行业企业用地中的污染地块分布及其环境风险情况。(市生态环境局负责,自然资源局、住建局、农业农村局配合)

(二)加强农用地分类管理。

3.完成耕地分类划定,实施耕地分类管理,将符合条件的优先保护类耕地划为永久基本农田,实行严格保护。(市农业农村局、自然资源局分别负责)

4.根据土壤污染状况和农产品超标情况,通过农艺调控、种植业结构调整、土壤污染治理与修复等措施确保耕地安全利用,降低农产品超标风险。加快推进受污染耕地安全利用,2020年底前实现受污染耕地安全利用率达到92%以上。(市农业农村局负责,自然资源局配合)

5.严格控制林地、草地、园地的农药使用量,禁止使用高毒、高残留农药。完善生物农药、引诱剂管理制度,加大使用推广力度。加强对重度污染林地、园地产出食用农(林)产品的质量检测,发现超标的,要采取种植结构调整等措施。(市林业局负责,农业农村局、自然资源局配合)

(三)实施建设用地准入管理。

6.建立疑似污染地块名单并及时上传污染地块土壤环境管理系统。动态更新建设用地土壤污染风险管控和修复名录并向社会公开。严格城镇人口密集区危险化学品生产企业腾退用地的土壤环境监管。依法依规开展相关地块的土壤污染环境调查;确定有污染的,严格落实土壤污染风险管控和修复要求。(市生态环境局负责,自然资源局配合)

7.将建设用地土壤环境管理要求纳入城市规划和供地管理,土地开发利用必须符合土壤环境质量要求。加强土地征收、收回、收购以及转让、改变用途等环节的监管,充分利用污染地块土壤环境管理系统,提升建设用地土壤环境监管能力。(市自然资源局负责,生态环境局配合)

8.用途变更为住宅、公共管理与公共服务用地的,变更前应当按照规定进行土壤污染状况调查。重度污染农用地转为城镇建设用地的,由所在镇(街道)负责组织开展调查评估,调查评估结果向市生态环境和自然资源部门备案。(市自然资源局牵头,生态环境局、住建局配合,各镇、街道负责落实)

(四)加强土壤污染源头管控。

9.动态更新土壤污染重点监管企业名录并向社会公布。将土壤污染重点监管单位纳入排污许可管理,严格控制有毒有害物质排放,督促落实土壤污染隐患排查制度,按年度开展自行监测,监测结果向社会公开。加大环境执法力度,对超标排放造成土壤污染的企业挂牌督办,限期治理,对治理后仍不能达标的企业坚决依法关停。土壤污染重点监管单位拆除设施、设备或者建筑物、构筑物的,应当制定包括应急措施在内的土壤污染防治工作方案,报市生态环境局和工信局备案并实施。(市生态环境局负责,工信局、应急管理局配合)

10.在矿产资源开发利用活动集中的区域严格执行重点污染物特别排放限值。(市生态环境局负责,工信局配合)

11.严格执行重金属污染物排放标准并落实相关总量控制指标,加大对涉重金属企业的监督检查力度,对整改后仍不达标的企业,依法责令其停业或关闭,并将企业名单向社会公布。完成涉镉等重金属重点行业企业排查整治。完成重点行业的重点重金属排放指标任务。(市生态环境局负责,工信局配合)

12.加强固体废物监管,持续开展“清废”行动,巩固2019“清废”成果。加大对工业固体废物违法违规转移的监管和打击力度,严防工业污染“上山下乡”。(市生态环境局负责,工信局、自然资源局配合)

13.推进非正规垃圾堆放点排查整治。巩固较大规模农村生活垃圾非正规垃圾堆放点整治成效,防止出现反弹;建筑垃圾资源化利用率达到30%以上;推进“垃圾围堰”整治;加快农业生产废弃物非正规堆放点整治。(市住建局、城管局、水利局、农业农村局分别负责)。

14. 控制化肥农药污染,推广应用生态调控、生物防治、理化渗控等措施,开展农作物病虫害绿色防控试点示范。推进主要农作物病虫害专业化统防统治。积极推广高效施药器械。农药使用量保持零增长,主要农作物农药利用率提高到40%以上。推广化肥减量增效,积极推广配方施肥技术,化肥使用量保持零增长,利用率提高到40%以上,测土配方施肥技术推广覆盖率提高到90%以上。(市农业农村局负责,生态环境局配合)

15.优先在设施栽培面积较大、农膜使用较多的区域推进降解农膜应用示范和废弃农膜回收处理试点。结合农业项目实施,示范推广0.01毫米厚度农膜,提高残膜回收率。创新农膜回收机制,推进农膜回收处理试点,积极落实农膜生产经营者回收处理责任。(市农业农村局负责)

16.强化畜禽养殖污染防治,加强饲料、兽药等监管,坚决打击违法违规生产使用饲料添加剂和抗菌药物行为。深入开展养殖场(户)畜禽粪污资源化利用培训,继续推进畜禽粪污资源化全市推进项目和健康养殖项目。全市畜禽粪污综合利用率达到80%,规模养殖场粪污处理设施装备配套率达到90%。(市农业农村局负责,生态环境局配合)

17.开展灌溉水水质定期监测和评价。灌溉用水应符合农田灌溉水质标准,对使用污水灌溉导致污染严重、威胁农产品质量安全的土地,要及时调整种植结构。(市水利局负责,农业农村局配合)

18.减少生活污染,推进生活垃圾分类及餐厨垃圾处理。(市城管局、各镇、街道分别负责)

(五)有序开展土壤污染治理。

19.开展化工行业等典型污染源周边地下水基础环境状况调查,推进地下水污染防治信息共享。(市生态环境局负责,自然资源局、水利局配合)

20.加强土壤污染风险管控和修复活动监管,依法依规落实相关管理要求,工程实施中要防止土壤挖掘、堆存造成二次污染,转运污染土壤前要提前报告,工程完工后开展风险管控或修复效果评估并向社会公开等。(市生态环境局、农业农村局、林业局分别负责)

三、保障措施

(一)强化组织领导。各镇(街道)、相关部门(单位)要制定本行业、本领域年度专项工作方案,强化组织领导,确定专人负责,落实土壤污染防治工作任务,完善政策措施,抓好工作落实。每月5日前报送上月工作进展情况;2020年12月10日前将年度任务完成情况及佐证资料报市生态环境局。

(二)加强宣传力度。加大《土壤污染防治法》等法律法规宣传,充分利用网络媒体等途径普及土壤环境保护知识及相关法律法规,积极开展土壤污染防治培训,努力营造保护土壤环境良好氛围。

篇10

关键词:土壤污染 重金属 危害 修复方法

土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一,也是人类生态环境的重要组成部分[1-2]。随着近年来经济发展,工农业生产不断扩大,所产生的废水和废渣也不断增多,不但破坏地表植被,而且其中有毒有害重金属还随废水的排放及废渣堆的风化和淋滤进入周边土壤环境[3-6]。目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染耕地面积近2,000万公顷,约占总耕地面积的1/5,其中工业“三废”污染耕地1,000万公顷,污水灌溉的农田面积已达330多万公顷。

1. 土壤重金属污染的定义

在自然界,重金属以各种形态存在,常见的金属元素有铜、铅、锌、铁、钴、镍、锰、镉、汞、钼、金、银等;其中既有对生命活动所需要的微量元素,如锰、铜、锌等;但大多数重金属元素在环境中对环境都会有一定的污染作用,主要包括汞、镉、铅、铬以及类金属砷等对生物体具有显著毒害作用的元素[7]。重金属的密度一般在4.0以上,约60种元素。但是由于不同的重金属在土壤中的毒性差别很大,所以在环境科学中人们通常关注锌、铜、钴、镍、锡、钒、汞、镉、铅、铬、钴等。砷、硒是非金属,但是它的毒性及某些性质与重金属相似,所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。由于土壤中铁和锰含量较高,因而一般不太注意它们的污染问题,但在强还原条件下,铁和锰所引起的毒害亦应引起足够的重视。

土壤重金属污染是指由于人类在生产活动中将重金属带入到土壤中,致使土壤中重金属累积到一定程度,含量明显高于背景,并可造成土壤质量的退化、生态与环境的恶化现象[8]。土壤本身含有一定量的重金属元素,如植物生长所必需的Mn、Cu、Zn等。因此,只有当叠加进入土壤的重金属元素累积的浓度超过了作物需要和忍受程度,作物才表现出受毒害症状,或作物生长并未受害但产品中某种金属的含量超过标准,造成对人畜的危害时,才能认为土壤已被重金属污染[9]。如土壤环境质量标准值(GB15618-1995)[10]。

2. 土壤中重金属的来源、种类

土壤重金属污染主要是由工业产生的“三废”以及污水灌溉、农药和化肥的不合理施用等农业措施引起的。随着工农业生产的发展,重金属对土壤和农作物的污染问题越来越突出,部分地区土壤重金属污染现象十分严重。总体来讲,土壤重金属污染源较广泛,即有自然来源,又有包括人类活动带入土壤的部分,目前主要来源为人为因素。主要包括大气尘降、污水灌溉、工业废弃物得不当堆放、采矿及冶炼活动、农药和化肥的过多施用等[11-12]。

2.1 污水灌溉

污水灌溉通常指的是使用经过一定处理的城市污水灌溉农田、森林和草地。中国水资源较为紧缺,部分灌区常把污水作为灌溉水源来利用。污水的种类按其来源可分为城市生活污水、石油化工污水、工业矿山污水和城市混合污水等。城市生活污水中重金属含量虽然不多,但由于我国工业发展迅速,许多工矿企业污水未经分流处理而排入下水道与生活污水混合排放,从而造成污灌区土壤Hg、As、Cr、Pb、Cd、Zn等重金属含量逐年累积[15-16]。在分布上,往往是靠近污染源头和城市工业区土壤污染严重,远离污染源头和城市工业区,土壤几乎不受污水中的重金属污染。

污灌在北方比较严重,因为我国北方比较干旱,水资源短缺严重,并且许多大城市都是重工业大城市,所以农业用水更加紧张,污水灌溉在这些地区较为普遍。据统计,我国北方旱作地区污灌面积约占全国90%以上。南方地区相对较小,仅占6%,其余则在西北地区。污灌不仅导致土壤中重金属元素含量的增加,而且还会在人体内富集。研究显示我国沈阳、温州和遂昌等地由于污水灌溉引发了人体镉中毒;鞍山宋三污灌区土壤中Hg、Cd的累积显著,污染严重;用处理过的污水灌溉是解决干旱地区作物需水问题的一条可行途径。但由此导致的土壤污染特别是重金属污染必须引起重视。

2.2 农药和化肥污染

农药和化肥是重要的农用物资,对农业生产发展起到重要的推动作用,但如果不合理施用,则可导致土壤中重金属污染。部分农药在其组成中含有Hg、As、Cu、Zn等重金属元素,过量或不合理使用将会造成土壤重金属污染。肥料中含有大量的重金属元素,其中氮、钾肥料含量相对较低,而磷肥中则含有较多的有害重金属,另外复合肥的重金属含量也相对较高。施用含有重金属元素的农药和化肥,都可能导致土壤中重金属的污染。

2.3 矿山开采和冶炼加工

我国重金属矿产相对丰富,在金属矿山的开采、冶炼过程中,会产生大量废渣及废水,而这些废渣和废水随着矿山排水和降雨进入土壤环境中,便可直接地造成土壤重金属污染,这在我国南方地区表现得尤为突出。

3. 重金属污染的特点及危害

3.1 重金属元素污染土壤的主要特点

在土壤环境中重金属污染特点可以分为两部分:一是土壤环境中重金属自身的特点,二是重金属元素在不同介质中所表现的特点。具体特点如下:(1)形态变换较为复杂,重金属多为过渡元素,有着较多的价态变化,且随环境Eh,pH配位体的不同呈现不同的价态、化合态和结合态。重金属形态不同则其毒性也不同;(2)有机态比无机态的毒性大;(3)毒性与价态和化合物的种类有关;(4)环境中的迁移转化形式多样化;(5)生物毒性效应的浓度较低;(6)在生物体内积累和富集;(7)在土壤环境中不易被察觉;(8)在环境中不会降解和消除;(9)在人体内呈慢性毒性过程。(10)土壤环境分布呈区域性;

过量的重金属会引起动植物生理功能紊乱、营养失调、发生病变,重金属不易被土壤微生物降解,可在土壤中累积,也可通过食物链在人体内积累,危害人体健康。土壤一旦遭受重金属污染,就很难彻底消除,污染物还会向地下水和地表水中迁移,从而扩大其污染。因此重金属对土壤的污染是一类后果非常严重的环境问题。

3.2人类因土壤重金属污染而遭受的危害[25]

(1)土壤污染使本来就紧张的耕地资源更加短缺;(2)土壤污染给农业发展带来很大的不利影响;(3)土壤污染中的污染物具有迁移性和滞留性,有可能继续造成新的土地污染;(4)土壤污染严重危及后代人的利益,不利于可持续发展;(5)土壤污染造成严重的经济损失;(6)土壤污染给人民的身体健康带来极大的威胁;(7)土壤污染也是造成其他污染的重要原因。

4. 对重金属污染的防治及修复

4.1 对土壤污染的预防

目前,仍未找到可广泛应用且行之有效的重金属污染治理方法,但控制污染源,是防止土壤污染的根本措施之一,同时利用土壤的自净作用对污染物净化具有一定的预防作用。控制土壤重金属污染源,即控制进入土壤中的重金属污染物的数量和速度,通过土体自身的净化作用,降低污染。

(1)控制和消除工业“三废”

尽量利用循环无毒工艺,减少和消除重金属污染物的排放,对工业“三废”进行回收改善,使其化害为利,并严格控制工业生产中污染物排放量和浓度,使之符合排放标准。

(2)土壤污灌区的监测和管理

在污灌区对灌溉污水的重金属元素进行控制,监测水中重金属污染物质的成分、含量及其变化,避免引起土壤污染。

(3)合理施用化肥和农药

对于农药和化肥的施用,应以环保无毒为准则,禁止或限制使用高残留农药,大力发展高效、低毒、低残留农药,发展生物防治措施。为保证农业的增产,合理施用化学肥料和农药是必需的,但需控制好施用量,否则会造成土壤或地下水的污染。

(4)土壤容量和土壤净化能力的提高

在农业生产过程中,施用有机肥,改良松散型沙土,改善土壤胶体的种类和数量,增加土壤对有害重金属的吸附能力和吸附量,从而减少重金属在土壤中的生物有效性。利用微生物品降解土壤中的重金属,提高土壤净化能力。

4.2 土壤中重金属污染的修复方法

(1)工程措施

工程治理措施是指在土壤环境中,用物理或物理化学的原理来减少重金属污染物的措施。主要包括客土,换土,翻土,淋洗液热处理以及电解等方法。以上方法措施的治理效果相对彻底,但实工过程复杂、所需治理费用较高且比较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够在土壤中生存的生物的某些习性来抑制和改良土壤重金属污染。Nanda Kumar P B A等发现某些特殊植物对土壤中的重金属元素具有富集作用。寇冬梅等研究认为食用菌对重金属具有吸附作用。所用方法有动物治理,微生物治理,植物治理等。生物措施的优点是实施较为简便易行、投资较少且对环境破坏小,而缺点是在短期内不易得到治理效果。

(3)化学措施

化学治理方法是利用化学物质和天然矿物对重金属污染进行的原位修复技术,目前,在许多区域得到应用。化学治理措施主要包括利用土壤改良剂、抑制剂,增加土壤有机质、阳离子代换量和粘粒的含量,改变pH、Eh和电导等理化性质,使土壤重金属发生氧化、还原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用,以降低重金属的生物有效性。化学治理措施优点是治理效果相对较明显,而缺点是容易再度活化。

(4)农业措施

农业治理措施是通过改变耕作方式和管理制度来达到降低土壤重金属危害的方法。M.Puschenreiter等探讨了利用农业耕作措施治理土壤重金属的方法,得出在不同污染地区种植不同的农作物可有效降低重金属的污染。治理方法主要包括控制土壤水分,选择合适的农药、化肥,增施有机肥,选择农作物品种等。农业治理措施的优点在于操作简单、费用不高,而缺点是需要较长治理周期却治理效果不显著。

参考文献

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