土壤的污染及其治理方法

吳密根

（天津工業(yè)大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系，天津 300160）

土壤的污染及其治理方法

吳密根

（天津工業(yè)大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系，天津 300160）

改革開(kāi)放30年以來(lái)，隨著快速的工業(yè)化、城市化進(jìn)程，土壤環(huán)境污染物種類和數(shù)量不斷增加，發(fā)生的地域和規(guī)模逐漸擴(kuò)大，危害也進(jìn)一步深入，脆弱的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境迅速惡化，由化學(xué)農(nóng)藥引起的土壤污染導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)下降，影響人類健康，本文在分析土壤污染類型及危害的基礎(chǔ)上，提出了采用施用化學(xué)改良劑、科學(xué)進(jìn)行廢水灌溉、合理施用化肥和農(nóng)藥等防治措施。

土壤污染；化學(xué)農(nóng)藥；有機(jī)污染；無(wú)機(jī)污染；治理方法

地球是人類的家園，土壤是地球表面自然環(huán)境的重要組成部分和陸地生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)[1]。目前全世界化學(xué)農(nóng)藥的生產(chǎn)與使用一直保持著旺盛的發(fā)展勢(shì)頭[2]。中國(guó)更是世界農(nóng)藥的生產(chǎn)與使用大國(guó)，農(nóng)藥制劑產(chǎn)量由20世紀(jì)50年代初的年產(chǎn)500t猛增到“十五”期間的80萬(wàn)t[3]。這些農(nóng)藥（包括其助劑和溶劑）大部分都直接或間接滴落到土壤表面，滲入耕作層，直接影響了農(nóng)作物的生長(zhǎng)和品質(zhì)，并通過(guò)食物鏈發(fā)生進(jìn)一步的傳播,間接危及人體健康。

1 農(nóng)藥污染類型

1.1 重金屬對(duì)土壤的污染

重金屬污染的來(lái)源主要是采礦、冶煉等工礦企業(yè)排放的廢氣、廢水和廢渣，煤和石油等礦物燃料的燃燒以及農(nóng)藥化肥的過(guò)量使用，其中主要包括Cd、Pb、Zn、Cu、Ni、Hg、Cr及類金屬 As等。重金屬不能被微生物降解，進(jìn)入土壤后很難消除，且多為過(guò)渡元素，有可變的價(jià)態(tài)。我國(guó)許多地方的部分農(nóng)田土壤中重金屬含量較高，污染相當(dāng)嚴(yán)重。2001年，國(guó)家環(huán)保局對(duì)北京、上海、天津和深圳4個(gè)“菜籃子”工程試點(diǎn)城市一些區(qū)域的種植生產(chǎn)基地的砷、汞、鉛、鎘、銅、滴滴涕和六六六等土壤因子進(jìn)行的環(huán)境質(zhì)量調(diào)查監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，由于污染物在土壤中長(zhǎng)期富集，土壤環(huán)境質(zhì)量達(dá)標(biāo)率只有84.9%。北京某些地區(qū)，30個(gè)土壤、水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位中有5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位菜田耕層土壤中汞含量超標(biāo)，超標(biāo)率為16.7%，最大超標(biāo)倍數(shù)為3.1倍。天津市11個(gè)土壤、水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位中有3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位超標(biāo)[4]。近年來(lái)華南地區(qū)部分城市有50%的農(nóng)地遭受Cd、As、Hg等有毒重金屬和石油類污染，在東南一些地區(qū)，As、Cu、Zn等元素的超標(biāo)土壤面積占污染總面積的45.5%，江西省某縣多達(dá)44%的耕地遭到重金屬污染，并形成670km2的“鎘米”區(qū)。在湖北恩施和陜西紫陽(yáng)，水和土壤環(huán)境中硒含量較高，曾經(jīng)導(dǎo)致動(dòng)物牧草硒中毒；貴州、內(nèi)蒙古一些地區(qū)的水和土壤氟含量嚴(yán)重超標(biāo)，造成了人畜氟中毒[5]。以上海市土壤環(huán)境背景值為標(biāo)準(zhǔn)，上海市崇明島蔬菜地兩側(cè)土壤重金屬Cd、Pb、Zn和Cu超標(biāo)率分別為25.14%、10.1%、8.7%和6.5%[6]。對(duì)上海郊區(qū)蔬菜種植面積達(dá)50.5%的農(nóng)田調(diào)查發(fā)現(xiàn)，Cd、Hg和Zn是上海蔬菜農(nóng)田土壤中主要的重金屬累積污染物[7]。上海市主要蔬菜園藝場(chǎng)環(huán)境不合格因素主要為土壤,6個(gè)劣于3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的園藝場(chǎng)的限制因素皆為土壤，污染物Cd最高達(dá)1.06 mg/kg[8]。

1.2 有機(jī)農(nóng)藥對(duì)土壤的污染

有機(jī)磷和有機(jī)氯農(nóng)藥是造成土壤農(nóng)藥污染的主要有機(jī)物，其他土壤有機(jī)污染物還包括氨基甲酸酯類、有機(jī)氮類殺蟲(chóng)劑、磺酰脲類除草劑、多環(huán)芳烴等持久性有機(jī)污染[9]。據(jù)中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所最新調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，目前長(zhǎng)江三角洲地區(qū)土壤污染除了“常見(jiàn)”的農(nóng)藥等污染外，最嚴(yán)重的是“持久性有機(jī)污染物”，局域的農(nóng)田土壤多達(dá)16種多環(huán)芳烴、100多種多氯聯(lián)苯類及十余種二英類劇毒物質(zhì)，其結(jié)果令人吃驚和擔(dān)憂。東南沿海地區(qū)部分土壤也出現(xiàn)具有內(nèi)分泌干擾作用的多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、塑料增塑劑、農(nóng)藥甚至二()英等復(fù)合污染高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。導(dǎo)致?tīng)€種和濫芽率大幅度提高，棉苗側(cè)根減少，棉苗死亡率提高，現(xiàn)蕾期推遲和株高降低[10]。有的農(nóng)藥能代謝為更毒或致癌的化合物，如殺蟲(chóng)脒水解產(chǎn)生四氯磷甲苯胺，代森鋅代謝為乙撐硫脲，直到農(nóng)產(chǎn)品收獲時(shí)還會(huì)有殘留的農(nóng)藥及其有毒代謝物，而且，被土壤吸附后降解較慢，容易在土壤中累積，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人體健康形成潛在威脅[11]。

2 農(nóng)藥土壤污染的治理策略

對(duì)被農(nóng)藥化肥污染的土壤治理來(lái)講,傳統(tǒng)化學(xué)以及物理修復(fù)技術(shù)的最大弊端是污染物去除不夠徹底,從而導(dǎo)致二次污染的發(fā)生。而生物修復(fù)技術(shù)與傳統(tǒng)方法相比，具有費(fèi)用低、效率高、安全性能好、易于管理與操作、不會(huì)產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn),在修復(fù)污染土壤中起到越來(lái)越重要的作用。

2.1 農(nóng)藥土壤污染的生物修復(fù)

通過(guò)土壤動(dòng)物、微生物修復(fù)，土壤中的某些低等動(dòng)物如蚯蚓等可吸收土壤中的重金屬。蚯蚓對(duì)砷，鋅等金屬的富集系數(shù)很大，因此在砷污染的土壤上放養(yǎng)蚯蚓，待其富集金屬離子后,采用電擊、灌水等方法驅(qū)除蚯蚓，集中處理，修復(fù)被金屬污染的土壤。微生物可通過(guò)帶電荷的細(xì)胞表面吸附重金屬離子，或者通過(guò)攝取其必要的營(yíng)養(yǎng)元素主動(dòng)吸收重金屬離子，將重金屬離子富集在細(xì)胞表面或內(nèi)部，達(dá)到修復(fù)被無(wú)機(jī)金屬污染的土壤的目的。

2.2 植物降解和富集的修復(fù)技術(shù)

植物降解和富集技術(shù)可用來(lái)修復(fù)重金屬引起的污染，植物萃取是使用超積累植物去除土壤中金屬或?qū)⑼寥乐械挠袡C(jī)污染物富集到可獲取的植物地上部分。例如，對(duì)砷污染的土壤植物修復(fù)研究表明，非污染區(qū)植物砷的含量一般在3.6mg/kg左右，而在污染的土壤（砷含量為18.8～1630mg/kg）中生長(zhǎng)的蜈蚣草（Pterisvittata），其體內(nèi)砷含量為1442～7526mg/kg。因此，對(duì)砷污染的土壤可以采用大面積種植蜈蚣草的方法修復(fù)[12]。

2.3 菌根修復(fù)技術(shù)

菌根是植物根系和真菌形成的一種共生體，在這個(gè)共生體中，真菌從植物中獲得光合作用產(chǎn)物，植物通過(guò)根外菌絲吸收土壤中的礦質(zhì)養(yǎng)分。含有大量微生物的菌根是一個(gè)復(fù)雜的群體，包括放線菌、固氮菌和真菌，這些菌具有一定的降解污染的能力，例如，林先貴等[13]研究了施用綠賣隆、二甲四氯和氟樂(lè)靈的土壤接種菌根對(duì)白三葉草生長(zhǎng)的影響，發(fā)現(xiàn)接種VA菌根真菌后，植株的菌根侵染率、生長(zhǎng)量和氮磷的吸收都明顯高于沒(méi)接種前的植株。

對(duì)于被氰化物污染的土壤，仇榮亮[14]利用漂白粉(Ca(ClO)2)、H2O2、二氧化氯消毒劑(ClO2)作為氧化劑，處理氰化物污染的土壤，比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，用ClO2處理含氰污染的土壤，具有效果好，利用率高，成本低等優(yōu)勢(shì)。

2.4 合理施用化肥，增施有機(jī)肥

增施有機(jī)肥，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，可增強(qiáng)土壤膠體對(duì)重金屬和農(nóng)藥的吸附能力。如褐腐酸能吸收和溶解三氯雜苯除草劑及某些農(nóng)藥，腐殖質(zhì)能促進(jìn)鎘的沉淀等。

2.5 施用化學(xué)改良劑，采取生物改良措施

在受重金屬輕度污染的土壤中施用抑制劑，可將重金屬轉(zhuǎn)化成為難溶的化合物，減少農(nóng)作物的吸收。常用的抑制劑有石灰、堿性磷酸鹽、碳酸鹽和硫化物等。例如，在受鎘污染的酸性、微酸性土壤中施用石灰或堿性爐灰等，可以使活性鎘轉(zhuǎn)化為碳酸鹽或氫氧化物等難溶物，改良效果顯著[15]。

2.6 健全完善農(nóng)田土壤污染防治的法律體系

借鑒國(guó)外先進(jìn)立法經(jīng)驗(yàn)，首先要明確立法的目的，構(gòu)化體系。其次是明確治理機(jī)構(gòu)權(quán)限范圍和職責(zé)。在立法中應(yīng)對(duì)土壤污染防治的行政管理機(jī)構(gòu)的職能及管理體系作出明確規(guī)定，建立起土壤污染的調(diào)查、監(jiān)測(cè)、評(píng)估制度，制定有關(guān)土壤污染整治與整治計(jì)劃的制度，確立農(nóng)田土壤污染的科學(xué)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，還有運(yùn)用刑法手段保護(hù)土壤具有重要意義，對(duì)土壤污染刑事法律責(zé)任進(jìn)行規(guī)定也勢(shì)在必行[16]。

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10.3969/j.issn.1008-1267.2010.03.001

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1008-1267（2010）03-055-03

2009-12-18

吳密根（1987-），男，湖南長(zhǎng)沙人就讀于天津工業(yè)大學(xué)