河南省土壤污染現(xiàn)狀和污染修復(fù)技術(shù)研究綜述

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(河南省正德環(huán)?？萍加邢薰?，河南 鄭州 450000)

?綜述與述評?

河南省土壤污染現(xiàn)狀和污染修復(fù)技術(shù)研究綜述

牛艷華，李中，趙曉輝

(河南省正德環(huán)?？萍加邢薰荆幽?鄭州 450000)

分析了目前河南省土壤受重金屬、石油、有機(jī)農(nóng)藥和多環(huán)芳烴污染的現(xiàn)狀，綜述了國內(nèi)外關(guān)于土壤修復(fù)技術(shù)的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀，以期為河南省污染土壤的修復(fù)提供借鑒和參考。

土壤污染 ； 河南省 ； 修復(fù)技術(shù)

Keywords:soil contamination;henan province;remediation technology

河南省地處我國中東部，是優(yōu)勢農(nóng)產(chǎn)品小麥、玉米的適宜種植區(qū)。小麥、玉米常年播種面積分別超過467萬、200萬hm2，年總產(chǎn)量占全國的20%。隨著工業(yè)的發(fā)展，城市垃圾的無序堆放、農(nóng)藥化肥的大量施用無疑增加了土壤污染的風(fēng)險(xiǎn)。由于過去對環(huán)境保護(hù)不夠重視，土壤污染形勢已十分嚴(yán)峻。已危及到食品安全、人體健康、生態(tài)安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1 河南省土壤污染現(xiàn)狀

1.1土壤的重金屬污染

重金屬是環(huán)境中一種作用較為持久的污染物，人類的生產(chǎn)和生活活動(dòng)是造成重金屬污染的主要原因。它毒性大、難降解的特點(diǎn)，使其對人和其他生物有很大的危害[1-2]。造成重金屬污染的主要原因有金屬礦產(chǎn)開采、城市垃圾填埋場。而生態(tài)系統(tǒng)中的絕大部分重金屬都是通過土壤介質(zhì)傳遞的，土壤環(huán)境不僅是重金屬污染物遷移的媒介，也是其發(fā)揮效應(yīng)的主要場所。因此，目前對土壤重金屬污染的研究備受關(guān)注。

楊蕾等[3]對河南省滑縣、武陟縣、安陽縣、新鄉(xiāng)縣和延津縣等5個(gè)縣土壤中汞、砷、鉛、鎘、鉻、銅、鋅、鎳等重金屬污染現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)查。調(diào)查結(jié)果顯示5個(gè)農(nóng)產(chǎn)品基地縣的土壤均不同程度的受到重金屬的污染，其中滑縣重金屬Cd、Cr污染指數(shù)最大，綜合污染指數(shù)也較大；安陽縣重金屬Cu、Ni 綜合污染指數(shù)最大；武陟縣重金屬Hg污染指數(shù)最高，Zn和Ni 污染指數(shù)次之；綜合污染指數(shù)結(jié)果以新鄉(xiāng)縣為最低。

楊柳等[4]通過單指數(shù)評價(jià)和綜合指數(shù)評價(jià)的方法對河南省的10個(gè)城市，鄭州市、開封市、洛陽市、登封市、平頂山市、焦作市、安陽市、新鄉(xiāng)市、三門峽市和濟(jì)源市土壤重金屬污染情況進(jìn)行分析。10個(gè)城市的土壤質(zhì)量差別較大：重金屬污染總體屬清潔—尚清潔的城市有1個(gè)，占調(diào)查城市的10%；輕度污染的城市共7個(gè)，占調(diào)查城市數(shù)的70%；中度污染的城市共2個(gè)，占調(diào)查城市數(shù)的20%；無重度污染的城市。

總體來看，雖然河南省部分城市的土壤重金屬污染程度不大，但是達(dá)到中度污染的區(qū)域應(yīng)引起重視并進(jìn)行治理，無污染及輕度污染的地區(qū)也應(yīng)采取措施控制污染范圍的擴(kuò)大，保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及居民的生命安全。

1.2土壤的石油污染

石油是一種復(fù)雜的多組分均質(zhì)混合物，其主要成分有烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴，還有數(shù)量不多但很重要的非烴組分，如含氧化合物、含硫化合物、含氮化合物、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)等。隨著石油開采和使用量的增加，大量的石油污染物進(jìn)入環(huán)境，對環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，同時(shí)也給生物和人類帶來危害。目前，石油污染問題已成為世界各國普遍關(guān)注的問題。

鄒樹增[5]對濮陽中原油田開采區(qū)內(nèi)1×106m2土壤污染狀況進(jìn)行了調(diào)查，調(diào)查表明本區(qū)主要的污染源為石油開發(fā)及相關(guān)產(chǎn)品加工過程產(chǎn)生的石油類污染物。本次調(diào)查采用土壤污染物濃度實(shí)測值和土壤背景值的比值(Pi)對濮陽市油田區(qū)土壤污染程度進(jìn)行了分級。采油區(qū)土壤污染現(xiàn)狀區(qū)域評價(jià)結(jié)果如表1所示。

表1 采油區(qū)土壤污染現(xiàn)狀區(qū)域評價(jià)結(jié)果表

注：I，清潔級，實(shí)測值與土壤背景值相近，屬清潔區(qū)；Ⅱ，警戒級(Pi<1)，土壤污染物實(shí)測值高于土壤背景值，而低于污染起始值，大于等于污染警戒值，污染物在土壤中有積累，作物生長發(fā)育正常；Ⅲ，輕污染級(Pi≥1)，土壤污染物實(shí)測值高于污染起始值； Ⅳ，中污染級(Pi≥2)，土壤污染物實(shí)測值超過污染起始值1倍； V，重污染級(Pi≥3)，土壤污染物實(shí)測值超過污染起始值2倍。

由表1分析可知，濮陽市油田區(qū)土壤已經(jīng)受到污染，主要污染源為石油類，土壤總體屬重污染級。該區(qū)域土壤污染隨著油田開發(fā)建設(shè)的過程，出現(xiàn)了井噴、采油污水、井場作業(yè)污染、鉆井井場廢棄物、落地原油、油品的輸運(yùn)中滴漏、煉油工業(yè)污水未達(dá)標(biāo)排放等問題，使污染物呈小面積廣泛分布在土壤中，對采油區(qū)及周邊土壤生態(tài)環(huán)境造成影響。濮陽市油田區(qū)受污染無法耕種面積已達(dá)萬畝級。絕大部分地區(qū)為原油與鹽污形成的綜合性污染，對生態(tài)環(huán)境的影響相對較重。

1.3土壤中有機(jī)磷、有機(jī)氯農(nóng)藥的污染

近年來，隨著化肥、農(nóng)藥的不合理使用，土壤有機(jī)物農(nóng)藥污染不斷加劇，該類污染物具有持久性、生物積累性和高毒性(致癌、致突變、干擾內(nèi)分泌)等特點(diǎn)，對農(nóng)產(chǎn)品安全和對人體健康危害極大。河南省作為一個(gè)人口大省，人均占有耕地面積僅有0.07 hm2，僅為全國人均耕地水平的69%；同時(shí)河南省又是一個(gè)農(nóng)業(yè)大省，糧、棉、油、煙產(chǎn)量產(chǎn)值在全國排位第二?；省⑥r(nóng)藥、農(nóng)膜施用量較大，河南省土壤農(nóng)藥污染問題尤其應(yīng)該受到重視。

申劍等[6]通過對河南省15個(gè)地市的“綠色食品”生產(chǎn)基地、“有機(jī)食品”生產(chǎn)基地、“無公害蔬菜”生產(chǎn)基地、污水灌溉區(qū)、畜禽養(yǎng)殖基地周圍農(nóng)田、常規(guī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)6種有代表性的典型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域的土壤有機(jī)磷、有機(jī)氯農(nóng)藥進(jìn)行了檢測分析。通過檢測可知，河南省6種典型農(nóng)業(yè)區(qū)域土壤中，六六六和滴滴涕(國內(nèi)已于1983年禁止使用)等有機(jī)氯農(nóng)藥污染仍存在，污染物的濃度雖低于標(biāo)準(zhǔn)限值(500 μg/kg)，污染水平處于安全狀態(tài)，但尚有局部區(qū)域有機(jī)氯農(nóng)藥有超標(biāo)現(xiàn)象，且相當(dāng)嚴(yán)重。與有機(jī)氯農(nóng)藥相比，有機(jī)磷農(nóng)藥推廣使用時(shí)間較晚，雖在河南省地區(qū)尚未構(gòu)成大范圍、持久性的土壤污染，但其對土壤的污染問題也不容忽視，尤其在畜禽養(yǎng)殖基地周邊土壤中檢出的有機(jī)磷農(nóng)藥類“樂果”，應(yīng)引起高度重視。

1.4土壤中多環(huán)芳烴的污染

多環(huán)芳烴(PAHs)是指分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上苯環(huán)結(jié)構(gòu)的化合物，是煤、石油、煤焦油等有機(jī)化合物的熱解或不完全燃燒的產(chǎn)物，具有致畸、致癌、致突變性，是目前國際上關(guān)注的一類持久性有機(jī)污染物(POPs)。它們在環(huán)境中廣泛存在，易被沉積物吸附且難被生物降解，因此容易積累。土壤中PAHs最主要的來源是大氣沉降，在土壤中以吸附態(tài)或液態(tài)形式存在，是土壤有機(jī)污染修復(fù)中難度最大的污染物。

彭華等[7]通過對河南省除平頂山、濟(jì)源、許昌以外的15個(gè)省轄市的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)典型區(qū)域的1 500個(gè)采樣點(diǎn)土壤中14種PAHs的污染狀況進(jìn)行了監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果分析如下：①PAHs在六種典型區(qū)域土壤中廣泛存在，平均檢出率在37%～97%。在污水灌溉區(qū)的檢出率最高，在有機(jī)食品基地的檢出率則低于其他區(qū)域；②六種典型區(qū)域土壤中PAHs的平均含量在0.11～5.59 μg/kg，14種PAHs的總量在六種區(qū)域的分布規(guī)律為：污水灌溉區(qū)>常規(guī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)>畜禽養(yǎng)殖基地>綠色食品基地>無公害蔬菜基地>有機(jī)食品基地；③強(qiáng)致癌物苯并(a)芘在六種典型區(qū)域土壤的檢出率為33%～100%，濃度范圍為0.35～31.6 μg/kg。局部區(qū)域土壤中苯并(a)芘的含量超出了俄羅斯的土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值(20 μg/kg)；④污水灌溉區(qū)中苯并(a)芘含量最高，高出有機(jī)食品基地、綠色食品基地和無公害蔬菜基地3倍之多。因此，河南省多數(shù)地區(qū)土壤中均有PAHs的檢出，尤其是苯并(a)芘的土壤污染更應(yīng)該引起重視。

2 土壤污染的修復(fù)技術(shù)

目前，土壤污染修復(fù)的方法很多，主要有物理、化學(xué)、物理化學(xué)法、植物和微生物等方法。目前研究及應(yīng)用較廣的為植物和微生物修復(fù)法。

2.1物理修復(fù)法

物理修復(fù)方法包括換土法和熱處理法，換土法是將污染土壤通過深翻到土壤底層、在污染土壤上覆蓋新土、將污染土壤挖走換上未被污染的土壤的方法。該法能夠有效地減少污染土壤對環(huán)境的影響。但是該方法工程量大，費(fèi)用高。只適宜用于小面積的、土壤污染嚴(yán)重的狀況；熱處理法是通過加熱的方式，使土壤中的揮發(fā)性重金屬如汞、砷等揮發(fā)并收集起來進(jìn)行回收或處理。該法工藝簡單，但能耗大、操作費(fèi)用高，且只適用于受易揮發(fā)的重金屬污染土壤。

2.2化學(xué)修復(fù)法

化學(xué)修復(fù)法是利用加入到土壤中的改良劑與污染物發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)，從而對土壤中的污染物進(jìn)行固定、分離、提取等。該技術(shù)關(guān)鍵在于選擇經(jīng)濟(jì)有效的改良劑，常用的改良劑有石灰、沸石、碳酸鈣、磷酸鹽等。

2.3物理化學(xué)修復(fù)法

物理化學(xué)法主要是通過溶劑洗脫、熱脫附、吸附和濃縮等物理化學(xué)過程將有機(jī)化合物從土壤中去除。表面活性劑是常用的污染土壤清洗劑，它能改進(jìn)憎水性有機(jī)物的溶解性和生物可利用性。Rouse等[8]比較了單親水基和雙親水基陰離子表面活性劑對奈的增溶作用，結(jié)果表明，烷基二苯基二磺酸鈉不僅比單親水基的十二烷基硫酸鈉增溶能力高，而且抗硬水能力遠(yuǎn)大于十二烷基硫酸鈉。Zhu等[9]研究了陰—非混合表面活性劑對芘等PAHs的增溶作用，發(fā)現(xiàn)陰—非混合表面活性劑對芘等PAHs的增容程度大于單一表面活性劑且存在著明顯的協(xié)同增溶作用，主要原因是混合表面活性劑的CMC顯著降低以及溶質(zhì)在混合膠束中的分配系數(shù)增大。

表面活性劑洗脫方法除了對洗脫含多環(huán)芳烴類有機(jī)污染物土壤有很好的效果外，處理其他含油污染土壤也同樣有效，適合于處理被各種油類有機(jī)物污染的土壤。美國EPA報(bào)告了采用表面活性劑對含PAHs的沙質(zhì)土進(jìn)行洗脫，利用溶質(zhì)質(zhì)量濃度為2%的表面活性劑溶液，即可將土壤中85%以上的PAHs去除。因此，利用表面活性劑溶液對含PAHs有機(jī)污染物的土壤進(jìn)行洗脫已經(jīng)成為土壤修復(fù)的一種最常見且最為有效的修復(fù)方法。

2.4植物修復(fù)法

植物修復(fù)是一種經(jīng)濟(jì)、有效且非破壞性的修復(fù)技術(shù)，主要利用自然生長或遺傳培育植物對土壤中的污染物進(jìn)行固定和吸收。根據(jù)其作用過程和機(jī)理，污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)可分為植物提取、植物揮發(fā)、植物穩(wěn)定和植物降解四種類型。近幾年，土壤植物修復(fù)技術(shù)在國內(nèi)外都得到了較快的發(fā)展。Liste等[10]用田間作物燕麥、羽扁豆、蕓苔，園藝作物蒔蘿、胡椒、紅蘿卜，樹種短葉松、紅松和白松這9種植物研究其對PAHs中芘降解的影響。這9種植物能明顯加強(qiáng)對土壤中芘的降解，在8周時(shí)間里，有植物的土壤中芘的去除率達(dá)74%以上，而無植物的去除率少于40%，蕓苔的降解能力最強(qiáng)，胡椒和紅蘿卜在28 d里可使芘的濃度明顯減少。Banks等[11]用酥油草對苯并[a]芘污染土壤的降解進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)根際可以促進(jìn)降解，在6個(gè)月后降解率可達(dá)到一半以上。

2.5植物—微生物聯(lián)合修復(fù)法

應(yīng)用微生物、植物二者的聯(lián)合作用對土壤中的污染物降解是將植物修復(fù)與微生物修復(fù)兩種方法的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，從而強(qiáng)化根際污染物的降解。一方面，植物的生長為微生物的活動(dòng)提供了更好的條件，特別是根際環(huán)境的各種生態(tài)因素能促進(jìn)微生物的生長代謝，并形成特別的根際微生物群落；另一方面，植物本身與環(huán)境污染物產(chǎn)生直接作用(如根系的吸收)和間接作用(如體外酶等生物活性物質(zhì)的分泌等)。河南省地礦局以微生物與植物的協(xié)同作用對濮陽市油田區(qū)石油污染土壤進(jìn)行修復(fù)，經(jīng)試驗(yàn)，該區(qū)石油污染物降解率達(dá)到85%，含鹽量降低到85%，治理后的土地基本恢復(fù)耕地功能。該石油污染土壤修復(fù)技術(shù)研究達(dá)到國際先進(jìn)水平[12]，實(shí)現(xiàn)了全國的推廣應(yīng)用。

3 結(jié)論

河南省部分地區(qū)土壤已受到污染，對污染區(qū)域應(yīng)引起高度重視并進(jìn)行治理，在省內(nèi)大力開展土壤污染修復(fù)的技術(shù)研究，對于促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，保障廣大人民群眾的生命健康具有重要意義。

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《中國低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展報(bào)告》發(fā)布未來中國低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢

近日，由國際低碳經(jīng)濟(jì)研究所主持編寫的《中國低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展報(bào)告2014》在北京科博會(huì)上發(fā)布。該《報(bào)告》提出，未來中國低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢是從政府主導(dǎo)型向市場導(dǎo)向型轉(zhuǎn)變。利用市場機(jī)制大力推進(jìn)低碳產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、逐漸建立統(tǒng)一的碳排放交易市場、將碳減排與環(huán)保結(jié)合綜合治理，是解決目前我國碳排放量高、能源利用率低、生態(tài)環(huán)境惡化的有效方法。

《報(bào)告》表示，當(dāng)前中國碳排放量居世界各國前列，中國經(jīng)濟(jì)高速增長主要靠資源投入和能源消耗推動(dòng)，是一種比較典型的高碳經(jīng)濟(jì)模式。

《報(bào)告》指出，當(dāng)前中國的綠色低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展正處于市場形成和發(fā)育的初期，面對日趨緊迫的資源環(huán)境壓力，必須進(jìn)一步通過改革激發(fā)更大的市場活力，發(fā)展市場導(dǎo)向型綠色低碳經(jīng)濟(jì)，兼顧創(chuàng)造市場、引導(dǎo)市場、服務(wù)市場，做到三管齊下，即通過政府制定污染物排放標(biāo)準(zhǔn)、界定資源產(chǎn)權(quán)等創(chuàng)造綠色低碳發(fā)展的市場，通過價(jià)格、財(cái)政稅收和金融保險(xiǎn)等政策引導(dǎo)市場發(fā)展，通過維護(hù)公平競爭、搭建碳排放交易平臺(tái)等為企業(yè)提供充分競爭和交易的機(jī)會(huì)。

《報(bào)告》強(qiáng)調(diào)，要將碳減排與環(huán)境保護(hù)結(jié)合起來綜合治理，限制高燃油、高排放汽車的使用，支持和發(fā)展節(jié)能減排汽車和新能源汽車；分地區(qū)實(shí)現(xiàn)地域間能源協(xié)同利用，提高能源使用效率，降低污染物排放，進(jìn)一步開發(fā)新能源產(chǎn)品；鼓勵(lì)和教育國民改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)生活習(xí)慣，樹立低碳環(huán)保發(fā)展觀念。

SoilContaminationAssessmentinHenanProvinceandStudySummaryofRemediationTechnology

NIUYan-hua,LIZhong,ZHAOXiao-hui

(Henan Zhengde Environmental Protection Technology Co.Ltd,Zhengzhou 450000,China)

The present situation of soils pollation including heavy metals,petroleum,organic pesticide and polycyclic aromatic hydrocarbons in henan province are introduced,remediation technology of soils are summarized at home and abroad in recent years.In order to provide the reference for the remediation of the contaminated soil in henan province.

2014-01-16

牛艷華(1986-)，女，碩士，從事土壤污染修復(fù)工作，電話：(0371)66322551。

X53

A

1003-3467(2014)05-0017-04