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土壤污染來源及其危害與防治簡析

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2024年11月28日 00:42

土壤污染來源及其危害與防治簡析
A Brief Analysis of Soil Pollution Sources and Their Hazards and Prevention

1. 引言

土壤為植物提供必需的營養(yǎng)和水分，而且也是土壤動物賴以生存的棲息場所，因此人類從土地中得到賴以生存的衣食住行的基本條件。土壤孕育萬物，是中華民族世世代代賴以生存和發(fā)展的基礎，它的重要性不言而喻。但是近年來，隨著人口的迅速增加，工業(yè)蓬勃發(fā)展，城市固體廢物、工業(yè)廢水及大氣中有害廢棄等污染物不斷向土地中滲入，嚴重阻礙了土地正常功能，影響了土地的生物多樣性，降低農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量，并通過食物鏈進一步影響人體健康。那么土壤污染程度及其危害有多大？土壤污染來源有哪些？對于日趨嚴重的土壤污染問題我們應該怎么做呢？國外早在70年代就已經(jīng)對大氣重金屬干濕沉降開展了研究，只不過當時重視不夠，90年代后雖然土壤污染得到了有效治理，可是部分地區(qū)土壤重金屬污染濃度卻不斷在增加。我國在20世紀90年代開展了一些土壤重金屬污染的初步研究，2000年后開始研究城市土壤重金屬，現(xiàn)在已有多個省份進行了土壤重金屬污染狀況的調(diào)查研究，取得了一些有意義的結果，2006年國家環(huán)保局主持開始全國土壤污染狀況調(diào)查工作。總體而言這方面的研究正處于上升期，今后將更為人關注，研究也會更加深化。通過本文，可以基本了解我國土壤污染危害和來源及防治措施，但是由于工農(nóng)業(yè)的逐步發(fā)展，土壤污染也會相應發(fā)生變化，應該糾正“先污染后治理”的做法，提倡預防為主的污染防治模式，對促進土壤良性發(fā)展具有重要意義。

2. 土壤污染危害不可低估

當前，我國土壤環(huán)境的總體情況形勢依然嚴峻，而且部分地方污染越來越明顯，已成為全面建設小康社會的明顯短板之一。2005年4月至2013年12月，從我國開展的初次全面土壤污染現(xiàn)狀調(diào)查資料來看 [1]，我國的土壤環(huán)境狀況不容樂觀，尤其是工礦山廢棄地的環(huán)境問題。據(jù)統(tǒng)計，全國土壤污染總量超過16.1%。根據(jù)污染的嚴重程度，其中重污染、中度污染、輕污染點位分別占1.1%、1.5%和2.3%。根據(jù)污染類型，土壤污染類型以無機污染為主，有機污染次之，復合污染最少。其中，無機污染類型占主要污染類型，占總量82.8%。從污染分布情況看，南方土壤污染重于北方；另外，長江三角洲、珠江三角洲和東北老工業(yè)基地等一些地區(qū)的土壤環(huán)境問題也比較嚴重 [2]。據(jù)統(tǒng)計，全國每年有大約1200萬噸糧食受到重金屬污染，損失約為200億人民幣。其中天津巿的污染率最高，超過70%，見圖1，主要是由于農(nóng)田土壤中的污水灌溉比例很高。湖南省、廣西壯族自治區(qū)、貴州省和廣東省的污染率分別為55.93%、36.25%、38.75%和30.80% [3]。湖南的糧食受重金屬污染也比較嚴重，主要原因是湖南是中國的“有色金屬之鄉(xiāng)”，也是中國最大的水稻生產(chǎn)地，湘江流域的礦業(yè)開采和冶煉對流域的水體、土壤、農(nóng)作物產(chǎn)生了嚴重的污染，尤其是衡陽水口山和株洲清水塘冶煉區(qū)重金屬污染十分嚴重 [4]，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民的身體健康構成了極大的威脅。2013年的湖南“鎘米”事件更是讓人恐慌，湘江流域污染治理已成為湖南省的燃眉之急。

Figure 1. Rate of heavy metal contamination of arable land by province (data source “Impact of heavy metal contamination of soil on food safety in China”)

圖1. 各省耕地受重金屬污染率(數(shù)據(jù)來源《土壤重金屬污染對中國食品安全的影響》)

2.1. 對植物的危害

土壤中的重金屬可引起植株高度、主根長度、葉面積等一系列生理特性的變化。這主要是由于植物體內(nèi)的重金屬能誘導其體內(nèi)產(chǎn)生某些對酶和代謝具有毒害作用和不利影響的物質(zhì)，這些物質(zhì)會對人體的酶和代謝造成不良的影響，例如H2O2 (過氧化氫)、C2H2 (乙炔)等。在一定程度上，重金屬對植物體內(nèi)的鈣、鎂等礦物元素的吸收、運輸具有明顯的抑制作用。施用鎘后，小麥幼苗葉片和根系生長均有顯著的抑制作用，莖葉和葉片中鎘含量增加，鐵、鎂、鈣、鉀等養(yǎng)分含量降低。

2.2. 對土壤動物的危害

由于各種重金屬元素在泥土中的富集，對土壤動物的生存繁殖帶來了嚴重威脅。土壤重金屬含量對蚯蚓、線蟲等無脊椎動物數(shù)量、豐富度、生物數(shù)量和群體構成等有直接影響。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)沙質(zhì)平原土壤蚯蚓數(shù)量明顯高于受重金屬污染的疏浚底泥土壤的蚯蚓數(shù)量。

2.3. 對土壤酶的危害

另外，作為一種生物催化劑，可以作為一個敏感的生物指數(shù)來反應土壤的肥力，它可以更好地反映其強度和方向。土壤酶活力受到土壤物理、化學和生物活性的影響，而環(huán)境污染對土壤酶活力影響很大，所以在某種意義上能反映出土壤的環(huán)境條件。

2.4. 對人體健康的危害

研究發(fā)現(xiàn)，土壤污染會導致土壤有機質(zhì)的下降，對生物造成一定的影響，會引起一系列的連鎖反應進一步對環(huán)境造成污染。從而使得污染物流入到食物鏈中。土壤特別是地表土壤中的重金屬很容易侵入人體內(nèi)，對人類的健康構成直接的危害 [5]。比如：被污染的土地向地下水中滲透，這些污染物在植物中積累，然后被草食動物和禽類吸收，最后被人類吃掉。如果攝取或吸入過量的鎘，就會引起骨質(zhì)疏松、骨折的發(fā)生幾率 [6]。如果血液中的鉛質(zhì)量比為600 ug/g~800 ug/g時，會引起多種動物的生殖功能下降，免疫力下降，出現(xiàn)頭暈、頭疼、記憶力減退、腹部疼痛等一系列癥狀。長期攝入含鉻食物，人體會發(fā)生不同程度的皮膚、呼吸道損害，甚至會產(chǎn)生潰瘍、發(fā)炎等癥狀。長期吸入鎳會導致鼻癌、肺癌、接觸性皮炎、肺炎等疾病。當汞進入人體后，會與身體中的很多具有負電性的基團(例如巰基)結合，從而影響能量生成、蛋白質(zhì)和核酸合成，阻礙細胞的正常發(fā)育和功能發(fā)揮。土壤、地下水、食物鏈等污染物質(zhì)能引起多種疾病，導致人類死亡率過高，其短期的急性影響包括中毒或腹瀉，長期的慢性影響包括癌癥。癌癥的產(chǎn)生和發(fā)展與土壤環(huán)境中錫元素質(zhì)量分數(shù)有關，居住在錫元素質(zhì)量分數(shù)高的地區(qū)的人群癌癥死亡率較高。由此可見，土壤重金屬污染對人體產(chǎn)生的危害極大！

3. 土壤污染來源多樣令人擔憂

殺蟲劑、肥料不合理使用，大氣污染物和固體廢物排放等是導致土壤污染的主要原因見圖2。當前，我國農(nóng)藥生產(chǎn)量居全球第二位，但商品結構不合理，質(zhì)量較低，商品中殺蟲劑占70%，致使農(nóng)藥殘留，帶來嚴重的土壤污染。工業(yè)生產(chǎn)排放的各種廢氣、廢水和廢渣富含放射性元素，不可避免地隨天然沉降、雨水沖刷和廢棄物堆積而污染土壤。土壤一旦被放射性物質(zhì)污染就很難自行消除，只能天然衰變?yōu)榘卜€(wěn)元素，還可能通過食物鏈進入人體。此外，石油、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、甲烷、有害微生物等，也是土壤中常見的有機污染物。

Figure 2. Industrial wastewater discharge

圖2. 土壤重金屬污染

3.1. 濫用農(nóng)用物資

土壤有機污染物主要是化學農(nóng)藥。當前很多運用的化學農(nóng)藥約有50多種，包富含有機氯農(nóng)藥、機磷農(nóng)藥、氨基甲酸酶類、苯氧羧酸類、苯酚、胺類。據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)表明，全世界年均農(nóng)藥使用量超過一百八十萬噸，其中作物利用量只占了百分之三十到百分之四十之間，其余主要在土壤中積累。在肥料利用方面，全世界每年化肥超過六千萬噸，約占全球總量的百分之三十以上，但很多地方肥料的使用率卻只有百分之三十五左右，每年有一千萬噸氮素轉(zhuǎn)變?yōu)檫M入土壤環(huán)境中的污染物。肥料使用過多會造成氮素過剩，不但會造成水污染和大氣污染，最終還會損害土地的土壤生態(tài)系統(tǒng)。同時，隨著當前規(guī)?；箴B(yǎng)殖業(yè)的疾速發(fā)展，牲畜糞便和垃圾的排放量也在迅速增加。這里還含有大量的致病菌、重金屬，且常年作為有機肥施用，對耕地土壤形成了巨大污染。大量的家畜飼養(yǎng)、養(yǎng)殖場有機肥施用以及污水灌溉對土壤環(huán)境造成影響，導致部分農(nóng)田土地的砷、鎘、銅、鋅等重金屬濃度嚴重超標，對人類身體健康的影響很大。

3.2. 大氣污染物排放

大氣污染物排放主要來源于石油化工、煤氣高溫焚燒、工業(yè)重金屬冶煉、機動車廢氣污染等有害物質(zhì)，主要包括鎘、鉛、鉻、鋅、鈷等重金屬，此外還有二氧化硫、氟化物、氮氧化物、多環(huán)芳烴、雜環(huán)化合物等。它們以降塵及伴隨降雨的形式流入農(nóng)田，造成污染。在特定的大氣環(huán)流背景下，即使不使用任何大氣污染物沉降，一些地方也會受到周圍空氣的影響，工礦和馬路旁的農(nóng)田幾乎每天都遭受降塵污染，導致土壤污染的不斷惡化。

Figure 3. Industrial wastewater discharge

圖3. 工業(yè)廢水排放

3.3. 固體廢棄物堆放與處置

固體廢物污染主要來自農(nóng)業(yè)生產(chǎn)加工垃圾、城鄉(xiāng)生活垃圾以及工業(yè)廢水見圖3和生活污水等。除占用土壤以外，還會累積大量的固體污染，形成大量氨氮、硫化物等危險廢氣和酸、堿有機廢水，再經(jīng)過大氣遷移、擴散、沉降、降水、地表徑流等綜合作用，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槎拘砸后w，并滲入土壤污染嚴重的農(nóng)田 [7]。另外，在拆解、回收使用過程和處置中對廢棄電器設備及垃圾的不當處置，也會產(chǎn)生大量重金屬、多氯聯(lián)苯和芳香烴類化合物等有機污染物直接進入土壤并造成污染。

4. 土壤污染防治利澤千秋

土壤污染是一種無形的污染，已經(jīng)引起國家的高度重視。2018年3月31日十三屆全國人大常委會第五次會議表決通過的《中華人民共和國土壤污染防治法》是我國首次制定專門的法律來規(guī)范防治土壤污染。土壤污染防治法的出臺實施，是貫徹落實黨中央有關土壤污染防治的決策部署，也有助于完善生態(tài)環(huán)境保護，更為開展土壤污染防治工作，扎實推進凈土保衛(wèi)戰(zhàn)提供法治保障。土壤污染防治法明確了堅持預防為主、保護優(yōu)先、分類管理、風險管控、污染擔責、公眾參與的原則。

4.1. 對個人來說

作為普通人，我們應該積極參與，選擇可持續(xù)方式生產(chǎn)的食品，妥善回收電池等危險物品，養(yǎng)成環(huán)保的生活習慣。比如少用一些不被降解的塑料袋等物品，多買一些環(huán)保的食物，讓生產(chǎn)者減少使用化肥、殺蟲劑，從而降低土壤的污染；不要亂砍濫伐，破壞原有的植被和土壤；生活垃圾具體分類，減少土壤的污染。提高自身保護意識，少食富含重金屬單質(zhì)的食品，如松花蛋(含鉛)等，盡量避免飲用被土壤中重金屬污染的食物和飲用水；注重于餐具的選擇；減少使用帶有重金屬成分的化妝品；減少在重金屬污染地方的工作時間等，在一定程度上能降低重金屬進入人體。此外，從更廣泛的角度來說，即我們自己生活的圈子，我們應該倡導可持續(xù)的農(nóng)作方式。再通過網(wǎng)絡、書籍等載體，進一步了解土壤的基本情況。如若發(fā)現(xiàn)有破壞環(huán)境、危害土壤的違法行為，可以通過12369熱線向環(huán)境保護機構進行舉報，維護生態(tài)環(huán)境，為全人類創(chuàng)造一塊“凈土” [8]。

4.2. 預防和治理

加強對土壤的綜合防治，嚴控工礦“三廢”污染，提高城市垃圾分類堆放和礦區(qū)尾礦庫的防滲入、抗?jié)B漏等能力，避免污染物直接流入水體、大氣和土壤，減少對土壤的腐蝕和毀壞等破壞損害；增強對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的環(huán)保監(jiān)督管理，加強對化肥、殺蟲劑、農(nóng)膜使用過程的環(huán)保安全監(jiān)督管理，鼓勵農(nóng)民秸稈還田；大力提倡科學施藥，健全農(nóng)藥及包裝容器等的垃圾處理制度；加強糞便綜合利用與處理設備配套，強化灌溉水水質(zhì)監(jiān)測，爭取達到“零排放” [9]。

4.3. 進行土壤修復

采取土壤修復。土壤修復是使被污染的土壤通過一定的科學方法恢復至以前好的狀態(tài)，從而滿足植物生長的環(huán)境需求，同時也保障了人們的食物安全等 [10]。根據(jù)土壤污染程度，選擇合適的方法進行土壤污染治理，通過物理、化學以及生物等修復方式使得土壤中的有害物質(zhì)分解、轉(zhuǎn)化、吸收降解至最低，達到可種植作物的目的 [11]。

4.3.1. 物理修復

物理修復 [12] 是指利用不同的物理方法，把被污染的土地從被污染的地方挖出，然后在原來的場地上對污染土壤進行修復，比如將污染的土壤蓋上新土，這樣直接避免了污染物的擴散或被結果作物吸收被人們進食；還有如熱力學修復就是利用高溫來使得土壤中的有毒物質(zhì)發(fā)生一些物理或者化學反應達到從土壤中除去或分離出污染物的技術見圖4。

Figure 4. Before and after soil remediation in a metal mine in Guizhou

圖4. 貴州某金屬礦土壤修復前后對比

4.3.2. 化學修復

化學修復是在被污染的土地上，直接進行修復或處理，而不會將被污染的土地直接移走。將化學成分添加到土壤中，讓這些藥劑和污染物發(fā)生化學反應，使土壤中的污染物減少達到去除毒性的效果。

4.3.3. 生物修復

生物修復其基本原理是通過生物對有毒、有害物質(zhì)進行分解，從而實現(xiàn)對土壤中污染物的降解，包括微生物修復、植物修復、動物修復、動物生物聯(lián)合修復，例如引進蚯蚓、培育超級富集植物等 [13]。

5. 結語

在不被污染的情況下，形成1米厚的土壤大約需要18000年。也就是說，在我們有生之年，我們不能再制造出更多的土地了。土壤會影響我們的飲食，飲水，呼吸的空氣，我們的健康，以及地球上的一切生命。由于人為的污染，土壤正在承受巨大的壓力，土地退化的速度已經(jīng)危及到子孫后代的生存和發(fā)展。如果沒有肥沃的土地，我們就不能種植谷物，我們的95%的食物都是直接或間接來自土地，良好的土壤是保證食品安全和人類可持續(xù)發(fā)展的關鍵，它可以幫助維持糧食生產(chǎn)，減緩和適應氣候變化，過濾水源，提高抵御洪澇和旱災的能力。面對日益嚴重的土壤污染嚴峻形勢，相關部門應該高度重視，針對土壤污染專項立法，對工礦行業(yè)的排污情況加以控制，倡導以預防為主的污染控制模式，并通過網(wǎng)絡廣泛宣傳，提高人們對土壤污染嚴重性和危害性的認識。促進土壤污染的防治、恢復土壤健康、確保環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，給子孫后代留下天藍、地綠、水凈的美好家園。

基金項目

本文由中國地質(zhì)調(diào)查局“岳陽市耕地區(qū)土地質(zhì)量調(diào)查(編號：DD20200871)”項目資助。

NOTES

*第一作者。

網(wǎng)址: 土壤污染來源及其危害與防治簡析 http://www.u1s5d6.cn/newsview140941.html