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中圖分類號 X53 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2013)17-0241-01
1 土壤污染概念
1.1 土壤污染
有關學者有不同觀點:一是土壤中的污染物超過背景值稱之為“污染”;二是土壤中污染物超過《土壤環境質量標準》就判定為土壤“污染”;三是土壤中污染物超過環境容量,并對農產品的產量和安全質量造成威脅才稱之為“污染”[1],此理解較為全面。
1.2 有害重金屬
有些重金屬攝入微量就會出現病態或中毒癥狀,常稱為有害重金屬或有毒重金屬,如鉛、鎘、汞等。鉛是重金屬污染中較大的一種,一旦進入人體將很難排除,能直接傷害人的腦細胞,特別是胎兒的神經系統,可造成先天智力低下;對老年人造成癡呆等,還有致癌、致突變作用。鎘易導致高血壓,引起心腦血管疾病,破壞骨骼和肝腎,并能引起腎功能衰竭。汞是重金屬污染中毒性最大的元素,食入后直接進入肝臟,對大腦、神經、視力破壞很大;天然水中含0.01 mg/L,就會導致人中毒[2]。
1.3 污染特點
重金屬污染在土壤等環境中具有隱蔽性、滯后性、累積性、不可逆轉性和難治理性等特點[2-3]。土壤一旦被污染,通過自凈能力完全復元周期長達1 000年[4]。
2 土壤污染概況
2.1 污染面積
曾有報道,我國土壤污染面積達0.1 億hm2,甚至有的說是0.2 億hm2 [1],這是一個很驚人的數字。
2.2 污染趨勢
重金屬元素在土壤表層明顯富集與人口密集區、工礦業區存在密切相關性。與1994—1995年采樣相比,土壤重金屬污染分布面積顯著擴大并向東部人口密集區擴散,長江中下游某些區域普遍存在鎘、汞、鉛、砷等異常。我國土壤正出現越來越多本來沒有或微不足道的危險元素[4]。目前,日益嚴重的土壤重金屬污染等問題已引起人們的廣泛關注。
2.3 污染狀況
目前在全國逾30個省份中,至少有15 個地區土壤嚴重污染[5]。工廠排放的鉛和重金屬以及農民過度使用殺蟲劑和化肥,使土地和食物鏈受到威脅[6]。不少地方成為皮膚病、肝病、癌癥高發區[2]。全國有1/10的大米鎘含量超標[7]。每年受重金屬污染的糧食高達1 200萬t,造成直接經濟損失超過200億元[6]。
3 土壤污染來源
3.1 固體廢棄物污染
固體廢棄物污染成分復雜,其危害方式和污染程度也不盡相同。以礦業和工業固體廢棄物在堆放或處理過程中,在日曬、雨淋、水洗的作用下,以輻射狀、漏斗狀向周圍土壤、水體擴散,從而形成土壤重金屬污染[2-3,8]。
3.2 污水灌溉、污泥施肥污染
城市生活污水、石油化工污水、工業礦山污水和城鎮混合污水,造成污灌區土壤汞、砷、鉻、鉛、鎘等重金屬含量逐年增加。有些污泥重金屬含量高,如采用污泥施肥可帶入土中[2-3,8]。此外,還有隨大氣沉降進入土壤的重金屬污染以及農藥、化肥、地膜等隨農用物質進入土壤的重金屬污染。
4 預防對策
4.1 加大法規執行力度、問責制度
加大環保法及有關農業環境保護條例、農產品基地保護條例等法規執行力度和問責制度。盡快制定土壤保護有關法規,促進以法治農、依法護土上臺階。
4.2 盡快繪制土壤重金屬元素“人類污染圖”
加快全國土壤污染狀況調查步伐,盡快繪制土壤重金屬元素“人類污染圖”。對已被污染的土地,要把污染源搞清楚并加以切斷。農業、國土、地質、環保、水利、交通等部門要通力合作為大地“排毒”[4]。
4.3 建立健全和完善土壤污染防治資金保障機制
建立由個體賠償到責任保險再到補償基金救濟的正金字塔型體系,通過建立健全和完善土壤污染防治資金保障機制來切實落實土壤侵權損害賠償與補救。
4.4 確保糧食供應安全關
嚴禁生產和使用部分有毒有害化學品,嚴把農田過度使用化肥和殺蟲劑以及工廠、冶煉廠和礦井向地面排放重金屬關,確保糧食供應安全[5]。
4.5 確保農產品生產安全關
建立農產品產地監測評價、產地分等定級及種植業結構調整和選擇合適品種、產地安全管理、產地污染防治等農產品產地安全管理技術體系,進行農產品產地安全質量普查,確保農產品生產安全[1-2]。
4.6 推行生物修復綜合技術
研究和推行以植物修復為主、輔以化學、微生物及農業生態措施的生物修復綜合技術[2-3]。
4.7 提倡清潔生產
提倡清潔生產,慎用污水灌溉,嚴格控制渣肥、污泥施用,增施有機肥料,全面推廣配方施肥技術。科學地使用土壤改良劑,全面加強土壤治污工作,逐步提高土壤質量水平[2,8]。
5 參考文獻
[1] 劉鳳枝,師榮光,賈蘭英,等.土壤污染與食用農產品安全[J].農業環境與發展,2012,27(1):50-54.
[2] 李麗,王富華,王旭,等.韶關土壤重金屬污染狀況[J].農業環境與發展,2010,27(1):74-76.
[3] 陳興蘭,楊成波.土壤重金屬污染、生態效應及植物修復技術[J].農業環境與發展,2010,27(3):58-62.
[4] 新華社.我國正繪制土壤重金屬“人類污染圖”[N].楚天都市報,2013-06-13(31).
[5] 中國須高度重視土壤污染治理[N].參考消息,2013-02-27(16).
[6] 中國土壤污染構成大威脅[N].參考消息,2012-06-14(16).
關鍵詞:城市土壤;污染;重金屬;植物修復
收稿日期:2012-02-02
作者簡介:周鳳蓉(1976―),女,四川彭州人,農藝師,主要從事農產品檢測工作。
中圖分類號:X703.1
文獻標識碼:A
文章編號:1674-9944(2012)02-0129-03
1 引言
隨著城市化進程的加快,城市環境正經歷著巨大的考驗。交通工具排放的廢氣、工礦企業的污染、居民的生活垃圾,都成為了城市環境惡化的直接或間接的原因。尤其是城市土壤,遭到不可逆轉的生態破壞,因此如何有效地修復和利用被污染土壤是城市建設中不可回避的現實問題。
2 城市土壤污染現狀
2.1 城市土壤污染的主要成分
土壤污染物降低了土壤的可利用性,當土壤中的有毒污染物濃度超過一定界限,就會造成植物的死亡或生命的強度降低。20世紀中期以來,人們開始對城市土壤的污染物來源、主要成分等進行研究。土壤污染物包括了有機污染物和無機污染物,無機污染物的主要種類是重金屬、硝酸鹽類、磷酸鹽類、酸、堿、鹽類、鹵化物等。
交通污染對城市的表層土壤,尤其是干道兩側土壤的有機污染和重金屬污染是顯著的。Fe、Co兩種元素的含量主要受成土母質的影響,而無論公園還是道路兩側,土壤中鋅(Zn)、鎘(Cd)、汞(Hg)、鉛(Pb)、銅(Cu)、鉻(Cr)的量除了受到交通污染的影響外,還受城市工業粉塵等其它污染的影響。
2.2 重金屬污染研究進展
重金屬是指比重在4.0~5.0以上約45種金屬元素,如Cu、Pb、Zn、Hg、Cd等。由于As和Se的毒性和某些性質與重金屬相似,所以將As、Se也列入重金屬范圍內。城市中的交通、工礦業、燃煤、生活垃圾等一系列因素構成了城市土壤污染物的主要來源,就無機污染物的重金屬而言,主要集中于Cu、Pb、Zn、Hg、Cd等。
城市土壤鉛污染的成因,可以分為兩部分,一部分來源于成土母質,另一部分則為外源的人為輸入。成土母質是城市土壤中鉛含量的重要來源,是決定城市土壤中鉛含量與分布特征的重要因素之一。通常條件下,自然土壤(受人為活動影響較小的土壤) 中鉛的濃度較低,外源人為輸入才是城市土壤鉛污染的主要成因。Pb污染主要來自汽車廢氣、冶煉、制造及使用鉛制品的工礦企業。汽車使用的含鉛汽油中常加入四乙基鉛作為防爆劑,在汽油燃燒中四乙基鉛絕大部分分解成無機鉛鹽及鉛的氧化物,隨汽車尾氣排出。城市的交通污染因此也成為城市表層土壤中鉛污染的主要來源。汽車尾氣中的Pb在距離道路邊緣320m附近的地方還能夠在表層土壤中被檢測到,相關數據顯示Pb在表層土壤中的含量高于Cd,并且Pb與Hg在城市表層土壤中含量具有一定的相關性。從重金屬在土壤中的賦存形態來看,有研究發現,南京市城市表層土壤Pb以殘渣態和鐵錳氧化物結合態為主,各形態所占比例為殘渣態>鐵錳氧化物結合態>有機結合態>碳酸鹽結合態>交換態。鉛是有害元素,人體鉛中毒可以引起多種癥狀,主要累及造血系統、消化道,晚期則累及神經系統,以致腦受到損害,即使低濃度吸收,對兒童智力也有潛在的不良影響。
鎘(Cd2+)是一種生物毒性極強的重金屬元素,在自然界中以化合物的形式存在。主要礦物為硫鎘礦(CdS),與鋅礦、鉛鋅礦、銅鉛鋅礦共生。土壤中鎘的來源主要有兩個方面:一是來源于土壤的母質,而鎘在石灰巖中的含量最高,在河湖沖擊物中次之,其他的母質中居中,而且質量分數變化不大;二是人為污染導致環境中Cd的富集,如有色金屬礦產開發和冶煉排出的廢氣、廢水和廢渣;煤和石油燃燒排出的煙氣也是Cd污染源之一。此外,含Cd肥料、殺蟲劑、塑料、電池等都可能引起Cd污染。鎘非人體的必需元素,其對人體健康的危害主要來源于工農業生產所造成的環境污染。鎘對腎、肺、肝、、腦、骨骼及血液系統均可產生毒性,被美國毒物管理委員會(ATSDR)列為第6位危害人體健康的有毒物質。20世紀60年代初期,日本富山神通川流域發生了“骨痛病”公害事件,其患病原因就是由于當地居民長期食用了含Cd廢水污染土壤所生產的“鎘米”所致。Cd是植物生長的非必需元素,環境中Cd含量過高會影響植物的生長發育,對植物產生毒害作用。在許多植物中已經發現,Cd影響植物對大量元素K、P吸收和利用,如干擾冰花(Mesembry anthemum crystallinum)對K吸收和利用。Cd等重金屬降低了椰子(Cocos nucifera)葉P含量,也會引起植物對Zn、Mn、Cu和Fe等礦質微量元素吸收的紊亂。
重金屬污染的嚴重性及重金屬在土壤中的環境行為并不完全取決于其總量,而是取決于其化學形態,而且,在不同土壤條件下,其毒性有一定差別。在對城市土壤飽和離心液的研究發現,59%以上的溶解態Cd是以自由離子形式存在,溶解態的Pb則主要以有機結合態的形式存在。此外,有研究表明,重金屬污染脅迫下,植物體內的保護酶(如SOD、POD、CAT)的活性可能表現為低濃度水平下的上升和高濃度水平的抑制現象,同時也會影響可溶性蛋白、糖及脯氨酸的含量,導致膜脂過氧化物(MDA)的累積。
3 植物在土壤修復中的應用
1983年美國科學家Chaney首次提出了植物修復技術的概念。 廣義的植物修復技術包括利用植物修復重金屬污染土壤,利用植物凈化水體和空氣,利用植物清除放射性核素和利用植物及其根際微生物共存體系凈化環境中有機污染物等。通常所說的植物修復是指將某種特定植物種植在重金屬污染的土壤上,而該種植物對土壤中污染元素具有特殊的吸收富集能力,將植物收獲并進行妥善處理后即可將該種金屬移出土體,達到污染治理與生態修復的目的。
對于重金屬污染的土壤,現行的修復技術有氣提法、生物修復法、淋洗法、客土法等,但這些技術容易造成二次污染、破壞自然生境,而且成本也較高。通過綠色植物對重金屬的富集來進行污染土壤的修復理論上是可行的,利用積聚、絡合、揮發、降解、去除、轉化或者固定等機制來處理污染物,相對于常規微生物修復,除了可以通過植物過程固定積聚污染物,阻止污染物隨水流和風塵而擴散外,植物本身作為天然自養系統,也能夠向根際微生物提供營養,保證微生物生長和一定的微生物群落,從而能夠進一步使污染物脫毒。歐美等一些國家通過柳樹短輪伐矮林化栽培模式修復Cd等重金屬污染,生物質用作生物能源,把可再生能源生產和植物修復結合起來,取得顯著的生態效益與經濟效益。
植物修復是植物、土壤和根際微生物相互作用的綜合效果,涉及土壤化學、植物生理生態學、土壤微生物學和植物化學等多學科研究領域。對于重金屬污染土壤和水體的植物修復技術主要包括了植物固定、植物提取、植物揮發和植物過濾4種類型。植物提取是植物修復的主要途徑,利用超積累植物將土壤中的有毒金屬提取出來,轉移并富集到植物地上可收割部位,從而減少土壤中污染物的量,另一方面,改善植物礦質營養狀況也可以促進植物對重金屬的忍耐和吸收,提高植物修復效率。超富集植物是指那些能夠超量富集重金屬的植物,也稱超積累植物,通常是一些古老的物種,在長期環境脅迫下誘導、馴化的一種適應變突體,生長緩慢,生物量小。同時超富集植物具備以下3個特征:植物地上部分(莖和葉)重金屬含量是普通植物在同一生長條件下的100倍;植物地上部分重金屬含量大于根部該種重金屬含量;植物的生長沒有出現明顯的受害癥狀且地上部富集系數(Bioaccumulation factor),即植物體內某種元素含量/土壤中該種元素濃度)大于1。從已報道的修復植物來看,大部分采取野外采樣法,即到重金屬污染較為嚴重的礦區及周圍地區采集仍能正常生長的植物(耐性較強的植物),并分析其各部位的重金屬含量,涉及藻類植物、蕨類植物、裸子植物和被子植物,既有草本植物,也有木本植物。
植物修復技術也有一定的局限性,主要體現在以下幾個方面:超積累植物的生長速度緩慢和生物量小;土壤中重金屬的生物有效性低,重金屬一旦進入土壤,將通過沉淀、老化、專性吸附等物理、化學過程成為難溶態,而溶解態和易溶態才是植物吸收的主要形態,因此,重金屬的生物有效性往往是植物修復效率的限值因素;植物修復具有專一性,一種植物往往只作用于1種或2種特定的重金屬元素,對土壤中其他濃度較高的重金屬則表現出中毒癥狀;植物修復具有耗時長和修復范圍有限的缺點。
Pb具有較高的負電性,被認為是弱Lewis酸,易與土壤中的有機質和鐵錳氧化物等形成共價鍵,不易被植物吸收,加入到土壤中的螯合物與Pb結合后阻止了Pb的沉淀和吸附,從而提高了Pb的可提取性,但隨之帶來的潛在環境風險問題也不容忽視。在以野胡蘿卜(Daucus carota)和野生高粱(Sorghum bicolor)為試驗材料,對Cd污染土壤的植物修復研究表明,不同植物對重金屬的耐受能力是不同的,受Cd毒害的程度也是不同的。此外,土壤中Cd有效性與土壤pH有密切關系,隨著土壤pH的降低,植物體內的Cd含量也會增加。在盆栽試驗Cd污染土壤的研究中認為,低水平Cd處理對油菜的株高、干質量、葉綠素含量等有輕微的促進作用,而高水平Cd則表現出抑制作用。
4 結語
土壤是人類賴以生存、發展的主要自然資源之一,是生態環境的主要組成部分。土壤具有重要的生態、經濟及戰略意義。然而這些年來隨著我國經濟建設的迅速發展、農業化進程的加快、化學制品在農業生產中的集約使用,對土壤的開發強度越來越大,向土壤排放污染物也越來越嚴重。當前,我國的耕地、工礦區、城市都存在較嚴重的土壤污染問題。土壤污染不但直接導致農作物的污染減產,而且降低了生物品質,危害人畜健康。土壤中的污染物還會在水力和風力的作用下分別進入大氣和水體惡化人類的生存環境,引發其他生態環境問題。因此,防治土壤污染,保護有限的土地資源,確保土地安全已成為當務之急。
參考文獻:
[1]
孟紫強.環境毒理學[M].北京:中國環境科學出版社,2000.
[2] 康玲芬,李鋒瑞,張愛勝,等.交通污染對城市土壤和植物的影響[J].環境科學,2006(3):556~560.
[3] 孟紫強.環境毒理學基礎[M].北京:高等教育出版社,2003.
[4] 肖錦華.中國城市土壤重金屬污染研究進展及治理對策[J].環境科學與管理,2009(4):25~28.
[5] 鄧碧云,陳玉成.城市土壤鉛污染的分布特征及治理措施[J].微量元素與健康研究,2006,23(4):36~38.
[6] 陳同斌,黃銘洪.香港土壤中的重金屬含量及其污染現狀[J].地理學報,1997,52 (3):228~236.
[7] Viard B,Pihan F,Promeyrat S,et al.Integrated assessment of heavy metal (Pb,Zn,Cd) highway pollution:bioaccumulation in soil,Graminaceae and land snails [J].Chemosphere,2004(55):1 349~1 359.
[8] Daniela S.M,Massimo A,Adriana B,et al.Heavy metals in urban soils:a case study from the city of Palermo(Sicily),Italy[J].The Science of the Total Environment,2002(300):229~243.
[9] 盧 瑛,龔子同,張甘霖.南京城市土壤Pb的含量及其化學形態[J].環境科學學報,2002,22(2):156~160.
[10] 盧 瑛,龔子同,張甘霖.南京城市土壤中重金屬的化學形態分布[J].環境化學,2003,22(2):131~136.
[11] 盧 瑛,龔子同,張甘霖.南京城市土壤中重金屬含量及其影響因素[J].應用生態學報,2004,15(1):123~126.
[12] 熊愈輝.鎘在土壤-植物系統中的形態與遷移特性特性研究進展[J],安徽農業科學,2008,36(30):13 355~13 357,13 414.
[13] 何紀力,徐光炎,朱惠民,等.江西省土壤環境背景值研究[M].北京:中國環境科學出版社,2006.
[14] 韓東昱,岑 況,龔慶杰.北京市公園道路粉塵Cu,Pb,Zn 含量及其污染評價[J].環境科學研究,2004(2):10~13.
[15] 劉 毅.鎘的危害及其研究進展[J].中國城鄉企業衛生,2003(4):12~13.
[16] 高拯民.土壤-植物系統污染生態研究[M].北京:中國科學技術出版社,1986.
[17] 秦天才,阮 捷,王臘嬌.鎘對植物光合作用的影響[J].環境科學與技術,2000(90):33~35,44.
[18] Chnaya T,Nouairi I,Slama I,et a1.Cadmium effects on gowth and mineral nutrition of two halophytes:Sesuvium portulacastrum and Mesembryanthemum crystallinum[J].Journal of Plant Physiology,2005(162):1 133~1 140.
[19] Biddappa C C,Khan H H,Jeshi O P,et al.Effect of root feeding of heavy metals on the leaf concentration of P,K,Ca and Mg in coconut(Cocos nucifera L.) [J].Plant and Soil,1987,101(2):295~297.
[20] Shukla U C,Singh J,Joshi P C,et a1.Effect of bioaccumulation of cadmium on biomass productivity,essential trace elements,chlorophyll biosynthesis,and macromolecules of wheat seedlings[J].Biological Trace Element Research,2003,92(3):257~273.
[21] 孫建云,沈振國.鎘脅迫對不同甘藍基因型光合特性和養分吸收的影響[J].應用生態學報,2007,18(11):2 605~2 610.
[22] 張甘霖,趙玉國,楊金玲,等.城市土壤環境問題及其研究進展[J].土壤學報,2007(9):926~933.
[23] 陳 愚,任長久.Cd對沉水植物硝酸還原酶和超氧化物歧化酶活性的影響[J].環境科學學報,1998,18(3):313~317.
[24] 段昌群,王煥校.Pb2+、Cd2+、Hg2+對蠶豆乳酸脫氫酶的影響[J].生態學報,1998,18(4):413~417.
[25] 薛 艷,王 超,王沛芳,等.Cd污染對蘆蒿膜脂過氧化和2種保護酶活性的影響[J].安徽農業科學,2009,37(2):488~489.
[26] Chaney R L,Minnie M,Li Y M,et al.Phytoremediation of soil metals[J].Current Opinion in Biotechnology,1997(8):279~284.
[27] 唐世榮.污染環境植物修復的原理與方法[M].北京:科學出版社,2006.
[28] 王慶人,崔巖山,董藝婷.植物修復重金屬污染土壤整治有效途徑[J].生態學報,2001,21(2):326~335.
[29] Kassel A G,Ghoshal D,Goyal A.Phytoremediation of trichloroethylene using hybrid poplar[J].Physiol Mol Plants,2002,8(1):3~10.
[30] Pulford I D,Watson C.Phytoremediation of heavy metal contaminated land by trees-a review[J].Environ Int,2003(29):529~540.
[31] 孫寧寧,王紅旗,王 帥.轉基因技術在污染土壤植物修復中的研究進展[J].中國水土保持,2009(6):43~46.
[32] Kuzovkina Y A,QIlisley M F.Willows beyond wetlands:uses of Salix L.species for environmental projects[J].Water,Air,and Soil Pollution,2005(162):183~204.
[33] 鄭雪玲,朱 琨.螯合劑在植物修復重金屬污染土壤中的應用[J].環境科學與管理,2009(8):106~109.
[34] 白向玉,劉漢湖,胡佳佳,等.重金屬污染土壤的花卉植物修復技術研究進展及發展趨勢[J].安徽農業科學,2009,37(18):8 672~8 674.
[35] 黃勇強,厲晶晶.高速公路路域土壤重金屬污染及植物修復研究進展[J].環境科學與管理,2009(8):106~109.
[36] 楊衛東,陳益泰,王樹鳳.鎘脅迫對早柳礦質營養吸收的影響[J].林業科學研究,2009,22(3):618~622.
[37] 劉家女,周啟星,孫 挺,等.花卉植物應用于污染土壤修復的可行性研究[J].應用生態學報,2007,18(7):1 617~1 623.
[38] 馮鳳玲,成杰民,王德霞.蚯蚓在植物修復重金屬污染土壤中的應用前景[J].土壤通報,2006,37(4):809~813.
[39] 王英輝,伍乃東.鉛污染土壤的植物修復技術研究[J].中國土壤與肥料,2007(5):6~10.
[40] 董林林,趙先貴.鎘污染土壤的植物吸收與修復研究[J].農業系統科學與綜合研究,2008 (3):292~295.
[41] 江水英,肖化云,吳聲東.影響土壤中鎘的植物有效性的因素及鎘污染土壤的植物修復[J].中國土壤與肥料,2008(2):6~10.
[42] 張守文,呼世斌.油菜對Cd污染土壤的植物修復[J].西北農業學報,2009(4):197~201.
關鍵詞:土壤;鎘;污染;修復技術
1 引言
土地是人類生存和發展的主要資本和物質基礎,為人類生存和發展提供了重要的物質和數量基礎。隨著工農業的迅速發展,人類把帶有大量有毒有害的物質排入到環境中。這在相當多的領域造成了大量的土壤污染,土壤環境污染的問題越來越嚴重。
2 國內外土壤鎘污染狀況
鎘是生物生長和發育過程中的非必需元素,它也是自然界中最有害的重金屬之一,它在土壤中與Hg、As、Cr和Pb一起稱為“五毒元素”[1,2]。Cd在自然環境中分布極廣,地殼中的平均含量為0.2 mg/kg,廣泛存在于巖石、沉積物及土壤中[3]。近年來,由于在環境中Cd的含量增加,在許多國家中已經廣泛關注,由于這些國家對食品中重金屬的安全性的普遍了解,已經為農田土壤作物制定了一套嚴格的標準見表1[4]。
在我國土壤重金屬污染事件頻繁發生,土壤Cd污染狀況也一直較為嚴重。例如2013 年5月“鎘大米”事件、2014年廣西大新縣重金屬污染事件等[5]。土壤重金屬污染問題威脅到人民群眾“舌尖上的安全”,成為全社關注的焦點。據不完全統計,我國農田重金屬鎘污染面積已達2萬hm2,年產量鎘含量超標的農產品達14.6億kg,且有日益加重的趨勢[6]。2014年4月17日環境保護部和國土資源部聯合的《全國土壤污染狀況調查公報》顯示,全國土壤重金屬的超標率為16.1%的重金屬,西南、中南地區土壤重金屬鎘、汞、砷、鉛4種無機污染含量的范圍從西北到東南,從東北到西南方增加。在所有污染物中,鎘的超標率最高,占7.0%,是我國耕地、林地、草地和未利用地的主要污染物之一[7]。依據《土壤環境質量標準》(GB15618-1995)中規定A適用于一般農田、蔬菜地、茶園、果園、牧場等土壤中Cd的質量標準應在0.3~0.6 mg/kg范圍內,但是我國有些地區土壤中的Cd含量超標,Cd污染土壤狀況比較嚴峻[8]。我國部分地區污染農田土壤和農作物鎘含量見表2[9]。
3 土壤中鎘的來源
土壤中的Cd主要有天然來源和人為來源兩種[10]。天然來源主要是指含Cd的礦物或巖石通過長期風化釋放到土壤中,這構成了土壤中Cd的背景值。土壤中鎘在不同地區的背景值差異很大,世界范圍內土壤中鎘的背景值含量為0.01~2.0 mg/kg,平均水平約為0.35 mg/kg[7]。我國土壤中Cd的背景值低于世界平均值,約為0.097 mg/kg[11]。
人為來源較為廣泛,包括采礦、選礦、有色金屬冶煉、電鍍、合金制造、含鎘蓄電池生產等行業的生產,以及污水、污泥、大氣沉降、農藥化肥固體廢棄物等,預計排放的鎘(Cd)約有82%~94%進入到了土壤[12,13]。眾多研究關注了土壤鎘污染的人為來源[14],陳懷滿,鄭春榮等學者研究表明我國因污灌受到污染的耕地約占總污灌面積的45%,其中以Cd和Hg的污染尤為嚴重;王初,邵莉等研究發現受交通尾氣和污染物排放影響,公路沿線農田土壤重金屬污染呈現距離公路越近的地方污染越嚴重的規律,交通對土壤環境的影響距離從幾十米到數百米不等[15~17];顏世紅等通過對礦區土壤中重金屬鎘來源的研究發現礦區附近土壤主要受礦石挖掘與加工產生大量的粉塵、污水、廢氣、固體廢棄物排放鎘污染影響[13,14,18]。
4 土壤中鎘的危害
對于植物,其會抑制植物的光合作用以及植物的酶活性等。植物的光合作用降低使得植物對養分和水分的吸收受到阻礙,導致植物的營養代謝失調,使得植物生長和產量降低。
對于動物和人類,鎘元素通過食物鏈進入人和動物體內富集。鎘元素的吸收對人體骨骼、腎、肝、免疫系統和生殖系統具有毒害作用,會引發骨痛、糖尿病、肺氣腫以及高血壓等病癥,嚴重的會引發癌癥等疾病[19]。聯合國環境規劃署(UNEP)也將鎘列為12種具有全球性的危險物質中的首位危險物質[20](圖1)。
5 土壤鎘污染修復技術研究現狀
土壤中鎘污染危害的嚴重性及解決的迫切性在國內外被廣泛的研究[21]。土壤修復是指使用能讓土壤中的污染物轉移、吸收、降解和轉化的物理,化學和生物等的修復方法,將其濃度降低到可接受水平,或將有毒和有害的污染物轉化為無害的物質[22]。目前,對含重金屬土壤的修復技術主要有物理、化學、電動法、生物和農業生態修復等技術[21]。
5.1 物理修復
土壤物理修復通常用于鎘污染的修復。如客土法、換土法、翻土法等。通過加入凈土,除去舊土和深土,以便減少土壤鎘污染。Wang等進行了土壤深度改良實驗,使白菜鎘的平均濃度降低了50%~80%[23]。目前,這種方法的應用已經在英國、美國、荷蘭和日本實現。但是成本高,易于二次污染和降低土壤肥力,難以廣泛推廣[24]。鎘污染土壤的物理修復方法簡單和快速,但它不能真正從土壤中清除鎘污染。這種方法有潛在的危險,此種方法需要大量的資金,人力和物質資源,不適合大規模鎘污染的土壤治理。
5.2 化學修復
化學修復是指在污染土壤中使用化學改性劑將重金屬進行固定轉換、溶解抽提和提取分離,減少污染土壤中的重金屬,改變土壤環境條件。化學固定、淋洗和提取是對土壤鎘污染進行化學修復最常見的方法[25]。例如,硅肥、鈣鎂磷肥、石灰和骨炭粉可以不同程度地抑制玉米對鎘的吸收[26]。
較為常用的鎘污染修復化學材料有堿性改良劑(石灰、鈣鎂磷肥等)、黏土礦物(沸石、海泡石等)、拮抗物質(硫酸鋅、稀土鑭等)和有機質(泥炭、有機堆肥等)[25,27];除此之外,一些金屬螯合劑和表面活性清洗劑目前也逐漸應用于鎘污染土壤修復[28]。化學修復的治理效果和費用都適中,且簡單易行,但它沒有起到真正意義上去除鎘污染的作用,只是改變了土壤中鎘存在的形態,可能由于土壤環境的變化,有可能再次活化,造成二次污染危險。此外,化學方法也可能導致化合物造成的微量元素損失和造成土壤的復合污染,而不能作為一種永久的修復措施。
5.3 電動修復
電動修復是一個多學科的研究領域,其原理是將電極插入污染土壤和適當大小的DC,發生土孔隙水和帶電離子遷移,土壤污染物在外電場作用下取向并積聚在電極附近,電極進行常規處理,從而清潔土壤[21,29]。Apostlols G等探討了添加十二烷基硫酸鈉和天然表面活性劑腐殖酸對動電修復污染土壤修復的影響,得出的結果表明,兩種試劑可以促進修復過程中鎘污染的去除[30]。電動修復是通過向污染土壤的兩側施加直流電壓以從污染的土壤中去除重金屬,使得土壤中的污染物在電場的作用下在電極的兩端富集。該技術已應用于Cu、Cd、Pb、Zn、Cr、Ni等重金屬污染土壤修復[25]。該技術具有采用的化學試劑少、消耗低,修復完善的優點,是具有良好發展前景綠色修復技術。但是受影響的因素比較多,例如土壤的類型、電流的大小、電極材料和結構等,會在一定程度上影響修復的效率和速度。
5.4 生物修復
生物修復是指利用生物的某些特征,來吸收、降解、轉化、抑制和改善重金屬污染。鎘污染土壤的生物修復一般分為動物修復、植物修復和微生物修復三種類型[31]。
5.4.1 動物修復
動物修復是利用土壤中的一些低等動物,如蚯蚓和嚙齒動物,可以吸收土壤中的重金屬,并在一定程度上減少污染土壤中重金屬的比例。這項技術達到了重金屬污染土壤的游鐨薷吹哪康摹8夢廴拘薷醇際躚芯咳勻瘓窒抻謔笛槭醫錐[32]。敬佩等通過重金屬污染土壤接種蚯蚓發現:蚯蚓具有很強的富集能力,富集量與蚯蚓培養時間成正比[33]。但由于動物生長環境等因素的影響,修復效率一般,并不是理想的修復技術。
5.4.2 微生物修復
微生物修復是指許多微生物與重金屬具有很強的親合性,對重金屬進行吸收、沉淀、氧化還原作用,可以降低土壤中重金屬的毒性[25,34]。許多學者研究發現這項修復技術主要通過改變土壤中重金屬離子的活性,微生物細胞吸附富集和促進超富集植物對重金屬的吸收。微生物修復作為綠色環保的修復技術,引起了國內外相關研究機構的極大關注,具有廣泛的應用前景,但修復見效速度慢、修復效果不穩定等,使得大部分微生物修復技術還局限在科研和實驗室階段,能應用到的實例很少。
5.4.3 植物修復
植物修復是指利用植物吸收、吸取、分解、轉化,或固定土壤、沉積物、污泥、地表、地下水中有毒有害污染物的技術的總稱[35]。植物修復技術是由Chaney R.L在1983年首先提出[25]。植物修復主要包括植物的提取、揮發、降解、根濾和根際微生物降解。植物修復涉及使用超累植物的特性來修復重金屬污染的土壤是最廣泛使用的。超積累植物的概念首先由Brooks等在1977 年首先提出,目前文獻報道的超積累植物有近20科、500種,其中十字花科、禾本科居多,主要集中于庭芥屬、蕓苔屬及遏藍菜屬[36,37],人們更常見的超積累植物[38~44]見表3。
印度芥菜吸收200 mg/kg的鎘,當黃化現象出現時,鎘富集達52倍;英國的高山屬類,可以吸收高濃度的鎘[45]。生物修復的優點是更簡單的實施,更少的投資和更少的對環境的損害。缺點是治療效果不明顯,治療時間太長,效果太慢。
5.5 農業生態修復
農業生態恢復措施是指根據當地條件選擇農業管理系統,減少重金屬危害,包括農藝修復措施和生態恢復措施。農藝修復措施通常通過改變作物系統,通過植物物種的間作、輪作,或通過向鎘污染的土壤中添加有機肥料以形成游離形式的有機絡合物,從而減少土壤中鎘含量的目的,實現鎘在土壤中的遷移,吸收和降解[46,47]。在我國,有許多關于生態修復措施的研究。一般來說,是通過調整土壤含水量等生態因子來控制污染物的環境介質[48]。農業生態恢復措施不僅能保持土壤肥力,而且能促進自然生態循環和系統協調的運行。它易于操作和低成本,但是存在許多缺點,如修復時間長緩慢的效果。
6 展望
國內外在土壤Cd污染修復技術研究取得了一些進步,但是我國的土壤Cd污染面積仍有增加的趨勢,切實有效的污染修復技術亟待開展。物理修復、化學修復、電動法修復方法投資昂貴,所需設備復雜。生物修復中的植物修復技術因其保護環境,經濟性和有效性而受到高度推崇。但是,植物修復技術仍有一些缺點,如植物在Cd污染脅迫下,經常生長緩慢,生物量低,而且經常受到競爭性雜草的威脅。如果能將現代分子生物學方法相關的富集基因的分離和分子克隆應用到植物修復技術上,產生大量適用于Cd污染土壤的恢復轉基因植物,這對于土壤Cd污染的研究具有深遠的意義。此外,應進一步研究修復過程中的影響因素,尋找土壤Cd污染的來源,從污染源頭、污染特征、污染程度等方面進行治理;在已有的修復方法中,總結經驗,開發新技術;每一個修復技術都有優缺點,在土壤Cd污染中注重多項技術聯合修復土壤鎘污染的研究。
參考文獻:
[1]Rmakrishnan S,Slochana K N,Selvaraj T,et al.Smoking of beedies and cataract:cadmium and vitamin C in the lens and blood[J].Br J Ophthalmol,1995(79):2~6.
[2]陳志良,莫大倫,仇榮亮.鎘污染對生物有機體的危害及防治對策[J].環境保護科學,2001,27(4):37~39.
[3]Lalor G C,Rattray R,Williams N,et al.Cadmium levels in kidney and liver of Jamaicans at Autopsy[J].West Indian Med J,2004,53(2):76~80.
[4]Lalor G C.Review of cadmium transfers form soil to humans and its health effects in the Jamaican Environment[J].Science of the Total Environment,2008,400(13):162~172.
[5]常 青.“鎘大米”給人類以警告[J].中質傳媒,2013(11):56.
[6]劉 洋,張玉燭,方寶華,等.栽培模式對水稻鎘積累差異及其與光合生理關系的研究[J].農業資源與環境學報,2014(5):450~455.
[7]李 婧,周艷文,陳 森,等.我國土壤鎘污染現狀危害、及其治理方法綜述[J].安徽農學通報,2015,21(24):104~107.
[8]彭良梅.電動法及其增強技術修復鎘污染土壤的試驗研究[D].成都:成都理工大學,2013.
[9]董 萌,趙運林,周小梅,等.土壤鎘污染現狀與重金屬修復方法研究[J].綠色科技,2012(4):212~215.
[10]邵學新,吳 明,蔣科毅.土壤重金屬污染來源及其解析研究進展[J].廣東微量元素科學,2007(4):1~6.
[11]陳懷滿,鄭春榮,涂 從,等.中國土壤重金屬污染現狀與防治對u[J].人類環境雜志,1999(2):130~134.
[12] 顏世紅.酸化土壤中鎘化學形態特征與鈍化研究[D].淮南:安徽理工大學,2013.
[13]Liao Q L,Liu C,Wu H Y,et al.Association of soil cadmium contamination with ceramicindustry:A case study in a Chinese town[J].Science of Total Environment,2015,514(13):26~32.
[14]王 初,振樓,王 京,等.崇明島公路兩側蔬菜地土壤和蔬菜重金屬污染研究[J].生態與農村環境學報,2007,23(2):89~93.
[15]王 京.崇明島主要公路重金屬污染研究[D].上海:華東師范大學,2007.
[16]邵 莉.江西省高速公路沿線環境介質中重金屬污染特征及其影響因素研究[D].南昌:南昌大學,2012.
[17]韓存亮.地球化學異常與豬糞施用條件下土壤中鎘的分布?有效性與風險控制[D].南京:中國科學研究院,2012.
[18]羅 瓊,王 昆,許靖波,等.我國稻田鎘污染現狀?危害?來源及其生產措施[J].安徽農業科學,2014,30(3):10540~10542.
[19]彭少邦,蔡 樂,李泗清.土壤鎘污染修復方法及生物修復研究進展[J].環境與發展,2014,26(3):86~90.
[20]UNEP. United Nations Environment Programme. Chemicals branch, DTIE[J]. Final review of scientific information on Cadmium, 2010(13):119.
[21]唐秋香,繆 新.土壤鎘污染的現狀及修復研究進展[J].環境工程,2013(31):747~750.
[22]張 婧,杜阿朋.桉樹在土壤重金屬污染區土壤生物修復的應用前景[J].桉樹科技,2010,27(2):43~47.
[23]汪雅各.客良菜區重金屬污染土壤[J].上海農業學報,1990,6(3):50.
[24]HANSON A T.Transport and Remediation of subsurfaleContaminatants[M].Washangton D C:American Chemical society,
1992.
[25]易澤夫,余 杏,吳 景.鎘污染土壤修復技術研究進展[J].現代農業科技,2014(9):251~253.
[26]李佳華,林仁漳,王世和,等.幾種固定劑對鎘污染土壤的原位化學固定修復效果[J].生態環境,2008,17(6):2271~2275.
[27]高思雯.幾類常見植物對重金屬鎘污染土壤的修復作用研究[J].安徽農業科學,2015,43(7):91~93,103.
[28]陳志良,仇榮亮,張景書,等.重金屬污染土壤的修復技術[J].環境保護,2002(6):21~22.
[29]劉 國,徐 磊,何 佼,等.有機酸增強電動法修復鎘污染土壤技術研究[J].環境工程,2014(10):165~169.
[30]Apostolos G,Evangelos G,Antigoni S, Application of sodium dodecyl sulfate and humic acid as surfactants on electrokinetic remediation of cadmium-contaminated soil[J].Desalination,2007,211 (1):249~260.
[31]王 靜,王 鑫,吳宇峰,等.農田土壤重金屬污染及污染修復技術研究進展[J].綠色科技,2011(3):85~88.
[32]徐良將,張明禮,楊 浩.土壤重金屬鎘污染的生物修復技術研究進展[J].南京師范大學學報(自然科學版),2011,34(1):102~105.
[33]敬 佩,李光德,劉 坤,等.蚯蚓誘導對土壤中鉛鎘形態的影響[J].水土保持學報,2009,23(3):65~69.
[34]周 霞,林永昶,李擁軍,等.花卉植物對重金屬污染土壤修復能力的研究[J].安徽農業科學,2012,40(14):8133~8135.
[35]劉智峰.生物修復技術處理鎘污染綜述[J].環境研究與監測,2013(26):52~55.
[36]BROOKS R R,REEVES R D.Detection of niekeliferousroeks by analysis of herbarium specimens of indieator plants[J].Joumal of Geoehemical Exploration,1977(7):49~57.
[37]肖春文,_秀云,田云,等.重金屬鎘污染生物修復的研究進展[J].化學與生物工程,2013,8(2):23~25.
[38]肖春文,羅秀云,田云,等.重金屬鎘污染生物修復的研究進展[J].化學與生物工程,2013,8(2):23~25.
[39]朱光旭,黃道友,朱奇宏,等.苧麻鎘耐受性及其修復鎘污染土壤潛力研究[J].農業現代研究,2009,30(6):13~15.
[40]韓志萍,胡曉斌,胡正海.蘆竹修復鎘汞污染濕地的研究[J].應用生態學報,2005,16(5):945~950.
[41]吳雙桃.美人蕉在鎘污染土壤中的植物修復研究[J].工業安全與環保,2005,31(9):2~7.
[42]吳 丹,王友保,胡 珊,等.吊蘭生長對重金屬鎘、鋅、鉛負荷污染土壤修復的影響[J].土壤通報,2013,44(5):1245~1250.
[43]LIPHADZI M S,KIRKHAM M B,MANKIN K R,et al.EDTA-assisted heavy metal uptake by poplar and sunflower grown at a long term sewage-sludge farm[J].Plant and Soil,2003,25(7):171~182.
[44]李法云,曲向榮,吳龍華,等.污染土壤生物修復理論基礎與技術[M].北京:化學工業出版社,2006.
[45]蘇 慧,魏樹和,周啟星.鎘污染土壤的植物修復研究進展與展望[J].世界科技研究與發展,2013,35(3):315~319.
[46]李志濤,王夏暉,劉瑞平,等.耕地土壤鎘污染管控對策研究[J].環境與可持續發展,2016(2):21~23.
[47]冉 烈,李會合.土壤鎘污染現狀及危害研究進展[J].重慶文理學院學報( 自然科學版),2011,8(4):68~73.
[48]余貴芬,青長樂. 重金屬污染土壤治理研究現狀[J].農業環境與發展,1998,15(4): 22~24.
Present Situation and Prospect of Soil Cadmium Pollution and
Remediation Technology at Home and Abroad
Wang Weiwei1,2,3,Lin Qing1,2,3
(1.Key Laboratory of Environmental Change and Resource Utilization of Ministry of Education,
Guangxi Normal University, Nanning,Guangxi 530001,China;
2.College of Geography Science and Planning, Guangxi Normal University, Nanning,Guangxi 530001,China;
3.Guangxi Key Laboratory of Surface Processes and Intelligent Simulation, Guangxi Normal University,
Nanning,Guangxi 530001, China)
1.1樣品的采集
本分析根據重金屬的空間變異性,采用非均勻性布點方法,在貴州省部分地區(包含9個地區的34個縣市)采集1014個土壤樣品(樣品采集點位置見圖1),每個樣品從10m×10m正方形4個頂點和中心共5處各采集1kg表土(0~20cm),均勻混合后,用四分法選取1kg作為該點樣品。另按土壤發育層次在土壤剖面采集耕作層、心土層和母質層每層29個樣品,三層共87個。
1.2樣品制備
土壤在室內風干,過100目尼龍網篩,為防止采樣人為因素影響,樣品混合、裝袋、粉碎、研磨等處理過程均使用木頭、塑料、瑪瑙等用具。
1.3評價因子
選擇生物毒性顯著的汞(Hg)、鉛(Pb)、鉻(Cr)、鎘(Cd)以及類金屬砷(As)作為評價因子。
1.4樣品分析
土壤樣品采用美國國家環保局相關標準(USE2PA)[4]抽提消煮,用原子熒光測定砷(As),用冷原子吸收法測定汞(Hg),石墨爐原子吸收光譜儀(AASVario6)測定鎘(Cd)、鉛(Pb)、鉻(Cr)。分析過程加入國家標準土壤樣品(GSS22、GSS25)進行分析質量控制,分析樣品重復數10%~15%。所用水均為二次去離子水,試劑采用優級純。測定結果精密度滿足所用方法的允許值,準確度符合95%置信水平下置信區間要求。
2數據處理
2.1統計分析
分析數據采用Crabbs檢驗法進行異常值的剔除,對選出的有效樣點數據作對數轉換并進行正態分布檢驗:所采集的樣品除鉻(Cr)含量符合正態分布外,砷(As)、鉛(Pb)、鎘(Cd)、汞(Hg)含量并不符合正態分布,但經過對數轉換之后,5種重金屬元素含量均符合正態分布。同時計算重金屬砷(As)、鉛(Pb)、鎘(Cd)、鉻(Cr)、汞(Hg)5%和95%統計量及平均值等。
2.2污染評價方法
土壤重金屬污染評價通常采用尼梅羅(N.L.Nemerow)綜合污染指數法[5]:P綜=(1n∑Pi)2+P2i最大2(a)式中,P綜為尼梅羅綜合污染指數;Pi為土壤中i元素標準化污染指數,Pi=Ci/Si,Ci為i元素的實際濃度,Si為i元素的評價標準,此值依據GB1561821995[5]的土壤質量標準(表3)的二級旱地標準中各元素含量上限確定;n為樣品個數;Pi最大為所有元素污染指數中的最大值。但上式過分強調了極大值的作用,易造成評價結果的失真。為克服此缺點,采用姚志麒對平均值賦予較大權系數(x/y)的方法[7]。其中:x表示單一指數的最大值;y表示單一指數的平均值。本文的評價方法是:首先計算單項污染指數,然后根據單項污染指數,采用(b)式分別計算各個元素的綜合污染指數(稱之為單因子污染指數)及土壤的綜合污染指數。
3結果分析與討論
3.1重金屬的分布特點
對樣品的各種重金屬含量散點圖分析可見:貴州省土壤重金屬鎘(Cd)含量在地域上呈非均勻性分布特征。貴陽市砷(As)、鉛(Pb)及鉻(Cr)含量明顯高于其它地區。Hg>0.5mg/kg分布地區主要在貴州汞礦區域,有明顯的地理特征。
3.2重金屬元素統計對比從表2可見:貴州省土壤中砷(As)含量平均值為17.5mg/kg、鉛(Pb)為45.0mg/kg、鎘(Cd)為0.34mg/kg、鉻(Cr)為48.2mg/kg、汞(Hg)為0.201mg/kg。本研究結果中砷(As)、鉛(Pb)含量比較接近前人研究的土壤背景值(平均值),差異在-30%~20%之間;鎘(Cd)及鉻(Cr)的含量低于前人研究的土壤背景值,差異約達50%;汞(Hg)含量及最大值遠遠高于前人研究的土壤背景值和最大值。全球土壤鎘(Cd)含量背景值為0.35mg/kg[6,7],中國土壤鎘(Cd)背景值為0.074mg/kg,通過《農用環境監測實用手冊》(參考文獻[5])可見全國其它地區鎘(Cd)土壤背景值均低于0.30mg/kg,而貴州鎘(Cd)背景值為0.659mg/kg。陳同斌等人[8]和Li等人[9]分別對全香港地區的土壤樣品(其中包括未受到污染的自然保護區土壤)進行了相對獨立的取樣和分析測定,兩者的測定結果中鎘(Cd)的數值基本相同,但是卻明顯高于80年代所測得的深圳市(毗鄰香港)土壤鎘(Cd)含量背景值以及全國土壤鎘(Cd)含量背景值[6];1999年開始,陳同斌等人[10]對北京市土壤重金屬含量進行了大規模的系統取樣研究,測定結果中北京市土壤鎘(Cd)背景值與夏增祿等人[11]調查北京市226個農業土壤后所得土壤鎘(Cd)含量平均值完全一致,但也明顯高于80年代所測得的北京市土壤鎘(Cd)含量背景值。國外土壤鎘(Cd)分析結果明顯高于我國80年代所測定的土壤鎘(Cd)含量背景值。從本研究中貴州省土壤中的鎘(Cd)含量平均值與前人研究的土壤中的鎘(Cd)含量背景值的巨大差異來看,筆者同意陳同斌等人的推測[10]:這可能是由于以前我國土壤背景值調查中鎘(Cd)含量的測定方法和取樣方法(樣點)不同所致,并且應對我國土壤中的鎘(Cd)含量從取樣方法、測定方法等進行深入的、系統的研究。
3.3土壤各層重金屬環境質量分析
土壤作為開放的緩沖動力學體系,在與周圍的環境進行物質和能量交換過程中,不可避免地會有外源重金屬進入這個體系。外來重金屬多富集在土壤表層[12]。從概念上理解,土壤元素背景值就是不受或者很少受人類活動影響,保持土壤原來固有的元素含量水平,故心土層和母質層受人類活動影響較小,能近似地反映原生環境元素分布、賦存狀態,而耕作層是20cm淺層土壤,與生態環境聯系密切,受人類干擾最嚴重。然而在分層采集的樣品中,只有鎘(Cd)元素符合這一規律,耕作層含量普遍高于心土層和母質層。從表5可見:從含量上看,鉛(Pb)和鉻(Cr)在三層中的含量幾乎相等,而砷(As)和汞(Hg)母質層含量卻高于耕作層及心土層,含量最低的是心土層。
3.4貴州省重金屬污染狀況
a)貴州省綜合污染指數為2.81,污染等級為中污染。b)從單因子污染指數看,全省無鉻(Cr)污染;除貴陽市外其余地區無砷(As)污染;除黔南州及安順市有鉛(Pb)的輕污染以外,其余7個地區均無鉛(Pb)污染。貴州省主要污染物為鎘(Cd)和汞(Hg)。污染物超標率鎘(Cd)的最大,占45.48%,其次為汞(Hg),占20.24%。鎘(Cd)污染尤其嚴重,全省無一地區未遭受鎘(Cd)污染,其中貴陽市及黔南州的鎘(Cd)的單因子污染指數超過了3.0,污染等級為重污染,鎘(Cd)最高,含量達4.52mg/kg,超標倍數達14.07倍。六盤水市鎘(Cd)的污染等級為中污染,其余各地區均為鎘(Cd)的輕污染地區。全省鎘(Cd)超標率達到36.79%,所有地區鎘(Cd)超標率都在20%以上,黔南州的鎘(Cd)超標率達到了73.91%。汞(Hg)污染主要存在于貴陽市、黔東南州、銅仁地區以及黔南州。c)從各地區的綜合污染指數看,全省只有畢節地區綜合污染指數0.79<1.0,污染等級為警戒級,污染水平為尚清潔。貴陽市、黔東南州和黔南州的綜合污染指數都大于2.0,污染等級為中污染,污染水平為土壤、作物受到中度污染。貴陽市綜合污染指數為3.03,污染等級為重污染,污染水平為土壤、作物受污染已相當嚴重。其余地區污染等級為輕污染,土壤、作物開始受污染。d)從全省的各種重金屬的單因子污染指數看,汞(Hg)單因子污染指數為2.19,污染等級為中污染,污染水平為土壤、作物受到中度污染;貴州省重金屬污染狀況中鎘(Cd)的污染最嚴重,單因子污染指數達到了4.05,遠大于3.0,說明貴州省屬于鎘(Cd)的重污染區。
關鍵詞:土壤污染;現狀;危害;治理措施
1土壤污染概念
土壤是指陸地表面具有肥力、能夠生長植物的疏松表層,其厚度一般在2m左右。土壤不但為植物生長提供機械支撐能力,并能為植物生長發育提供所需要的水、肥、氣、熱等肥力要素。近年來,由于人口急劇增長,工業迅猛發展,固體廢物不斷向土壤表面堆放和傾倒,有害廢水不斷向土壤中滲透,汽車排放的廢氣,大氣中的有害氣體及飄塵不斷隨雨水降落在土壤中。
農業化學水平的提高,使大量化學肥料及農藥散落到環境中,導致土壤遭受非點源污染的機會越來越多,其程度也越來越嚴重,在水土流失和風蝕作用等的影響下,污染面積不斷擴大。因此,凡是妨礙土壤正常功能,降低農作物產量和質量,通過糧食、蔬菜、水果等間接影響人體健康的物質都叫做土壤污染物[1-2]。
當土壤中有害物質過多,超過土壤的自凈能力,引起土壤的組成、結構和功能發生變化,微生物活動受到抑制,有害物質或其分解產物在土壤中逐漸積累,通過“土壤植物人體”,或通過“土壤水人體”間接被人體吸收,達到危害人體健康的程度,就是土壤污染。
2我國土壤污染現狀與危害
2.1土壤污染的現狀
目前,我國土壤污染的總體形勢嚴峻,部分地區土壤污染嚴重,在重污染企業或工業密集區、工礦開采區及周邊地區、城市和城郊地區出現了土壤重污染區和高風險區。土壤污染類型多樣,呈現出新老污染物并存、無機有機復合污染的局面。土壤污染途徑多,原因復雜,控制難度大。土壤環境監督管理體系不健全,土壤污染防治投入不足,全社會防治意識不強。由土壤污染引發的農產品質量安全問題和逐年增多,成為影響群眾身體健康和社會穩定的重要因素[3]。
2.2土壤污染的危害
2.2.1土壤污染導致嚴重的直接經濟損失。初步統計,全國受污染的耕地約有1000萬hm2,有機污染物污染農田達3600萬hm2,主要農產品的農藥殘留超標率高達16%~20%;污水灌溉污染耕地216.7萬hm2,固體廢棄物堆存占地和毀田13.3萬hm2。每年因土壤污染減產糧食超過1000萬t,造成各種經濟損失約200億元。
2.2.2土壤污染導致生物產品品質不斷下降。因農田施用化肥,大多數城市近郊土壤都受到不同程度的污染,許多地方糧食、蔬菜、水果等食物中鎘、砷、鉻、鉛等重金屬含量超標或接近臨界值。每年轉化成為污染物而進入環境的氮素達1000萬t,農產品中的硝酸鹽和亞硝酸鹽污染嚴重。農膜污染土壤面積超過780萬hm2,殘存的農膜對土壤毛細管水起阻流作用,惡化土壤物理性狀,影響土壤通氣透水,影響農作物產量和農產品品質。
2.2.3土壤污染危害人體健康。土壤污染會使污染物在植物體內積累,并通過食物鏈富集到人體和動物體中,危害人體健康,引發癌癥和其他疾病。
2.2.4土壤污染導致其他環境問題。土壤受到污染后,含重金屬濃度較高的污染土容易在風力和水力作用下分別進入到大氣和水體中,導致大氣污染、地表水污染、地下水污染和生態系統退化等其他次生生態環境問題。
3造成土壤污染的原因
3.1過量施用化肥
我國每年化肥施用量超過4100萬t。雖然施用化肥是農業增產的重要措施,但長期大量使用氮、磷等化學肥料,會破壞土壤結構,造成土壤板結、耕地土壤退化、耕層變淺、耕性變差、保水肥能力下降、生物學性質惡化,增加了農業生產成本,影響了農作物的產量和質量;未被植物吸收利用和根層土壤吸附固定的養分,都在根層以下積累或轉入地下。殘留在土壤中的氮、磷化合物,在發生地面徑流或土壤風蝕時,會向其他地方轉移,擴大了土壤污染范圍。過量使用化肥還使飼料作物含有過多的硝酸鹽,妨礙牲畜體內氧氣的輸送,使其患病,嚴重導致死亡[4]。
3.2農藥是土壤的主要有機污染物
全國每年使用的農藥量達50萬~60萬t,使用農藥的土地面積在2.8億hm2以上,農田平均施用農藥13.9kg/hm2。直接進入土壤的農藥,大部分可被土壤吸附,殘留于土壤中的農藥,由于生物和非生物的作用,形成具有不同穩定性的中間產物或最終產物無機物。噴施于作物體上的農藥,除部分被植物吸收或逸入大氣外,約有1/2左右散落于農田,又與直接施用于田間的農藥構成農田土壤中農藥的基本來源。農作物從土壤中吸收農藥,在植物根、莖、葉、果實和種子中積累,通過食物、飼料危害人體和牲畜的健康。
3.3重金屬元素引起的土壤污染
全國320個嚴重污染區約有548萬hm2土壤,大田類農產品污染超標面積占污染區農田面積的20%,其中重金屬污染占80%,糧食中重金屬鎘、砷、鉻、鉛、汞等的超標率占10%。被公認為城市環境質量優良的公園存在著嚴重的土壤重金屬污染。汽油中添加的防爆劑四乙基鉛隨廢氣排出污染土壤,使行車頻率高的公路兩側常形成明顯的鉛污染帶。砷被大量用作殺蟲劑、殺菌劑、殺鼠劑和除草劑,硫化礦產的開采、選礦、冶煉也會引起砷對土壤的污染。汞主要來自廠礦排放的含汞廢水。土壤組成與汞化合物之間有很強的相互作用,積累在土壤中的汞有金屬汞、無機汞鹽、有機絡合態或離子吸附態汞,所以,汞能在土壤中長期存在。鎘、鉛污染主要來自冶煉排放和汽車尾氣沉降,磷肥中有時也含有鎘[5]。
3.4污水灌溉對土壤的污染
我國污水灌溉農田面積超過330萬hm2。生活污水和工業廢水中,含有氮、磷、鉀等許多植物所需要的養分,所以合理地使用污水灌溉農田,有增產效果。未經處理或未達到排放標準的工業污水中含有重金屬、酚、氰化物等許多有毒有害的物質,會將污水中有毒有害的物質帶至農田,在灌溉渠系兩側形成污染帶。
3.5大氣污染對土壤的污染
大氣中的二氧化硫、氮氧化物和顆粒物等有害物質,在大氣中發生反應形成酸雨,通過沉降和降水而降落到地面,引起土壤酸化。冶金工業排放的金屬氧化物粉塵,則在重力作用下以降塵形式進入土壤,形成以排污工廠為中心、半徑為2~3km范圍的點狀污染。
3.6固體廢物對土壤的污染
污泥作為肥料施用,常使土壤受到重金屬、無機鹽、有機物和病原體的污染。工業固體廢物和城市垃圾向土壤直接傾倒,由于日曬、雨淋、水洗,使重金屬極易移動,以輻射狀、漏斗狀向周圍土壤擴散。
3.7牲畜排泄物和生物殘體對土壤的污染
禽畜飼養場的廄肥和屠宰場的廢物,其性質近似人糞尿。利用這些廢物作肥料,如果不進行物理和生化處理,則其中的寄生蟲、病原菌和病毒等可引起土壤和水域污染,并通過水和農作物危害人群健康。
3.8放射性物質對土壤的污染
土壤輻射污染的來源有鈾礦和釷礦開采、鈾礦濃縮、核廢料處理、核武器爆炸、核實驗、燃煤發電廠、磷酸鹽礦開采加工等。大氣層核試驗的散落物可造成土壤的放射性污染,放射性散落物中,90Sr、137Cs的半衰期較長,易被土壤吸附,滯留時間也較長。
4我國土壤污染的治理措施
4.1施用化學改良劑,采取生物改良措施,增加土壤環境容量,增強土壤凈化能力
向土壤中施用石灰、堿性磷酸鹽、氧化鐵、碳酸鹽和硫化物等化學改良劑,加速有機物的分解,使重金屬固定在土壤中,降低重金屬在土壤及土壤植物體的遷移能力,使其轉化成為難溶的化合物,減少農作物的吸收,以減輕土壤中重金屬的毒害。針對有機物污染,用植物、細菌、真菌聯合加速有機物降解。針對無機物污染,利用植物修復可以把一部分重金屬從土壤中帶走。
增加土壤有機質含量、砂摻粘改良性土壤,增加和改善土壤膠體的種類和數量,增加土壤對有害物質的吸附能力和吸附量,從而減少污染物在土壤中的活性。發現、分離和培養新的微生物品種,以增強生物降解作用。
4.2強化污染土壤環境管理與綜合防治,大力發展清潔生產
控制和消除土壤污染源,組織有關部門和科研單位,篩選污染土壤修復實用技術,加強污染土壤修復技術集成,選擇有代表性的污灌區農田和污染場地,開展污染土壤治理與修復。重點支持一批國家級重點治理與修復示范工程,為在更大范圍內修復土壤污染提供示范、積累經驗。合理利用污染土地,嚴重污染的土壤可改種非食用經濟作物或經濟林木以減少食品污染。科學地進行污水灌溉,加強土壤污灌區的監測和管理,了解水中污染物的成分、含量及其動態,避免帶有不易降解的高殘留污染物隨機進入土壤。
增施有機肥,提高土壤有機質含量,增強土壤膠體對重金屬和農藥的吸附能力。強化對農藥、化肥、除草劑等農用化學品管理。增施有機肥同時采取防治措施,不僅可以減少對土壤的污染,還能經濟有效地消滅病、蟲、草害,發揮農藥的積極效能。在生產中合理施用農藥、化肥,控制化學農藥的用量、使用范圍、噴施次數和噴施時間,提高噴灑技術,改進農藥劑型,嚴格限制劇毒、高殘留農藥的使用,大力發展高效、低毒、低殘留農藥。大力發展生物防治措施。
大力推廣閉路循環、無毒工藝,以減少或消除污染物的排放。對工業“三廢”進行回收凈化處理,化害為利,嚴格控制污染物的排放量和濃度。大力推廣和發展清潔生產。
針對土壤污染物的種類,種植有較強吸收能力的植物,降低有毒物質的含量,或通過生物降解凈化土壤,通過改變耕作制度、換土、深翻等手段,施加抑制劑改變污染物質在土壤中的遷移轉化方向,減少農作物的吸收,提高土壤pH值,促使鎘、汞、銅、鋅等形成氫氧化物沉淀。
根據土壤的特性、氣候狀況和農作物生長發育特點,既要防治病蟲害對農作物的威脅,又要把化肥、農藥對環境和人體健康的危害限制在最低程度。利用物理、物理化學原理治理污染土壤。大力開展植樹造林,提高森林覆蓋率,維護森林生態系統平衡。
4.3調控土壤氧化還原條件
調節土壤氧化還原電位,使某些重金屬污染物轉化為難溶態沉淀物,控制其遷移和轉化,降低污染物的危害程度。調節土壤氧化還原電位主要是通過調節土壤水分管理和耕作措施實現。
4.4改變耕作制度,實行翻土和換土
改變耕作制度會引起土壤環境條件的變化,消除某些污染物的危害。對于污染嚴重的土壤,采取鏟除表土和換客土的方法;對于輕度污染的土壤,采取深翻土或換無污染客土的方法。
4.5采用農業生態工程措施
在污染土壤上繁殖非食用的種子、種經濟作物,從而減少污染物進入食物鏈的途徑;或利用某些特定的動植物和微生物較快地吸走或降解土壤中的污染物質,從而達到凈化土壤的目的。
4.6工程治理
利用物理(機械)、物理化學原理治理污染土壤,是一種最為徹底、穩定、治本的措施,但投資大,適于小面積的重度污染區,主要有隔離法、清洗法、熱處理、電化法等。近年來,把其他工業領域,特別是污水、大氣污染治理技術引入土壤治理,為土壤污染治理研究開辟了新途徑。
5參考文獻
[1]徐月珍.防止土壤污染和地下水污染的措施[J].環境與可持續發展,1989(1):29-31.
[2]任旭喜.土壤重金屬污染及防治對策研究[J].環境保護科學,1999,25(5):31-33.
[3]陳晶中,陳杰,謝學儉,等.土壤污染及其環境效應[J].土壤,2003,35(4):298-303.
關鍵詞:污染生態學;理論與實踐;教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)50-0115-02
《污染生態學》是一門以生態系統理論為基礎的邊緣交叉學科,該課程的教學目的是使學生掌握污染生態學的基本理論、基本知識,了解污染物在生態系統中的遷移、轉化規律及解決方法,培養學生分析和解決問題的能力,為繼續讀研深造或從事污染生態研究、環境保護等相關工作打下基礎。筆者根據在教學實踐過程中發現的一些問題,對《污染生態學》的教學內容和實踐環節改革進行了若干探索。
一、優化教學內容
1.課程特點與知識體系。污染生態學是生態學和環境科學相融合、相交叉的產物,其課程內容涉及廣泛,包括化學、土壤學、物理化學、植物學等。在學習本課程前,學生應該具備一定的相關課程基礎,因此本課程安排在大三下學期。但是,教師在授課過程仍應注意回顧與補充相關概念,以幫助學生更好地理解與把握本課程知識。
污染生態學的課程知識體系如圖1所示,大體可分為基礎篇和應用篇兩部分,基礎篇主要介紹生物系統與被污染的環境系統之間相互作用的機理和規律,即污染物在生物體內的生物過程。具體包括生物體對污染物的吸收與遷移、生物富集、污染物對生物體的危害、生物體對污染物的抗性及生物在長期污染條件下的生態效應與適應進化。這幾個部分分章節講述,但相互聯系緊密,并且可在生物生命過程中同時發生,應從整體把握。應用篇主要是基于生態學原理和方法對污染環境進行控制和修復,重點是大氣、水和土壤污染的生物修復技術。此外,污染環境的生物監測與評價也是污染生態學中不可分割的一部分。在講授過程中,要注意將基礎篇和應用篇有機結合起來,使理論聯系實際,兩者互相印證,形成完整的知識體系。
2.結合學科特色,突出教學重點。污染生態學是生態學中實踐意義較強的一個分支,將該課程與學科優勢和特色結合起來,有利于生態學綜合人才的培養。南京林業大學生態學科于1989年成為首批教育部國家級重點學科,經過多年的建設,已形成自己獨特的研究方向與特色。主要是以森林、濕地等生態系統為研究對象,以生物與環境之間的關系及其相互作用機制、生物地球化學循環等生態學理論為基礎,重點探討退化生態系統植被恢復機理與技術,土壤生態學過程及其對全球氣候變化的響應,濕地瀕危物種生境恢復與生物多樣性保護,環湖植被緩沖帶與水生植物的生態功能,湖泊富營養化治理技術等。因此,結合該課程的教學目標與學科特征,該課程的教學重點主要有:污染物的生態過程的基本理論、水體富營養化的概念、危害、評價及修復對策、水污染的土地處理系統修復原理、土壤污染的植物修復技術。而且,在授課過程中,可將本學科教師的研究成果與案例融入理論知識中,激發學生的興趣,培養學生解決實際問題的能力。
二、實驗實踐的設計與實施
本課程在原教學大綱中理論講授學時數為48學時,并未設置實踐學時。針對本課程的現實性、綜合性和研究性特點,將學時調整為理論講授32學時,實踐教學16學時。實踐教學與理論課同步開設,使理論與實踐結合,加深學生對理論知識的理解,并學以致用,提高學生的綜合分析能力和實際動手能力,培養創新能力。本課程擬開設的實驗實踐內容具體如下:
1.重金屬對植物種子發芽和根伸長的影響(4學時):將上課學生分成若干組,分別進行不同重金屬(Cd、Cr、Pb)對不同植物(小麥、白菜)種子發芽和根伸長的影響,考察不同重金屬對不同植物種子的毒性效應,加深對效應濃度、安全濃度等概念的理解。通過不同組的實驗結果比較,還可了解不同重金屬的毒性大小和不同植物對重金屬脅迫的敏感性。
2.人工濕地對城市尾水的處理效果研究(6學時):參觀人工濕地尾水處理廠,調查人工濕地的植物種類配置和運行參數,采集人工濕地的進水和出水,了解人工濕地對主要污染物,如有機物、N和P的去除效果。在對實驗結果進行分析的過程中,要求學生查閱資料,了解不同濕地植物如蘆葦、香蒲等對污染物的吸收去除能力,綜合分析理解人工濕地去除污染物的原理。
3.采用觀賞植物修復土壤重金屬污染的實驗研究(6學時):分組查閱資料,選擇合適的觀賞植物,研究觀賞植物對土壤重金屬的吸收和富集量,評價觀賞植物修復土壤重金屬污染的性能。該實驗一方面可讓學生深入了解植物對重金屬的吸收和生物富集的概念,掌握生物富集系數和轉移系數的計算,另一方面也可幫助學生理解重金屬污染土壤的植物修復技術原理,掌握超積累植物的篩選方法。
三、教學方式的應用
1.多媒體與板書相結合的講授方式。講授法是教學中最基本、最常用的方法,特別是對于理論基礎概念、專業性基礎知識點的講解。多媒體技術是指將文字、圖像、聲音等承載信息的載體結合在一起,并通過計算機進行綜合處理和控制的技術。利用多媒體教學可以將抽象的知識形象化,給學生以視、聽新感覺,調動聯想思維,提高學生的學習興趣,如在講污染物對植物超微細胞結構的損傷時,可以通過直觀的照片展示不同濃度的污染物脅迫下,植物細胞的細胞核、葉綠體、線粒體等細胞器的損傷情況,能夠激發學生的學習興趣,更利于學生對相關知識點的掌握。但是多媒體技術也存在一些弊端,如播放速度快,信息量大,不利于學生對知識的接受,缺乏足夠的時間消化和記筆記,因此,應根據具體知識內容,將多媒體教學和板書有機結合起來,特別是重點概念,通過板書的形式,放慢講授速度,加深學生對相關知識點的理解。
2.案例教學與學生演講相結合的方法。污染生態學的課程內容是以生態學原理為基礎,通過大量的案例分析污染生態過程中植物、動物和微生物等有機體的生態響應機制和其毒害表現,探討污染控制和污染修復生態工程的學科。但是環境中污染物種類眾多且對生物具有不同的毒性效應,課堂學時有限,僅能挑選比較經典的案例進行講解。另一方面,傳統的“教師講、學生聽”的授課方式作為主要的教學方式在調動學生積極性方面效果欠佳。因此,對于比較重要的知識點,可指定閱讀材料或要求學生自己查閱最新資料與案例,做成PPT在課堂上進行講解,教師給予針對性點評并引導學生討論。如生物對污染物的吸收和遷移章節中,比較經典的案例是鉛和鎘在玉米根系中的吸收和遷移,可以引導學生查閱鉛鎘等在其他植物或土壤-植物體系中的遷移規律,并在課堂上講解、討論植物吸收重金屬的途徑。該方法不僅能夠調動學生學習積極性、提高學生的表達能力,活躍課堂氣氛,也能使學生了解學科最近的研究進展,加深對相關知識的理解,拓展知識面。
3.專題講座。污染生態學具有現實性、綜合性和研究性,是一門發展中的學科。隨著學科之間不斷交叉滲透,其學科內涵更加豐富。而且,隨著研究的深入,對于污染生態學中出現的新污染物、新問題的認識也不斷深入。因此,有必要開展污染生態學的研究前沿與展望的專題講座。專題講座主要介紹目前污染生態學和環境科學領域一些熱點問題的研究進展,如藥品與個人護理用品、內分泌干擾物、生態風險等。這些新興污染物和人類生活息息相關,通過專題講座,可以使學生了解環境中的新興污染物對人類身體健康的影響,培養學生的環保意識,同時激發學生對科研的興趣,吸引一批學生投身于科研事業中。
四、結語
《污染生態學》是生態學專業的重要專業課程,具有現實性、綜合性和研究性的特點。在教學過程中,應結合本課程的特點與學科優勢特色,優化教學內容,并合理設置實驗實踐環節,使理論與實踐有機結合起來,激發學生的學習興趣,提高學生的動手能力和發現問題解決問題的能力,培養學生的創新意識、科研能力和綜合素質。
參考文獻:
社科文獻出版社出版的《中國青年發展報告·2013》指出,經粗略估計,北京約有16萬“蟻族”,生活在高校周邊或人口流動聚集區。這些人月平均工資為4133元,低于全市職工月平均工資4672元(2011年度),該群體人均居住面積“10平方米及以下”的占到67.8%。
數字解讀:“蟻族”概念提出者、青年學者廉思認為,從“天之驕子”到“蟻族”,中國的高等教育機制負責篩選社會精英的作用已然消失。讓所有大學畢業生都參與到國家事務的管理中,不現實;從事低端或純體力勞動,又不符合人才培養的模式。事實上,任何國家都不可能保證所有成員的成功。所以,成功的主流價值觀,應該是讓弱者能得到一定的安慰,而不至于對成功者乃至社會產生怨恨。
390億或撬動4000億
數據顯示,載人航天工程實施20年,中央財政共安排人民幣390億元,主要用在技術研發、樣品研制、飛行產品的生產,試驗設施設備的建設以及大量的地面試驗和飛行試驗的消耗。美國、歐洲多家研究機構采用不同模型和方法的評估結果顯示,航天領域每投入1元,將產生7元~12元的回報。這意味著390億元載人航天工程或將催生4000億元左右產業空間。
數字解讀:木糖醇口香糖、有機菜品、運動鞋鞋底、數字高清電視這些都來源于載人航天技術。分析師說,從經濟規律和國外的經驗看,航天等偏軍用技術的發展,不僅會帶動中國的軍工和與之相關的高新技術等產業,還會在技術成熟的情況下,更廣泛地運用到民間領域,誕生更多類似北斗導航這樣的民用產品。
數萬億
數據顯示,我國受重金屬污染的耕地面積已達2000萬公頃,占全國總耕地面積的1/6,防治形勢十分嚴峻,并且還呈現不斷加劇的趨勢。據估算,如果對這些耕地進行修復,需求資金將要數萬億元。再加上我國目前土壤污染底數不清、土壤修復相關法律和標準缺失,我國耕地重金屬污染修復任重道遠。
數字解讀:與大氣和水污染相比,土壤修復顯得更加困難。與一些有機污染物不同,土壤中的重金屬無法降解,與土壤分離難度非常大,修復非常困難。業內專家一致認為,當務之急是控制源頭污染。須源頭控制、過程阻斷、末端治理相結合,千萬要防止再走先污染后治理的經濟發展之路,這也是目前我國所提倡的生態文明的核心內容之一。
百萬噸
2012年中國三大主糧進口猛增。據海關總署統計,玉米進口521萬噸,同比增長了197%;小麥進口369萬噸,同比增長195%,超越2005年的354萬噸。稻米進口231.6萬噸,同比增長了305%,這也是12年來稻米進口量首次超過百萬噸大關。如果按照這樣的增長速度計算,自給率很高的中國三大主糧品種均有可能步大豆的后塵。中國的糧食進出口政策向來以“調節余缺、調節品種、保持適量進口和出口”為宗旨,但從實際調控結果來看未達目的。
數字解讀:根據中儲糧的公開說法,2012年糧食庫存增加量遠遠超過凈進口增量。這說明,中國谷物進口激增的原因不在于“缺口”而在于“價差”。中國的糧食進出口政策秉持“調節余缺”的思想。但以低價格出口糧食,一直是發達國家爭取國際貿易主動權的常用手段。
七成
摘要:隨著我國近幾年經濟的快速發展和城市化進程的加快,城市環境越來越受到人們的關注。由于居住環境周邊的污染給居民生活造成危害情況在我國成為非常嚴重的社會問題。
關鍵詞:城市居民環境污染危害
《中國綠色國民經濟核算研究報告》中顯示,我國平均每1萬個城市居民中有6個人因為空氣污染死亡,每年全國因環境污染造成的經濟損失為5118億元,占當年GDP的3.05%。國家環保總局和國家統計局對各地區和42個行業的環境污染實物量、虛擬治理成本、環境退化成本進行了核算分析,其中,水污染的環境成本為2862.8億元,占總成本的55.9%,大氣污染的環境成本為2198.0億元,占總成本的42.9%;固體廢物和污染事故造成的經濟損失為57.4億元,占總成本的1.2%。
一、環境污染的來源和危害
目前,根據我國權威機構的調查顯示,煤炭、電力、化工、造紙、電鍍等行業成為環境污染的主要來源。
1.空氣的污染,工業生產是大氣污染的一個重要來源,主要來源是生活爐灶與采暖鍋爐,城市中大量民用生活爐灶和采暖鍋爐需要消耗大量煤炭,煤炭在燃燒過程中要釋放大量的灰塵、二氧化硫、一氧化碳、等有害物質污染大氣。特別是在冬季采暖時,往往使污染地區煙霧彌漫,嗆得人咳嗽,這也是一種不容忽視的污染源。特別是城市中的汽車,量大而集中,排放的污染物能直接侵襲人的呼吸器官,對城市的空氣污染很嚴重,成為大城市空氣的主要污染源之一。汽車排放的廢氣主要有一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和碳氫化合物等,前三種物質危害性很大。大氣污染物排放主要集中在電力、非金屬制品、鋼鐵和化工四個行業中,是未來一段時間內大氣污染物治理的重點行業。煙塵和工業粉塵的處理率相對較高,但二氧化硫治理任務仍然艱巨,這些污染中屬空氣的污染,氣味刺鼻,聞著就頭暈。在大氣污染物排放量大的行業中,其污染物的去除率普遍不高。煤礦洗選廠周邊環境污染也比較嚴重,一個小型火電廠,它的煙塵就可以污染周邊幾公厘的居民,讓你平時不敢開窗,家庭到處都是煤粉灰,讓周邊的居民深受其害。隨著國家要求拆除小型火力發電廠,這一情況將逐步會得到解決。
2.水的污染,污水隨意排泄,污染了飲用水源,而從近年發生的水危機事件來看,江河湖渠的水源因受到外界因素的干擾,遭受不同程度污染的可能性越來越大。僅在2011年,便有多起事件見諸媒體:6月,杭新景高速公路上的兩輛貨車追尾,致使約20噸苯酚泄漏并隨雨水流入新安江,造成杭州等城市居民瘋狂搶水;同年7月底的山洪暴發,致使岷江沿岸一座尾礦庫的電解錳礦渣進入涪江,約50萬居民飲用水受到影響。
3.垃圾的污染
現在有些企業采取的垃圾處理方法不合法,比如說大型醫院焚燒醫藥垃圾,醫院應該有專用的醫療垃圾處理辦法或防污染的焚燒爐,而有些醫院不按規定辦,或是舍不得錢,居然在明坑內焚燒醫療垃圾。造成居民飽受濃煙的傷害。部分垃圾會收集進行處理,多數是填埋。生活中出現的廢棄物很多不可降解,塑料、橡膠、日用品的包裝廢棄物等,很長時間都無法降解,所以出現了垃圾難的情況。如果隨便找一個地方填埋,可能會造成附近地下水污染,帶來長遠影響。
4.各種污染對人體的傷害程度
鍋爐焚化過程排放的可吸入懸浮粒子會傷害人的肺部功能;工廠排放的二氧化碳會刺激人的眼睛和鼻粘膜,排放的一氧化碳會傷害人的心臟;汽車尾氣排放的臭氧、二氧化碳等污染物傷害人呼吸系統
二、如何治理污染對城市居民的危害
國家環保總局副局長潘岳表示,圍繞綠色國民經濟核算,我們環保部門下一步要切實做好全國地下水污染調查、全國土壤污染調查和全國污染調查等三項基礎性調查工作。
1.經濟發展欠下的環境債
核算表明,全國因環境污染造成的經濟損失為5118億元,占GDP的比例為3.05%。
這是我們為經濟發展付出的環境退化成本,這是否意味著我們的綠色GDP就占傳統GDP的96.95%呢?國家環保總局副局長潘岳給出了否定的回答。他解釋說,綠色GDP是一個內涵非常豐富的概念,廣義的GDP不僅要從傳統的GDP中扣除自然環境部分的虛數,即資源和環境耗減成本;還要從中扣除人文社會部分的虛數,包括家庭服務、犯罪以及對國民福利有負面影響的產業,如煙草行業。“今天公布的這個綠色GDP并不是完整的,這個3.05%只是冰山一角。”潘岳說。這樣的一個數據表明,我們正在為經濟發展的環境債而付賬。
2.環保治理的高額成本
污染扣減指數1.8%,專家稱之為虛擬治理成本。環境規劃院總工程師王金南說,這個數字意味著,要將排放到環境中的主要污染物全部去除,需要付出的成本占GDP的1.8%。潘岳用例子做了說明:“如果我們把生水燒開或用家庭凈水器過濾一下,需要為此支付電費等處理成本,可能占我們收入的1.8%。但如果我們不進行任何處理,直接喝生水,由此生病就可能最少花費我們收入的3.05%。”
我國的環境形勢依然十分嚴峻,長期積累的環境矛盾尚未解決,新的環境問題不斷出現,特別是重金屬污染危害日益顯現,嚴重危害人民群眾身體健康。2010年,環境保護部將組織編制重金屬污染綜合防治規劃并制定實施考核辦法,會同有關部門對規劃實施情況進行監督檢查,全面開創重金屬污染防治工作新局面。其中,組織編制重金屬污染綜合防治規劃是重點,以重點防控區域污染源防治為主要內容,按照誰污染、誰治理和統籌規劃、突出重點、分期實施的原則,劃定重點防控區域,明確防治目標、任務和政策措施,重點解決污染嚴重、威脅人民群眾健康的重金屬排放企業污染問題,努力推動發展方式轉變和產業結構調整,為促進經濟社會平穩較快發展,維護人民群眾環境權益和身體健康做出應有貢獻。
城市環境污染對其城市居民的生理、心理、工作、學習、休閑及社會活動都產生一定程度影響,通過對城市居民的調查發現,雖然不同的居民對其所在環境的質量評價稍有差異,但都表示了環境污染對自己的身體健康、日常生活、學習、工作、居所的選擇及遷居的意向存在一定的影響,也反映出城市居民的環境意識總體上已經達到了較高水平。我們認為,相關環保部門可以考慮通過以上途徑積極宣傳環境污染的危害,讓更多的市民認識到保護好環境的重要意義;更重要的是要通過對環保行為的表揚、獎勵等正確引導、激勵市民,讓市民們積極地行動起來,將保護環境落實到行動上。
參考文獻:
現在一般認為,土壤退化(soildegradation)是指在各種自然和人為因素影響下,導致土壤生產力、環境調控潛力和可持續發展能力下降甚至完全喪失的過程。簡言之,土壤(地)退化是指土壤數量減少和質量降低。數量減少表現為表土喪失、或整個土體毀壞、或被非農業占用。質量降低表現為物理、化學、生物方面的質量下降。
為了正確理解土壤退化的概念,可從以下方面進行認識:土壤退化的原因:土壤退化雖然是一個非常復雜的問題,但引起其退化的原因是自然因素和人為因素共同作用的結果。自然因素包括破壞性自然災害和異常的成土因素(如氣候、地形等),它是引起土壤自然退化過程(侵蝕、沙化、鹽化、酸化等)的基礎原因。而人與自然相互作用的不和諧即人為因素是加劇土壤退化的根本原因;土壤退化的本質:就是土壤資源的數量減少和質量降低。土壤資源在數量上是有限的,而不是無限的。隨著土壤退化的不斷加劇,土壤數量逐漸減少,土壤質量也在不斷的降低。
2城市園林綠地的分布
城市園林綠地的土壤呈斑塊狀不連續分布,散布于公園、花園、庭院、道路兩旁等地域上。這些地域并存著不同時代類型的土壤,具有較大的時空變異性,相鄰的土壤在發生上可能毫無聯系,因此城市園林綠地土壤往往呈現地帶性微域分布。其分布范圍是人為主觀劃分出來的,包括公園綠地土壤、隔離帶綠地土壤、街道綠地土壤、居民區綠地土壤、單位環境綠地土壤等。
3城市園林綠地退化的特點
土壤生態退化是由于人類活動的干擾和惡劣自然環境條件的作用或二者共同作用下造成的土壤生態系統結構破壞,調節功能衰退,土壤生物多樣性減少,土壤生產力下降及土壤荒漠化、干旱化、板結化、酸化、鹽堿化、養分虧缺與失衡等一系列土壤生態環境惡化的過程和現象,被稱為“寧靜的災害”。土壤生態系統的退化實質上是土壤生態系統遭受破壞或者各個子系統之間不協調發展的結果。由于城市綠地系統是城市系統內唯一執行自然“納污吐新”的負反饋調節機制的子系統,城市土壤作為城市綠地系統的基礎,遭受到城市活動和城市化過程帶來的環境壓力,造成城市綠地土壤的物理和化學性質發生很大變化,土壤質量降低。這些變化往往影響到樹木、花草的正常生長,從而極大地影響綠地質量和綠化效果。
城市園林綠地土壤受工業快速發展、人口高度密集和強烈的人為活動的影響,雖然其六大功能并不會完成轉變或徹底喪失,但在遭受強烈人為擾動和重新堆積后,城市園林綠地土壤的原有性狀被破壞,并伴隨著不同類型、不同程度的土壤污染,從而形成了城市園林綠地土壤不同于其它土壤類型的特點:自然層次紊亂,成分復雜、侵入體多,物理性質不良,有機質和養分缺乏,污染因素增多,PH值偏高或異常,扎根條件限制。城市園林綠地土壤的這些特點會不同程度地限制其功能的發揮。如土壤污染導致生產力水平下降,污染物積累,造成土壤環境容量減小和“化學定時炸彈”等諸多危險,所有這些特點如果超過土壤生態系統的生態閾限,必然導致城市園林綠地土壤的生態退化4土壤退化的后果
土壤退化對生態環境和國民經濟造成巨大影響。其直接后果有:生態系統的平衡和穩定遭到破壞,土壤生產力和肥力降低;破壞自然景觀及人類生存環境,誘發土被破壞、水系萎縮、和氣候變化;化肥使用量不斷增加,而化肥的報酬率和利用率遞減,環境污染加劇;人地矛盾突出,生存環境惡化。
5城市園林綠地土壤的生態恢復與措施
加大宣傳力度,增加人們對土壤退化的危害及其嚴重性的認識,同時要制訂有關政策,制止助長土壤退化的行為。
合理施肥。合理施用化肥,調節有機肥與無機肥施用比例,適當減少化肥施用量和增加有機肥的施用量,有利于改善和提高土壤肥力、防止耕作土壤退化。
合理灌溉。合理的灌溉應是依作物的不同類型和生長期,選擇合理的灌溉方法、水量和時間以及使用無污染的灌溉水。
減少土壤的農用化學品投放量。大量施用化肥導致土壤養分比例失凋、作物養分中毒及地下水的污染;使用農藥和化學除草劑所帶來的生物鏈破壞、對土壤的污染以及由此而引起的農產品污染。這不僅在一定程度上導致了上壤的退化,而且還危害到人類的安全和健康。采用抗性較強的植物品種,做到適時施用農藥;適當耕作除草,減少除草劑的用量。
增強環保意識,減少工業污染物的排效,防止土壤的化學污染。不同綠地類型的恢復實施措施,針對不同綠地的的退化的恢復措施
生產用地。由于常年有產品輸出,在起苗時常帶走一定量的肥沃表土,根層土壤肥力下降,地力消耗很大。要適當補充養分,施肥改土以增加有機質,才能達到輸出優質苗木的需要。
公園、廣場、小區綠地。由于人流量大,人為干擾很強烈,行人踐踏嚴重,影響植物的生長和健康狀況。對于退化公園、廣場綠地的恢復可以通過加設綠地圍欄等防護措施,設置圍欄后可改變地表結構及土壤的理化性狀,提高自然含水量,有利于有機質和養分進入良性循環。小區綠地可以將植物凋落物歸還土壤,用以熟化土層,土壤性質和肥力就會朝著良性方向發展。
道路交通綠地。土壤前期受機械壓實,后期人為踐踏相當嚴重,樹木凋落物被清走,土壤難以進入良性循環。不透氣鋪裝道路,人行道樹木生長易受阻,筑路時的渣礫、石灰較多,PH值增高,樹木受害,汽車尾氣污染等也使土壤難以進土良性循環。可以通過改善人行道不透氣鋪裝,鋪裝透氣磚,增加透氣性,加速養分轉化,提高供肥能力;逐年減少土壤中的礫質含量,改善其物理性狀;在施工中注意熟化土的保存,避免生土覆蓋熟土;防止城市生態環境的污染,如汽車尾氣含量限制在排放標準之內,盡量排除廢渣等堿性垃圾,改善PH值。
針對不同的退化特點的恢復措施:城市綠地土壤的PH值。土壤PH值太高可以用有機物或硫化廢物進行改善;PH值太低就可用石灰進行改善。還可以選擇一些對酸有較強抗性的植物來改善土壤性質。
重金屬含量太高。重金屬不能被微生物分解,可被生物富集。土壤一旦被重金屬污染,其自然凈化和人工治理都非常困難。受重金屬污染的土壤可以用有機肥通過吸附作用加以改良,也可以施加抑制物(如石灰、磷酸鹽、硅酸鈣等)使之成為難溶化合物,以暫時降低重金屬的轉移。此外通過生物改良措施,種植一些吸收重金屬的植物,也可達到目的。如蕨類植物蜈蚣草對砷具有很強的超富集能力。
鹽分太高。可以采取灌溉的方法對土壤進行改善,也可以種植植物。它們能從土壤中吸收超量鹽分,并在葉子中富集,當它們分解后釋放出的鹽可以阻礙其它植物生長。但是如果配合干擾行為,即在這些植物開始分解前將其清除,那么這種植物的種植就有助于改善鹽堿土壤。
營養缺乏。最切實有效的方法是種植豆類植物,利用其固氮作用來增加營養;另一種方法是施用有機肥料,增強土壤微生物的活性,逐漸恢復退化土壤的含磷量。城市綠地土壤是綠化植物的直接載體,土壤質量是城市綠地質量的關鍵。改良和培育土壤,保持“地力常新”,提高土壤質量,是一項具有戰略地位的重要工作。城市綠地的持續穩定發展首先要解決城市綠地土壤的質量問題。現在,城市綠地土壤處于一種退化狀態,后果嚴重,城市綠化的主管部門應及時地根據城市綠地土壤的分布和退化特點,采取必要的措施,使退化的城市園林綠地土壤恢復到健康狀態,做到根據綠地植物的生態要求,選擇適宜的土壤;根據土壤的肥力特征和生態特性,選擇適宜的植物進行合理配置,充分發揮城市園林綠地土壤的功能,使城市園林綠地的生態作用、游憩作用、景觀作用和滅災作用得以最大限度的發揮。
論文關鍵詞:城市園林綠地土壤;土壤退化;退化土壤的恢復
論文摘要:城市園林綠地在改善城市生態環境和美化城市景觀方面起重要作用,由于人類活動的干擾使城市園林綠地土壤成為退化的土壤。城市園林綠地土壤的恢復與重建,對城市園林綠化的持續發展具有非常重要的意義。
參考文獻
[1]曹勇宏城市綠地系統建設的生態對策