土壤環境污染研究*

李玉國陳風琴，2史秀娟

(1.山東省水利科學研究院，山東 濟南 250013;2.西安建筑科技大學環境與市政工程學院，陜西 西安 710055)

土壤環境污染研究*

李玉國1陳風琴1，2史秀娟1

(1.山東省水利科學研究院，山東 濟南 250013;2.西安建筑科技大學環境與市政工程學院，陜西 西安 710055)

通過分析土壤環境污染現狀、特點、危害，并針對重金屬污染、化肥污染、農藥污染及農膜污染提出了防治措施。由于土壤環境污染具有隱蔽性、滯后性、區域性、不可逆性、累積性和難恢復性等特點，在研究治理已有的土壤環境污染問題的同時，要警惕新的土壤污染，對新的土壤污染應以“預防”為主。在加強管理的同時，積極研究土壤環境污染的控制與修復技術，并針對各個地區不同的情況，選擇適合本地區的行之有效的修復措施。

土壤;土壤環境污染;防治措施

土壤是一切陸生生物的載體，也是地球表層生物活動最活躍的部分，隨著人類活動對環境影響的加劇，原生植被受到破壞，各種污染物不斷在土壤中富集，引起土壤質量惡化，導致土壤污染。目前對土壤污染較為普遍接受的定義是:人類活動產生的或天然的污染物進入土壤，使該污染物的量在土壤中積累到一定程度引起土壤質量變化，以至導致土壤失去其原來正常功能和作用的過程和現象［1］。具體地說，污染物質是指與人為活動有關的和天然的對環境要素正常功能發揮和人體健康產生負面作用的各種自然及人造物質，包括重金屬、化學農藥及其他人造化學品、放射性物質、病原菌等。

1 土壤環境污染現狀

1.1 重金屬污染狀況

重金屬對土壤的污染具有隱蔽性、滯后性和累積性等特點。受土壤物理化學吸附、化學吸附和生物富集等因素的影響，土壤重金屬超過土壤環境容量，污染將在很長時間內難以消除。土壤中的重金屬一方面影響土壤養分轉化等生化過程和平衡，降低土壤的生物學功能，另一方面影響植物的生理生態活動，降低植物的產量和品質，并通過食物鏈影響人類的健康。目前世界各國土壤都存在不同程度的重金屬污染，全世界平均每年排放Hg約1.5× 104t，Cu為340×104t，Pb為500×104t，Mn為1500×104t，Ni為100×104t［2］。一些國家如英國、美國、瑞典、加拿大、澳大利亞等土壤中重金屬Cd、Pb、Cu、Zn濃度與歐共體推薦的最大量相比都出現了不同程度的污染。據農業部環境監測系統近年的調查，我國24個省市城郊、污水灌溉區、工礦等經濟發展較快地區的320個重點污染區中，污染超標的大田農作物種植面積為60.6×104hm2，占調查總面積的20%，其中重金屬含量超標的農作物種植面積約占污染物超標農作物種植面積的80%以上，尤其是Pb、Cd、Hg、Cu及其復合污染最為突出。

1.2 化肥污染狀況

由于人們為追求單位面積農業作物產量的提高，大量使用化學肥料，我國當前化肥污染嚴重，自20世紀80年代開始，化肥施用量不斷增加，2005年達到5.4257×107t，平均氮施用量超過220kg/hm2。預計到2030年將超過6.0 ×107t［3］。重金屬和一些有機物是化肥的主要污染物，化肥生產過程從原料開采到加工生產，帶進一些重金屬元素或有害物質，主要是Zn，Ni，Cu，Co，Cr，其中磷肥最多。尿素、氯化鉀、硫酸銨、磷酸銨分別含銅0.36，3.0，0.5，3－4mg/kg;含鋅0.5，3.0，0.5，80mg/kg;含錳0.5，8.0，70，115－200mg/kg;含鉬0.2，0.2，0.1，2.0mg/kg;尿素、氯化鉀含鉛分別為4.0，88mg/kg，含鎘分別為1.0，14.0mg/ kg［4］?；手兄饕袡C污染物是POPs，有鄰苯二甲酸酯類、硝基苯類、氯代烯類等，含量897.10－9764.57ug/kg。其次還有醚類、胺類、多環芳烴、氯代烷類等，含量138.02－241.53ug/kg［5］。

1.3 農藥污染狀況

我國是農藥消費大國，農藥可經多種途徑污染土壤，農田噴施農藥的25%－30%以及土壤殺菌劑、地下害蟲防治劑和除草劑直接落入土壤，附著在農作物上的，殘留在農作物中的，飄浮在大氣中的農藥因風吹雨淋、農作物秸稈還田腐爛和降雨進入土壤，使得施用農藥總量的80%－90%最終進入土壤環境，形成對土壤的污染，對農藥包裝物處置不合理，也會造成土壤污染。我國農藥年產量達7.517×105t，農藥總施用量達1.30×106t，平均施用量14kg/hm2，比發達國家高l倍，水稻過量施用達40%，棉花達50%，蔬菜和瓜果類作物較糧食作物高1－2倍［6］，長江流域保護地蔬菜用藥量一般在30－45kg/hm2，有的高達75kg/hm2，其中90%是高毒高殘留農藥，低毒的生物農藥僅占2%－3%;而北方保護地蔬菜用藥量更大，甲胺磷、敵敵畏、敵百蟲、樂果和氧化樂果5種劇毒農藥就占總藥量的44.7%［7］。而農藥的利用率只有10%－20%，比發達國家低10%－20%，殘余部分直接對土壤造成污染，尤其是毒性大，難降解，高殘留類農藥，嚴重破壞生態環境［8］。超負荷連年使用農藥，殘留量遠遠超過土壤的自凈和降解能力，導致土壤生產能力、調節、自凈和載體功能受到嚴重損害。

1.4 農膜污染狀況

農膜是高分子有機物，在土壤中主要殘余成分是聚烯烴類化合物，不易降解，降解周期可達數百年。我國地膜一般分子量在2萬以上，至少需要200a才能降解;農膜的一些添加物質對作物有毒害，農田大量使用農膜，清理不徹底造成農膜殘留污染土壤。我國有2.0×107t地膜用于6.0×107－7.0×107hm2作物種植和農業生產的其它用途，回收率不足30%，每年土壤中農膜殘留量達1.0× 107t，約45kg/hm2，而京、津、滬、哈等大城市郊區殘留量高達90－135kg/hm2。用地膜5a的土壤，殘留量可達325.05 kg/hm2，作物減產24.7%;土壤中殘膜達877.5 kg/hm2時，蔬菜減產14.6%－59.2%［3］。隨著地膜用量的不斷增加和連年使用，在土壤中不斷積累，破壞土壤結構，使微生物活性受到影響，阻礙植物根系生長發育和水肥運移，嚴重影響植物的正常生長，造成農作物減產，成為土壤污染的極大隱患。

2 土壤環境污染特點

土壤污染的第一個特點是具有隱蔽性。它不像大氣、水體污染一樣容易被人們發現和覺察，因為各種有害物質在土壤中總是與土壤相結合，有的有害物質被土壤生物所分解或吸收，從而改變了其本來性質和特征，它們可被隱藏在土壤中或者以難于被識別、發現的形式從土壤中排出。當土壤將有害物質輸送給農作物，再通過食物鏈而損害人畜健康時，土壤本身可能還會繼續保持其生產能力。

土壤污染的第二個特點是累積性。土壤對污染物進行吸附、固定，其中也包括植物吸收，從而使污染物聚集于土壤中。在土壤的污染物中，多數是無機污染物，特別是重金屬和放射性元素都能與土壤有機質或礦物質相結合，并且長久地保存在土壤中，無論它們如何轉化，也很難重新離開土壤，成為頑固的環境污染問題;而有機物在土壤中能受到微生物分解而逐漸失去毒性，其中有些成分還可能成為微生物的營養物源。

土壤污染的第三個特點就是土壤污染主要是通過它的產品——植物表現其危害性。植物從土壤中吸取它所必需的營養物質以外，同時也被動的吸收土壤中的有害物質，使有害物質在植物體內富集以至達到危害生物自身或人、畜的含量水平。即便沒有達到有害水平的含毒植物性食物，只要被人、畜使用，當它們在人或動物體內排出率較低時，也可以日積月累，最后引起病變。

土壤污染的第四個特點是難恢復性。土壤本身有凈化作用，但是，由于污染物在土壤中揮發、稀釋、擴散、降解、被土壤膠體吸收脫離生物循環，使其濃度變小或無毒的過程比較漫長，甚至有些重金屬污染具有不可逆轉性。

3 土壤環境污染危害

土壤處于大氣圈、巖石圈、水圈和生物圈之間的過渡地帶，是聯系有機界和無機界的中心環節。隨著經濟快速發展和人類活動加劇，土壤污染日益嚴重，受污染的土壤系統會向環境輸出物質和能量，引起大氣和水體的二次污染，同時污染物質影響農作物的產量和品質，并通過食物鏈、飲水、呼吸或直接接觸等多種途徑危害動物和人類的身體健康。

3.1 土壤污染對人體健康的危害

目前土壤污染對人體健康的影響與危害已受到越來越多的關注。土壤中污染物主要是通過食物鏈富集、飲水、呼吸或直接接觸等途徑危害人類的身體健康，其中食物鏈是最重要的影響途徑。當前中國很多菜地土壤已受到了不同程度的重金屬污染，蔬菜中重金屬含量普遍超標，給人體健康帶來了極大的威脅。研究表明，Pb、Cd、Zn等重金屬進入人體后會損壞內臟器官，干擾正常代謝，并使細胞組織發生癌變或突變。同時，進人土壤的持久性有機污染物隨著食物鏈進入人體，在人體內臟器官中富集，干擾機體內分泌系統的功能，導致人體的內分泌系統、免疫系統、神經系統等出現異常，產生各種毒效應。

3.2 土壤污染對生態安全的危害

土壤污染對生態系統的影響與危害主要表現在土壤中的污染物可以通過徑流和淋洗作用進入水體，污染地表水和地下水，或者是在風的作用下以揚塵進入大氣環境。據報道，全世界施用于土壤的肥料的30%－50%會經淋溶作用進入地下水中，使地下水受到硝酸態氮的污染;部分有機污染物和Hg等則多以氣態或甲基化形式揮發進入大氣環境。其次，土壤中的污染物會影響土壤微生物的生長繁殖以及新陳代謝過程，導致土壤微生物群落，土壤酶活性，土壤代謝和生化過程等正常生理生態功能失調，農作物產量和品質下降。當前農田土壤污染是導致農產品品質不良的重要根源。

4 土壤環境污染防治措施

土壤環境污染防治包括兩方面的任務:一方面是“防”，盡可能控制和消除污染源，另一方面是對已被重金屬和農藥污染的土壤進行改造、治理，以消除污染或調控以限制其危害。

4.1 對重金屬污染的防治措施

(1)發展清潔生產、控制和消除工業“三廢”排放。發展清潔工藝，加強“三廢”治理，是削減、控制和消除重金屬污染源的最有效措施。清潔工藝的戰略主要是從原料到產品、最終處置的全過程中減少“三廢”排放量，以減輕對環境的影響。如發展閉路循環，無毒工藝、節約能源、消除有毒原料，對工業“三廢”進行回收利用，化害為利等措施。

(2)嚴格執行標準，加強污染區的監測和管理。一切灌溉用水必須符合標準才能用于農田灌溉，對污灌區水質加強監測和管理，還必須嚴格控制農田施用的污泥中的重金屬含量。

(3)提高土壤的緩沖和自凈能力。采取增施綠肥、廄肥、堆肥、腐殖酸類物質等有機肥，以增加土壤有機膠體的含量，或砂摻粘，改良砂質土壤等都可提高土壤的緩沖能力和自凈能力，增加土壤環境的容量。

(4)施用改良劑或植物吸收去除重金屬。向土壤中施加化學物質，以降低重金屬的活性，減少重金屬向植物體內的遷移，控制重金屬進入食物鏈。常用的改良劑有:石灰、碳酸鈣、磷酸鹽、胡敏酸、雞糞等。另外可選育或栽培有較強吸收土壤重金屬能力的植物，以降低或消除土壤的重金屬污染，是近年來研究的一種好方法。

(5)客土、換土法和水洗法。客土法是在被污染的土壤上覆蓋非污染的土壤。換土法是部分或全部挖除污染土壤而換上非污染土壤。水洗法是采用清水灌溉稀釋或洗去重金屬離子，適用于小面積嚴重污染土壤的治理。

4.2 對化肥污染的防治措施

(1)強化環保意識，加強監測管理。加強教育宣傳，提高群眾的環保意識，使人們充分意識到化肥污染的嚴重性，調動廣大公民參與到防治土壤化肥污染的行動中。注重管理，嚴格化肥中污染物質的監測檢查，防止化肥帶入土壤過量的有害物質。制定有關有害物質的允許量標準，用法律法規來防治化肥污染。

(2)深入推廣測土配方施肥技術。根據作物需要規律、土壤供肥性能與肥料效應，在以有機肥為主的條件下，產前提出施用各種肥料的適宜用量和比例及相應的施肥方法。推廣配方施肥技術可以確定施肥量、施肥種類、施肥時期，有利于土壤養分的平衡供應，減少化肥的浪費。

(3)增施有機肥，降低土壤化肥污染。施用有機肥，能夠增加土壤有機質、土壤微生物、改善土壤結構，提高土壤的吸收容量，增加土壤膠體對重金屬等有毒物質的吸附能力。另外，作物秸稈本身含有較豐富的養分，推行秸稈還田也是增加土壤有機質的有效措施。

4.3 對農藥污染的防治措施

(1)對農藥施用加強管理。建立農藥登記注冊制度，生產出售農藥品種及制劑，必須事先申請注冊。國外農藥也須登記，且需進行我國的田間藥效試驗和示范試驗，經審查批準后才可使用。并制定農藥的禁用和限用范圍，各國根據本國情況做出一些規定。我國1982年正式頒發《農藥安全使用規定》，明確規定了農藥的使用范圍，如禁用高殘留農藥DDT、六六六等，高毒農藥不準用于蔬菜、茶葉、果樹、中藥材等作物等。另外制定農產品中農藥的最大允許殘留量。

(2)合理施用農藥。要根據有害生物的發生發展規律，搞好植物病蟲害的預測預報工作，合理調配農藥［9］，掌握施藥的關鍵時期，合理地混用農藥，以便充分發揮不同農藥的特性，使用最少量的農藥，獲得最高的防治效果。

(3)推廣無公害的農藥品種和施用技術。農藥的生產要注重向高效、低毒、低殘留的方向發展，停止使用劇毒農藥。并且在施用技術上，要采用科學、合理、安全的農藥施用技術。發展無公害農藥，開展生物防治。

4.4 對農膜污染的防治措施

(1)研制和推廣對環境安全的可降解農用地膜?？山到獾霓r用地膜是指在覆蓋時有足夠的強度，并對土壤起到增溫保墑作用，而作物長成或收獲后能被光或土壤微生物降解成對土壤無害物質的一種薄膜。這種地膜一旦開發應用，能徹底消除白色污染。目前由于經濟技術的條件所限，這種地膜還不能大面積生產和使用。因此，針對目前地膜對環境的污染，一方面要人工揀去廢舊農膜，同時要進行地膜分解物對環境的安全性探索。

(2)對地膜使用加強管理。首先優化耕作制度，減少地膜使用量。通過糧棉、菜棉倒茬減少單位面積平均地膜覆蓋率。其次制定殘膜殘留量標準，超標準收費制度。不僅要限定每畝農田殘膜留量，還要規定地區農業用膜總體使用量，對于超過標準使用農業用膜的用戶或者農田廢膜量超過標準的地區實行超標準收費制度。

(3)鼓勵農膜的回收利用［10］，加快制定有關回收殘膜的經濟政策。對于農業廢膜，可以采取人工和機械回收相結合的措施，加大殘留地膜回收力度，減少農膜環境污染。除頭水前揭膜措施外，還可組織人力和勞力通過手工或耙子回收殘留地膜，在翻地、平整土地、播種前及收獲后可采用地膜回收機回收，也能收到較好的效果。同時，政府要制定一些優惠政策，例如稅收優惠、回收補償等措施以鼓勵回收、加工、利用廢舊地膜企業的發展，實現廢舊地膜的循環利用，變廢為寶。根據“誰污染、誰治理”的原則，要求地膜銷售部門和地膜消費者自行回收利用，降低對環境的污染;不能自行回收利用的企業或個人要交納回收處理費，用于對回收利用者的補償，實行廢膜的集中處理。

5 結語

我國土壤環境污染已較為嚴重和普遍。土壤污染不但影響農作物的產量和品質，而且涉及大氣和水環境質量，并通過食物鏈危害人類的生命和健康。只有清潔的土壤，人類才能有安全的食品。由于土壤環境污染具有隱蔽性、滯后性、區域性、不可逆性、累積性和難恢復性等特點。在研究治理已有的土壤環境污染問題的同時，要警惕新的土壤污染，對新的土壤污染應以“預防”為主。在加強行政管理、監督、監察、監測的同時，加強規范人類生產和生活對土壤環境造成危害的行為;對重點地區、重點行業、加強監管，確立優先控制區及控制對象;積極研究土壤環境污染的控制與修復技術，并針對各個地區不同的情況，選擇適合本地區的行之有效的修復措施。并限品種、限量、限時間地使用化學肥料、農藥、禽獸藥、飼料添加劑;加強無公害、綠色、有機農產品生產所用生產資料的開發技術研究。注重污染土壤對生產力的影響以及農作物生態毒理效應和致毒機理的研究。使農業發展走向節約資源，提高效率，少污染，生產安全無公害農產品的綠色農業發展之路，確保糧食生產安全和農產品食用安全。

(編輯:田紅)

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AbstractThrough analysis of status，characteristics，hazards of soil pollution，control measures were proposed to reduce to heavy metal pollution，fertilizer pollution，pesticide pollution and agriclutural film pollution.As the soil pollution is concealed，lagging behind，regional，irreversible，cumulative and hard to recover，existing soil pollution problems should solved，and at the same time the new soil pollution can not be ignored.Prevention measures should be taken for new soil pollution.While the management is strengthened，control and remediation of soil pollution should be actively studied.The appropriate restoration measures will be selected according to different situations in various regions.

Key wordssoil;soil-environmental pollution;prevention measures

A Study on the Soil Pollution

LI Yu-guo1CHEN Feng-qin1，2SHI Xiu-juan1
(1.Academy of Water conservancy Research of Shandong Province，Jinan Shandong 250013，China; 2 Xi’An University of Architecture and Technology，Xi’an Shaanxi 710055，China)

X53

A

1002－2104(2010)05專－0197－04

2010-04-27

李玉國，高級工程師，主要研究方向為農田水利。

﹡科技部國際科技合作與交流計劃項目(編號:2007DFB70200)，引進國際先進水利科學技術計劃項目(編號:201029)，國家科技支撐計劃(編號:2009BADA3B03)資助。