我國土壤環境污染現狀與監測方法

殷麗娜 郝桂俠 康杰

摘要：近年來，隨著我國經濟的快速發展，工業化、城市化進程日益加快，我國土壤污染形勢十分嚴峻，呈現出各種污染物復合并存的局面。文章主要分析了我國土壤污染現狀、特點及其危害，并介紹了當前國內外土壤污染物的監測方法。

Abstract： In recent years，with the rapid development of urbanization and industrialization in China. Soil pollution in China is so serious that various contaminants co-exist in the soil. The present situation of soil pollution， its special characteristics and its hazards in China is introduced in this article. Monitoring methods of soil pollution at home amd abroad are also introduced.

關鍵詞：重金屬污染;有機物污染;土壤監測

Key words： heavy metal pollution;organic pollution;soil monitoring

中圖分類號：X833 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）08-0173-03

0 ?引言

土壤污染主要是由人類生產、生活產生的“三廢”、生活垃圾、交通運輸、大氣降雨、降塵等物質通過大氣、水體、生物等進入土壤，當廢棄物的量超過土壤自身的承載能力時，就會對土壤生態系統產生影響，從而引起土壤的組成、結構以及功能發生變化。土壤不僅是生態環境的一個重要組成部分，更是人類不可或缺的生存場所，未來城鎮化、產業化和農業集約化是大勢所趨，我國土壤污染問題將愈加嚴峻。

1 ?土壤污染現狀

在上世紀七十年代之前，我國土壤污染只存在于局部地區，主要是點源污染。但隨著經濟的高速發展，快速建設的工業區、工業城市的出現，導致廢棄物越來越多，并且不斷累積到土壤中，久而久之，土壤環境的壓力愈加嚴峻，甚至土壤環境中出現了大面積的區域性污染狀況，嚴重影響了土壤環境質量。

我國土壤污染物種類多樣，按污染物性質分類，可將土壤污染分為放射性污染、生物污染、有機物污染、重金屬污染等。

1.1 土壤生物污染

土壤生物污染是指病原菌、寄生蟲等有害生物入侵土壤，破壞土壤生態系統，導致土壤質量的下降。土壤生物污染出現的主要原因是施用人畜糞便或者灌溉未經處理的工業廢水、生活污水，尤其是醫院污水。這些污染物中含有各種病原菌，包括痢疾細菌、肝炎病毒、傷寒桿菌蛔蟲等，這些病原菌有的能夠自然凈化消失，而有的會在土壤中大量繁殖，嚴重影響土壤環境，甚至危害農作物生長。人類若食用污染后的土壤中長出的農產品，極可能受到間接危害，或者不小心直接接觸到被污染的土壤，也可能會引發一些病癥的出現，十分不利于人體健康。土壤生物污染種群中腸道致病性原蟲和蠕蟲類是分布最廣的，有數據顯示，世界上至少一半人受一種甚至幾種寄生蠕蟲的感染。

1.2 土壤有機物污染

土壤有機污染物的主要來源是染料、噴涂、塑料制品、化工廠、石油、農藥等，其中農藥是最主要的有機污染物質。土壤農藥污染一般有兩類，分布是有機磷和有機氯農藥，其它土壤有機污染物還包括一些持久性有機污染物，比如多環芳烴、磺酰脲類除草劑、有機氮類殺蟲劑等。不可否認在農業生產中化學農藥的作用巨大，具體體現在作物病蟲害防治等方面，具有提高農戶的經濟收益起到了巨大作用，然而，在存在上述好處的同時，過量的農藥也給土壤環境帶來了巨大壓力，使其面臨著嚴峻的環境污染問題。被農藥長期污染的土壤會出現明顯的酸化現象，并且其土壤養分會大大流失;土壤的生物活性會降低，不利于土壤微環境;造成土壤孔隙度變小，極易導致板結。

土壤有機物污染和重金屬污染相比，具有復雜性和區域性的特點，不僅不利于農產品的健康生長，也對人類生命安全造成了極大威脅。土壤中滲入了有機污染物后，這些污染物會和土壤組分發生一系列的化學、物理及生物等過程，而經過這些過程土壤的養分會大打折扣。現階段土壤有機污染風險評估一般是采用土壤中有機污染物的總濃度，但該指標存在一定局限性，它能夠反映出其在土壤中的富集程度，但無法將植物中有機物污染的濃度及生態風險合理預測出來[2]。土壤有機污染物的賦存形態直接決定了其遷移轉化及生物有效性，因此認識土壤有機污染物賦存形態至關重要，不可或缺。因此，有機污染物的賦存形態是評估土壤及作物中有機污染風險的關鍵。

揮發性有機污染物嚴重危害著地下生物和地上植物，并且由于這些污染物質存在較大的揮發性，還會對大氣造成較大污染，大氣污染隨著空氣流動，再經過雨水的沖刷和淋溶，最終還會對土壤形成污染。土壤中的VOCs是一種特殊的土壤污染物，它具有不同于其他污染物的污染特性，比如多樣性、累積性、毒害性、揮發性等，由于這類污染物的成分具有較強的危害性和復雜性，其危險性較大，在土壤環境管理中應優先管理這類污染物質。基于此，國外很多發達國家都有相關規定，必須妥當處置揮發性有機污染，確保土壤及生物安全。

1.3 土壤重金屬污染

土壤重金屬污染的形成原因主要是重金屬或其化合物，其來源廣泛，包括汽車尾氣，采礦、化工、金屬加工、冶煉等工業排放的廢水、廢氣、廢渣，農藥和化肥的施用等。重金屬在土壤表現出不同的毒性，一般來說污染元素包括鎘、鎳、汞、鉻、鉛、銅等。土壤重金屬被植物、動物吸收富集，通過直接接觸或食物鏈傳遞等危害動物及人體的健康，引起骨痛病、水俁病以及癌癥的高發生率。具體來說：鉛對人體存在較大危害，尤其是在人體骨髓造血系統、神經系統方面，并且鉛不斷在人體里積累的話，還會損害人的腎臟疾病，威脅人的智力發展;若農產品被鉛污染了，此類農產品若被人類食用了將對人類造成極大的危害。此外對人體損害較大的還有三價鉻和六價鉻，三價鉻對人體的危害已然十分嚴重，存在致畸致殘作用，而六價鉻的毒性比其更甚，嚴重的甚至會引發鼻咽癌和肺癌。

土壤重金屬含量過高會直接影響到農產品的生長和質量，導致其產量降低。因為重金屬含量過高的土壤無法保證農作物正常的生理系統發展和發育過程完善，在這種情況下其產量和品質必定大打折扣。例如：過量的鎘存在于土壤中會影響農作物的光合強度，使其葉綠素含量下降，從而造成作物失綠，生物酶活性降低;過量的鉛存在于土壤中會影響農作物的正常生長和發育，從而導致產量降低;過量的汞存在于土壤中會形成汞化合物，而這種物質會影響到土壤中的微生物活力，不僅降低了土壤肥力，也不利于農作物茁壯生長。

相比于大氣污染和水污染，土壤重金屬污染具有潛伏性、累積性、不可逆轉性、治理難度大、成本高且周期長等特點，存在較大的人體健康風險和環境隱患，因此，曾有人稱土壤污染為“化學定時炸彈”。

1.4 土壤放射性污染

隨著經濟和科技的高速發展，各領域均取得了飛速發展，包括科研、地質、醫療、工農業等，而在這些高速的領域內核技術的應用越來越廣泛，這同時也意味著更多的放射性污染物開始進入到土壤中。通常可將土壤放射性污染物質來源分為兩類，分別是天然來源和人為來源。至今目前，還未發現天然放射性核素對人類的生活存在威脅，可以說土壤放射性污染主要是人為因素導致的，比如人類對礦物的開采冶煉、核試驗、核事故等。一旦放射性污染物質接觸到土壤，或者利用其它方式進入到土壤，都會使土壤受到污染。在土壤中常見的放射性核素主要有131I、240Pu、90Sr、134Cs、137Cs。

一般來說放射性污染物質的隱蔽性較強，其進入到土壤中很難被發覺，且由于其放射性元素半衰期長，在土壤中逐漸累積的越來越多的放射性污染物質會破壞原先的生態系統穩定，引發物種變異和土壤變質，如此一來在土壤中生長的植物也會存在放射性污染物質，這些植物經過食物鏈傳遞到人體，最終會對人體造成巨大的不利影響，且更嚴重的這些不利影響會遺產給下一代。如氡子體的輻射危害占人體所受的全部輻射危害的55%以上，誘發肺癌的潛伏期大多都在15年以上，是重要致癌物質，氡已成為人們心肺癌的主要原因。

1.5 土壤污染特點

總而言之，我國土壤污染的特點如下：

①一旦出現土壤污染，較難修復，僅靠切斷污染源無濟于事。

②由于重金屬污染物質難以降解，也就意味著一旦土壤受到重金屬污染，在短時間內幾乎是不可逆的土壤損害，需要花很長時間才能逐漸消除。

③土壤污染具有不均勻性。各地土壤性質不同，而污染物在土壤中的遷移并不是有規律的，且遷移較慢，因此在土壤中污染物具有不均勻性。

④與大氣、水體相比，土壤污染物質較難遷移、擴散和稀釋，因此其污染物會不斷的積累，逐漸的增多。

⑤土壤污染具有隱蔽性和滯后性，很難在土壤污染一開始就確定污染性質，通常都是在污染后才能進行相關的檢測確定其性質。

2 ?土壤污染物監測方法

鑒于土壤污染問題的日益嚴峻，針對土壤污染物的監測方法國內外諸多學者開展了大量研究。當前土壤污染物的監測方法主要是針對土壤中的重金屬和有機物進行分析。

2.1 土壤重金屬監測方法

土壤重金屬傳統的監測方法有電化學法、分光光度法、電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-AES）、電感耦合等離子體-質譜法（ICP-MS）、X射線熒光光譜法、原子熒光光譜法、原子發射光譜法、原子吸收光譜法等。田媛等[3]在2012年采用ICP-MS分析檢測了利用再生水灌溉的多個地區土壤中多種重金屬元素（Cd、As、Hg等），同時對比了井水澆灌土壤中該元素含量之間的相對差異。王天順等[4]在2016年利用石墨爐原子吸收光譜法，對土壤中的Cd和Pb進行了定量分析及含量空間分布，驗證了檢測方法的精準度以及檢出限，同時得出了Cd、Pb兩種元素各自的變異系數。

土壤重金屬檢測是一項持續性的工作，隨時都會出現新的問題，檢測方法也必須有的放矢，采取新方法解決新問題，讓檢測手段更加高效和便捷。近幾年，國內外出現了多種新的分析方法，包括生物傳感器、免疫分析法、酶抑制法、X射線熒光光譜法、激光誘導擊穿光譜法等，可應用于土壤重金屬快速分析儀器。韓平等[5]應用便攜式X射線熒光譜分析儀測試了土壤中重金屬污染物Cu、Zn、Pb、Cr、As，驗證了便攜式X射線熒光譜分析儀檢測土壤中重金屬元素有較好的準確度和精密度，可快速監測土壤中重金屬。

2.2 土壤有機物監測方法

針對土壤中的有機物，分析方法主要有反射干涉光譜法、離子色譜法、熒光及其傳感器法、高效液相色譜法、氣相色譜法、分光光度法等[6]。截至目前，基于熱解吸原理的氣相色譜法（GC）依然是最受官方組織認可的一種監測方法，氣相色譜又常常與質譜聯用，結合頂空、吹掃捕集及其它各種前處理方法，可定量定性分析VOCs。王琳[7]利用吹掃捕集氣相色譜質譜法，測定了土壤中的苯系物類、氯代苯類和鹵代烴類等二十多種揮發性有機物，通過優化吹掃時間和溫度等參數，采用2g土壤，目標化合物方法檢出限介于0.02～1.00μg/kg，測定結果的精密度和加標回收率均比較高。該研究表明了其所用的檢測方法是具有可行性的。鐘巖[8]采用靜態頂空進樣技術對土壤樣品進行處理，利用氣相色譜質譜聯用對土壤中37種揮發性有機物進行了測定分析，通過測定得到最低檢出濃度為0.39～1.76μg/kg，加標回收率為69.8%～110.2%，RSD為3.1%～10%，具有操作簡單，分析時間短，靈敏度高等優點。靜態頂空-氣質聯用法和吹掃捕集-氣相色譜/質譜聯用測定土壤揮發性有機物的方法，在國際國內都是較為成熟，應用最廣泛的VOCs測定方法。

2.3 我國土壤環境監測標準方法

國家標準和環保行業標準是土壤環境污染監測中常用的標準方法。當前我國有多項涉及土壤監測的國家和環保行業標準方法，表1、表2、表3列出主要污染物的監測方法。

3 ?結論

盡管土壤具有一定的自凈能力，但一旦土壤所承載的污染物超過了其能夠自凈的最大范疇，土壤污染問題依然會出現，十分不利于我國經濟發展。為更好的解決我國土壤污染問題，當前土壤污染防御工作的重點應為研究土壤監測方法和技術。對于監測工作而言，監測方法是基礎，只有建立健全土壤環境監測方法體系，加強土壤環境監測技術水平，保證監測的科學性、規范性、準確性，才能確保評價結果的客觀性和合理性，進而了解真實的土壤環境，真正做好土壤環境監管。

參考文獻：

[1]陳平，張偉鋒，余土元，等.鎘對水稻幼苗生長及部分生理特性的影響[J].仲愷農業技術學報，2001，14（4）：18-20.

[2]Wu， X.， Zhu， L.， Evaluating bioavailability of organic pollutants in soils by sequential ultrasonic Extraction procedure， Chemosphere 2016：156，21-29.

[3]田媛，王文月，張迎雪，等.ICP-MS對再生水灌溉區土壤重金屬含量的測定[J].環境科學與技術，2012，35（12J）：82-95.

[4]王天順，范業賡，牙禹，等.石墨爐原子吸收光譜法對果蔗地土壤鎘和鉛空間分布特征的研究[J].西南農業學報，2016，29（1）：133-137.

[5]韓平，王紀華，陸安祥，等.便攜式X射線熒光光譜分析儀測定土壤中重金屬[J].光譜學與光譜分析，2012，3（32）：826-829.

[6]馬俊杰，楊琦，等.土壤重金屬快速監測技術研究與應用進展[J].中國環境監測，2015，31（3）：133-134.

[7]王琳，等.吹掃捕集氣相色譜質譜法測定土壤中揮發性有機物[J].科技創新與應用，2014，25（36）：125.

[8]鐘巖，等.頂空-氣相色譜/質譜法測定土壤中揮發性有機物[J].環境科學與管理，2011，36（7）：134-138.