農(nóng)業(yè)環(huán)境中土壤的主要污染物來(lái)源及檢測(cè)手段分析

楊正偉

摘 要 土壤是萬(wàn)物生長(zhǎng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)用地土壤污染日益嚴(yán)重。土壤污染將嚴(yán)重影響農(nóng)作物質(zhì)量、人畜健康以及生態(tài)環(huán)境，因此將詳細(xì)分析土壤污染物特點(diǎn)、污染物種類以及來(lái)源，深入研究現(xiàn)代土壤檢測(cè)技術(shù)，確定土壤被污染程度，提出土壤保護(hù)的建議及對(duì)策，為我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 土壤污染物;檢測(cè)手段;農(nóng)業(yè)環(huán)境

中圖分類號(hào)：O652;X833 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.14.091

我國(guó)農(nóng)業(yè)、工業(yè)快速發(fā)展，由于前期不科學(xué)、不合理的掠奪式發(fā)展，導(dǎo)致了一系列環(huán)境問(wèn)題。當(dāng)前，環(huán)境污染問(wèn)題已經(jīng)成為亟待解決的全球難題，而我國(guó)的土壤環(huán)境總體狀況不容樂(lè)觀。隨著《中華人民共和國(guó)土壤污染防治法》《土壤污染防治計(jì)劃》等法律法規(guī)的正式頒布實(shí)施，土壤污染問(wèn)題及其防治工作日益受到公眾的關(guān)注。

1 農(nóng)用地土壤污染特點(diǎn)

1.1 土壤污染具有隱藏性和潛伏性

土壤污染是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期積累形成的。土壤中殘留的化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜及工業(yè)廢渣等很難發(fā)現(xiàn)。其中，污染對(duì)人類產(chǎn)生的影響是通過(guò)人體呼吸、皮膚以及長(zhǎng)時(shí)間食用被污染的植物、動(dòng)物引起的。

1.2 土壤污染周期長(zhǎng)，可逆性差

土壤被污染后，污染物在土壤中會(huì)發(fā)生遷移和轉(zhuǎn)化，同時(shí)會(huì)和土壤結(jié)合產(chǎn)生吸附反應(yīng)。污染物在土壤中產(chǎn)生的化學(xué)作用具有不可逆轉(zhuǎn)性，會(huì)在土壤中產(chǎn)生難以溶解的化合物。土壤一旦被污染，一些化學(xué)有機(jī)物很難被分解，分解是一個(gè)較為漫長(zhǎng)的過(guò)程。

1.3 治理難度大，危害程度深

大氣和水體污染后，切斷污染源后利用自然凈化可以得到一定恢復(fù)。但是，土壤被污染后采用自然凈化的手段很難完成降解工作，有時(shí)還需要采取換土的方式解決土壤污染問(wèn)題。可見(jiàn)，土壤治理是一項(xiàng)耗時(shí)費(fèi)錢的工程。此外，土壤在受到病原體感染后，會(huì)通過(guò)各種途徑傳播疾病，主要是通過(guò)農(nóng)作物、地表水以及地下水危害人畜健康。

2 農(nóng)用地土壤污染主要來(lái)源

2.1 農(nóng)業(yè)污染

2.1.1 種植業(yè)方面

種植業(yè)是造成我國(guó)農(nóng)村地區(qū)土壤污染不容忽視的根源。隨著青壯年外出務(wù)工增加，農(nóng)村勞動(dòng)力減少，加上自身生產(chǎn)技術(shù)水平有限，很多農(nóng)民憑借自己的經(jīng)驗(yàn)使用化肥、農(nóng)藥，缺少專業(yè)的種植技術(shù)人員的科學(xué)指導(dǎo)及參與;農(nóng)藥、化肥以及地膜的使用，在幫助人們殺死害蟲(chóng)、提高產(chǎn)量的同時(shí)，肥料中微量的重金屬元素以及農(nóng)藥（除草劑、殺蟲(chóng)劑、殺菌劑）中的有機(jī)磷、有機(jī)氯、持久性有機(jī)物和聚乙烯塑料制品等殘留，對(duì)水體、土壤造成了嚴(yán)重破壞。

2.1.2 畜牧業(yè)方面

畜牧業(yè)是我國(guó)農(nóng)村地區(qū)環(huán)境污染的主要根源。畜牧養(yǎng)殖業(yè)形成環(huán)境污染主要體現(xiàn)在以下方面。1）為滿足人們不斷增長(zhǎng)的農(nóng)副食品需求，單個(gè)養(yǎng)殖情況越來(lái)越少，如今的畜牧養(yǎng)殖業(yè)幾乎都是專業(yè)養(yǎng)殖戶大規(guī)模養(yǎng)殖模式。該模式下的喂養(yǎng)原料很少采用過(guò)去的青菜綠草，幾乎都是富含添加劑的飼料、生長(zhǎng)激素和獸藥，導(dǎo)致動(dòng)物糞便明顯增多，污染水體、土壤。2）畜牧養(yǎng)殖的場(chǎng)所布局欠缺合理性。多數(shù)畜牧養(yǎng)殖與農(nóng)作物種植場(chǎng)地分離，使得動(dòng)物的排放物肆意囤積，不能有效用于農(nóng)田而引起環(huán)境污染。

2.1.3 水產(chǎn)養(yǎng)殖方面

水產(chǎn)養(yǎng)殖帶來(lái)的環(huán)境污染也不容忽視。我國(guó)地域遼闊，在近海區(qū)網(wǎng)箱養(yǎng)殖數(shù)量大，嚴(yán)重污染水環(huán)境。很多水產(chǎn)養(yǎng)殖戶為了經(jīng)濟(jì)效益不科學(xué)養(yǎng)殖，大量使用飼料、餌料、激素以及消毒液，同時(shí)養(yǎng)殖水未經(jīng)過(guò)處理直接排放，使得一些污染物通過(guò)地表徑流殘留在土壤中，加大了農(nóng)藥對(duì)土壤的污染。

2.2 工業(yè)污染

由于城鎮(zhèn)化發(fā)展，大量人口進(jìn)入城市，使得很多工業(yè)園區(qū)向外擴(kuò)遷，占用了大部分的農(nóng)用田地，同時(shí)將產(chǎn)生的工業(yè)廢水、廢氣、廢渣帶到了郊區(qū)及農(nóng)村，嚴(yán)重污染土壤環(huán)境。當(dāng)前，工業(yè)污染是農(nóng)村地區(qū)環(huán)境污染的罪魁禍?zhǔn)住９I(yè)生產(chǎn)中的重要污染物有重金屬、石油烴、揮發(fā)性有機(jī)物、半揮發(fā)有機(jī)物以及持久性有機(jī)物等[1]。這些污染物來(lái)源廣，如紡織業(yè)、造紙、醫(yī)藥、獸藥制造業(yè)、塑料制品制造業(yè)、汽車修理廠產(chǎn)生的機(jī)油和潤(rùn)滑油等，有的污染物具有富集性，不易揮發(fā)，不易在環(huán)境中降解。此外，產(chǎn)業(yè)布局過(guò)于分散，污染物很難集中處理，產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)過(guò)于粗放，生產(chǎn)技術(shù)、資源利用效率低，污染治理方面的基礎(chǔ)設(shè)施不到位，對(duì)工業(yè)排放物難以進(jìn)行有效處理。這些污染物日積月累污染土壤環(huán)境。

3 土壤檢測(cè)手段

3.1 布點(diǎn)

一般采用網(wǎng)格法，優(yōu)點(diǎn)是布點(diǎn)多，分布均勻，是目前最常用的布點(diǎn)方法。

3.2 土壤主要采樣方法

土壤主要采樣方法包括以下4種。1）對(duì)角線采樣法。對(duì)角線分5等分，以等分點(diǎn)為采樣點(diǎn)，適宜于污水灌溉地塊，在對(duì)角線各等分中央點(diǎn)采樣。2）梅花形采樣法。布5個(gè)左右的點(diǎn)位，適宜于面積不大、地形平坦、土壤均勻的地塊。3）棋盤式采樣法。布20個(gè)以上的點(diǎn)位，適用于受污泥、垃圾等固體廢物污染的土壤;布10個(gè)點(diǎn)左右，適宜于中等面積、地勢(shì)平坦、地形基本完整、土壤不太均勻的地塊。4）蛇形采樣法。布15個(gè)點(diǎn)左右，適應(yīng)于面積較小、地形不太平坦、土壤不夠均勻、須取采樣點(diǎn)較多的地塊。

3.3 采樣深度及采樣量

1）了解土壤污染狀況，取0～15 cm或者0～20 cm表層（或耕層）土壤，種植果樹(shù)林類農(nóng)作物采用0～60 cm;2）了解污染程度對(duì)植物或農(nóng)作物的影響，一般為15～30 cm，對(duì)于根深作物可以取50 cm深處土壤或更深。3）了解污染物垂直分布，土壤剖面分層采樣，柱狀樣深度為100 cm，分取3個(gè)土壤——表層樣（0～20 cm）、中層樣（20～40 cm）和深層樣（40～60 cm或100 cm）。4）一個(gè)混合土樣經(jīng)過(guò)四分法后留1 kg左右為宜，如果樣品數(shù)量太多，用手捏碎土塊，除去石塊、草根和枯枝落葉，把各點(diǎn)圖樣混合均勻，用四分法去除多余部分。

3.4 采樣工具

GPS（確定點(diǎn)位、樣品編號(hào)、經(jīng)緯度、日期及時(shí)間）;數(shù)碼照相機(jī)（記錄現(xiàn)場(chǎng)東西南北情況）;鐵鏟;竹鏟（取測(cè)量重金屬土樣）;取土鉆;布袋（裝土壤樣品）;500 mL棕色磨口玻璃瓶（測(cè)定土壤揮發(fā)性有機(jī)物）;樣品標(biāo)簽;樣品記錄單;卷尺;手提秤等。

4 土壤檢測(cè)項(xiàng)目、前處理及檢測(cè)方法

4.1 監(jiān)測(cè)因子選擇

常規(guī)項(xiàng)目原則上為GB15618—2018《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》中所要求控制的污染物，但也可以結(jié)合實(shí)際選擇農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、生態(tài)環(huán)保部和自然資源等部門的標(biāo)準(zhǔn)。基本項(xiàng)目：pH值和陽(yáng)離子交換量;重點(diǎn)項(xiàng)目：鎘、鉻、汞、砷、鉛、銅、鋅、鎳、六六六和滴滴涕[2];影響產(chǎn)量項(xiàng)目：全鹽量、硼、氟、氮、磷以及鉀等;污水灌溉項(xiàng)目：氰化物、六價(jià)鉻、揮發(fā)酚、烷基汞、苯并芘、有機(jī)質(zhì)、硫化物和石油類;POPs與高毒類農(nóng)藥：苯、揮發(fā)性鹵代烴、有機(jī)磷類農(nóng)藥、國(guó)家及農(nóng)業(yè)農(nóng)村部禁用以及限用農(nóng)藥等。也可以根據(jù)檢測(cè)項(xiàng)目需要選測(cè)部分項(xiàng)目。

4.2 有機(jī)類污染物檢測(cè)

土壤樣品提取有機(jī)物的手段多種多樣，有索氏提取法、加速溶劑萃取法、超聲提取法及其他方法，再通過(guò)樣品濃縮、樣品凈化，根據(jù)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)項(xiàng)目選擇合適的色譜和質(zhì)譜條件的儀器進(jìn)行測(cè)定。所使用的儀器主要有液相色譜法，主要用于高沸點(diǎn)、熱穩(wěn)定性差、相對(duì)分子量較大的有機(jī)物定量或定性分析，如作物、土壤殘留的擬除蟲(chóng)菊酯、氨基甲酸甲酯殺蟲(chóng)劑、草甘膦除草劑等，還有部分多環(huán)芳烴類化合物、聯(lián)苯胺類化合物、酚類和醛酮類化合物等。氣相色譜法主要用于作物、土壤殘留的有機(jī)磷、有機(jī)氯氨基甲酸酯以及擬除蟲(chóng)菊酯類農(nóng)藥檢測(cè)。氣相色譜-質(zhì)譜法和液相色譜-質(zhì)譜法能檢測(cè)出400～500種蔬菜、水果、土壤中有機(jī)磷、有機(jī)氯、擬除蟲(chóng)菊酯類、氨基甲酸酯類農(nóng)藥及其他有機(jī)污染物。以上儀器由于檢出限低、靈敏度高、分析速度快、分離度高和操作自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于化工、環(huán)境、食品、農(nóng)業(yè)以及醫(yī)藥等行業(yè)。

4.3 無(wú)機(jī)污染物檢測(cè)

無(wú)機(jī)物主要是鎘、汞、鉛、砷、銅、鉻、鋅、鎳及陽(yáng)離子交換量和有機(jī)質(zhì)的測(cè)定。無(wú)機(jī)物土壤樣品需要先消解，主要有敞開(kāi)式酸消解、高壓消解和微波消解。樣品前處理完，經(jīng)過(guò)澄清、稀釋上機(jī)檢測(cè)。以前除砷、汞外，項(xiàng)目常用原子吸收法（包括無(wú)火焰石墨爐法），檢出限高，運(yùn)行成本相對(duì)較低。現(xiàn)在很多發(fā)達(dá)國(guó)家及發(fā)達(dá)地區(qū)用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀法和電感耦合等離子體質(zhì)譜儀法進(jìn)行檢測(cè)。這兩種儀器檢測(cè)線性范圍寬，檢出限低，特別是質(zhì)譜儀檢出限更低，且能夠做到多元素一起測(cè)定，一次性出結(jié)果，檢測(cè)效率高，但儀器運(yùn)行費(fèi)相對(duì)較高。目前，汞和砷的測(cè)定較多采用原子熒光法。這兩種元素不能用質(zhì)譜儀測(cè)定，主要是因?yàn)闃悠非疤幚硎惯@兩種元素有揮發(fā)損失，測(cè)定結(jié)果偏低不能真實(shí)反映樣品的真實(shí)情況。陽(yáng)離子交換量和有機(jī)質(zhì)的測(cè)定用乙酸銨交換法和重鉻酸鉀氧化外加熱法[3]。

5 農(nóng)村土壤環(huán)境污染治理的對(duì)策建議

1）按照《土壤污染防治法》及《土壤污染防治計(jì)劃》加強(qiáng)監(jiān)督管理，定期進(jìn)行土壤環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)、評(píng)估，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果劃定優(yōu)先保護(hù)區(qū)，嚴(yán)格控管區(qū)。2）對(duì)已經(jīng)污染的土壤，根據(jù)污染程度選擇種植抗性強(qiáng)或不用來(lái)食用的農(nóng)作物，減少化肥、農(nóng)藥以及難降解地膜的使用，使用污染小、易降解農(nóng)藥和地膜。3）通過(guò)科學(xué)技術(shù)方法減少重金屬污染，用有機(jī)肥、堿性肥料使土壤呈堿性，將重金屬沉淀。也可以將重金屬與有機(jī)肥等材料反應(yīng)形成絡(luò)合物，降低重金屬的含量。4）合理規(guī)劃畜牧、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)域，科學(xué)合理使用飼料、激素，對(duì)于散戶建設(shè)化糞池，防止糞便外流;對(duì)于規(guī)模化養(yǎng)殖，按環(huán)評(píng)要求配置環(huán)保設(shè)施，確保達(dá)標(biāo)排放。5）對(duì)已經(jīng)存在重金屬或有機(jī)物的土壤污染，采取退耕還林、還草、還濕等措施，也可以利用化學(xué)處理、生物降解以及清洗等手段，使土地獲得再生。6）農(nóng)業(yè)農(nóng)村、自然資源以及生態(tài)環(huán)境等部門和科研院所，要加強(qiáng)研究和提高實(shí)用污染處理技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 金書(shū)秦，韓冬梅.我國(guó)農(nóng)村環(huán)境保護(hù)四十年：?jiǎn)栴}演進(jìn)、政策應(yīng)對(duì)及機(jī)構(gòu)變遷[J].南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2015（3）：104.

[2] 云南省農(nóng)業(yè)廳.第一次全國(guó)污染源普查云南省農(nóng)業(yè)污染普查報(bào)告[Z].2014.

[3] 金茵晨.農(nóng)業(yè)環(huán)境中的土壤污染及檢測(cè)手段分析[J].信息周刊，2018（3）：380-381.

（責(zé)任編輯：趙中正）