河南省土壤污染情况及相关修复技术

　　河南省地处我国中东部，是优势农产品小麦、玉米的适宜种植区。小麦、玉米常年播种面积分别超过467万、200万hm2，年总产量占全国的20%。随着工业的发展，城市垃圾的无序堆放、农药化肥的大量施用无疑增加了土壤污染的风险。由于过去对环境保护不够重视，土壤污染形势已十分严峻。已危及到食品安全、人体健康、生态安全和农业可持续发展。

　　1、河南省土壤污染现状

　　1．1土壤的重金属污染

　　重金属是环境中一种作用较为持久的污染物，人类的生产和生活活动是造成重金属污染的主要原因。它毒性大、难降解的特点，使其对人和其他生物有很大的危害。造成重金属污染的主要原因有金属矿产开采、城市垃圾填埋场。而生态系统中的绝大部分重金属都是通过土壤介质传递的，土壤环境不仅是重金属污染物迁移的媒介，也是其发挥效应的主要场所。因此，目前对土壤重金属污染的研究备受关注。

　　杨蕾等对河南省滑县、武陟县、安阳县、新乡县和延津县等5个县土壤中汞、砷、铅、镉、铬、铜、锌、镍等重金属污染现状进行了调查。调查结果显示5个农产品基地县的土壤均不同程度的受到重金属的污染，其中滑县重金属Cd、Cr污染指数最大，综合污染指数也较大;安阳县重金属Cu、Ni综合污染指数最大;武陟县重金属Hg污染指数最高，Zn和Ni污染指数次之;综合污染指数结果以新乡县为最低。

　　杨柳等通过单指数评价和综合指数评价的方法对河南省的10个城市，郑州市、开封市、洛阳市、登封市、平顶山市、焦作市、安阳市、新乡市、三门峡市和济源市土壤重金属污染情况进行分析。10个城市的土壤质量差别较大:重金属污染总体属清洁—尚清洁的城市有1个，占调查城市的10%;轻度污染的城市共7个，占调查城市数的70%;中度污染的城市共2个，占调查城市数的20%;无重度污染的城市。

　　总体来看，虽然河南省部分城市的土壤重金属污染程度不大，但是达到中度污染的区域应引起重视并进行治理，无污染及轻度污染的地区也应采取措施控制污染范围的扩大，保证农业生产及居民的生命安全。

　　1．2土壤的石油污染

　　石油是一种复杂的多组分均质混合物，其主要成分有烷烃、环烷烃和芳香烃，还有数量不多但很重要的非烃组分，如含氧化合物、含硫化合物、含氮化合物、胶质和沥青质等。随着石油开采和使用量的增加，大量的石油污染物进入环境，对环境造成了严重污染，同时也给生物和人类带来危害。目前，石油污染问题已成为世界各国普遍关注的问题。

　　邹树增对濮阳中原油田开采区内1×106m2土壤污染状况进行了调查，调查表明本区主要的污染源为石油开发及相关产品加工过程产生的石油类污染物。本次调查采用土壤污染物浓度实测值和土壤背景值的比值(Pi)对濮阳市油田区土壤污染程度进行了分级。采油区土壤污染现状区域评价结果如表1所示。

　　由表1分析可知，濮阳市油田区土壤已经受到污染，主要污染源为石油类，土壤总体属重污染级。

　　该区域土壤污染随着油田开发建设的过程，出现了井喷、采油污水、井场作业污染、钻井井场废弃物、落地原油、油品的输运中滴漏、炼油工业污水未达标排放等问题，使污染物呈小面积广泛分布在土壤中，对采油区及周边土壤生态环境造成影响。濮阳市油田区受污染无法耕种面积已达万亩级。绝大部分地区为原油与盐污形成的综合性污染，对生态环境的影响相对较重。

　　1．3土壤中有机磷、有机氯农药的污染

　　近年来，随着化肥、农药的不合理使用，土壤有机物农药污染不断加剧，该类污染物具有持久性、生物积累性和高毒性(致癌、致突变、干扰内分泌)等特点，对农产品安全和对人体健康危害极大。河南省作为一个人口大省，人均占有耕地面积仅有0．07hm2，仅为全国人均耕地水平的69%;同时河南省又是一个农业大省，粮、棉、油、烟产量产值在全国排位第二。化肥、农药、农膜施用量较大，河南省土壤农药污染问题尤其应该受到重视。

　　申剑等通过对河南省15个地市的“绿色食品”生产基地、“有机食品”生产基地、“无公害蔬菜”生产基地、污水灌溉区、畜禽养殖基地周围农田、常规农业生产区6种有代表性的典型农业生产区域的土壤有机磷、有机氯农药进行了检测分析。通过检测可知，河南省6种典型农业区域土壤中，六六六和滴滴涕(国内已于1983年禁止使用)等有机氯农药污染仍存在，污染物的浓度虽低于标准限值(500μg/kg)，污染水平处于安全状态，但尚有局部区域有机氯农药有超标现象，且相当严重。与有机氯农药相比，有机磷农药推广使用时间较晚，虽在河南省地区尚未构成大范围、持久性的土壤污染，但其对土壤的污染问题也不容忽视，尤其在畜禽养殖基地周边土壤中检出的有机磷农药类“乐果”，应引起高度重视。

　　1．4土壤中多环芳烃的污染

　　多环芳烃(PAHs)是指分子中含有两个或两个以上苯环结构的化合物，是煤、石油、煤焦油等有机化合物的热解或不完全燃烧的产物，具有致畸、致癌、致突变性，是目前国际上关注的一类持久性有机污染物(POPs)。它们在环境中广泛存在，易被沉积物吸附且难被生物降解，因此容易积累。土壤中PAHs最主要的来源是大气沉降，在土壤中以吸附态或液态形式存在，是土壤有机污染修复中难度最大的污染物。

　　彭华等通过对河南省除平顶山、济源、许昌以外的15个省辖市的农业生产典型区域的1500个采样点土壤中14种PAHs的污染状况进行了监测。监测结果分析如下:PAHs在六种典型区域土壤中广泛存在，平均检出率在37%～97%。在污水灌溉区的检出率最高，在有机食品基地的检出率则低于其他区域;六种典型区域土壤中PAHs的平均含量在0．11～5．59μg/kg，14种PAHs的总量在六种区域的分布规律为:污水灌溉区＞常规农业生产区＞畜禽养殖基地＞绿色食品基地＞无公害蔬菜基地＞有机食品基地;强致癌物苯并(a)芘在六种典型区域土壤的检出率为33%～100%，浓度范围为0．35～31．6μg/kg。局部区域土壤中苯并(a)芘的含量超出了俄罗斯的土壤质量标准限值(20μg/kg);污水灌溉区中苯并(a)芘含量最高，高出有机食品基地、绿色食品基地和无公害蔬菜基地3倍之多。因此，河南省多数地区土壤中均有PAHs的检出，尤其是苯并(a)芘的土壤污染更应该引起重视。

　　2、土壤污染的修复技术

　　目前，土壤污染修复的方法很多，主要有物理、化学、物理化学法、植物和微生物等方法。目前研究及应用较广的为植物和微生物修复法。

　　2．1物理修复法

　　物理修复方法包括换土法和热处理法，换土法是将污染土壤通过深翻到土壤底层、在污染土壤上覆盖新土、将污染土壤挖走换上未被污染的土壤的方法。该法能够有效地减少污染土壤对环境的影响。但是该方法工程量大，费用高。只适宜用于小面积的、土壤污染严重的状况;热处理法是通过加热的方式，使土壤中的挥发性重金属如汞、砷等挥发并收集起来进行回收或处理。该法工艺简单，但能耗大、操作费用高，且只适用于受易挥发的重金属污染土壤。

　　2．2化学修复法

　　化学修复法是利用加入到土壤中的改良剂与污染物发生一定的化学反应，从而对土壤中的污染物进行固定、分离、提取等。该技术关键在于选择经济有效的改良剂，常用的改良剂有石灰、沸石、碳酸钙、磷酸盐等。

　　2．3物理化学修复法

　　物理化学法主要是通过溶剂洗脱、热脱附、吸附和浓缩等物理化学过程将有机化合物从土壤中去除。表面活性剂是常用的污染土壤清洗剂，它能改进憎水性有机物的溶解性和生物可利用性。Rouse等比较了单亲水基和双亲水基阴离子表面活性剂对奈的增溶作用，结果表明，烷基二苯基二磺酸钠不仅比单亲水基的十二烷基硫酸钠增溶能力高，而且抗硬水能力远大于十二烷基硫酸钠。Zhu等研究了阴—非混合表面活性剂对芘等PAHs的增溶作用，发现阴—非混合表面活性剂对芘等PAHs的增容程度大于单一表面活性剂且存在着明显的协同增溶作用，主要原因是混合表面活性剂的CMC显著降低以及溶质在混合胶束中的分配系数增大。

　　表面活性剂洗脱方法除了对洗脱含多环芳烃类有机污染物土壤有很好的效果外，处理其他含油污染土壤也同样有效，适合于处理被各种油类有机物污染的土壤。美国EPA报告了采用表面活性剂对含PAHs的沙质土进行洗脱，利用溶质质量浓度为2%的表面活性剂溶液，即可将土壤中85%以上的PAHs去除。因此，利用表面活性剂溶液对含PAHs有机污染物的土壤进行洗脱已经成为土壤修复的一种最常见且最为有效的修复方法。

　　2．4植物修复法

　　植物修复是一种经济、有效且非破坏性的修复技术，主要利用自然生长或遗传培育植物对土壤中的污染物进行固定和吸收。根据其作用过程和机理，污染土壤的植物修复技术可分为植物提取、植物挥发、植物稳定和植物降解四种类型。近几年，土壤植物修复技术在国内外都得到了较快的发展。Liste等用田间作物燕麦、羽扁豆、芸苔，园艺作物莳萝、胡椒、红萝卜，树种短叶松、红松和白松这9种植物研究其对PAHs中芘降解的影响。这9种植物能明显加强对土壤中芘的降解，在8周时间里，有植物的土壤中芘的去除率达74%以上，而无植物的去除率少于40%，芸苔的降解能力最强，胡椒和红萝卜在28d里可使芘的浓度明显减少。Banks等用酥油草对苯并［a］芘污染土壤的降解进行了研究，发现根际可以促进降解，在6个月后降解率可达到一半以上。

　　2．5植物—微生物联合修复法

　　应用微生物、植物二者的联合作用对土壤中的污染物降解是将植物修复与微生物修复两种方法的优点相结合，从而强化根际污染物的降解。一方面，植物的生长为微生物的活动提供了更好的条件，特别是根际环境的各种生态因素能促进微生物的生长代谢，并形成特别的根际微生物群落;另一方面，植物本身与环境污染物产生直接作用(如根系的吸收)和间接作用(如体外酶等生物活性物质的分泌等)。河南省地矿局以微生物与植物的协同作用对濮阳市油田区石油污染土壤进行修复，经试验，该区石油污染物降解率达到85%，含盐量降低到85%，治理后的土地基本恢复耕地功能。该石油污染土壤修复技术研究达到国际先进水平，实现了全国的推广应用。

　　3、结论

　　河南省部分地区土壤已受到污染，对污染区域应引起高度重视并进行治理，在省内大力开展土壤污染修复的技术研究，对于促进农产品质量安全，保障广大人民群众的生命健康具有重要意义。

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