土壤污染种类及其防治措施

　　土壤污染主要是由人类生产、生活产生的“三废”物质通过大气、水体、生物等进入土壤，当废弃物质的量超过土壤自身承载能力时，就会对土壤生态系统产生一定的影响，从而引起土壤的组成、结构以及功能发生变化[1].

　　众所周知，土壤是人类赖以生存的场所，是生态环境的重要组成部分，随着工农业及城镇化的不断发展，我国土壤污染问题日益加剧。2014 年国土资源部土地整治中心发布的《土地整治蓝皮书》中显示，我国受中度、重度污染的耕地面积约为 333.3×104hm²,交通主干线、大城市周边、江河沿岸的耕地有机污染物和重金属严重超标，对生态环境及人类健康产生了严重影响。土壤污染是一个全球性的环境问题，而在中国 1.33×108hm²耕地要养活13×108人，土壤尤其是耕地一旦发生污染将会产生一系列的社会问题。

　　1 土壤污染现状

　　20 世纪 70 年代之前，我国土壤污染主要是点源污染，污染仅存在于个别地区。改革开放后，随着经济的飞速发展，一大批工业城市、工业密集区拔地而起，工业“三废”的排放，在土壤中不断累积，超出了土壤自身的承载能力，出现了区域性土壤污染状况，引起土壤环境质量的下降[2].

　　我国土壤污染物种类繁多，按照污染物的性质对土壤污染进行分类，可分为重金属污染、有机物污染、生物污染及放射性污染等。各类污染物复合并存，土壤污染形势十分严峻。

　　1.1 重金属污染

　　土壤重金属污染由重金属或其化合物造成，来源广泛，包括采矿、冶炼、金属加工、化工等工业排放的“三废”,汽车尾气，农药和化肥的施用等。土壤中重金属累积到一定程度，会引起土壤的组成、结构和功能发生变化；影响营养元素的有效性及土壤微生物群落多样性；会通过抑制作物根系生长和光合作用致使作物减产甚至绝收；会通过淋洗或地表径流等引起水体环境的污染；更可怕的是会通过直接接触或食物链传递等危害动物及人体的健康[3],引起骨痛病、水俣病以及高的癌症发生率等。

　　我国土壤重金属污染问题十分严重。当前，每年受重金属污染的粮食高达 1 200×104t,相当于 4 000×104人一年的口粮，这对于耕地后备资源不足，拥有 13×108人口的中国来说是一项极大的挑战。农业部曾对全国 24 省、市 320 个严重污染区土壤调查发现，土壤重金属超标率占污染土壤和农作物的 80%[4].有资料表明，耕地重金属污染面积约占耕地总量的 17%,目前受到 Hg 污染的耕地约为 3.2×104hm²,涉及全国 15 个省市的 21 个地区；受 Cd污染的耕地约为 1.3×104hm²,涉及全国 11 个省市的 25个地区[5].我国土壤除受 Hg、Cd 污染外，Cr、As、Pb 和 Cu 的污染也较为严重。雷有德等[6]

　　研究发现，海北化工厂铬污染场地中土壤 Cr3+浓度在 700~759 mg/kg,总铬浓度为900~12 000 mg/kg,远高于 300 mg/kg（土壤环境质量标准中规定的三级标准限值）。阴雷鹏等[7]调查了西安市主要功能区表层土壤中砷等重金属元素的含量，结果表明，砷含量平均值为 14.5 mg/kg,土壤砷污染严重。张竹青等[8]对湖北省荆州市郊区蔬菜基地取样分析发现砷的污染面较大，大棚和露天芹菜、菠菜都存在轻度砷污染。李吉锋对关中东部地区公路路域土壤中铅污染现状分析结果表明[9],西澄高速、关中环线，S107 省道和 S201 省道渭南段的公路路域土壤均为中度铅污染。近年来，由于机动车废气、工业“三废”、生活垃圾等污染物的排放，我国城市土地的 Hg、Pb、Cd 等重金属含量普遍高于郊区农村土地，具有明显的人为富集特点[10].

　　1.2 有机物污染

　　土壤有机污染物主要来源于农药、石油、塑料制品、染料等，其中农药是最主要的有机污染物质。土壤农药污染主要是由有机磷和有机氯农药造成，其他土壤有机污染物还包括氨基甲酸酯类、有机氮类杀虫剂、磺酰脲类除草剂、多环芳烃等持久性有机污染物[11].化学农药是农业生产中必不可少的生产资料，在作物病虫害防治中占有举足轻重的作用，为人们挽回了巨大的经济损失，但是农药的过量使用也带来严重的环境污染问题。被农药长期污染的土壤会出现明显的酸化现象，造成土壤养分的损失；致使土壤孔隙度变小，容易板结；影响土壤生物活性，对土壤微环境产生一定的破坏作用；过量农药在农产品中的累积会间接危害人体健康。

　　我国农药产量居世界第二位，农药用量非常大，每年用量约为 5.5×108kg,施用面积 2.8×108hm²以上，全国大约有 87×104~110×104hm²农田土壤受到农药污染，农药在使用中仅有 30%左右被作物吸收，其余大部分流失在土壤、水体、大气及农产品中，使农田、作物及农产品遭受不同程度的污染。中科院南京土壤研究所的最新调查研究叫人吃惊和担忧，研究结果表明[11],现今长江三角洲地区土壤污染除了农药等常见污染物外，最严重的是持久性有机污染物，局域农田土壤污染物包含多达 100 多种多氯联苯类，16 种多环芳烃及 10 余种二恶英类剧毒物质。20 世纪50 年代日本以及欧美发达国家开始使用塑料薄膜以获得农业生产力的提高，我国大致从 20 世纪 70 年代开始使用农用塑料薄膜，并逐步取代发达国家，成为生产量和使用量均位居世界首位的国家。农用薄膜使用量的逐年增加在带来作物高产的同时也带来了严重的土壤污染问题，有研究表明[11],在我国东北、华北农用薄膜年残留量高达40 kg/hm²左右，土壤平均残留率在 20%左右。据对新疆维吾尔族自治区 16 个县市的调查发现[12],地膜平均残留量为 37.8 kg/hm²,严重地块可达 268.5 kg/hm²,造成的直接经济损失在 1 500 ×104元以上。

　　1.3 生物污染

　　土壤生物污染是指病原菌、寄生虫等有害生物入侵土壤，破坏土壤生态系统，导致土壤质量下降的现象。土壤生物污染主要是施用人畜粪便，灌溉采用未经处理的生活污水、工业废水，特别是医院污水所致。它们含有伤寒杆菌、肝炎病毒、痢疾细菌以及蛔虫等各种病原菌，有些病原菌由于对土壤环境的不适应性可以自然净化消失，有些则可在土壤中大量繁殖，对土壤环境造成一定的危害，最终导致农业减产[13].人类若食用被土壤污染的农产品则间接受到危害，若不慎直接接触含有病原菌的土壤，可能会引起某些疾病的产生，损害人体健康。肠道致病性原虫和蠕虫类是分布最广的土壤生物污染种群，全世界约有 50%以上的人口受一种甚至几种寄生蠕虫的感染，热带地区尤为严重。

　　我国水资源呈现紧缺状况，污水灌溉成为一种趋势，随着污水排放量的增加，污水灌溉面积也在逐年增加。1963 年我国污灌面积为 4.2×104hm²,1976 年污灌面积为18×104hm²,1980 年为 133. 3×104hm²,1991 年为 306. 7×104hm²,1998 年达到了 361.8×104hm?,占当时全国灌溉总面积的 7.3%,大部分是将未处理的污水直接灌溉[14].未经处理的污水所含寄生虫及病原菌的量成为实施污水灌溉的最大隐患。有调查显示，污水在处理前后总大肠杆菌数量具有明显的变化，处理前总数约为 10×104~1×108个/mL,处理后约为 1×104~100×104个 /mL,处理后总数虽明显下降，但仍具有很大的危险性[15-16].有对人畜粪便施入土壤后病原菌数量的研究表明[17],随着粪肥施用量的增加，表层土壤中大肠杆菌、粪大肠杆菌、沙门氏菌的数量均呈增加趋势。另有对扬州市江都县土壤的调查显示，土壤中蠕虫含量高，有些土壤样品中检测出的少量致病菌所产生的危害也不能忽视。我国土壤生物污染现状不容乐观。

　　1.4 放射性污染

　　土壤放射性污染物质的来源分为天然来源和人为来源。由于天然放射性核素对人类的生活没有表现出不良影响，因此土壤放射性污染主要由人类对矿物的开采冶炼、放射性同位素的生产应用、核试验、核事故等造成。放射性污染物质或直接进入土壤，或通过散发在大气、沉降于水源，最终进入土壤，引起土壤污染。土壤中最为常见的放射性核素包含137Cs、134Cs、90Sr、240Pu 和131I[18].放射性污染物质进入土壤后很难被察觉，并且放射性元素半衰期长，在土壤中累积后直接危及生态系统的稳定性，会导致物种变异，引起土壤微生物种群结构发生变化[19],通过土壤在植物体内发生累积，最后通过食物链传递到人体，可引发人体白血病、癌症、畸形等，并会对人体内脏产生伤害，同时具有一定的遗传效应[20].

　　受工农业飞速发展的影响，我国土壤放射性污染呈现严重态势。2006 年包头市辐射环境管理处在对包钢尾矿坝土壤的调查研究表明，2006 年污染范围最远达距坝3 km 左右的距离，受放射性污染的面积约为 15 km²,分别是 2002 年和 1998 年污染范围的 1.5 倍和 3 倍多[21],放射性污染呈逐年扩大趋势。徐东宸等[22]

　　对山东黄河口地区地面放射性元素的监测表明，多处监测区域内受放射性污染源的影响，铀、钍含量存在超标现象。为了提高作物产量而施用的磷肥、钾肥均含有一定的放射性元素，磷肥在生产过程中常伴生铀、钍、镭等放射性元素，钾肥中通常含有放射性核素40K.20 世纪 90 年代初，我国的钾肥消耗量约为每年 1.5×109kg（K2O），每年进入到农田土壤中的放射性40K 总强度可达 3.7×1013Bq[23].在我国，粉煤灰被广泛应用于土壤改良中，而由原煤燃烧产生的粉煤灰中含有238U、226Ra、232Th、40K 和210Pb 等放射性元素[24],土壤修复改良中，粉煤灰用量大，会造成土壤放射性污染。杨俊诚等研究表明[25],粉煤灰用量达 6.75×104kg/hm²时，土壤放射性核素236Ra 和238Ra 比活度分别是对照的 3.56 倍和 2.6 倍。