土壤污染與防治

土壤污染與防治

土壤污染的概念、污染物（重金屬、農(nóng)藥和固體廢物）的起源及其危害土壤凈化污染物的過程土壤污染的防治措施。內(nèi)容提要第一節(jié)

土壤污染的概念一、土壤污染的概念土壤污染直接的影響是土地生產(chǎn)力的下降；經(jīng)過土壤-植物-動物-人體食物鏈的污染，危害人體健康、威脅人類生存；土壤污染還危害其他環(huán)境要素如水體，大氣等。土壤污染是指進入土壤中的有害、有毒物質(zhì)超出土壤的自凈能力，造成土壤的物理、化學和生物學性質(zhì)發(fā)生變化，降低農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，并危害人體健康的現(xiàn)象。中國重金屬污染耕地總計：2023萬公頃中國有機物污染農(nóng)田總計：6000萬公頃據(jù)報道人類活動向土壤施加有害物質(zhì)，是加速土壤污染，引起土壤環(huán)境質(zhì)量惡化加劇的主要原因。二、土壤污染的原因造成土壤污染人類活動：工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活廢棄物排放，如開礦、冶煉、化工生產(chǎn)、施肥等等。土壤發(fā)生污染是因為進入土壤的污染物凈積累。土壤自凈作用：指進入土壤的污染物，在土壤礦物質(zhì)、有機質(zhì)和土壤微生物的作用下，經(jīng)過一系列的物理、化學及生物化學反應過程，降低其濃度或變化其形態(tài)，從而消除或降低污染物毒性的現(xiàn)象?！秶窠?jīng)濟和社會發(fā)展第十一種五年計劃綱要》決定從2023年起“開展全國土壤污染現(xiàn)狀調(diào)查，綜合治理土壤污染”。2023年7月18日，國家環(huán)境保護總局組織召開全國土壤污染情況調(diào)查視頻會議，全國土壤污染情況調(diào)查7月18日在北京開啟。全國土壤現(xiàn)狀調(diào)查及污染防治項目由環(huán)境保護總局和國土資源部共同承擔，涉及八個專題，總經(jīng)費預算約為10億元，將在除臺灣省和港澳地域以外的各省、自治區(qū)、直轄市所轄全部陸地國土展開，計劃在三年半左右的時間完畢。全國土壤污染情況調(diào)查三、土壤污染的定量化怎樣判斷土壤受到了污染？污染嚴重程度多少？措施：1.定量措施生物--土壤系統(tǒng)法化學法背景值法土壤污染指數(shù)法生物－土壤系統(tǒng)法：以植物從土壤中吸收污染物后，其可食部分污染物含量達成食品衛(wèi)生原則，或產(chǎn)量因污染而降低10％時的土壤污染物濃度為土壤污染臨界值，超出該值為污染；化學法：是在生物--土壤系統(tǒng)法的基礎上建立起來的。利用“土壤污染臨界值”的概念，直接取其“臨界值”的測定措施與指標（土壤全量或有效量），判斷土壤是否受污染，或進行污染等級的劃分；背景值法：建立在環(huán)境背景值的統(tǒng)計基礎上，能反應出環(huán)境變異的數(shù)量特征（以土壤背景值加二倍原則差為臨界值）。在實踐中使用較多。但不能反應出生物適應能力因環(huán)境和本身長勢而變異的影響；土壤背景值：未受到人類活動影響的土壤本身的化學元素構成。土壤污染指數(shù)法：按污染物的污染指數(shù)（土壤中污染物的實測濃度與其污染臨界濃度的比值）來劃分污染程度。上述四種措施中，最基本的根據(jù)是土壤污染臨界值和背景值，而土壤污染臨界值至今只有極少數(shù)的原則，亟待研究。即當加入土壤的污染物超出土壤的自凈能力，或污染物在土壤中積累量超出土壤基準量，而給生態(tài)系統(tǒng)造成了危害，此時才干被稱為污染。土壤污染“定量化”概念：根據(jù)土壤環(huán)境質(zhì)量的功能和保護目的，將我國土壤劃分為三類：2.土壤（環(huán)境）質(zhì)量原則Ⅰ類，主要合用于國家要求的自然保護區(qū)、集中式生活飲用水源地、茶園、牧場和其他保護地域的土壤，土壤質(zhì)量基本上保持自然背景值；Ⅱ類，主要合用于一般農(nóng)田、蔬菜地、茶園、果園、牧場等土壤，土壤質(zhì)量基本上對植物和環(huán)境不造成危害和污染；Ⅲ類，主要合用于林地土壤及污染物容量較大地高背景值土壤和礦產(chǎn)附近等地的農(nóng)田土壤(蔬菜地除外)，土壤質(zhì)量基本上對植物和環(huán)境不造成危害和污染。將土壤質(zhì)量原則分為三級：一級原則為保護區(qū)域自然生態(tài)，維持自然背景的土壤環(huán)境質(zhì)量的限制值；二級原則為保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，維護人體健康的土壤限制值；三級原則為保障農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)和植物正常生長地土壤臨界值。執(zhí)行：I類土壤環(huán)境質(zhì)量執(zhí)行一級原則；II類土壤環(huán)境質(zhì)量執(zhí)行二級原則；III類土壤環(huán)境質(zhì)量執(zhí)行三級原則。土壤環(huán)境質(zhì)量原則(GB15618-1995)(mg/kg)

級別123土壤pH自然背景<6.56.5-7.5>7.5>6.5Cd0.200.300.300.601.0Hg0.150.300.501.01.5As水田1530252030As旱地1540302540Cu農(nóng)田等3550100100400Cu果園-150200200400Pb35250300350500Cr水田90250300350400Cr旱地90150200250300Zn100200250300500Ni40405060200寧波市江東等五個蔬菜基地

土壤的重金屬含量（mg/kg)引自：陸針松等，土壤環(huán)境、施肥與農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的關系溫州市城郊興通橋等六個蔬菜基地

土壤的重金屬含量（mg/kg)引自：王亮等，溫州市城郊污灌對土壤和蔬菜品質(zhì)的影響杭州市城郊轉(zhuǎn)塘等十一種蔬菜基地

土壤的重金屬含量（mg/kg)引自：謝正苗等，杭州市郊菜園土部分重金屬污染情況的調(diào)查研究第二節(jié)土壤污染物的起源及危害工業(yè)污染源：交通運送污染源：農(nóng)業(yè)污染源：生活污染源：土壤中污染物的起源具有多源性，主要是工業(yè)“三廢”，化肥農(nóng)藥、城市污泥、垃圾等。1.土壤中污染物的起源土壤污染源工業(yè)區(qū)周圍工業(yè)“三廢”、污水澆灌等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)本身產(chǎn)生的，農(nóng)藥和化肥，動物廢棄物等尾氣等生活垃圾、廢水等廢棄物無機污染物:有機污染物:有害微生物：三大類土壤污染物：2.土壤污染物的種類進入土壤中并影響土壤正常功能的物質(zhì)，即會變化土壤的成份，降低農(nóng)作物的數(shù)量和質(zhì)量，有害人體健康的物質(zhì)，統(tǒng)稱土壤污染物質(zhì)。重金屬、非金屬、放射元素、無機酸堿等有機農(nóng)藥、石油、酚類等污染病蟲害等重金屬在目前環(huán)境污染研究中，重金屬主要指標汞、鎘、鉛、鉻、銅、鋅。類金屬砷和非金屬氟也涉及其中。重金屬元素對土壤的污染特點：不移動、不微生物分解,經(jīng)過食物鏈積累。重金屬主要經(jīng)過采礦、冶煉、污灌、污泥、施肥、大氣沉降等流失到環(huán)境中。城鄉(xiāng)垃圾農(nóng)用控制原則值總鎘，3mg/kg總汞，5mg/kg總鉛，100mg/kg總鉻，300mg/kg總砷，30mg/kg總氮(N)

0.5%總磷（P2O5)0.3%總鉀(K2O)1.0%農(nóng)用污泥污染物控制原則值

(mg/kg干污泥）pH

6.5pH≥6.5Cd520Hg515Pb3001000Cr6001000As7575Cu250500Zn5001000Ni100200我國無公害蔬菜衛(wèi)生指標(重金屬)寧波市部分蔬菜基地蔬菜重金屬污染情況調(diào)查

（陸正松等，2023年，內(nèi)部資料）溫州市部分蔬菜基地蔬菜重金屬污染情況調(diào)查

（王亮等，2023年，內(nèi)部資料）上海市蔬菜地土壤重金屬累積情況(2023-2023年調(diào)查成果)上海市蔬菜地土壤Hg合計分布情況(2023-2023年調(diào)查成果)上海市蔬菜地土壤Cd合計分布情況(2023-2023年調(diào)查成果)上海市蔬菜地土壤Zn合計分布情況(2023-2023年調(diào)查成果)農(nóng)藥農(nóng)藥是指用于防治、消滅或者控制危害農(nóng)業(yè)、林業(yè)的病、蟲、草和其他有害生物以及有目的地調(diào)整植物、昆蟲生長的化學合成的或者起源于生物、其他天然物質(zhì)的一種物質(zhì)或者幾種物質(zhì)的混合物及其制劑。有機氯農(nóng)藥、重金屬制劑、有機磷農(nóng)藥、氨基甲酸脂類殺蟲劑、除草劑等在土壤中積累，引起土壤污染。進入土壤中的農(nóng)藥經(jīng)過吸附與解吸、徑流與淋溶、揮發(fā)與擴散等過程，可從土壤中轉(zhuǎn)移和消失，但往往會造成生態(tài)環(huán)境的二次污染?；?023年化肥用量中,氮肥2126.5萬噸,磷肥690.5萬噸,.農(nóng)業(yè)高強度投入浙江省化肥用量連續(xù)超出90萬噸(純養(yǎng)分),每公頃耕地用量達成了570多公斤，遠遠超出了國際上認可的維持土壤連續(xù)利用所允許化肥用量臨界值（225公斤/公頃）,氮肥利用率僅35%左右，與發(fā)達國家的50%-60%相比差距很大,每公斤氮素的水稻生產(chǎn)力不及產(chǎn)量水平相當?shù)娜毡竞晚n國的1/2。年浙江省肥料消費量（2023，萬噸）總量（純養(yǎng)分）：93.98氮肥（N）：55.41磷肥（P2O5）：12.19鉀肥（K2O）：7.74復合肥：18.63浙江省農(nóng)作物播種面積變化動態(tài)浙江省每公頃播種面積化肥用量變化動態(tài)浙江省單位面積化肥用量與

國內(nèi)若干省份比較2023年浙江省耕地面積2390萬畝,作物播種面積4272.6萬畝浙江省單位耕地面積化肥用量與

世界若干地域比較（1997）浙江省單位耕地面積化肥用量與

世界若干國家比較（2023）部分肥料中的重金屬含量固體廢物城市生活垃圾有害有毒固體廢物（即危險廢物，涉及醫(yī)院垃圾、廢樹脂、藥渣、含重金屬污泥、酸和堿廢物等）無毒無害固體廢物（不含放射性物質(zhì)的粉煤灰、建筑垃圾等）。固體廢物是固態(tài)或半固態(tài)廢棄物的總稱。三大類：其中前兩類固體廢物的任意排放會嚴重污染和破壞環(huán)境。3.土壤污染的危害造成減產(chǎn)、造成嚴重的直接經(jīng)濟損失造成食物品質(zhì)下降經(jīng)過食物鏈危害人體健康造成其他環(huán)境（大氣、地表水、地下水污染，生態(tài)系統(tǒng)退化等）問題第三節(jié)土壤構成和性質(zhì)對污染物毒性的影響土壤的構成和性質(zhì)決定土壤具有一定的凈化能力。土壤的凈化能力是有限的，當進入土壤的污染物質(zhì)數(shù)量和速度超出了土壤的凈化能力時，污染物在土壤中積累，危害作物的正常生長發(fā)育，經(jīng)過食物鏈會直接影響人類健康。土壤的凈化能力是指污染物進入土壤后，經(jīng)生物和化學降解成為無毒物質(zhì)；經(jīng)過化學沉淀、絡合和螯合、氧化還原等作用轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)，被土壤牢固吸附，不被植物利用。一、土壤構成對污染物毒性的影響一般覺得，土壤中某污染物的水溶態(tài)或互換態(tài)有效濃度越大，其對生物的毒性較大，而專性吸附態(tài)、氧化物態(tài)或礦物固定態(tài)含量越高，則其毒性越小。粘粒礦物有機質(zhì)土壤生物吸附作用靜電吸附和絡合(螯合)作用土壤構成降低、消除土壤污染物的主要機制（對有機污染物的）降解、轉(zhuǎn)化作用土壤環(huán)境容量土壤環(huán)境單元一定時限內(nèi)遵照環(huán)境質(zhì)量原則，既確保農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和生物學質(zhì)量，同步也不使環(huán)境污染時，土壤所能允許承納的污染物允許的最大數(shù)量或負荷量”。由定義可知，土壤環(huán)境容量實際上是土壤污染物的起始值和最大負荷量之差。二、土壤性質(zhì)對污染物毒性的影響1、經(jīng)過影響土壤組分和污染物的電荷特征，沉淀溶解、吸附解吸和絡合解絡平衡來變化污染物的毒性；2、經(jīng)過土壤微生物的活性來變化污染物的毒性。土壤酸堿性土壤氧化還原性質(zhì)土壤氧化還原情況主要影響沉淀溶解、變價元素。第四節(jié)土壤污染的防治一、土壤污染的特點隱蔽性和滯后性：土壤污染從產(chǎn)生污染到出現(xiàn)問題一般會滯后較長的時間。日本的“骨痛病”累積性：污染物在土壤中不斷積累，同步也使土壤污染具有很強的地域性。不可逆轉(zhuǎn)性：土壤重金屬污染基本上是一種不可逆轉(zhuǎn)的過程，許多有機化學物質(zhì)的污染也需要較長的時間才干降解。土壤污染治理難度大：土壤中的難降解污染物極難靠稀釋作用和自凈作用來消除。土壤污染一旦發(fā)生，僅僅依托切斷污染源的措施則往往極難恢復。治理污染土壤一般成本較高、治理周期較長?？刂坪拖寥牢廴驹矗涸鲩L土壤容量，提升土壤凈化能力“預防為主，防治結(jié)合”二、土壤污染的防治原則實施污染總量控制，嚴格控制工業(yè)“三廢”的排放量和排放濃度，合理施用肥料和使用農(nóng)藥等。污染土壤的治理對已污染的土壤，采用措施防治土壤中污染物的遷移轉(zhuǎn)化，進入食物鏈。三、污染土壤的治理措施因為土壤污染多為復合污染，且修復難度大，應根據(jù)污染物的起源及污染實際情況采用相應措施進行治理。一般需要結(jié)合不同措施，開展污染土壤的綜合治理。污染土壤的治理可分為原位或異位物理/工程措施、化學措施、生物措施、農(nóng)業(yè)措施及變化土地利用方式。異位物理/化學措施所需時間較短，而且更能擬定處理的一致性，但挖掘土壤常造成花費和工程量增大，因而不合適于大面積的土壤治理。1.理化措施客土深翻、施用石灰及其他化學試劑等。重金屬污染的土壤，經(jīng)過施加變化重金屬污染物在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化方向，常用的有石灰、磷酸鹽、硅酸鹽等。施用石灰提升土壤pH，使Cd，Cu，Hg形成氫氧化物沉淀。有機物（涉及石油、農(nóng)藥、PAHs等）污染的土壤，采用化學治理措施如化學清洗法、光化學降解法和化學柵防治法等。理化治理措施的費用高，化學法對環(huán)境造成二次污染的風險性高。2.農(nóng)藝措施變化耕作制度（輪作、澆灌等），變化土壤環(huán)境，可消除某些污染物或減小污染物的活性；合理施肥，降低土壤污染物活性；嚴重污染的土