土壤污染的治理与修复的对策分析曲翠凤,王瑞勋,张晓燕由于大规模农药的使用和工矿污水的排放,全国土壤污染状况已经到了非整治不可的地步。

中国的环境保护(1996-2005)白皮书指出,我国的环境污染带来的经济损失可能占到国内生产总值的10%左右,世界银行的估计更高约为13%。

根据土壤类型开展土壤环境风险的土壤环境质量评价,土壤污染的治理要采取一些必要的措施:!分析土壤、农产品和地下水中重金属、农药残留、有机污染物等项目的含量及土壤理化性质的变化,建立污染土壤档案;∀通过自主研发、引进吸收和技术创新,开展污染土壤修复技术的研究;选择重金属污染类、农药类、有机类等典型污染场地开展污染土壤修复与综合治理;#完善国家土壤环境监测网络;建立土壤环境质量监督管理体系,为国有土地资源的利用和粮食生产持久的发展提供保障;∃土壤污染的治理应当坚持使用与养护并重、治理与预防并重的原则,采取必要的措施和对策实施土壤污染的综合治理,保障农产品的质量,维护人民群众的身体健康。

1 土壤污染的类别与评价土壤污染主要包含有重金属污染、农药残留污染、有机污染物等,这些污染不同程度的改变着土壤的理化性质,严重影响着土壤中有益微生物的生长和土壤生态的平衡,削弱了土壤持久供肥保水的能力,造成农用土地贫瘠,制约了农作物的生长和产量的提高。

土壤重金属污染是指对人类毒害较大的汞、铅、镉、铬等重金属污染以及砷、硒、磷等有毒元素的逐步积累,明显高于土壤环境背景值所造成的污染。

重金属作为一类危害很大的环境污染物,它所产生的污染过程具有隐蔽性、不可逆性、长期性和后果严重性的特点。

因此,土壤重金属污染是一个难以解决的全球性的棘手问题。

全世界平均每年排放的汞约1.5万吨,铜340万吨,铅500万吨,锰1500万吨,镍100万吨。

据查中国部分地区土壤重金属污染已相当严重,受等重金属污染的耕地面积近2000万公顷,约占总耕地面积的1/5,含量均超出 GB5618-1995土壤环境质量标准。

除耕地之外,中国的工矿区、生活居住区、河道两边的重金属污染也相当严重。

例如:对沈阳郊区的污灌农田土壤中全镉含量分析表明,镉含量范围为0.15~8.23m g/kg,均值为1.75m g/kg。

用土壤背景值标准评价,平均镉污染指数为5 95,超过当地背景值水平8.39倍,表层土壤镉含量更高,污染更严重。

农药残留污染主要是由于长期使用无机磷、氯农药造成的,我国是农药生产和使用大国,农药用量居世界首位,每年达80~100多万吨。

农药品种结构和使用不合理,致使我国农药残留问题特别突出。

一是在蔬菜、瓜果上使用高毒农药,食用后引起急性中毒事故。

二是农药残留量超过最大允许限量(MRL值),长期食用引起慢性中毒。

而且现代医学研究证明,因环境因素引发的癌症约占80%,其中有毒有机物(主要为农药)约占75%以上。

环境污染物中有机污染物占大多数,它主要来源于人类生产和生活排放的废物,其组成相当复杂。

一是难于降解,在环境中有一定的残留水平,具有生物积累性,如一些具有苯环结构的化合物等;二是含有难以降解的高分子化合物,对人体健康和生态环境构成潜在威胁。

如包装物品或印刷品的残留物。

这些有机废物相当多的是石油工业所制造的,在已知的700万余种有机物中人工合成的有机物种类达10万种以上,并且每年增加2000种。

其中具有致癌、致畸、致突变和致病的有机污染物如石油烃类、多氯联苯(PCB s)、多环芳烃(P AH s)、含氯24溶剂、炸药、农药等越来越多,这些有机污染物进入土壤环境以后,再通过农作物和动植物食品转移到人们的食物链中,就会引发人类许多疾病的形成。

2 土壤污染的治理与对策治理土壤污染是一项艰巨而长期的任务,是我国工业现代化进程中的重要一环,是实现科学发展观和和谐社会的基本要求。

自改革开放以来的30年时间里,各级政府过多地追求GDP增长率,新增了许多高污染的化工企业,导致了江河土地污染日趋严重,国民生活环境和食品质量的严重恶化,直接影响了人民生活的基本安定。

土壤污染治理是人类环境综合治理的关键。

随着我国加入WTO,国际贸易间的食品进出口的检疫监测日益严格,农产品的进出口标准也越来越高,这就使我们不得不从污染的源头出发,强化实施土壤污染治理的各项法律法规和技术措施,扭转土壤污染加剧的态势。

因此,实有必要做到:1)建立健全土地资源和土壤利用保护的法律法规,制定 土壤资源保护法作为 环境保护法的补充,切实加强以法律的形式保护土壤资源,防止土壤污染的加剧。

日本于1993年修订的 农业用地土壤污染防治法,其目的是%为了防治和消除农业用地被特定有害物质污染,以及合理利用已被污染的农业用地,研究防止生产有可能危害人体健康的家畜产品,以及妨害农作物生长的必要措施&。

德国1999年也是颁布实施了 土壤保护法。

2)加强污染工矿企业的管理和污水处理设施的监管,控制江河的污水排放管理,减少大气污染物的排放,防止土壤污染源的扩大和失控,逐年减少污染的工矿企业的规模和产量,从源头上遏制土壤的污染,从根本上切断的土壤污染的来源。

3)制定更为严格的肥料、农药、农膜以及包衣剂、增效剂的生产和销售标准,强化农用物资的管理和监督,防止土壤污染物再度积累和新污染物的聚集。

4)加大土壤污染治理的力度,强化科学资金的支持力度,对不同类型土壤污染实施更加科学的治理和防护,最大程度地减少污染物的积累,移出主要的污染物和污染源,实施土壤性质的生态修复和改造利用。

5)对污染的土壤实行分门别类的管理和种植指导,对于土地严重污染的地区退耕还林,恢复自然植被的生长和生态的还原;对于土地轻度污染的地区实行深耕或免耕,通过不同作物的轮作或间作减少或排除长期聚集的污染物。

3 污染土壤的修复与养护污染土壤的修复与养护主要是通过一定的科学方法移出土壤中的有害污染物,污染的土壤的处理中,主要还是采用生物降解法和土壤蒸汽法来实施,其中生物降解法占13%,土壤蒸汽法占13%,还有一些配套的方法逐步实施,例如:土壤清洗法、化学氧化方法、电加热法、稳定固化法等。

修复的方法概括起来主要是化学修复、物理修复、微生物修复和植物修复,后两者主要是对应于治理石油烃类污染土壤的生物修复。

3.1 污染土壤的化学修复化学修复的方法很多主要有:土壤清洗、化学氧化、稳定固化等等,化学修复就是向土壤投入改良剂,通过对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用,以降低重金属的生物有效性。

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、硅酸盐和促进还原作用的有机物质,不同改良剂对重金属的作用机理不同。

向土壤中投放硅酸盐钢渣,对镉、镍、锌离子具有吸附作用并在土壤中发生共沉淀。

水田土壤中的镉以磷酸镉的形式沉淀,磷酸汞的溶解度也很小。

沸石是碱金属或碱土金属的水化铝硅酸盐晶体,含有大量的三维晶体结构和很强的离子交换能力,从而能通过离子交换吸附和专性吸附降低土壤中重金属的有效性。

施用石灰或碳酸钙主要是提高土壤p H值,促使土壤中镉、铜、汞、锌等元素形成25氢氧化物或碳酸盐结合态盐类沉淀。

例如,如当土壤p H>6.5时,汞就能形成氢氧化物或碳酸盐沉淀。

试验表明,每公顷土壤施用1500~ 1875kg石灰,籽实含镉量下降50%。

使用化学清洗剂将污染物从土壤中洗脱下来的方法,主要是利用一些表面活性剂来改进憎水性有机化合物的溶解性而应用于土壤及地表有机物污染的化学治理。

例如将甲醇等溶剂萃取清洗土壤中高浓度的DDT或DDD等形成DDT复合物去除农药效果达到99%。

3.2 污染土壤的物理修复大多数污染土壤的物理分离修复主要是根据土壤介质及污染物的物理特征而采用的操作方法,最常用的物理治理方法就是将受污染的土壤转移到指定地点填埋,然后移送新的土壤到污染地置换为可耕种的土壤。

这种方法对于清除石油泄露造成的土壤污染效果很好。

第二种就是清洗法,通过清洁水的灌溉和深挖沟的方法,径流土壤表面的重金属等污染物,并在地下深层挖深井抽取地表的渗透水,以达到水洗带走污染土壤的目的。

第三种就是土壤通风技术,这种方能发能够高效地去除可挥发物的污染,所需成本仅有土壤挖掘法和清洗法10%。

采用磁分离的手段进行一些特异金属离子的污染清除也是极为有效的。

3.3 污染土壤的微生物修复修复受石油烃污染土壤的研究采用生物堆层、堆肥及土壤泥浆反应器等好氧修复方法非常有效。

利用生物泥浆反应器进行多环芳烃污染土壤的修复通常采用2∋1的水土比和20~ 25(的温度条件。

实施修复的微生物主要是以厌氧还原脱氯为特征的厌氧微生物,在污染的土壤进行水饱和区的生物降解需要加入一些营养盐,氧源(多为H2O2)来配合微生物的降解反应。

中科院沈阳应用生态所发现石油污染土壤中主要存在3种菌根菌G lo m us m o sseae, G.geospora和G.constrictum,其数量与土壤受石油污染程度密切相关,3种菌侵染使石油污染土壤修复效率分别提高30%~40%。

一些研制与开发的微生物菌液生物萃取剂、植物油脂萃取剂对于石油污染的土壤效果明显。

微生物可以吸附积累重金属,降低土壤中重金属的毒性;也可以改变根际微生物的聚集,提高植物对重金属的吸收、挥发或固定效率。

还有一些微生物,如动胶菌、蓝细菌、硫酸还原菌及某些藻类,够产生胞外聚合物与重金属离子形成络合物,吸收和固定重金属镉效果极其明显。

3.4 污染土壤的植物修复植物修复是一种利用自然生长或人工培育植物修复重金属污染土壤的方法。

一些植物可以利用重金属超积累植物从土壤中吸取金属污染物,随后收割地上部并进行集中处理,连续种植该植物,达到降低或去除土壤重金属污染的目的。

目前已发现有700多种超积累重金属植物,积累铬、钴、镍、铜、铅的量一般在0.1%以上,锰、锌可达到1%以上。

例如:遏蓝菜属(Thlas p i caeru lescens)的植物能够明显增加对锌和镉的积累。

柳属(Salix s p.)的某些物种能大量富集镉;一种印度芥菜(B rassica juncea)对铬、钴、镍、铜、铅富集可分别达到58倍。

利用耐重金属植物或超累积植物降低重金属的活性,从而减少重金属被淋洗到地下水或通过空气扩散进一步污染环境的可能性。

植物根系分泌物能改变土壤根际环境,在根部的积累、沉淀或吸收来固化土壤中重金属,并影响其毒性效应。

植物的根毛可直接从土壤交换吸附重金属增加根表固定。

还有一些湿地上的某些植物利用根系吸收汞和硒等,将其转化为气态物质挥发到大气中,以降低土壤污染。

最新的研究表明,通过克隆一些富集重金属离子蛋白基因并且在转基因植物中表达,能够显著提高转基因植物的聚集和吸附有害污染物的能力,从而达到净化土壤的目的。

(作者单位:曲翠凤,山东省莱阳市国土资源局,265200;王瑞勋,山东省莱阳市水利局;张晓燕,山东省龙口市第三中学)26。