河南省土壤污染情況及相關(guān)修復技術(shù),土壤污染論文

河南省土壤污染情況及相關(guān)修復技術(shù),土壤污染論文河南省地處我們國家中東部，是優(yōu)勢農(nóng)產(chǎn)品小麥、玉米的適宜種植區(qū)。小麥、玉米常年播種面積分別超過467萬、200萬hm2，年總產(chǎn)量占全國的20%。隨著工業(yè)的發(fā)展，城市垃圾的無序堆放、農(nóng)藥化肥的大量施用無疑增加了土壤污染的風險。由于過去對環(huán)境保衛(wèi)不夠重視，土壤污染形勢已特別嚴峻。已危及到食品安全、人體健康、生態(tài)安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。1、河南省土壤污染現(xiàn)在狀況1．1土壤的重金屬污染重金屬是環(huán)境中一種作用較為持久的污染物，人類的生產(chǎn)和生活活動是造成重金屬污染的主要原因。它毒性大、難降解的特點，使其對人和其他生物有很大的危害。造成重金屬污染的主要原因有金屬礦產(chǎn)開采、城市垃圾填埋場。而生態(tài)系統(tǒng)中的絕大部分重金屬都是通過土壤介質(zhì)傳遞的，土壤環(huán)境不僅僅是重金屬污染物遷移的媒介，也是其發(fā)揮效應的主要場所。因而，當前對土壤重金屬污染的研究備受關(guān)注。楊蕾等對河南省滑縣、武陟縣、安陽縣、新鄉(xiāng)縣和延津縣等5個縣土壤中汞、砷、鉛、鎘、鉻、銅、鋅、鎳等重金屬污染現(xiàn)在狀況進行了調(diào)查。調(diào)查結(jié)果顯示5個農(nóng)產(chǎn)品基地縣的土壤均不同程度的遭到重金屬的污染，華而不實滑縣重金屬Cd、Cr污染指數(shù)最大，綜合污染指數(shù)也較大;安陽縣重金屬Cu、Ni綜合污染指數(shù)最大;武陟縣重金屬Hg污染指數(shù)最高，Zn和Ni污染指數(shù)次之;綜合污染指數(shù)結(jié)果以新鄉(xiāng)縣為最低。楊柳等通過單指數(shù)評價和綜合指數(shù)評價的方式方法對河南省的10個城市，鄭州市、開封市、洛陽市、登封市、平頂山市、焦作市、安陽市、新鄉(xiāng)市、三門峽市和濟源市土壤重金屬污染情況進行分析。10個城市的土壤質(zhì)量差異不同較大:重金屬污染總體屬清潔尚清潔的城市有1個，占調(diào)查城市的10%;輕度污染的城市共7個，占調(diào)查城市數(shù)的70%;中度污染的城市共2個，占調(diào)查城市數(shù)的20%;無重度污染的城市。總體來看，固然河南省部分城市的土壤重金屬污染程度不大，但是到達中度污染的區(qū)域應引起重視并進行治理，無污染及輕度污染的地區(qū)也應采取措施控制污染范圍的擴大，保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及居民的生命安全。1．2土壤的石油污染石油是一種復雜的多組分均質(zhì)混合物，其主要成分有烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴，還有數(shù)量不多但很重要的非烴組分，如含氧化合物、含硫化合物、含氮化合物、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)等。隨著石油開采和使用量的增加，大量的石油污染物進入環(huán)境，對環(huán)境造成了嚴重污染，同時也給生物和人類帶來危害。當前，石油污染問題已成為世界各國普遍關(guān)注的問題。鄒樹增對濮陽中原油田開采區(qū)內(nèi)1106m2土壤污染狀況進行了調(diào)查，調(diào)查表示清楚本區(qū)主要的污染源為石油開發(fā)及相關(guān)產(chǎn)品加工經(jīng)過產(chǎn)生的石油類污染物。本次調(diào)查采用土壤污染物濃度實測值和土壤背景值的比值(Pi)對濮陽市油田區(qū)土壤污染程度進行了分級。采油區(qū)土壤污染現(xiàn)在狀況區(qū)域評價結(jié)果如表1所示。由表1分析可知，濮陽市油田區(qū)土壤已經(jīng)遭到污染，主要污染源為石油類，土壤總體屬重污染級。該區(qū)域土壤污染隨著油田開發(fā)建設(shè)的經(jīng)過，出現(xiàn)了井噴、采油污水、井場作業(yè)污染、鉆井井場廢棄物、落地原油、油品的輸運中滴漏、煉油工業(yè)污水未達標排放等問題，使污染物呈小面積廣泛分布在土壤中，對采油區(qū)及周邊土壤生態(tài)環(huán)境造成影響。濮陽市油田區(qū)受污染無法耕種面積已達萬畝級。絕大部分地區(qū)為原油與鹽污構(gòu)成的綜合性污染，對生態(tài)環(huán)境的影響相對較重。1．3土壤中有機磷、有機氯農(nóng)藥的污染近年來，隨著化肥、農(nóng)藥的不合理使用，土壤有機物農(nóng)藥污染不斷加劇，該類污染物具有持久性、生物積累性和高毒性(致癌、致突變、干擾內(nèi)分泌)等特點，對農(nóng)產(chǎn)品安全和對人體健康危害極大。河南省作為一個人口大省，人均占有耕地面積僅有0．07hm2，僅為全國人均耕地水平的69%;同時河南省又是一個農(nóng)業(yè)大省，糧、棉、油、煙產(chǎn)量產(chǎn)值在全國排位第二。化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜施用量較大，河南省土壤農(nóng)藥污染問題尤其應該遭到重視。申劍等通過對河南省15個地市的綠色食品生產(chǎn)基地、有機食品生產(chǎn)基地、無公害蔬菜生產(chǎn)基地、污水灌溉區(qū)、畜禽養(yǎng)殖基地周圍農(nóng)田、常規(guī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)6種有代表性的典型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域的土壤有機磷、有機氯農(nóng)藥進行了檢測分析。通過檢測可知，河南省6種典型農(nóng)業(yè)區(qū)域土壤中，六六六和滴滴涕(國內(nèi)已于1983年禁止使用)等有機氯農(nóng)藥污染仍存在，污染物的濃度雖低于標準限值(500g/kg)，污染水平處于安全狀態(tài)，但尚有局部區(qū)域有機氯農(nóng)藥有超標現(xiàn)象，且相當嚴重。與有機氯農(nóng)藥相比，有機磷農(nóng)藥推廣使用時間較晚，雖在河南省地區(qū)尚未構(gòu)成大范圍、持久性的土壤污染，但其對土壤的污染問題也不容忽視，尤其在畜禽養(yǎng)殖基地周邊土壤中檢出的有機磷農(nóng)藥類樂果，應引起高度重視。1．4土壤中多環(huán)芳烴的污染多環(huán)芳烴(PAHs)是指分子中含有兩個或兩個以上苯環(huán)構(gòu)造的化合物，是煤、石油、煤焦油等有機化合物的熱解或不完全燃燒的產(chǎn)物，具有致畸、致癌、致突變性，是當前國際上關(guān)注的一類持久性有機污染物(POPs)。它們在環(huán)境中廣泛存在，易被沉積物吸附且難被生物降解，因而容易積累。土壤中PAHs最主要的來源是大氣沉降，在土壤中以吸附態(tài)或液態(tài)形式存在，是土壤有機污染修復中難度最大的污染物。彭華等通過對河南省除平頂山、濟源、許昌以外的15個省轄市的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)典型區(qū)域的1500個采樣點土壤中14種PAHs的污染狀況進行了監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果分析如下:PAHs在六種典型區(qū)域土壤中廣泛存在，平均檢出率在37%～97%。在污水灌溉區(qū)的檢出率最高，在有機食品基地的檢出率則低于其他區(qū)域;六種典型區(qū)域土壤中PAHs的平均含量在0．11～5．59g/kg，14種PAHs的總量在六種區(qū)域的分布規(guī)律為:污水灌溉區(qū)＞常規(guī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)＞畜禽養(yǎng)殖基地＞綠色食品基地＞無公害蔬菜基地＞有機食品基地;強致癌物苯并(a)芘在六種典型區(qū)域土壤的檢出率為33%～100%，濃度范圍為0．35～31．6g/kg。局部區(qū)域土壤中苯并(a)芘的含量超出了俄羅斯的土壤質(zhì)量標準限值(20g/kg);污水灌溉區(qū)中苯并(a)芘含量最高，高出有機食品基地、綠色食品基地和無公害蔬菜基地3倍之多。因而，河南省多數(shù)地區(qū)土壤中均有PAHs的檢出，尤其是苯并(a)芘的土壤污染更應該引起重視。2、土壤污染的修復技術(shù)當前，土壤污染修復的方式方法很多，主要有物理、化學、物理化學法、植物和微生物等方式方法。當前研究及應用較廣的為植物和微生物修復法。2．1物理修復法物理修復方式方法包括換土法和熱處理法，換土法是將污染土壤通過深翻到土壤底層、在污染土壤上覆蓋新土、將污染土壤挖走換上未被污染的土壤的方式方法。該法能夠有效地減少污染土壤對環(huán)境的影響。但是該方式方法工程量大，費用高。只適宜用于小面積的、土壤污染嚴重的狀況;熱處理法是通過加熱的方式，使土壤中的揮發(fā)性重金屬如汞、砷等揮發(fā)并收集起來進行回收或處理。該法工藝簡單，但能耗大、操作費用高，且只適用于受易揮發(fā)的重金屬污染土壤。2．2化學修復法化學修復法是利用參加到土壤中的改進劑與污染物發(fā)生一定的化學反響，進而對土壤中的污染物進行固定、分離、提取等。該技術(shù)關(guān)鍵在于選擇經(jīng)濟有效的改進劑，常用的改進劑有石灰、沸石、碳酸鈣、磷酸鹽等。2．3物理化學修復法物理化學法主要是通過溶劑洗脫、熱脫附、吸附和濃縮等物理化學經(jīng)過將有機化合物從土壤中去除。外表活性劑是常用的污染土壤清洗劑，它能改良憎水性有機物的溶解性和生物可利用性。Rouse等比擬了單親水基和雙親水基陰離子外表活性劑對奈的增溶作用，結(jié)果表示清楚，烷基二苯基二磺酸鈉不僅比單親水基的十二烷基硫酸鈉增溶能力高，而且抗硬水能力遠大于十二烷基硫酸鈉。Zhu等研究了陰非混合外表活性劑對芘等PAHs的增溶作用，發(fā)現(xiàn)陰非混合外表活性劑對芘等PAHs的增容程度大于單一外表活性劑且存在著明顯的協(xié)同增溶作用，主要原因是混合外表活性劑的CMC顯著降低以及溶質(zhì)在混合膠束中的分配系數(shù)增大。外表活性劑洗脫方式方法除了對洗脫含多環(huán)芳烴類有機污染物土壤有很好的效果外，處理其他含油污染土壤也同樣有效，合適于處理被各種油類有機物污染的土壤。美國EPA報告了采用外表活性劑對含PAHs的沙質(zhì)土進行洗脫，利用溶質(zhì)質(zhì)量濃度為2%的外表活性劑溶液，即可將土壤中85%以上的PAHs去除。因而，利用外表活性劑溶液對含PAHs有機污染物的土壤進行洗脫已經(jīng)成為土壤修復的一種最常見且最為有效的修復方式方法。2．4植物修復法植物修復是一種經(jīng)濟、有效且非毀壞性的修復技術(shù)，主要利用自然生長或遺傳培育植物對土壤中的污染物進行固定和吸收。根據(jù)其作用經(jīng)過和機理，污染土壤的植物修復技術(shù)可分為植物提取、植物揮發(fā)、植物穩(wěn)定和植物降解四種類型。最近幾年，土壤植物修復技術(shù)在國內(nèi)外都得到了較快的發(fā)展。Liste等用田間作物燕麥、羽扁豆、蕓苔，園藝作物蒔蘿、胡椒、紅蘿卜，樹種短葉松、紅松和白松這9種植物研究其對PAHs中芘降解的影響。這9種植物能明顯加強對土壤中芘的降解，在8周時間里，有植物的土壤中芘的去除率達74%以上，而無植物的去除率少于40%，蕓苔的降解能力最強，胡椒和紅蘿卜在28d里可使芘的濃度明顯減少。Banks等用酥油草對苯并［a］芘污染土壤的降解進行了研究，發(fā)現(xiàn)根際能夠促進降解，在6個月后降解率可到達一半以上。2．5植物微生物聯(lián)合修復法應用微生物、植物二者的聯(lián)合作用對土壤中的污染物降解是將植物修復與微生物修復兩種方式方法的優(yōu)點相結(jié)合，進而強化根際污染物的降解。一方面，植物的生長為微生物的活動提供了更好的條件，十分是根際環(huán)境的各種生態(tài)因素能促進微生物的生長代謝，并構(gòu)成十分的根際微生物群落;另一方面，植物本身與環(huán)境污染物產(chǎn)生直接作用(如根系的吸收)和間接作用(如體外酶等生物活性物質(zhì)的分泌等)。河南省地礦局以微生物與植物的協(xié)同作用對濮陽市油田區(qū)石油污染土壤進行修復，經(jīng)試驗，該區(qū)石油污染物降解率到達85%，含鹽量降低到85%，治理后的土地基本恢復耕地功能。該石油污染土壤修復技術(shù)研究到達國際先進水平，實現(xiàn)了全國的推廣應用。3、結(jié)論河南省部分地區(qū)土壤已遭到污染，對污染區(qū)域應引起高度重視并進行治理，在省內(nèi)大力開展土壤污染修復的技術(shù)研究，對于促進農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，保障廣大人民群眾的生命健康具有重要意義。以下為參考文獻:［1］張乃明．土壤植物系統(tǒng)重金屬污染研究現(xiàn)在狀況與瞻望［J］．環(huán)境科學進展，1998，7(4):30－33．［2］祖艷群，李元，陳海燕，等．昆明市蔬菜及其土壤中鉛、鎘、銅和鋅含量水平及污染評價［J］．云南環(huán)境科學，2003，22(增刊):55－57．［3］楊蕾，魏婷婷，軒輾．河南省優(yōu)勢農(nóng)產(chǎn)品基地土壤重金屬污染研究［J］．安徽農(nóng)業(yè)科學，2008，36(19):8281－8282．［4］楊柳，劉長禮，王秀艷，等．河南省主要城