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关键词: 油田 土壤环境保护 土壤质量调查 采样布点
中图分类号:TE34文献标识码: A 文章编号:
前言
党的十把推进生态文明、建设美丽中国摆在突出地位。政府高度重视土壤环境保护工作,石油开采的特殊性质,决定了其生产过程长期与土壤环境发生直接关系,会对周边区域土壤环境造成一定的影响和改变。
我国现阶段开展的土壤环境的调查工作重点关注农业用地的土壤肥力、重金属、残留农药等。对于城市工业用地土壤环境的调查方法和评价标准尚处于研究探索阶段。但是,随着新兴城市建设和传统城市不断向外扩张,对油田工业用地产生挤压,改变土地利用功能,改善原有工业用地的土壤环境、保护人体健康、提高土地的经济利用价值的需求越来越大,本文将以油田工业用地环境为背景探讨土壤环境调查工作中点位布设方法。
油田建设和运行对于土壤环境的影响分析
石油类污染物已被列入我国危险废物名录。石油被释放到土壤后,其中,一部分在土壤中可以作为微生物生存的碳源而被降解,而另一部分不易被降解的组分在土壤中产生累积效应,破坏土壤结构,改变其物理化学性质,在向地下渗透过程中还沿地表扩散、侵蚀土层, 使之盐碱化、沥青化、板结化,并可能将有毒有害物质传递到土壤上种植的作物或深入地下水中,危害生态环境和人体健康。
工作方法
资料收集
收集油田以及周边地区的地形图、交通图、遥感影像图、环境保护区功能区划图;油田单位的厂区平面图;收集油田以及周边地区土类、成土母质等土壤信息资料;收集油田以及周边地区工作区域气候资料(温度、降水量和蒸发量)、水文资料等。
布点原则
一般油田场地的面积比较大,生产设施分布广泛,布点方法比较复杂。应考虑的基本原则包括:均匀性和随机性:代表性:野外工作可行原则:关注敏感区域
区域划分
在分析油田的生产环节和产污特点以及油田区域的土壤类型和成土母质等的基础上,进行初步的现场勘查可以将油田分为全局不点区、典型油井地块、典型联合站地块、输油管线区、环境敏感区。
全局布点区
全局布点的目的是了解整个油田区域的土壤环境质量状况而布设的控制性点位,为制作评价图件提供全局的数据。
典型油井地块
典型油井区域布点的目的是掌握油井附近土壤环境质量,了解油井在勘探开发、钻井、闭井对于周围土壤的影响。在现役油井和退役油井中,分别选择1至2个具有代表性的油井地块进行采样。
输油管线区
输油管线担负着将原油从采油井出送至联合站以及成品原油外输的重要任务,埋深一般在1至2米左右,在油田区域地下广泛分布。输油管道被打孔盗油以及腐蚀穿孔造成泄漏事故是输油管线对于土壤污染的主要形式。管线所处的位置一般位于包气带区域,石油类污染物很容易会进入地下水并跟随其运动扩散到其他地区的土壤中。
环境敏感区
依据《建设项目环境影响评价分类管理名录》规定,环境敏感区是指依法设立的各级各类自然、文化保护地,以及对建设项目的某类污染因子或者生态影响因子特别敏感的区域,主要包括:自然保护区、风景名胜区、世界文化和自然遗产地、饮用水水源保护区、基本农田保护区、基本草原、森林公园、地质公园等。在这些区域加密布设采样点详细调查该区域的土壤质量。
点位设置
全局布点区的点位设置
全局布点布设依据《土壤地球化学测量规范》的要求,调查比例尺选择1:200 000或者1:100 000,调查的精度为每平方公里设置1至2个点,布点方法可以选择随机布点、分块随机布点和系统布点的方法如图1,采集表层0至20cm深度的土壤。
图1 全局布点方法
典型油井地块的点位设置
油井周边点位布设以油井为中心至少设置5个采样点(图2),1个本底监测点,布置在采油井地下水流向的上游100m位置,要求点位周围500m范围内没有其他的采油井、固体废物堆积场地及其他污染源;2个扩散监测点,分别设置在垂直于地下水流向的两侧30m位置;2个污染监测点,依次布设在采油井地下水流向的下游方向30m和50m位置,每个点位采集纵向样品3个,采样深度0-20 cm、40-60 cm、100-120 cm。
图2典型油井采样点位布置图
输油管线地带的点位设置
输油管线地带的土壤环境调查至少选择1条有代表性的输油主干线路进行重点调查。沿线分段布设多个采样点,纵向分层采样,采样深度至少延伸至管线底部20cm,每个采样点分别在0-20 cm、40-60 cm、100-120 cm和管线底部位置采集样品,可以选择在管线的连接处或者曾经出现过漏油事故地段,采样时要注意对于输油管线的保护。
环境敏感区的点位设置
在敏感区的土壤环境调查精度采用1:50 000的比例尺,每平方公里设置4个点左右,布点方法可以选用随机、系统或分块随机的方法。每个点位采集纵向样品3个,采样深度0-20 cm、40-60 cm、100-120 cm。
结语
对油田场地进行土壤环境质量调查,科学合理的设计采样布点方案是后续土壤质量分析、评价和污染修复等各项工作的前提和基础,直接关系到调查工作的质量。在依据传统土壤环境调查规范的基础上,点位布设方案应根据油田生产过程、污染特点和所处区域的环境特征对油田进行分区,重点考虑全局区域、典型油井地块、输油管线地带以及环境敏感区,根据分区的环境特征和调查目标有针对性的选则点位设置方案。
参考文献
[1]林年丰,李静昌,钟左 环境水文地质学 [M] 北京;地质出版社 1990
[2]吴邦灿,齐文启 环境监测管理学[M] 北京:中国环境科学出版社 2004
[3]王业耀,赵晓军,何立环 我国土壤环境质量监测技术路线研究[J] 中国环境监测 2012,6: 116-120
[4]刘五星,骆永明,滕应,李振高,吴龙华 我国部分油田土壤及有你的石油污染初步研究[J] 土壤(Soils) 2007,39(2):247-251
关键词:灰度关联法;土壤;环境评价
中图分类号:X824 文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2013)-06-0160-1
城市是人类生产生活的重要场所,伴随着城市化进程的加快,人类赖以生存的城市生态环境受到破坏,土壤发生了很大变化,自然土壤变成了独特的城市土壤,污染严重,养分缺乏,性能下降。为此,研究和探讨城市土壤理化性质快速检测方法,根据城市土壤特点,采取特定的措施和手段,促使植物正常生长,以满足城市建设及人民生活的需求,对城市建设至关重要。
“灰色系统”理论是我国华中工学院邓聚龙教授上世纪80年代首创的一种新的系统理论。“灰色系统”理论已受到了国内外的重视,并得到了广泛应用。灰色关联度分析法是一种因素比较分析法,是研究事物之间、因素之间关联性的一种方法。它是通过对系统统计数列几何关系的比较来分析系统中多因素的关联程度,即根据事物或因素的时间序列曲线的相似程度来判断其关联程度,两条曲线的形状彼此越接近,说明事物或因素发展态势就越接近,其关联度就越大,反之,关联度就越小。在系统因素分析、方案决策及综合评估等方面,灰色关联度分析法具有广泛的应用。[1-2]本文对大庆市采油厂土壤做灰色关联分析,有助于了解土壤质量的基本情况,为下一步环境治理和污染判定提供参考依据。
1 研究地区概况
大庆市大同区采油七厂地形低平,外排水不畅,属半闭流区,加之干燥多风,蒸发量大,盐分表聚作用明显,常形成盐霜或盐结皮,土壤盐碱化严重,土质粘重,结构差,微生物活动极少,土壤肥力低,土壤有机质含量低,盐分组成为苏打型,pH值8.0~10.0,土壤板结,通气不良,透水性差,养分有效性低,严重影响了植物的生长,给城市绿化带来了很大的困难,加之土壤受到石油工业的污染导致该地区部分土壤环境质量低下。
2 材料和方法
2.1 监测方法
2.2 数据处理
用上述质量评价项目作为评价指标。可以根据各项指标对环境质量发生作用的特点,选择上述不同的灰类,这是因为在环境质量评价过程中,污染因子对环境的影响效应是倒“s”型曲线,即含量少时不会影响,随着含量的增加对环境的影响越来越大,但无论如何都可以归结为上面的几种情况之中去。具体过程如下:
3 结果与分析
4 结论
以上结果可以看出土壤中葡二联的关联度为0.29,其污染最为严重,其次为勤奋村(0.34),说明该地区需要重点关注。而向阳村(0.49)、群英村(0.47)、翟生屯、赵家屯(0.45)、八井子(0.40)、金杏村(0.39)、前卫村(0.39)的土壤的环境污染状况基本接近,为该区域分布最广,环境状况最多的区域;在全部的分析区域内罗家屯的灰色关联度为0.97,为土壤环境最优的监测点。
因此,针对于土壤环境较差的地区应该采取防范进一步污染为主,对该区域应该采取减排措施,而对于葡二联、勤奋村环境最差的地区,建议进行环境修复治理,以改善其土壤环境,为区域的可持续发展做出一定贡献。
参考文献
关键词:土壤环境;质量;监测技术;研究对策
近年来,我国的环境不断恶化,国家更加重视对环境的保护。环境资源的合理发展会帮助我国的经济不断的提高,而环境监测就是环境保护管理的重要方法之一。通过对环境的现状提出合理的规划和实施路线,然后进行具体的环境监测,通过高科技技术,对计划进行一一实现。在我国的高度重视之下,全国在大规模的开展土地污染调查,这会对土壤环境质量监测带来好的帮助。下面就来探讨目前我国土壤环境污染的状况。
1我国土壤环境污染现状和问题
随着经济的快速发展,城市化的步伐越来越快,随之忽略的就是环境保护。近年来,我国土壤环境保护形势十分严峻。随着我国人口的不断增长,导致了土地的资源越来越匮乏,从而产生的问题就是粮食的不足,从原本的粮食出口国变为了粮食进口国。随着土地资源的越来越少,其环境质量也面临着巨大的挑战。土地环境污染的途径特别多,而且想要对污染状况进行分析,需要从很多方面进行调查,是一个十分复杂和困难的过程。土地出现无机和有机混合污染的情况,这是我国面临的十分严峻的一大问题。因为土壤环境质量直接影响着我国经济的发展,对国民经济带来了很大的考验,甚至一些重工业企业和矿业企业对土壤环境不重视,大大加快了土壤环境的污染,使得土壤环境污染非但没有得到及时的制止,而且越来越严重[1]。土地污染不但对人们的健康带来不好影响,还会直接影响我国经济的发展,所以土地环境污染治理是一定要进行的。国土资源部门在全国各地调查走访,其结果显示系列地球生态化学问题最为突出,而且局部地区土壤污染问题严重。并且污水灌溉耕地的面积在不断的增加,使得土壤受到了重金属的污染。土地环境污染是不可逆的,并且会长期影响我国环境资源保护的发展,对我国社会的发展和经济的发展也会有着很大的抑制作用。这就是我国目前土壤环境污染的现状,而土壤环境污染存在的问题也很严峻,需要我们注意并且及时解决[2]。第一大问题就是我国土壤污染防治不到位,导致防治的效果不明显,尤其是资金的投入问题,因为资金投入不足导致的防治基础特别薄弱。虽然我国意识到土壤环境污染的严重性,但是如果不解决防治问题不大力投入资金,就会对环境保护没有实际意义上的效果。并且防治的针对性不足,难以对各地土壤环境污染得到有效的解决和缓解。而且在一些地方没有明确地规定针对土壤污染防治,导致了很多部门和群众没有意识到土壤污染的严重性。这样的直接后果就是生产的农作物受到土壤污染的影响,使其内部营养成分发生很大的改变或者有害物质超标,不但对人们的身体健康有影响,对于出口的产品也会在国际市场产生很多的不利影响,使我国的经济受到了很大的损失。
2国内外的土壤环境质量监测情况
环境问题是全球面临的问题,不只是我国有着严峻的土壤污染问题,国外也有相当一部分地区土壤环境问题十分严重。在国外对土壤环境监测实验,是美国首先进行的。而随后,日本,英国,德国,俄罗斯等经济大国也相继展开了土壤环境监测研究。这些国家通过对土壤环境污染问题进行监测,建立了很健全的监管系统,值得我们去应用和学习。有些国家还颁布了专门的法律法规,对土壤环境质量监测的要求和实践按照严格的规定执行。在随后的很多年间,世界上的其他国家陆续开展土壤环境质量监测,并且十分重视土壤污染的改善和治理[3]。我国改革开放以来,国家开始重视土壤环境的监测调查和研究,并且通过采集土壤当中的化学用品建立了一些近代土壤元素分析方法,并且出台了相关的研究成果,供人们借鉴。近些年来,国家环境保护组织通过连续几年的调查监测,了详细的土壤环境质量监测报告,并且提出了很多有用和有效的规范方法,进而带动了我国各个地区积极开展土壤环境质量监测。这样一来,我国便初步建立了全国性的土壤样品资源库,并且对这些土壤调查监测的文件进行保管,培养了很多优秀的技术人才,提高了国内土壤环境监测水平,对国家土壤监测工作打下了坚实的基础。而我国在土壤环境质量监测方面也存在着一些问题。首先,土壤环境质量监测的方法存在着很多不健全的漏洞,并且监测方法并不是十分规范,难以在当下得到有效的利用,达不到国家的需求。并且在现有的标准下采用的检测技术相对于一些发达地区来说相对落后,而且许多设施和硬件等条件也达不到先进的水平。因为缺少了先进的监管技术和工作方法,所以对一些地区的土壤环境质量监测带来很大的挑战。并且在国内,因为地区的不同,土壤环境质量监测的技术发达程度也不尽相同,这样也给我国土壤环境质量监测带来了很大的挑战。
3土壤环境质量监测技术路线
上面详细的分析了我国土壤环境污染现状和土壤环境质量监测的现状以及存在的问题,在新形势下,我国只有建立全国土壤环境质量监测体系,并且大力加强土壤环境管理技术,以基本的土壤环境质量状况为基础,用科学的监管和安全的方法进行合理的监测,确保质量。
3.1监测点位的建立
近年来,我国不断地开展土壤环境质量监测工作,进行着标准测量的逐步开展,并在土壤污染调查的基础上,利用科学的连续的工作原则,对一些重点工地和土壤基地进行详细的勘测,建立重点监测点位体系,以五年为一个周期,对这些点位进行系统化的基本监测。然后对这些点位的土壤污染进行监测和评价,并且制定出合理的解决方案。
3.2采样的方法和制样的方法
将记录过点位坐标的样品进行采集,然后在采集点采集0~20cm表层土壤。根据科学的迁移情况分析出采集面儿的样品污染情况,认真记录,然后进行风干,风干时要将样本土壤放置风干盘中,去除土壤中的杂质,然后搁置在阴凉处进行自然风干。风干以后进行粗磨加工和细磨加工两道工序,进行完两道工序以后就可以对新鲜样品进行监测和分析。
3.3评价方法和监测方案
在全国土壤环境监测网络建立之后,就要按照国家规定的目标进行土壤监测工作。对于不同的监测点位要用不同的方法进行监测。监测过程中一定要保证质量,所以在各个环节就要进行认真的工作和记录。这样的检测是指将检测路线的基本要求在健全的质量管理网络之下,要保证土壤环境质量报告的科学可信程度,并且要用最先进的检测技术提高检测的效率,并且保存土壤样品档案,保证各个样品都可以进行合理的保管和复制。
3.4报告的编写
我国土壤环境质量监测采用的是每年监测部分重点区域和基础点位的制度,所以每年都要完成一份全国土壤环境质量监测报告。在五年一周期的情况下要完成一份完整的土壤环境质量监测国家级报告,并且各省也要按照规定的时间完成合理的报告进行阐明,上交到国家,对我国土壤环境质量监测技术路线的研究带来更好的发展和帮助。
4土壤环境质量监测保障措施
首先,要建立国家土壤环境质量例行监测网络。这个网络的建立要由国家负责,并且由各个省市环境局进行辅助管理,保障土壤环境质量监测的质量。各省市要完成国家下达的土壤监测任务,并且上交到国家监管部门,保证国家土壤环境质量例行监测网络的成功构建。其次要建立和加强土壤环境质量监测方法,由于我国土壤环境质量监测相当于其他国家而言起步较晚,问题较为突出,所以要对检测方法进行提高和强化。要以全国土壤实际污染情况为例,并且借鉴国外的土壤环境质量监测方法,保证我国土壤环境质量检测的技术得到更好的发展,强化土壤监测能力建设,保障土壤环境监测的质量。
5结束语
土壤环境质量监测技术路线是根据国家的相关规定标准,要实施的主要任务目标。为了对我国土壤环境污染进行有效的治理,对其中存在的问题进行合理的解决,就要大力加强土壤环境质量监测技术的科学性。这样既保障了人们的健康不受到威胁,还会对国家经济的发展带来更快的帮助,对我国科技和经济的发展就有十分重要的意义。
参考文献
[1]王业耀,赵晓军,何立环.我国土壤环境质量监测技术路线研究[J].中国环境监测,2016,28(3):116-120.
[2]周亚.质量监测技术路线在我国土壤环境的研究[J].科研,2017,(2):00137.
摘要 我国目前土壤形势不容乐观。呈现多源,复合、量大、面广、持久、毒害等特征、对生态环境和食品安全构成重要威胁,影响经济社会可持续发展。本文分析了我国土壤污染防治工作的问题与挑战,总结了发达国家治理土壤污染的经验,并提出了深化我国土壤污染防治工作的建议。
关键词 土壤污染;污染防治;国际经验
有土斯有民,土地是人类赖以生存和发展的基础。开发、利用、保护好土壤关系国家和民族未来,是生态文明建设的前提和基础。根据2014年《全国土壤污染状况调查公报》的数据,全国16%的土壤环境超标,其中,一些地方土壤污染严重,工矿业废弃地和农业耕地土壤污染问题突出,重点区域类土地(重污染企业用地、工业废弃地、工业园区、固体废物集中处置地、采油区、采矿区、污水灌溉区和干线公路两侧)均有相当程度的污染,“毒土”“毒地”等事件在全国各地不断出现,威胁生态环境和食品安全,影响经济社会可持续发展。因此,加强我国土壤环境污染预防、控制和修复,意义重大、刻不容缓。本文旨在分析国内土壤污染成因,借鉴国际经验,探求国内土壤污染防治途径。我国土壤污染防治工作面临的问题与挑战
20世纪80年代以来,随着经济快速增长,我国土壤环境也迅速恶化,污染呈现多源、复合、量大、面广、持久、毒害六大特征,表现出由点到片,由城到乡,由单一到复合等发展态势。造成我国土壤环境恶化的原因和问题主要有以下几个方面。
一是土地资源禀赋低。我国土地资源具有绝对数量多、相对数量少且质量不高、环境压力大等特点。人均耕地面积仅为世界水平的43%,我国以世界上7%的耕地养活20%的人口。除东北平原、华北平原和长江、珠江中下游平原与汉江平原、成都平原外,耕地质量不高,无法耕种的中度、重度污染耕地有5000万亩,全国集中连片耕地后备资源主要分布在北方和西部干旱地区,后备资源开发存在生态难题。
二是土地污染源多面广量大。土壤是各类污染物的最终归属。我国30多年粗放的发展模式,使土地成为了一个“大垃圾箱”。工业“三废”排放,使污染物通过多种途径进入并积累于土壤。全国有11. 23万座矿山,1.2万座尾矿库,每年60万吨石油跑冒滴漏,固体废物堆放占地面积达200多万亩,有害废水污灌污染耕地3250多万亩,有害废气随雨水沉降到土壤中。农业生产存在“农药、化肥依赖症”,化肥产量和使用量占世界1/3以上,非降解农膜残留量达12万吨. “白色污染”严重,导致土质下降,危害人体健康。
三是土壤污染防治法律法规不健全。我国尚无针对土壤污染的专门法。2015年实施的新《环境保护法》虽对土壤环境保护提出了明确要求,但仍缺乏细则。虽然不少地方专门出台了土壤污染防治的规范性文件,但没有形成有效的土壤污染综合防治法律体系,约束力和系统性不够。
四是土壤污染防治标准体系不完善。我国有60类共3246种土壤,不同地区土壤有机质含量、年平均降雨量、地下水埋深等影响基准推导的重要参数具有较大的变异性。截至目前,我国已及正在修订的土壤质量标准有60多个,在数量上比较少,管理也不明晰,分属于10多个不同部门。此外, 《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)于1995年实施,2009年开始修订,至今仍在修订过程中,已不能适应形势发展。标准等级全国采用统一的标准值,没有区分土壤背景值的差异。此外,标准主要针对的是环境质量,从人体健康和生态风险的角度考虑不够;主要针对农业用地,对工业、商业和居住用地考虑不够。
五是土壤环境监测能力不足。我国土壤环境监测工作起步晚,技术落后,尚未形成全面的监测体系,部分地方能力有限,难以精准掌握各地区土壤污染的状况。
六是土壤污染防治技术薄弱。由于污染土壤面积大,污染程度深浅不一,自然条件复杂多变,对土壤污染防治技术和工艺要求极高。国内市场上现有的修复技术往往手段单一,科技含量低且修复成本非常高,修复设备与药剂大部分仍依赖进口。
七是土壤污染防治资金缺口大。国外的绿地建设中,土壤费占总投入的50%。我国“十二五”环境规划中仅有300亿元中央财政资金用于修复污染土壤,且主要是对城市投入,对农业生态环保投入不足,远远无法满足土壤污染防治资金需求。
八是土壤管理体制不顺。我国长期以来多部门分散治土,环保部门“统一监督管理”的职能在很大程度上被肢解和架空,造成权利义务失衡和权力横向分割的弊端。虽然2013年1月国务院出台的《近期土壤环境保护和综合治理工作安排》中提出: “建立由环境保护部牵头,国务院相关部门参加的部际协调机制,指导、协调和督促检查土壤环境保护和综合治理工作。”但仅靠部际协调机制难以解决多头管理的问题,常常会因部门利益影响工作效率。
九是土壤保护意识淡薄。由于土壤污染更具隐蔽性、滞后性和难可逆性,是一种“看不见的污染”,公众土壤污染防治自觉性和积极性不高,往往将土地利用的功利性和经济性摆在第一位,忽略土地本身的生命支撑价值、生态价值、文化象征价值、历史价值。大部分农村居民对环境污染表现淡漠,也缺乏依法维权意识,只要环境污染没有直接影响到自身的生产生活,大多采取漠视的态度,增加了土壤环境保护的成本。国外土壤污染防治经验
建立综合防治的法律体系
西方国家普遍将土壤作为一个独立的环境要素来进行立法保护,形成了从基本法到综合性法律再到专项立法的三层法律体系,用以调整和规范各类生产、生活活动。
美国从危险废物管理着手开展立法,颁布《土壤保护法》《资源保护回收法》《综合环境反应、赔偿和责任法》(“超级基金法”)和《小企业责任免除和棕地复兴法案》(“棕色地块法”)等法律法规,在建立土壤环境保护区、农田保护、土地管理政策、土地利用、污染场地修复等方面作出了具体规定,同时加强对水、化学品等污染的控制和立法。德国制定《联邦土壤保护法》《区域规划法案》《建设条例》等,对土壤污染清除和修复、土地开发、限制绿色地带开发作出规定。日本通过《农用地土壤污染防止法》《土壤污染对策法》为农用地以及“城市型”土壤污染的治理提供了专门法律保障,而《大气污染防治法》《二?英类物质特别对策法》《水质污浊防止法》《废弃物处理法》《化学物质审查规制法》《肥料取缔法》《矿山保安法》等外围法则从不同途径为土壤切断了污染源。法国虽没有专门性的土壤污染防治法,但修改和完善现有的工业法、废物法和民法,规定土壤污染者的相关责任,达到土壤污染防治目的。
强化土壤污染风险预防
发达国家将土壤环境风险评估贯穿土壤环境管理全过程,指导污染土壤的环境调查与监测,确定土壤污染风险是否可以接受、是否值得关注。英国认为预防土壤风险与修复污染土壤同等重要,建立了污染土壤暴露风险评估导则,率先提出污染地块可持续修复管理框架。德国一方面重点排查了全国有污染嫌疑的土壤并进行了风险评估,另一方面制定方案并组织实施了重点污染土壤的治理和修复。
完善土壤环境质量标准
当前发达国家普遍基于风险评估,划分不同土地利用方式,并制定土壤的环境质量标准。美国颁布旨在保护生态受体安全的《土壤生态筛选导则》以及保护人体健康的《土壤筛选导则》,此外还制定污染土壤初始修复目标值,许多州据此制订各自的土壤质量标准。英国在考虑不同土地利用方式下以保护人体健康为原则制定土壤指标值。加拿大则以其保护生态土壤质量指导值和保护人体健康土壤质量指导值两者中的最低值作为最终土壤质量指导值。荷兰在《荷兰土壤质量法令》中设立了土壤修复的目标值、干预值及部分污染物造成土壤严重污染的指示值。日本在制订土壤环境标准时,特别设立浸出液标准。
全面准确开展土壤监测
西方国家普遍深入开展土壤调查,尤其是利用高光谱遥感与无线传感器网络等新技术进行土壤监测与评价,摸清底数,为开展土壤保护工作打下坚实基础。欧盟实施土壤环境评价监测项目,设计欧盟范围内可比的监测标准和指标体系,建立评价土壤现状的资料参考中心,对国家级土壤监测数据进行有效统一管理。德国根据土地用途对全国土壤实施监测,了解土壤特性变化,以评估治理措施是否有效,共设立监测点800多个,并建立污染土壤数据库进行动态管理。法国建立污染土地的数据库,信息包含现存的污染地和已被修复的污染地。美国相关部门向用户免费提供很多土壤基础信息,例如分辨率低于30米的遥感资料,从而为新技术的应用创造有利条件。
分类治理的防治措施
根据土壤的不同功能,西方国家坚持区别对待,积极推动土壤污染分类整治和管理。美国防治土壤污染关注范围从农业用地逐渐扩大到工业用地,通过一系列法律及修正案对“棕色地块”进行有效治理。建立危害分级系统,根据地下水、地表水、大气和土壤4种污染迁移途径来评估场地的污染状况,有针对性地治理。德国通过一套颜色指标体系明确土壤治理要求,分别用绿线、黄线和红线表示应采取预防恶化、发出警告或必须清理的措施。日本和韩国在土壤污染调查、整治责任承担、费用负担、管制方式等具体制度中,对“农业型”土壤污染和“城镇工矿型”土壤污染区别对待。俄罗斯在《关于安全使用化学杀虫除莠剂和农业化学制品法》中针对农业生产施用农药化肥等化学制剂的控制与监督管理做出详细规定。
采用先进的治理技术
国外土壤修复主要采用两大方法(原位及异位)和五类技术(工程措施、物理修复、化学/物化修复、农业生态修复和生物修复)。1982-2005年,美国超级基金一共进行了997个土壤修复项目,采用异位修复的项目约占53%,固化/稳定化及焚烧占异位修复项目的69%,土壤蒸汽抽提占原位修复项目的53%。欧洲各国因工业历史和污染类型不同,污染场地特征不同,土壤修复技术也存在明显差异,整体上采用原位及异位修复技术的比例相当。目前,绿色修复技术既可降低修复行动的环境足迹及经济上的负面影响,又使修复行为的净环境收益最大化,越来越受到重视。
“污染者付费”基础上的市场运作
在政府提供专项治理资金的同时,激励社会资本加大土壤治理投入。美国通过征收专业税,建立规模超过1000亿美元的土壤修复“超级基金”,由其兜底全国范围内污染场地的修复。英国污染场地修复资金实行等级责任制:最初向土地排污的企业、个人或知情并容许排污发生的人为第一级;当前土地所有者、业主为第二级;土壤污染治理责任由第一级承担,但无法找出原始污染者时由第二级承担。日本采用“原因者负担”和“受益者分担”双原则并设立专项基金治理污染土地。具体方式是:先对污染土地展开调查并制定治理方案,然后对该土地进行收购和治理,在治理完成后将土地卖给企业,最后按基金出资比例对获利的5%进行分配。对于无主土地的治理,德国采取政府先垫钱修复,后调查确定最终谁付费的治理方式;而对历史遗留的污染场地治理,政府给予补贴。
综合防治土壤污染的建议
通过分析发达国家土壤环境保护、可持续管理和修复的成本可以发现,三项成本的基本比例为1:10:100。借鉴国际经验,我国必须重视预防,并坚持防、控、治一体化,分类施策、分区防控,走市场化与专业化相结合的路子。
建立土壤污染防治联合机制
土壤污染情况复杂,涉及部门多,治理和协调难度大,需进一步明确地方政府、中央部门的责任及中央相关部门的职责。环保部作为土壤污染防治牵头部门,应加强综合协调,完善法规标准,建立部门联动机制;与农业部、国土资源部等成立“国家耕地面源和农村污染防治协调领导小组”,下设办公室,具体工作可由农业部承担;与工信部、住建部、国土资源部等成立“国家城镇和工业用地污染防治协调领导小组”,下设办公室,具体工作可由住建部、环保部共同承担。协调跨区域水土协同治理,统筹土壤、重金属和化学品、固废、危废污染防治工作。
建立健全法规和标准体系
尽快制定出台“土壤污染防治法”及其配套规章制度,加快土壤环境质量标准的修订。修订、完善与土壤污染相关的水、大气、固体废弃物等方面的法律、法规,强化土地管理、城乡规划、环境功能区划等关于土壤保护的内容,形成科学、合理、系统的土壤污染防治体系。严格法律责任,加大执法力度,加强对涉重金属企业废水、废气、废渣等处理情况的监督检查,规范危险废物的收集、贮存、转移、运输和处理处置活动,严控农药、化肥、农膜的乱用滥用问题,加大对造成污染后果行为的处罚力度。建立土壤污染责任终身追究机制,并依法追究刑事责任。
加强源头控制
坚持绿色化发展,大力推进清洁生产。严格项目准人,关闭、淘汰和搬迁小冶炼、小化工等企业。健全排污许可制度,改造环保设施,严格控制排污量和浓度。打击非法采矿,促进矿山集约化开采和废水、废渣集中排放和处理。划定生态红线,严格监管农田和重要农产品基地,严格控制污水灌溉,加强对农药、化肥及其包装物以及农膜的环境管理,提高农业补贴标准。实行保护性耕作和轮休耕作制度。完善政府绩效考核体系,强化土壤环保考核指标。积极推进生态文明建设党政同责制,明确地方党委及其部门在生态文明建设中的责任。
加强土壤监测
联合多部门共同建立长效土壤环境质量监测机制,开放监测市场。制定统一的监测规范,构建土壤环境质量例行监测、预警监测、应急监测网络,定期开展全国土壤环境污染状况监测,建立全国土壤环境监测数据库系统,为土壤污染防治提供可靠数据。
实施分类防治
对工业、农业和住宅用地分类施策;划定优先保护区域进行分区防控;按照受污染程度开展分级防治。启动“土壤环境保护工程”,推进土壤污染防治示范工程。完善“以奖促治”“以奖促保”政策。建立土壤修复技术默认清单制度。
加强科技支撑
搭建土壤环境的国际交流与合作平台,注重引进、吸收、消化适用于国情的国外先进技术。搭建土壤污染治理与资源可持续利用技术平台,自主研发关键技术、设备。
健全资金投入机制
借鉴重庆污染土壤治理模式,加快以土地经营、批租为支撑的财税、金融模式改革。继续探索生态补偿、排污权交易、污染责任险等经济措施。对严重污染的耕地,要调整种植结构,划定农产品禁止生产区并进行生态补偿;定点收购被污染粮食并补偿费用。建立相关的土壤污染防治与修复基金。对积极开展土壤污染保护和治理的地区,加大资金奖励支持力度。发展土壤修复相关产业,鼓励民间资本注入,开展PPP模式,推进第三方监测、治理。
加强土壤保护宣传教育
提高企业和公众土壤环境安全意识和土壤环境保护参与意识,进企业、进社区、进农村、进课堂宣传土壤环境保护知识,并为一线生产者提供专业培训。
国际合作和履约工作
关键词:土地利用;环境影响评价
土地作为一切人类活动的载体,在整个生态系统中起着举足轻重的作用。土地利用与生态环境之间存在着不可分割的联系,土地利用在很大程度上决定了施加于环境的压力,其与环境的脆弱程度一道,决定了环境的质量,不合理的土地开发利用方式在一定程度上会影响环境质量,土地利用不合理是导致环境恶化的最根本的原因。随着城市化、工业化进程的加快,土地利用方式和强度亦会发生相应的变化,工业企业污染物累积的危险性有所增加,土地生态环境的现状、演变趋势将关系到未来较长时期内环境质量状况。良好的生态环境是人类社会赖以生存和发展的基础,影响着人类社会发展和前进的步伐。生态环境保护是土地利用的重要约束条件,人类社会为了保持人类自身的可持续发展,必须保护环境,必须在发展经济和提高人民生活水平的同时,加强环境保护,实现人与环境的协调和和谐。通过对广东惠州某区的调查,开展土地利用环境影响评价研究,有助于环境保护和经济发展综合决策提供科学依据,为土地利用总体规划科学、合理、切合实际确定土地生态环境目标提供科学依据。
1.土地生态环境现状评价
(1)土壤环境质量总体较好,但个别重金属元素有上升且超标的现象
土壤环境质量是土壤容纳、吸收和降解各种环境污染物质的能力,是土壤质量评价的重要指标。土壤作为环境要素的重要组成部分,处在自然环境的中心位置,承担着来自工业和生活污水、固体废物、农药化肥及大气降尘和酸雨等各方面90%的污染物。该区土壤重金属大多数含量属于土壤环境质量一级标准,为保护区域自然生态、维持自然背景的土壤环境质量的限制值,见表1。适用于国家规定的自然保护区(原有背景重金属含量高的除外)、集中式生活饮用水源地、茶园和其他保护地区的土壤,土壤质量基本保持自然背景水平。但土壤中铅含量较高,上升幅度较大,受到铅中度污染; 土壤锌含量相对较高,上升趋势较为明显,表层土壤锌含量低于底层土壤,底层土壤锌含量绝大多数均远远超出背景值。
(2)工业废水达标率高,城市生活污水为环境的重要污染来源
工业用水主要分布在非金属矿物制品业、造纸及纸制品业、医药制造业,其用水量分别占全区工业用水总量的43.74%、30.07%、8.72%,合占全区的82.54%。工业废水排放主要分布在非金属矿物制品业、造纸及纸制品业、医药制造业、化学原料及化学制品制造业,其排放量分别占全区排放总量的41.06%、25.46%、9.80%、6.93%,合占全区的83. 26%。全区工业废水全部达标排放,达标率为100%。随着区域经济的快速发展,城市化进程加快,城市人口急剧增加,城市生活污水已成为环境的重要污染来源。
表1 土壤重金属含量状况表
(3)工业固体废物和城市生活垃圾排放量较大,但处理率高
工业固体废物年产生量在10 万吨以上,但其综合利用、处置后实现固体废物零排放,全区工业固体废物综合利用率2010年起已达到99. 92%。城市生活垃圾年排放量在2 万吨以上,处理率为100%。
(4) 面源污染仍然较重
虽然多年来投入大量资金,致力于改造工农业生产的能源结构和加强全区生态环境建设,点源污染治理成效明显,面源污染也有所减少。但由于化肥、农药等农用化学品使用量仍然较大,尤其是农用地膜使用量明显增大,因此面源污染仍然较重,在一定程度上影响了耕地质量和农产品品质的提高,见图1、图2。
图1 2000—2011年该区化肥折纯使用量
图2 2000—2011年该区化肥、农药和农用地膜使用量
(5)生态环境状况总体较好,生态环境与经济建设协调、可持续发展
该区在大力发展经济、实现经济跨越式发展的同时,也十分注重生态环境建设,强调经济发展与生态环境建设并重。在增加环保设施建设投入和加强污染治理的同时,大力发展生态农业和生态旅游业,提高植被覆盖率,严禁焚烧秸秆,推广清洁能源。全区生态环境状况总体较好,地表水多数达国家ii类或ⅲ类地表水,大多数土壤肥力较高,以地下水为饮用水源,符合《地下水质量标准》( gb/t14848-93),水质达标率为100%。通过生态示范区的建设,该区生态环境与经济建设实现了可持续发展。
2.土地开发利用变化趋势
(1)随着城镇化进程的加快,城镇建设用地将不断增加
随着城市化进程步伐的加快,进入城市的人口数量也将大大增加,城镇建设用地亦将逐年有较多的增加。
(2)高新技术产业等工业用地有一定程度的增加
高新技术产业等工业用地的多少,可在一定程度上反映出区域经济发展的速度与持续发展的动力。同样,该产业发展的速度与程度也反映了其用地的多少。随着经济持续、快速发展,各类企业大量增加,原有的建设用地必定难以满足其充分发展的要求。大量的企业落户温江势必引起建设用地的增加,从总体上看,工业用地与经济发展呈现出同步增长趋势。
(3)花卉苗木面积适当扩大,向规模化发展
该区花卉苗木产业发展较快,花木生产总面积占全区耕地面积的1 /3,被确定为“全国花木生产示范基地”,花卉苗木产业的蓬勃发展带动了当地旅游资源的开发,逐渐将花卉苗木产业和农家休闲旅游开发有机地结合起来,为游客提供了一个集休闲、观光为一体的场所,既增加了收入又美化了环境,开辟了花卉苗木产业持续发展的一种新形式。随着区域经济社会的不断进步和发展,绿化、美化环境等的需求持续增长,花卉苗木市场前景广阔。
3.土地生态环境演变趋势
(1)“三废”排放量呈增长趋势
在区域经济跨越式高速发展的条件下,全区废水和固体废物排放量仍将呈增加趋势。随着城市人口的增加和居民生活水平的提高,城市生活垃圾特别是“白色污染”将逐年增加,是该区将要面临的重要环境问题之一。
(2)水环境质量可望进一步提高
饮用水源取自地下水,监测指标均符合《地下水质量标准》中ⅲ类标准限值。同时为加强城镇生活污水处理工作,温江污水处理厂建设力度加大,预计到2020年,城市污水处理率将达到90%以上,城市生活污水污染将得到较好的控制,水环境质量可望进一步提高。
(3)生态环境质量总体上将有所改善
未来规划期内,通过加强城市环境卫生、水域环境综合整治、园林绿化工程建设等工作,到2020年将基本建成环境优美、设施配套的现代化生态型城市。通过生态环境建设规划、土地利用总体规划的实施,生态环境质量总体上将会得到进一步改善和提高。
4.对策和措施
(1)合理布局各类功能区,严格控制建设用地规模,减少污染物排放量
要合理布局各类功能区,严格控制建设用地规模,减少污染物排放量。新上工业项目要向工业集中发展区集中,促进建设用地集约、节约利用。要加强工业固体废物的控制,对全区工业企业实施主要污染物排放总量控制,采取有力的治理措施,有效削减污染物的产生量和排放量。
(2)加强环保基础设施建设,加大对各种污染源的综合整治力度
要加强环保基础设施建设,加强对重点工业污染源的防治,严格执行排放标准,提高达标排放的稳定性。要建立质量效益型、资源节约型经济发展模式,大力推广节能技术和清洁生产工艺,严格限制能耗高、资源浪费大、污染严重的企业发展,实施综合利用,增加水资源利用率,减少废水排放量。工业区污水排放必须达到《污水排入城市下水道水质标准》( cj18-86) 后方可排入城市道路下市政污水管网。严禁生活污水直接排入水体,加快城市污水处理厂建设,提高城市污水处理率,城市生活垃圾污泥等用作肥料时应事先采取有效技术处理。
(石河子大学农学院资源与环境科学系, 新疆 石河子 832003)
摘要:本文对新疆石河子垦区16个团场耕地土壤重金属含量进行调查,并对研究区土壤重金属环境质量进行评价。结果表明:垦区土壤6种重金属的平均含量均低于国家土壤环境质量二级标准值。以国家土壤环境质量为评价标准,各元素单因子污染指数为Cd > As > Cu> Cr > Hg > Pb ,16个团场的综合污染指数均小于1,土壤环境质量属于安全、警戒限级别;以绿色食品土壤环境质量要求为评价标准,垦区土壤综合污染指数为0.98,土壤环境质量为尚清洁级别,农田土壤能满足绿色食品土壤环境质量要求。
关键词 :石河子垦区;重金属;环境质量;评价
近年来,在农业生产迅速发展的同时,我国的农业生态环境也遭到了严重的污染和破坏,其中土壤重金属污染问题已成为当今环境科学研究的主要内容之一[1]。目前,国内对于土壤重金属污染的研究主要集中于污灌区及原有工业污染较严重的流域和对城市不同功能区土壤重金属污染状况研究分析[2],对于传统的典型农业区重金属环境质量评价研究较少[3]。因此,对石河子垦区农田土壤重金属调查及评价对于保护垦区土壤环境质量有十分重要的意义。
石河子垦区农田土壤是新疆重要的绿色农业生产基地,土壤环境质量与当地发展有密切的联系。本研究以土壤环境质量标准 (GB15618 - 1995)和《绿色食品产地环境条件》(NY/T391 - 2000)的要求为评价标准,对垦区农田土壤进行重金属污染评价,旨在为研究区的绿色农业生产和土壤质量建设提供基础数据及科学依据。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
石河子垦区地处天山北麓中段,古尔班通古特大沙漠南缘(84°58′ ~ 86°24′ E,43°26′ ~ 45°20′ N)。垦区海拔 300 ~ 500 m ,属典型的温带大陆性气候。垦区地形由南向北依次为天山山区、山前丘陵区、山前倾斜平原、洪水冲积平原、风成沙漠区。土壤多系灰漠土、潮土、草甸土,土质多系砾质土、沙质土、粘质土等。石河子垦区受到光温、水分、土壤、植被以及人类生产活动的影响,形成了干旱荒漠背景下的绿洲景观。地表有河水、泉水,境内有玛纳斯河、宁家河、金沟河、大南沟河和巴音沟河 5 条河流。
1.2 样品采集
2013 年 5 月,在石河子垦区16个团场中(84°58′ ~ 86°24′ E,43°26′ ~ 45°20′ N)采用均匀布点法和 gps 定位,共采集分析样品200个(图1)。根据布设的采样点,实地选择具有代表性的样地,用木铲刀采取0 ~ 20 cm耕层土壤,每个分析样品由梅花五点法取土混合,四分法取舍至1 kg,用采样袋包装送实验室。
1.3 样品处理与分析
样品经自然风干,去杂物,过1 mm筛,用四分法取部分样品过100目筛,备测。土壤中6种重金属Cu、Cr、Pb、Cd、As和Hg全量的测定均采用硝酸 - 盐酸 - 氢氟酸 - 高氯酸联合消解后,利用ICP - AES(电感耦合等离子体发射光谱仪)测定。
1.4 数据统计
数据的统计分析采用spss 11.5和Excel 2007软件完成。
2 结果与讨论
2.1 农田土壤重金属含量
研究区土壤重金属含量的整体特征为:6种重金属的平均含量均低于国家土壤环境质量二级标准值。Cu含量最高的区域为一四一团场,平均含量为41.18 mg/kg,Cd含量较高区域在一三三团场、一三四团场、一三五团场和一四一团场,其含量均已高于国家标准值,As含量最高区域为一三六团场,平均值达到22.95 mg/kg;Hg含量较高的区域为一三二团场、一三三团场和一四二等团场,其中一三三团场最高,平均含量为0.17 mg/kg,最高达到0.25 mg/kg,见表1。
2.2 垦区土壤重金属环境质量评价
2.2.1 土壤重金属污染评价标准
以《土壤环境质量标准》(GB 15618 - 1995)中的二级标准(pH > 7.5)[4]和NY/T391 - 2000《绿色食品产地环境条件》土壤环境质量要求[5]对农田土壤重金属进行环境质量评价(表2)。
2.2.2 土壤重金属污染评价方法
土壤环境质量评价采用单因子污染指数法和综合污染指数法相结合的方法。单因子指数法是目前国内通用的一种重金属污染评价的方法,能比较直观地反映土壤环境中各项污染指标的情况,其计算公式为[6]:
Pi = Ci/Si (1)
(1)式中,Pi:土壤中污染物i的环境质量指数;Ci:污染物i的实测浓度;Si:i种重金属的评价标准的临界值。
内梅罗综合污染指数法能综合地反映受多种污染物影响的土壤污染状况,因此能够更为科学、综合地反映评价区域内总体环境质量状况,其计算公式如下[7]:
(2)式中,P综合:土壤综合污染指数;Pi:土壤中各污染物的指数平均值;max(Pi):土壤中单项污染物的最大污染指数。
2.2.3 土壤重金属污染程度的分级
综合污染指数全面反映了各污染物综合对土壤污染的程度,同时充分考虑了高浓度物质对土壤环境质量的影响,土壤质量分级标准[8]见表3。
2.2.4 土壤重金属评价结果
垦区土壤重金属环境质量评价评价结果见表4,以国家环境质量(二级)为评价标准,垦区团场中单项污染指数 > 1的重金属只有Cd,分别是一三三团场、一三四团场、一三五团场和一四一团场,存在不同程度的累积趋势,其余重金属元素在各团场土壤的单项污染指数均 < 1,属于清洁;从整体来看,垦区平均单因子污染指数大小顺序为Cd > As > Cu > Cr > Hg > Pb, 除Cd的污染程度达到警戒限,其余元素含量均处于安全级别。
以绿色食品土壤环境质量要求为评价标准,Cd单项污染指数小于1的团场有3个,分别为一二二团场、一四九团场、一五〇团场,污染程度均处于警戒限,其余团场的Cd均存在累积现象;As的单项污染指数 > 1的为一三六团场,有所累积,其余团场均属于清洁、尚清洁;Cu、Cr、Pb、Hg元素在各团场污染指数均 < 1,均属于安全;从垦区平均单项污染指数比较,Cd > As > Cu > Cr > Pb > Hg, 其中Cd污染指数为1.28,累积最为明显,其余5种元素的污染程度均处于安全。
通过两种不同的评价标准对垦区农田土壤重金属进行综合评价(表4)。以国家土壤环境质量标准(二级)评价,16个团场的综合污染指数均小于1,但分别有5个团场的土壤存在一定的累积趋势,分别为一三三团场、一三四团场、一三五团场、一四一团场和一四三团场,污染程度为警戒限;从垦区农田整体情况来看,其综合污染指数为0.68,污染程度为安全,表明垦区农田土壤的污染水平为安全。
以绿色食品土壤环境质量要求为评价标准,垦区一二一团场、一二二团场、一三二团场、一四七团场、一四八团场、一四九团场和一五〇团场综合污染指数均 < 1,污染程度均为警戒限,其余团场均存在不同程度的累积现象;从垦区整体来看,综合污染指数为0.98,污染程度为尚清洁,说明垦区农田土壤尚未受到污染,能满足绿色食品土壤环境质量要求。
3 结论
(1)垦区6种重金属的平均含量均低于国家土壤环境质量二级标准值,仅Cd元素在一三三团场、一三四团场、一三五团场和一四一团场的含量有一定的累积趋势。(2)以国家土壤环境质量为评价标准,除Cd的污染指数等级达到警戒限,其余元素均处于安全级别;以绿色食品土壤环境质量要求为评价标准,Cd污染指数等级为轻度污染,其余元素的污染指数等级均处于安全。(3)根据国家土壤环境质量标准(二级)对垦区农田土壤重金属评价,垦区16个团场的综合污染指数均 < 1,农田土壤环境质量为清洁、尚清洁级别。根据绿色食品土壤环境质量要求评价,从整体来看,土壤环境质量为尚清洁,垦区农田土壤能满足绿色食品土壤环境质量要求。
参考文献
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[2]马婷,赵大勇,曾巾,等. 南京主要湖泊表层沉积物中重金属污染潜在生态风险评价[J]. 生态与农村环境学报, 2011, 27(6):37-42.
[3]贾振邦,梁 涛, 林建枝,等. 香港河流重金属污染及潜在生态危害研究[J]. 北京大学学报(自然科学版),1997, 33(4): 485-492.
[4] GB 15618-1995,土壤环境质量标准[S].
[5] NY/T391-2000,绿色食品产地环境条件[S].
[6] 刘崇洪. 几种土壤质量评价方法的比较[J]. 干旱环境监测,1996,10(1):26-29.
[关键词]土壤 重金属 污染 治理技术 探究
[中图分类号] X5 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-1-172-2
1前言
在地球陆地环境表层系统中,土壤环境是其重要的一个组成部分。它不仅仅只是人类生存所必须的一个环境,而且又是各种生物的重要一栖息场所。从某种程度上来说,土壤环境所具有的这种性质决定者人类以及生物今后的生存以及发展。结合相关部门的数据监测显示,从30万公顷的土壤中的重金属进行监测,其结果得出有3.6万公顷土壤的重金属含量都是超标的。所以,土壤重金属的污染直接对人们的生命健康产生了影响。所以,在治理土壤污染工作中,防治土壤重金属超标问题成为解决的首要问题。
2土壤重金属污染原因和分布
实际上,使土壤中重金属含量增多的途径有多种。第一,土壤本身含有一部分重金属,而且对于不同土体来说,在成土过程中重金属的量也所不同。第二,在人类工农业生产过程中,一些含有重金属元素的大气对土壤、大气等造成严重的污染。
2.1大气含有的重金属沉降到土壤中
工业生产排放的大气中含有大量的重金属元素。另外,汽车尾气排放会产生含有重金属的气体与粉尘。因而,在工厂以及公路两侧土壤中的重金属含量较大。对于空气中的重金属元素来说,通常是随雨水下降而渗入到土壤当中的,自工厂、公路周围逐渐向四周扩散。在距离城市越远的地区,其土壤中的重金属含量会越小。而污染最为严重的就是城市郊区。除此之外,土壤中重金属含量也和城市人口密度、车辆密度等有直接的关联;并且如果某个国家或地区的重工业生产越发达,就说明这个国家或地区土壤重金属污染就会越严重。
2.2农业生产中的农药与化肥使用
在农业生产中,市场中销售点部分农药中含有大量的铅、汞等元素,而这些元素都是加剧土壤重污染的主要原因。通常来说,在过磷酸盐当中,汞、锌、铂等重金属元素含量最多,而氮、钾肥的含量却非常少。如果氮肥中铅含量大,将严重污染土壤环境。例如:通过对某地区菜园中的土壤的抽样检测,其结果是:汞含量由最初的0.22mg/kg增加到0.39mg/kg;而铜和锌的含量增加了近2/3。所以,将进一步增加重金属对土壤环境的污染。除此之外,农业生产所使用的塑料膜也含有重金属元素,因而,一旦农业生产使用了这种塑料膜那么将会使土壤中的重金属含量大大增加。
2.3污水灌溉
污水灌溉指的是把集中收集的城市污染,进行简单的处理之后直接用于农田灌溉。而城市污水的主要来源于三方面,即生活、商业、工业。在城市发展中,因工业化发展速度的进一步加快,从而使得大量工业污水都流入到河流、湖泊当中,但由于污水中含有大量的重金属离子。最后因使用污水进行农田灌溉,所以,城市工业区附近土壤重金属污染十分的严重。特别是近几年,由于我国城市污水灌溉是农业灌溉不可缺少的一个组成部分,所以土壤重金属污染的面积逐渐在扩大。其中,我国北方地区污水灌溉现象最为严重,占全国污水灌溉总面积的90%,而我国南方地区则只占6%,剩下的污染比例则集中在我国青藏地区。这样,土壤中的各种重金属的含量会持续上升,如:铜、锌、汞等。
2.4重金属废弃物的长时间堆积
一般说来,大多数废弃物中所含的重金属含量都是比较大的。然而,污染种类不同,所造成的污染程度也不完全相同。通常,主要是自废弃堆逐渐向四周而扩散的。例如:通过对某地区垃圾场、车辆废弃场周围土壤重金属含量的测定结果分析,在废弃物堆积的周围,所含的重金属,如汞、镍、锰、锌等含量值都是超标的。土壤重金属含量的增加主要是由于废弃堆积物释放率造成的,同时,随着距离的增加,其重金属含量对土壤污染的程度会逐渐减轻。
3有效治理土壤中重金属污染物的方法
通过对土壤所含重金属含量的探究我们得出:西方国家自上世纪60年代开始,便开始针对土壤所含的重金属含量进行了探究。然而,我国对土壤重金属含量的研究开始于上世纪80年代。现如今,各个国家对土壤中重金属污染治理方法进行了探究,主要涉及到四个治理方法:
3.1工程治理法
这一治理方法指的是通过物理或者是化学原理对土壤重金属污染进行有效治理。其具体的操作方法包含以下几种:第一,把已经被污染的土壤表面填铺一层新土;第二,移走已经被污染的土壤,再添上一层未被污染的新土;第三,也可把被污染的土壤经挖掘后翻至下层。除此之外,也可采用淋洗法。此法指的是通过淋洗液淋洗已被污染的土壤。上述几种方法效果极佳,但是,在具体实施过程中,复杂度较大,而且治理费用消耗也相对较高。所以,需要慎重选用此方法。
3.2生物治理法
这一治理方法指的是借助某些生物的生活习性,改善重金属对土壤的污染。具体的操作方法包含:(1)借助土壤中生活的低等生物吸收土壤中的重金属,如蚯蚓、田鼠等;(2)借助生活在土壤当中的一些微小生物来吸收土壤中的重金属;(3)也可借助一些植物有较强吸收重金属特性,进而降低土壤重金属的含量。然而,目前发现的具有较强积累重金属特性的生物约有400余种。生物治理方法最主要的优势则是实施简单,而且投资以及对生态环境的破坏程度较小,但是,主要的缺点是治理效果并不是十分的显著。
关键词:苏州园林;土壤;重金属;监测;评价
1引言
苏州园林地处美丽富饶的长江三角洲,以私家园林为主,占地面积不大,但以意境见长。它起始于春秋时期的吴国,形成于五代,成熟于宋代,兴旺于明代,鼎盛于清代。到清朝末期苏州已有各色园林170多处,现保存完整的有60多处,对外开放的园林有19处。1997年,苏州园林作为中国园林的代表被列入《世界遗产名录》,是中华园林文化的骄傲和翘楚。随着苏州城市建设的发展,园林保护也面临着前所未有的压力。以下主要对苏州各园林的土壤进行Cd、Hg、As、Pb、Zn、Cr、Ni等重金属含量监测,并对其进行污染评价。
2材料与方法
2.1土壤样品的采集
采用随机取样法混合取样。取其表层0~20cm的表层土壤,将土样混合均匀,按四分法混合取2kg转入样品袋[1]。
2.2土壤样品的分析
将采集的土壤样品(一般不少于500g)混匀后用四分法缩分至100g。缩分后的土样经风干(自然风干或冷冻干燥)后,除去土样中的石子和动植物残体等异物,经玛瑙棒研钵后过100目的筛。混匀后备用。pH值采用酸度计法测定;锌、铬、镍采用混酸全分解,火焰原子吸收法测定;镉、铅采用混酸全分解,石墨炉原子吸收法测定;汞、砷采用王水消解,原子荧光法测定[2]。
3土壤环境质量评价
3.1污染指数、超标率(倍数)评价
土壤环境质量评价一般以单项污染指数为主,指数小污染轻,指数大污染重。此外,土壤污染超标倍数、样本超标率等统计量也能反映土壤的环境状况。污染指数和超标率等计算公式如下:
土壤单项污染指数=土壤污染物实测值/土壤污染物质量标准;土壤污染超标倍数=(土壤某污染物实测值-某污染物质量标准)/某污染物质量标准;土壤污染样本超标率(%)=(土壤样本超标总数/监测样本总数)×100%;土壤污染分担率(%)=(土壤某项污染指/各项污染指数之和)×100%[3]。
3.2内梅罗污染指数评价
内梅罗污染指数(PN)={[(PI2均)+(PI2最大)]/2}1/2。
式中PI均和PI最大分别是平均单项污染指数和最大单项污染指数。内梅罗指数反应了各污染物对土壤的作用,同时突出了高浓度污染物对土壤环境质量的影响,按内梅罗污染指数,划定污染等级[4]。内梅罗指数土壤污染评价标准见表1。
表1土壤内梅罗污染指数评价标准
等级1内梅罗污染指数1污染等级Ⅰ1PN≤0.71清洁(安全)Ⅱ10.7
4监测结果和评价分析
4.1各园林监测数据
4.2单项污染指数评价
土壤环境质量的评价参照执行土壤环境质量标准(GB15618-1995)中二级标准。由表2的各个园林结果数据显示,所有园林中的总铬、总汞、总砷、锌以及镍元素含量均低于标准限值。总汞的含量为0038~093mg/kg,均值为051mg/kg,其中最低值出现在园林4,最高含量值出现在园林6。总砷的含量为760~239mg/kg,均值145mg/kg,其中最低值出现在园林1,最高值出现在园林3。总铬含量为423~794mg/kg,均值575mg/kg,其中最低值出现在园林2,最高值出现在园林5。镍含量为260~484mg/kg,均值334mg/kg,其中最低值出现在园林2,最高值出现在园林4。锌含量为787~243mg/kg,均值158mg/kg,其中最低值出现在园林4,最高值出现在园林2。
由表2可见,镉含量为012~234mg/kg,其中出现了两处的镉含量超出限值060mg/kg,分别是园林4和园林7,污染指数分别为12和39,污染超标倍数分别为02和29。铅含量为311~358mg/kg,其中出现三处铅含量超出限值200mg/kg,分别是园林5,园林6和园林7。污染指数分别为120、179、150,污染超标倍数分别为020、079、050。
4.3综合污染指数评价
综合污染指数反映土壤的综合污染程度,从表3中可以看出除了园林7外,其他园林综合污染指数均未超过0.7,均属于清洁(安全级)[5]。而园林7内梅罗污染指数PN达到了1.05,属于轻度污染。重金属分担率的排序为Cd(28.9%)>铅(14.9%)>锌(14.0%)>镍(13.3%)>砷(12.9%)>汞(11.7%)>铬(4.39%)[6]。
表3土壤内梅罗污染指数
监测地点1内梅罗污染指数PN1污染等级园林110.5621清洁(安全)园林210.6441清洁(安全)园林310.6091清洁(安全)园林410.6121清洁(安全)园林510.6751清洁(安全)园林610.6221清洁(安全)园林711.051轻度污染
5结语
对苏州园林的土壤污染评价表明,园林内的土壤重金属含量大部分达到《土壤环境质量标准》中的二级标准。个别地点的铅和镉重金属含量超标应该是周围的蓄电池废弃物污染所致[7],建议加强周围的环境整治以及周围工厂的污染物排放限制,切实的保护好我们的世界物质文化遗产。
由于本研究只对园林进行了一次性的监测,如能对这些土壤进行长期的质量追踪,将有利于及时了解土壤的动态变化,采取科学有效的措施不断提高土壤的质量。更好的保护好园林的土壤,促进园林稳定健康的发展[8]。
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关键词 科学施肥;农业生态文明;土壤;水;大气;江苏盐城
中图分类号 S19 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2014)06-0259-02
党的十报告首次将“生态文明建设”纳入社会主义现代化建设总体布局,将生态文明建设放在突出地位。建设农业生态文明就是使农业生产的自然生态系统和人类社会生态系统的最优化和良性运行,实现农业生态、经济、社会的可持续发展。农业生态文明是生态文明的基础内容,尤其在江苏,人口稠密、农业资源相对稀缺,建设农业生态文明显得特别重要。
科学施肥作为农业生态文明建设的重要内容,其能增加农作物的产量,改善农产品的品质,改良与培肥土壤,提高资源的利用效率,减少农业面源污染,保护生态环境,促进农业生态文明的建成。反之,化肥的过量和不合理施用,致使氮、磷、钾的流失风险加大,水体富营养化,能源浪费,污染生态环境,影响农业的可持续发展,阻碍生态文明建设的步伐。为此,研究施肥与生态环境的关系,找到不合理施肥对土壤、水、大气产生影响的痕迹,为辅助政府决策和指导农民科学施肥提供数据支撑,为建立生态文明和建设美丽盐城提供技术支持。
1 肥料在盐城市农业生态文明建设中的重要地位
1.1 盐城农业发展离不开化肥
世界各国尤其是人多地少,耕地资源不足的国家,其农业大都以化肥为肥料主体,通过增施化肥来达到粮食增产的目的。盐城市粮食增产中化肥发挥了重要作用,目前盐城市每1 kg化肥养分可增产粮食6 kg,化肥施用总量从1982年的18.17万t增长到2013年的59.29万t[1],人多地少的市情决定了盐城市化肥消费量还将进一步增加。
1.2 建立美丽盐城离不开化肥
资源与环境是建立美丽盐城的基础,物质生活丰富,人民生活小康,生态环境良好是基本要求。这些都离不开肥料,它是农业生产最基本的资料,是农作物生长的“粮食”。在农业生产体系中,土壤肥料发挥着纽带作用,关乎盐城市农业的可持续发展战略。因此,要合理利用土壤肥料,使农业达到可持续发展,建立农业生态文明,进而建成美丽新盐城。
1.3 科学施肥能促进农业生态文明建设
科学施肥可以改良和培肥土壤,提高土壤肥力,从而提高农作物抗倒伏、抗病害等能力,使农作物根茎更粗壮。肥料资源可以提高农作物的产量,但是耕地数量刚性减少,因此,只有实施可持续发展战略,才能提高人们的生产生活水平,只有科学施肥,才能保证生产得到更好的发展,促使农业生态文明建成。
2 盐城市施肥对生态环境的影响
2.1 肥料施用与土壤生态环境
2.1.1 土壤酸化和板结。土壤酸度受化肥影响较大,甚至会导致土壤酸化[2]。硫酸钾在石灰性土壤中会生成硫酸钙,因此长期大量施用硫酸钾,土壤中的钙会逐渐减少,土壤板结[3]。省市耕地质量监测点监测结果表明,2013年盐城市土壤pH值平均7.67,与第2次土壤普查的7.93相比,下降了0.26;耕层土壤容重平均值为1.29 g/cm3,比第2次土壤普查时增加0.03 g/cm3。
2.1.2 肥料中含有对土壤有害的物质。肥料不可避免的含有一些有害物质,国标虽对含有的部分有害物质含量做相应的规定,但长期施用,土壤有害物质必然会富集。长期施用化肥导致的土壤重金属累积及其对粮食品质和土壤污染的影响越来越受到人们的关注[4-5]。虽然监测数据表明,盐城市耕地土壤环境质量总体良好,但是与2006年相比,土壤环境质量指标铜、铅、镉、铬、砷、汞分别提高了26.07%、22.20%、 -0.93%、19.23%、3.00%、32.43%。此外,市场上假肥料屡见不鲜,部分含有过量有害物质。盐城市在委托检测磷肥样品中曾测试到含有过量三氯乙醛的肥料样品。幸亏发现及时,如施用轻则减产,重则绝收,甚至对下茬产生危害[6]。问题化肥导致的事件在山东、河南、河北、辽宁等地曾多次发生,受害品种包括小麦、花生、玉米等10多种农作物[3]。
2.1.3 土壤次生盐渍化。土壤中的硝态氮含量随施肥量的增加而增加[7]。调研数据显示,盐城市化肥的不合理施用主要表现在化肥总施用量过大以及氮、磷、钾比例失调,其中氮肥施用量占绝对优势,氮肥又以酰胺态氮、铵态氮为主。与大田作物相比,在设施栽培中土壤盐渍化现象尤为明显。温室大棚内土壤水分蒸发快,大量施用化肥,容易使保护地硝酸离子大量剩余与迅速累积,加速了土壤盐积和次生盐渍化。监测数据表明,盐城市非保护地栽培土壤含盐量为0.03‰~1.32‰,平均值为0.30‰;保护地栽培年限1~2年的大棚土壤含盐量为0.94‰~2.06‰,平均值为1.21‰;3~5年的大棚土壤含盐量为1.56‰~4.72‰,平均值为2.46‰,6~9年的大棚土壤含盐量为2.32‰~6.07‰,平均值为3.87‰,10年以上的大棚土壤含盐量为2.18‰~8.98‰,平均值为3.71‰,随着大棚使用年限延长,土壤含盐量呈现逐年积累趋势。
2.2 化肥施用与水环境
2.2.1 水体富营养化。美国环保部门研究指出,农业生产中的化肥导致氮、磷等营养元素大量进入水体,其占比分别为29.1%~67.5%、25.0%~45.9%,从而导致水体富营养化[8]。以盐城市区饮用水源(蟒蛇河)为例,蟒蛇河中叶绿素a 2.30 mg/L,总磷0.11 mg/L,总氮1.97 mg/L,透明度0.11 mg/L,高锰酸盐指数5.1 mg/L,综合评定其营养指标42.1,属中营养状态[9]。蟒蛇河上游几乎没有厂房,主要污染源头为龙岗镇排放的大量生活污水以及河沿岸农田肥料流失[9]。
2.2.2 污染地下水。地下水硝酸盐污染的重要原因之一即为化肥的长期大量施用[3]。氮肥进入土壤后,经硝化作用产生硝酸根,除了被作物吸收利用外,其余的硝酸根不能被负电的土壤胶体吸附,因而随降雨下渗而污染地下水[10]。施用氮肥不仅增加了土壤表层硝酸盐含量,同时也容易造成大量的硝酸盐被淋洗到深层土壤,形成对地下水的潜在威胁[11]。盐城市44个监测井的地下水良好的仅占23.5%,主要污染因子为亚硝酸盐氮、氨氮、铁等。与2001年相比,地下水质下降2个级别,农田施用氮肥对地下水的污染很普遍。
2.2.3 影响作物品质及食物链。施用氮明显增加土体各土层中的硝态氮含量,增加植物体内硝态氮含量,当累积达到一定的程度后会使其产品品质明显降低。硝酸盐有2种形态的化合物,分别是硝酸盐和亚硝酸盐,它们对植物基本无害,但对动物和人的机体有较大的毒性,特别是亚硝酸盐,其毒性要比硝酸盐高10倍[12]。人体摄入的硝酸盐有81.2%是来自蔬菜,而施入土壤中的各种氮肥又是蔬菜累积硝态氮的主要来源。周浩[13]从盐城市蔬菜批发市场、农贸市场等地采集了42个品种265份蔬菜样品。检测样品中硝酸盐污染严重的占23.0%,高度污染的占19.6%,中度污染的占11.7%,轻度污染的占45.7%。硝酸盐含量由高到低依次为根菜类>嫩茎叶花菜类>薯芋类>鲜豆类>葱蒜类>茄果类>水生蔬菜类;而亚硝酸盐含量均相对较低[13]。
2.3 化肥施用与大气环境
化肥特别是氮肥对大气环境影响较大,其作用机理是氨挥发导致大气中氮含量增加[3]。硝化及反硝化释放N2O到大气中造成温室效应,氮肥的施用对其他温室气体CH4及CO2的释放也有影响。盐城市的调研结果显示,采集的125个样品,农村大气环境全部满足2级标准要求。得到的结论与相关研究报道不一致,可能与研究对象不同有关。但不能否认施肥对大气环境的不利影响,仍应重视。
3 科学施肥促进盐城市农业生态文明建立的对策
3.1 规范肥料市场秩序
确保肥料没有问题是科学施肥的前提。假冒伪劣肥料不但对农作物的生长没有任何益处,反而会破坏土壤结构,不利于农作物生长。肥料是假的,再好的施肥技术都没有用。因此,国家应加强对化肥产销的宏观调控,依法规范肥料生产、销售、使用、管理行为,严格肥料市场准入和生产经营管理。此外,根据盐城市土壤现状,贯彻“控制氮肥、减少磷肥、补充钾肥,增施有机肥”的方针政策,合理利用市场调控,提高有机肥的补贴力度,减少氮肥和磷肥行业补贴的力度。
3.2 积极开发应用各类有机肥资源
制定相关政策,鼓励农民施用有机肥,积极推广有机肥积制技术,提高有机肥的质量和使用比例,将各项有机肥生产与使用的政策更加具体化。如:推广秸秆腐熟还田、提高人畜粪便利用率、发展经济绿肥如粮肥、菜肥、饲肥兼用、推广使用商品有机肥,以达到节约资源、保护环境的目的。
3.3 继续推进测土配方施肥工作
根据土壤性状、肥力状况及不同作物的需肥特性,对大量元素肥和中微量元素肥、有机肥和无机肥进行适量配比平衡施用即为测土配方施肥,其是一种科学施肥方法,不仅可提高养分利用率,还可促进农业高产、优质和高效。测土配方施肥应以粮、棉、油为重点,全面建立测土配方施肥的技术指导体系和产销供应体系,提高基层农技人员和广大农民科学施肥的技术水平,以改善农田生态环境,促进盐城市农业可持续发展。
3.4 积极推广应用具有环境友好特性的新型肥料
复合化、高浓度、专用化是当前肥料的发展方向。当前,盐城市应积极推广应用具有环境友好特性的新型肥料,如缓效肥、高浓度专用复合肥、控效肥,有利于提高化肥利用率的各种无害添加剂,药肥、除草肥等多功能肥料,以及与土壤施肥配套的叶面肥、滴灌肥等。
3.5 建立行之有效的平衡施肥推广运行体系
平衡施肥作为维持农业可持续发展的重要措施之一,可改善作物品质,提高作物单产,减少肥料污染。农业主管部门应整合各方优势资源,建立起长效的推广运行体系。按照政府为主导、企业为主体、科研为基础、农民为对象、推广为纽带为基本原则,通过各环节的有效配合与互动,推进盐城市农业施肥体系向着企业有效益、农民得实惠、土壤环境得到良好保护的和谐发展目标迈进,最终实现农业生态文明。
4 参考文献
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