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关键词:土壤修复;技术;监管;资金筹集;建议
中图分类号:X53 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20160932218
近年来,湖南“镉大米”、“常州外国语学校事件”等一系列事件暴露出我国土壤污染防治形势严峻,拷问我国土壤污染治理成效。当前,我国土壤环境总体状况不容乐观,从国家公布的数据来看,污染超标率已达15%以上,工矿业废弃地土壤环境问题突出,耕地土壤环境问题也不容忽视。
1 土壤修复概述
土壤修复指利用物理、化学和生物的方法转移、吸收、降解和转化土壤中的污染物,使其浓度降低到可接受水平,或将有毒有害的污染物转化为无害的物质。从根本上说,污染土壤修复的技术原理可分为2类,改变污染物在土壤中的存在形态或同土壤的结合方式,降低其在环境中的可迁移性与生物可利用性;降低土壤中有害物质的浓度。
2 土壤修复中存在的问题
“十三五”期间,随着重污染企业淘汰力度的加大,以及一些关联的综合性老工业区改造、城市旧改,将使得大量的城市土壤修复问题涌现。目前我国土壤修复中主要存在以下几个方面的问题。
2.1 土壤污染的底数不清
土壤污染的“家底”是所有防治工作的前提和基础。随着经济发展和城市化的加速,因产业结构调整、城市布局变化、重污染企业(化工、电镀、冶炼、制革等)关停、搬迁等,工业企业退役污染场地与日俱增;因过度施肥、滥用农药、污泥施用、污水灌溉和周边企业排放大气污染物沉降等导致的农田耕地污染场地不断增加;因矿产资源的不合理开采及其冶炼等导致的矿山开采污染场地不断增加;因石油勘探、抽取、输送和存储等环节造成的污染场地不断增加。目前国内土壤污染的具体情况,包括污染面积、污染分布、污染程度、污染种类、环境风险、影响范围等情况,缺乏相关基础数据,土壤污染数据库尚未建立。
2.2 土壤修复方面的法律法规不完善
土壤修复方面法律法规的不完善是我国推进土壤修复进程的主要障碍。同水污染和大气污染防治相比,土壤污染法律法规制度建设明显滞后。截止目前,土壤修复方面除2016年5月31日的《土壤污染防治行动计划》(简称“土十条”)外,仅过部分土壤相关的部门法规,尚未形成系统有效的土壤污染综合防治体系,该体系应包含法律法规体系、标准体系、监测监控体系、修复技术体系等。
2.3 修复过程管理不全面
由于目前国内的污染土壤修复多为土地开发驱动型,因此修复技术多为异位修复为主,修复评价方法也多为评估土壤中污染物的含量。然而在异位修复工程的实施过程中,不可避免的存在污染土壤的挖掘、长距离运输、异地暂存以及异地实施修复等环节,而现有监管部门不可能实现分阶段、分区域密切跟踪。一些企业为了节省成本,在修复过程中对二次污染的控制不到位、开放式挖掘、没有控制措施的随地堆放、甚至出现偷倒现象。另外,一些修复技术将土壤中的污染物从固相转移至液相或气相,而监管往往只注重土壤是否干净,忽略了对转移污染物后的介质治理的监管。
2.4 修复工作起步晚,技术及人才缺乏
虽然我国在某些领域的技术(如植物修复)处于国际领先水平,但目前我国土壤修复技术长期停留在实验室水平,且技术应用、工程经验、管理水平、修复装备、关键修复材料、高层次技术人才总体上落后于发达国家,专业从事土壤修复、具备完整产业链和先进治理技术的实力型修复企业更是屈指可数。
2.5 修复资金的筹集渠道不丰富
我国土壤修复市场一直依靠专项资金带动,行业资金严重缺乏。修复资金的筹集渠道很窄,多渠道融资的机制尚未建立。目前我国土壤修复方面的资金主要有以下几个来源:政府投资,这是当前污染土壤修复中最主要的资金来源,约占当前修复资金总量的70%,其中包括国有企业修复自身污染土壤产生的费用(因为在当前的关停与搬迁企业中,多数污染企业为建厂时间很早的国有大型企业);国际援助资金,来自世界银行、全球环境基金和双边援助等,一般多用于对中国一些履约化学品污染土壤的修复和相关管理制度的制订;社会资金,土地开发商在开发能够增值的地块时,愿意全部或部分付费进行修复,从而拥有对修复后地块的开发权。
3 推进污染土壤修复的建议
综观我国当前污染土壤修复的现状与存在的问题,结合国际趋势和我国的实际需要,笔者认为可以从以下几方面着手推进污染土壤的修复进程。
3.1 开展调查,解决底数不清问题
3.1.1 深入开展土壤环境质量调查
以现有调查为基础,制定详细调查方案,明确调点(如重污染企业退役场地、受污染农用地等),开展污染土壤状况详查,掌握污染土壤的面积、分布及其影响,并建立土壤环境质量状况定期调查制度。
3.1.2 提升土壤环境信息化管理水平
整合优化各部门相关数据,建立土壤环境基础数据库,建成土壤环境信息化管理平台;借助先进技术,拓宽数据获取渠道,实现数据动态更新;实现数据共享。
3.2 推进土壤污染防治立法,建立健全法规标准体系
3.2.2 加快推进立法进程
制定土壤污染防治法,适时修订污染防治、城乡规划、土地管理、农产品质量安全相关法律法规,增加土壤污染防治有关内容、部门规章、地方性法规,建立健全土壤污染防治法律法规体系。
3.2.3 系统构建标准体系
健全土壤污染防治相关标准和技术规范。完善相关技术规范(如质量标准、风险管控、调查评估等)、环境影响评价技术导则、环境质量标准、污染物排放标准等。
3.2.4 加强污染土壤修复全过程监管
3.2.4.1 制定治理与修复规划
以影响农产品质量和人居环境安全的突出土壤污染问题为重点,以土壤中含重金属和有机污染物的污染土壤类型为重点,以化工、电镀、有色金属冶炼等重污染行业为重点,以拟开发建设居住、学校、医疗等项目的污染地块为重点,制定土壤污染治理与修复规划,建立项目库。
3.2.4.2 全过程监管污染修复过程
修复已原址修复为主,在土壤挖掘、堆存等过程中要采取必要措施防止二次污染;责任单位在施工前要公开工程基本情况、环境影响及其防范措施,工程完工后要将治理与修复效果向社会公开。环保部门要对修复过程中各项环境保护措施落实情况进行检查,要定期向上级环保部门报告土壤污染治理与修复工作进展,向社会公开本辖区内土壤污染修复成果;上级环保部门要会同有关部门进行督导检查。
3.2.4.3 为污染土壤修复提供坚实的技术人才支撑
3.3 加强土壤污染防治研究
整合高等学校、研究机构、企业等科研资源,开展基础研究(如污染物迁移转化规律、土壤环境基准、环境容量、环境承载力等)、共性关键技术研究(风险管控、土壤污染诊断、治理与修复等)。研发先进适用装备和高效低成本功能材料;优化整合科技计划,建设一批土壤污染防治实验室、科研基地。
3.4 加大适用技术推广力度
开展国际交流与合作,引进先进技术和管理经验。根据污染类型、程度等因子,针对典型污染地块,结合国内外实际案例,选出一些适应我国国情的实用技术,逐步建立污染土壤修复技术默认清单制度,实现修复技术快速和规范化的选择,降低修复技术比选成本,减少和避免修复技术盲目选择现象的发生。
3.5 推动治理与修复产业发展
加快完善覆盖土壤环境调查、分析测试、风险评估、治理与修复工程设计和施工等环节的成熟产业链,形成若干综合实力雄厚的龙头企业,推动有条件的地区建设产业化示范基地。建立健全监督机制,规范土壤污染治理与修复从业单位和人员管理,并定期向社会公开。
3.6 加大财政投入
整合相关污染防治专项资金等,设立专项资金,用于土壤环境调查与监测评估、监督管理、治理与修复等工作。统筹安排专项建设基金,支持企业对涉重金属落后生产工艺和设备进行技术改造。
3.7 引导社会资本参与
发挥政策性和开发性金融机构的引导作用,为重大土壤污染防治项目提供支持,鼓励发行股票、债券、环境污染强制责任保险试点等。
3.8 完善激励机制
激励相关企业参与土壤污染治理与修复;研究制定扶持废物回收处理等企业的激励政策,并在某些行业开展试点。
4 结语
关键词土壤污染;现状;防控;措施
中图分类号:X53文献标志码:BDOI:10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.06.082
土地是关系到国计民生的重要资源,当前,国内土壤污染愈演愈烈,导致土地环保质量严重下降,尤其是在工业、商业迅猛发展的大环境下,牺牲土壤生态谋取经济利益的现象屡禁不止。土壤污染已成为环境污染的重要因素,尤其是“三废”污染、石油污染、重金属污染、化学农药污染、放射性污染等,已使土壤生态环境受到严重破坏。在可持续发展理念的引导下,土壤污染已引起了社会各界的高度重视,由此可见,保护土壤质量、维护土壤生态、净化土壤污染已成为当务之急。
1土壤污染的特征
1.1隐蔽且滞后
大气、水、废弃物污染是很容易通过感官而被发现的,但土壤污染却具有很高的隐蔽性,难以直接发现。土壤污染需要对土壤样品进行采样化验,分析其中有害物质的残存量,甚至通过研究人畜等的健康状况才能明确。这就造成土壤污染监管远远滞后于污染现状,而且一旦发现土壤污染,往往是已经发生了很长时间,因此,土壤污染往往具有隐蔽性和滞后性。
1.2累积性
在大气与水体中的污染物质一般较易治理或迁移,但在土壤中却不同,土壤不像大气和水的扩散与稀释能力那么高,而且其中的有毒有害物质积累时间较长、成分复杂,往往治理难度较大。尤其是土壤污染的持续性、渐近性特点,更使污染物质极易在土壤中累积从而超标。
1.3不可逆
重金属对土壤的污染是不可逆转的过程,有很多有机化学物质的污染需要很长的时间才能够降解,有的重金属在土壤中可能需要长达100~200年的时间才能解除污染。这就会使被重金属污染的土壤在很长时间内被贴上“污染”标签,难以被应用到生产生活和经济建设中,同时也会对当地民众的生产生活安全性造成极大危害。
2土壤污染现状与危害
2.1土壤污染现状
土壤是人类生存发展的基础。随着经济的发展,工业化、城市化、农业集约化的变化越来越快,很多未经处理的废弃物都转移到了土壤之中,如重金属、硝酸盐、农药、病原菌等。按照污染物性质,可以分为无机物污染、有机物污染和生物污染;根据污染物的存在状态可分为单一污染、复合污染以及混合污染。目前,我国的土壤污染总体形势非常严峻,部分地区土壤污染严重,并且在有的特殊区域出现了重污染以及高风险污染。土壤污染的途径多种多样,原因很复杂,把控起来难度较大[1]。另外,土壤环境监督管理体系的不健全,土壤污染防治工作的投入力度不够,人们普遍的防治意识薄弱,并且由土壤污染引发的农产品安全问题以及群体性事件已成为威胁人们身心健康、妨碍社会稳定的一个原因。
2.2土壤污染的危害
1)土壤污染对作物危害严重。当土壤中的污染物质含量超标时,其生长出的植物会出现吸收及代谢能力失衡,残留植物體内的有机污染物直接对植物的生长产生影响,有的还会引发遗传变异甚至死亡。2)土壤污染物在植物体内残留。农作物在处于土壤污染的环境中,通过自身的生长发育体系将污染物吸收进自身体内,污染物的残留量在农作物的体内分布不均,并且不同的污染物在其体内停留的时间也不同。一般根部的残留量最多,其次是茎、叶、荚、籽粒,并且在植物体内的停留时间根据污染物的分解性不同而不同,分解性高的,停留时间短,反之停留时间长。3)土壤污染会危害人体健康。土壤中的病原体能够通过食物链的传播进入人体,有的也会通过皮肤侵害人体。放射性污染物主要是通过食物链进入人体。另外有的还会通过呼吸系统侵入人体,使受害者白细胞数量发生改变。
3土壤污染的防治
3.1健全土壤污染法律法规,调查土壤污染状况
针对治理土壤污染的问题,我国已确立了相关法律法规,其内容涉及农业环境保护、防治土地污染等领域,也起到了一定作用。但针对土壤污染问题的日益加重,相关部门需要尽快设立长期稳定的法律法规,并对现有的法律法规进行完善,使土壤污染防治工作更加高效地进行。
土壤污染的治理需要有完善的调查工作为基础,相关部门要建立土壤质量监测数据库,尤其要严格监控污染较为严重的重点区域,建立完善的土壤污染监管档案[2]。国内土壤污染呈现集中性特点,这就使区域土壤污染治理重点更加明确。通过数据调查分析土壤污染的危害性,并根据其污染指数、影响范围制定有效的治理对策,对高危污染区进行全面强化治理。
3.2施用化学改良剂,加强土壤净化能力
实施生物改良,增加土壤环境容量。为了改善土壤质量,可向土壤中施加石灰、碱性磷酸盐、氧化铁、碳酸盐和硫化物等化学改良剂,加速有机物的分解,将重金属固定在土壤中,将其转化为难溶的化合物,防止其迁移造成各种污染。土壤中的有机污染物可以靠植物、真菌、细菌等合作降解,并且通过植物能够带走土壤中的部分重金属。
对于受到重金属污染的土壤,除生态修复之外,还需要对其进行物理修复。当前,土壤电动修复技术已进入研发使用阶段,通过离子电学和电渗析作用清除土壤中的重金属,或者在土壤中计入盐酸溶液,从而清除土壤中的镉、铅等有害重金属。虽然这些新型土壤净化科技尚处于研发阶段,但相信在不久的将来,“科技净土”将成为现实,为土壤净化和保护提供更有效的治理措施。
3.3强化农业生产过程环境监管
相关机构应加强肥料、农药等投入的安全管理工作,严控污水灌溉以及污泥农用行为。加强对农业的污染控制,严禁使用重金属超标的农药化肥,尤其的化学杀伤性、残留性高的农药化肥,从源头抓起杜绝土壤种植性污染[3]。优先发展生态农业,鼓励并发展无公害、绿色和有机农产品的生产基地的建设。农业部门和环保部门要联合行动,密切关注土壤污染治理能效,通过生态农业的发展的优化土壤性质,提高土壤污染治理效率。
3.4优化产业规划布局
加强规划布局,防止重污染企业等的建设开发生产等活动对周边土壤造成污染,设置区域环评、规划环评等程序,避免各种不合乎要求的开发项目的开展造成土壤污染。环境部门要针对土壤重污染区域划定污染红线,定期监测周边土壤污染情况,尤其是与周边民众生产生活密切相关的土壤治理更要提起重视。规划当地产业布局有利于强化土壤生态保护基础,控制土壤污染源,最大限度地降低土壤污染风险。
4结语
土壤环境问题在现代社会中已日益突显,国家对于环境保护工作也愈加重视。为了实现现代社会各方面的可持续性发展,土壤污染问题必须着重解决,相关部门以及大众都需要为之努力,营造一个健康的工作生活环境。
参考文献:
[1] 何鹏.土壤污染现状危害及治理[J].吉林蔬菜,2012(9):55-56.
关键词 新型城镇化 土壤环境保护 法律制度 污染场地
作者简介:陈知朔,上海社会科学院法学研究所,研究方向:环境与资源保护法。
一、新型城镇化进程中面临的土壤环境问题
我国土壤环境问题伴随着城镇化的进程日益凸显。土壤污染的特点从原先的局部性、单一型污染扩展为区域性、复合型污染;来自工业、农业、生活三方面污染源通过不同途径进入城镇和农村的土壤,新旧污染和二次污染呈现出混合叠加的态势。
(一)大量城市污染企业关停搬迁,一方面污染场地留隐患,一方面向农村转移污染
(二)高速城镇化使得生活垃圾、污水和固废排放剧增,加重土壤环境压力
(三)农业生产过程中不合理使用农业投入品,耕地质量持续下降
近年来,我国由于土壤污染问题引发的农产品质量安全事件层出不穷,不仅危及群众的健康和安全,更对我国的经济和社会发展产生了不利影响。据估计,我国当前有近1.5亿亩的耕地遭受污染,约占18亿亩耕地的8.3%。一方面是由于农业生产过程中化肥的过量或不当施用导致土壤酸化,破坏土壤结构。另一方面,全国每年农药使用量达30多万吨,但吸收率却只有 30%~40%,超负荷连年使用农药,残留的农药会严重损害土壤的生产、自净能力和载体功能。此外,规模化养殖场和地膜也是重要的土壤污染源。因为长期施用以规模化养殖场的畜禽粪便为原料做成的有机肥料,会把饲料添加剂中的重金属元素带到土壤中;而难以降解的地膜其大面积推广使用会导致土壤的白色污染。
二、我国土壤环境保护立法现状
我国当前的法律体系从耕地保护、特殊区域保护以及大气、水、固体废弃物污染防治等不同角度针对土壤环境问题形成了一些分散性的规定。例如国家层面的立法主要有《环境保护法》、《固体废物污染环境防治法》、《基本农田保护条例》等法律法规;地方层面有《浙江省固体废物污染环境防治条例》、上海市《关于保障工业企业及市政场地再开发利用环境安全的管理办法》等规范性文件。然而从总体看来,我国土壤环境保护立法缺乏系统性、针对性和可操作性,并且有的规定已明显滞后,无法适应新型城镇化发展对保护土壤环境的要求。
党的十以来,生态文明建设被列入现代化建设“五位一体”的总体布局中;十八届三中全会决定指出,必须建立系统完整的生态文明制度体系;十八届四中全会决定进一步强调,要制定并完善包括土壤环境保护在内的法律法规。在推进新型城镇化、建设“生态宜居”和“美丽中国”的新常态下,土壤环境保护立法受到越来越多的重视并逐渐得以充实和全面化。
在新型城镇化战略的推进过程中,如何从法律层面有效应对日趋严峻的土壤环境问题,已成为新形势下环境保护工作面临的重要挑战。结合我国国情与现阶段土壤污染实际情况,建议未来构建并完善如下几方面土壤环境保护立法。
(一)健全管理体制与管理制度
考察我国有关土壤环境管理体制的立法,不难发现某些内容存在交叉、矛盾且不符合科学管理的规律,普遍存在机构设置交叉重叠、部门之间权限划分不清、统管与分管部门关系不明确等问题。例如仅土壤污染监测一项工作就有环保、国土、农业三部门同时负责,这种权责交叉的状态会造成管理主体相互推委或争相管理,严重阻碍土壤环境保护工作的顺利展开。对此,应在立法中明确土壤环境保护和污染防治的监督管理体制,其中最主要的是机构的设置及其职权的明确划分,尤其是环保、国土、农业、水利、财政等部门之间的职责分工。除此之外,还应构建土壤环境保护的部际协调机制,搭建统一的土壤信息资源共享平台,完善内部制约与外部制约相结合的监督机制,使得各部门各司其职、通力配合,科学高效地完成土壤环境保护工作。
虽然我国现行立法中已有一部分法律制度对土壤污染物、污染源进行了控制,但这些分散的规定既不全面也不完善,没有形成系统的、可操作性的管理体系。建议我国逐步建立并健全土壤环境功能区划、土壤环境标准、土壤环境监测、土壤环境调查、土壤污染区域分级等一系列管理制度。
(二)完善污染场地治理与修复的法律制度
污染场地治理与修复的法律制度,具体包括制定污染场地整治规划、确定污染场地的最佳可利用技术、治理与修复公告、确定治理与修复责任人及实行人、进行治理与修复的检查与监督、确定费用的分担等制度。 其中,污染场地治理与修复目标的确定是治理与修复工作能否成功的关键。发达国家对此有着深刻的教训。例如荷兰在20世纪90年代早期有关土壤保护的立法中规定,土壤修复的目标是将其恢复至原有状态,但实践证明这种修复目标过于严苛,导致了高昂的修复费用。越来越多的国际经验表明,树立一个具有可操作性的、而非无条件使土壤恢复至适合所有用途的修复目标更有效。由此“基于风险的管理理念”应运而生。针对风险高但又有开发价值的污染场地,可选择按土地规划功能修复;而那些风险较小的场地则应先控制污染源,再对其进行修复,如此一来便能达到成本最优化。
对于我国而言,2012年的《关于保障工业企业场地再开发利用环境安全的通知》有效地推动了污染场地风险管理在各地的初步展开。下一步应尽快研究制定更为全面、系统的污染场地治理与修复的法律制度,明确场地风险管理模式与程序,完善标准体系建设,规范污染场地管理。
(三)创建可持续的资金筹措机制
可持续的资金来源是土壤环境保护的基本保障。目前由于我国缺乏完善的土壤治理与修复资金筹措机制和相关管理办法,导致众多城市无法及时对污染场地进行修复,一定程度上阻碍了新型城镇化的顺利推进。在资金筹措机制方面,由美国国会通过立法建立的超级基金和棕地修复基金为我国提供了有益的借鉴,其资金来源包括政府的拨款和贷款、向特定规模企业所征的环境税、向石油及42类化工原料所征的专门税以及环境保险等等。
鉴于我国土地资源国有的特点并结合“污染者付费”原则,可以考虑由中央、地方财政和工业企业共同出资,建立旨在修复那些经风险评估程序筛选出来的、亟须加以治理的污染场地。其中企业承担的资金部分应该以污染企业的民事责任为基础,在行政干预条件下以税收的形式征收。通过税收的强制性、无偿性和确定性,保障资金的稳定来源。另外,实施环境污染责任保险也是维护土壤受害者合法权益、提高防范环境风险、保障土壤污染治理修复费用的有效手段。
(四)建立合理的公众参与和信息公开制度
土壤环境质量的优劣直接关乎公共利益。公众参与是环保工作最强大的支持力量;信息公开则是满足公众环境诉求的重要基础。如何在新型城镇化建设过程中进一步增强农业生产者的土壤保护意识,鼓励和引导公众积极参与、支持土壤环境保护显得尤其重要。在土壤环境保护立法过程中,应当贯彻多元共治的现代环境治理理念,构建合理有效的公众参与和信息公开制度,充分保障公众的环境知情权、参与权与监督权。具体来说,公众应当有权通过综合决策平台及时掌握土壤质量状况,预防或反对有损土壤环境的重大行政决策和建设项目。政府有关部门应当利用网络、热线电话、社会调查等各种渠道了解公众对于土壤环境方面的建议,倡导利益相关方积极参与协商。土壤环境信息要在合理范围内向公众公开,并在突发环境事件信息公开的补正、土壤环境信息公开失当法律责任的充实X等方面做好必要的制度完善。
(五)建立严格的法律责任追究机制
严格的法律责任追究机制是补救受侵害者的合法权益、规范法律秩序的有效手段,也是实现土壤环境保护目标的重要保障。例如,美国《超级基金法》就构建了具有“严格、连带并溯及既往”特征的法律责任条款。其中严格和溯及既往,指无论潜在责任方是否存在主观过错皆须对污染场地负责(战争行为、不可抗力与第三人过错属于免责事由);连带责任意味着,如果涉及两个或多个潜在责任方,则美国环保局有权向任一或全部责任方索要治理费用。Y这一条款的实施有力地推动了美国社会各界积极投身到污染场地的治理当中。
从我国现行立法来看,只有2011年环保部原则通过的《污染场地土壤环境管理暂行办法》、《浙江省固体废物污染环境防治条例》等少数规范性文件规定了土壤修复的责任,即污染场地责任人应承担场地修复的费用,历史遗留问题则由地方人民政府承担。Z然而上述规定对于土壤污染法律责任的追究仍过于简单。建议首先应研究制定“环境责任法”,建立严厉的“污染责任终身制”原则;其次,完善环境损害民事赔偿制度,畅通司法救济渠道;最后,健全土壤污染责任的国家司法鉴定体系,制定土壤污染责任鉴定技术规范,为环境司法提供技术支撑。
关键词:课程体系;课堂教学;案例教学;考核方式
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)12-0114-02
近年来,随着我国工业的快速发展,对土壤需求和开发利用的程度迅速增强,由此带来的土壤污染问题已经对人类健康和生态环境造成严重的威胁。重金属、持久性有机污染物和农药化肥的污染,直接关系到了农产品质量安全,土壤污染成为限制我国农产品质量和社会经济可持续发展的重要因素之一。人们通过对污染物的来源、性质、迁移转化与影响的研究,探讨各种防治与修复土水环境污染的途径与新技术,从而保障土壤健康、水源清洁、食品安全,促进人类稳定的可持续发展。《土壤污染与防治》是浙江农林大学农业资源与环境专业的专业限选课程,本课程的目标主要是让学生理解和掌握土壤污染的理论和修复防治技术,培养并提高学生观察认知土壤污染,利用土壤污染的知识和技能,满足学生服务于土壤环境保护、土壤污染治理和土壤资源合理利用的基本需求。在通识教育人才培养模式的背景下,教学内容不断增多,但课时数却在减少,传统的教学模式已无法满足新形势下人才培养的需求;而且,太过偏重期末考试的考核方式也无法客观公正的检验学生对课程的掌握情况,为此,本文作者所在的教学团队,对本课程的课程内容体系、教学方法和考核方式等方面进行了改革探索和实践,并进行了总结。
一、科学配置课程内容体系
《土壤污染与防治》课程内容较多,教学学时数较少,因此,教师很难在课堂上把所有的知识点都讲述透彻。这就要求我们合理制订教学计划,科学配置课程内容体系,采用分层教学的模式,突出课程的重点和难点。根据目前土壤污染的特点和发展趋势,将土壤重金属污染、有机污染、肥料污染、固体废弃物污染、污水灌溉以及污染环境质量监测评价和土壤污染修复和治理技术等章节内容设置为重点章节;而将部分章节如无机污染物中的放射性污染、稀土污染,固体废弃物污染中的畜禽粪便、粉煤灰污染以及工业区污染设置为学生自主学习章节。教师重点讲述课程的重点章节和课程的重点难点,其余章节让学生通过自主学习的方式来掌握。对自主学习章节,教师在课堂上只做提纲挈领的讲解,主要是学生通过自学、查阅参考资料和课堂讨论等方式去理解和掌握。通过重新配置课程内容体系,不仅教师在课堂上可以有条不紊,避免眉毛胡子一把抓,而且学生也可以从传统的“满堂灌”和“填鸭式”的教学中解放出来,积极参与到自主学习和课堂讨论,激发了学生自主学习的学习兴趣,培养和提高了主动学习的能力。
二、注重案例教学
案例教学法是教师将科研工作中遇到的问题、发生在身边的污染事件和媒体报道的新闻,经过加工整理,导入课堂讲授。《土壤污染与防治》是一门与实践紧密联系的课程,教学过程中通过运用案例教学,不但让学生能够真正了解身边切切实实存在的污染问题,而且丰富了课堂教学内容,使课堂教学的变得生动有趣,让学生在“听故事”中轻松学习,不再做课堂上的“低头族”。教师可以通过案例,向学生展示污染物(土壤、水体和大气)的来源、污染物的迁移过程,并让学生切身感受到发生在身边的土壤污染、水污染、大气污染以及由此带来的巨大危害。例如,无机污染物中的重金属污染一节,教师通过搜集节能灯厂区土壤汞污染、农作物和瓜果蔬菜的汞含量的调查资料,以及由此带来的周边水体汞污染、水生生物体内的汞富集等问题,再结合上世纪50年生在日本熊本县水俣湾附近渔村的“水俣病”事件,让学生身临其境,真实深刻的认识汞污染及其带来的各种严重后果。此外,教师还可动员学生搜集教学案例,让每个学生都能参与到案例素材的准备和整理过程,通过课堂讨论和教师讲解,将实际问题和理论知识结合起来,提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。
三、增设课堂讨论、PPT演讲环节
教学过程中适当减少教师讲授时间,增加学生课堂讨论、PPT演讲等环节。通过增设这一教学环节,我们发现学生对课程的认识更加透彻,而且愿意主动查阅资料,了解土壤污染与防治的最新动态和发展趋势,与老师同学分享自己的所见所闻,乐在其中,而不再是身处其外。教师可将同学分为几个小组,设定重金属污染、农药污染、固体废弃物污染和肥料污染等几个主题,每个小组选择一个主题,搜集素材,制作PPT,拿到课堂演讲。演讲讨论环节,要求所有同学都参与到课堂讨论中,积极对同学的演讲主题、PPT制作以及演讲技巧等方面提出问题和建议,让学生可以博采众长,完善自我。例如让学生对家乡的土壤污染状况进行调研,从污染的来源、污染的现状和污染的危害进行分析,在所学理论知识的基础上,广泛搜集资料,提出修复方案,达到真正的学以致用。有些学生通过调查自己家乡的小麦田的重金属污染和农药污染概况,并通过所学知识提出了相应的修复措施和方案;有些学生调查了家乡电子垃圾拆解对当地土壤、水体和农作物产生的影响,对电子垃圾将会给自己家乡的生态环境和粮食安全带来的危害表示担忧,并主动和老师同学寻求解决办法,甚至立志以后从事相关工作,为家乡的土壤环境治理贡献自己的力量;有些学生通过关注新闻媒体报道,了解现阶段我国土壤污染的现状和防治措施,了解某市市区搭建“帐篷”覆盖农药污染土壤,某地区的“镉米”事件等;有些学生通过查阅资料和实地调研,了解了我国土壤污染修复这一行业的发展方向及其存在问题――虽然目前全国土壤修复企业有300多家,但由于受到行业政策、资金方面的限制,修复项目未能迅速增加,土壤修复所需资金量巨大,以城市发展为目的的土壤污染修复,由于修复资金可以不完全政府依赖,市场潜力较大。学生通过动手调研,动脑思考,获取土壤污染的信息,了解这些发生在身边的污染事件,不但可以加深学生课堂知识的理解,而且会增加学生保护土壤、保护环境的责任感和使命感。通过课堂讨论,锻炼了学生的演讲能力,增强了学生的自信心,提高了PPT制作技能以及资料查阅方面的能力,适应了素质教育对人才培养的需求。
四、课程考核改革
课程考核是教学过程的重要环节,是检验教师教学效果和学生学习效果的重要方式。课程考核的客观、公正会直接影响到学生的学习积极性。传统考核方式中,《土壤污染与防治》这门课程平时成绩和期末成绩分别占总成绩的30%和70%,平时成绩包括出勤率、平时作业和实验报告,平时作业通常是有标准答案的讲课重点,学生可以轻而易举的完成,因此,完成平时作业对学生的学习能力和视野的开拓都没有很大提高。此外,由于期末成绩占总成绩的比例较高,学生仅通过期末考试前的突击复习也可以考出不错的成绩。为了更加科学合理的评测学习效果,考查学生的理论学习和实际应用能力,课程的考核方式也作了相应调整:改变传统的单一固定的考核方式,采用形成性考核和期末考核相结合的课程考核评价体系,突出课程过程考查和学生学习能力的评价。评价体系中形成性考核由学生学习态度、平时作业、过程考核和实验报告四部分组成,期末考核为综合性考试。通过课程考核方式的改革,将平时成绩在考核中的比例增加到50%,平时成绩中的平时作业不再是简单容易找到标准答案的题目,而是需要学生付出大量时间和精力的资料搜集、课堂讨论和PPT制作、演讲等。此外,改革后的考核方式中,还在平时成绩中增加了过程考核这个环节,主要是了解学生对一些重要知识点的掌握和理解情况。通过过程考核,教师可以及时掌握学生的学习效果,及时发现教学中存在的问题,在后续的教学中适当调整,完善课堂教学,提高教学质量。通过课程考核方式的改革,有效扭转了传统考核方式下,学生只把功夫用在最后,仅仅依靠考前突击背诵就能取得良好成绩的现象;通过考核方式的改革,学生的自主学习贯穿了整个课程的学习过程,将教师在教学中的主导作用和学生的主体地位做到有机结合,激发了学生自主学习的积极性与创造性;通过考核方式的改革,能够综合评定学生在各个学习环节的表现,并能客观反映学生对该课程的知识点的掌握、运用所学内容解决实际问题的能力。
通过对《土壤污染与防治》课程进行内容体系配置、注重案例教学、增设课堂讨论以及考核方式的改革和实践,活跃了课堂气氛,激发了学生自主学习的积极性和创造性,培养了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,教学效果得到明显改善。高校教育教学改革是一个长期探索和实践的过程,今后的教研活动中还需要进一步的思考和创新,以顺应时代潮流,满足社会快速发展的背景下对优秀人才培养的需求。
参考文献:
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[3]秦巧燕,朱建强,周建利,武美燕.土壤肥料学课程教学改革与实践[J].长江大学学报(自然科学版),2011,(3):263-265.
[4]张尚锋.《普通地质学》课程考试改革探讨[J].长江大学学报(自科版),2013,10(31):267-168.
世界环境日的由来及主题
1972年6月5日-16日,人类历史上第一次在全世界范围内研究保护环境的会议在瑞典召开。这次会议提出了环境保护口号“只有一个地球”,形成著名的《联合国人类环境会议宣言》。
同年10月,第27届联合国大会通过了联合国人类环境会议的建议,规定每年的6月5日为“世界环境日”。
今年,是第46个世界环境日,主题为“人与自然,相连相生”。我国今年世界环境日主题为“绿水青山就是金山银山”。
我们呼吸的空气
雾霾
我国大气污染主要表现为煤烟型污染。城市大气环境中总悬浮颗粒物浓度普遍超标;二氧化硫污染一直在较高水平;机动车尾气污染物排放总量迅速增加;氮氧化物污染呈加重趋势。
1、二氧化硫。煤炭消耗量增加,带来二氧化硫排放总量急剧上升,目前年均降水pH值低于5.6酸雨临界值的地区已占全国面积的30%左右。
2、烟尘、粉尘。主要排放源也是火电厂和工业锅炉,排放量一般是国家大型电厂的5-10倍。
3、机动车排气污染。机动车数量增长,汽车排放的氮氧化物、一氧化碳和碳氢化合物排放总量逐年上升。
水危机是全球第一大风险
世界经济论坛20xx年1月宣布——水危机是全球第一大风险。中国水资源短缺问题在于,拥有世界21%的人口,和7%的世界淡水供应。80%的降水在南方出现,只有20%的降水发生在大部分沙漠地区的北方。
伴随缺水的是全国范围内的水污染问题。20xx年中国环境状况公报显示,中国有近十分之一的地表水水质属于最差的、无法使用的劣五类脏水,超过三分之一的水体水质在IV类及以上,即不达标。海水水质也受到无机氮和活性磷酸盐的污染。
土壤污染防治行动计划
① 土壤污染
② 全国土壤环境状况图
20xx年5月31日,国务院印发《土壤污染防治行动计划》,简称“土十条”。“土十条”提出开展土壤污染调查、加快土壤污染防治立法、禁用高度、高残留农药等231项具体措施,并提出具体工作目标——到20xx年,全国土壤污染加重趋势得到初步遏制,土壤环境质量总体保持稳定,农用地和建设用地土壤环境安全得到基本保障,土壤环境风险得到基本管控。到2030年,全国土壤环境质量稳中向好,农用地和建设用地土壤环境安全得到有效保障,土壤环境风险得到全面管控。到本世纪中叶,土壤环境质量全面改善,生态系统实现良性循环。
“土十条”
环境与生物多样性
现在的北京,大约在四千年前曾经是亚洲象的栖息地。四千年前,亚洲的大象曾经分布于河北与山东一带;公元1020xx年左右的唐朝,长江中下游与浙江、福建一带的丛林里仍然经常可以见到大象;到十五世纪的明朝,大象已经撤退到广东西部、四川南部、贵州与云南。今天,中国的大象必须在云南最南端西双版纳的保护区里,才能见到数十头。人类的扩张与大象的撤退,跟随着中国自然环境的巨大变化。
你扔出去的垃圾会回来
生活垃圾污染
垃圾不单单损害跟垃圾直接接触的人,对于远方的人来说,通过食物链,又换了一种形态回到我们身边。成群的牛羊在垃圾场游荡时,羊吃垃圾,我们吃羊肉,等于我们吃垃圾……在垃圾污染这个问题上,没有人是安全的。因此,我们倡导环保的生活方式:充分使用物品,减少制造垃圾。
一、主要职能
(一)组织拟定全省生态保护和农村土壤污染防治政策、规划,协调并监督相关部门开展生态保护工作;
(二)组织编制全省自然保护区建设规划,提出新建和申报的各类省级、国家级自然保护区审批建议;
(三)指导、协调、监督各种类型的自然保护区、风景名胜区、森林公园环境保护工作;
(四)开展全省生态状况评估;
(五)监督对生态环境有影响的自然资源开发利用活动、重要生态环境建设和生态破坏恢复工作;
(六)协调和监督野生动植物保护、湿地环境保护、荒漠化防治;
(七)牵头负责生物多样性保护、生物物种资源(含生物遗传资源)和生物安全管理工作;
(八)组织协调农村环境保护工作,组织指导农村环境综合整治工作,指导生态示范建设与生态农业建设;
(九)监督管理农村土壤污染防治工作。
二、服务内容
审批省级生态乡(镇)、村和提出新建和申报的各类省级、国家级自然保护区审批建议。
三、服务对象
设区市、县(市 、区)乡镇政府、村委会、自然保护区管理局(站)、各相关厅局。
四、服务承诺
(一)强化高效服务、开拓创新、争先创优、勤政廉洁的意识;杜绝办事拖拉、推诿作风;坚决克服行政不作为、慢作为、乱作为的现象。认真执行勤政廉政有关规定,树立良好形象。坚决做到不利用职务之便“吃、拿、卡、要、报”。
(二)提高申报国家级自然保护区评审论证时限:自然保护区申报材料初审合格后20日内召开协调会组织论证,并向省政府报告论证意见;
(三)提高新建省级自然保护区审批建议时限:召开自然保护区评审委员会后3日内,行文征求省直有关部门意见,收齐省直有关部门意见后5日内向省政府行文提出审批建议;
关键词:土壤;重金属污染;危害;防治
引言
由于人类活动致使土壤中的微量金属元素超过土壤环境质量的标准值或土壤背景值的上限值[1],导致生态环境质量下降和土壤环境恶化,从而对人体健康、其他生物、水体噪声危害的现象[2],称之为土壤重金属污染。2013年年底中国国土资源部副部长王世元在土地调查新闻会上指出,中国内地中重度污染耕地大约为5000万亩;宋伟等对全国138个典型区域土壤污染案例的分析表明,我国耕地土壤重金属污染的比重占耕地总量的1/6左右[3-5],造成国家经济效益的损失达200亿左右,可见我国土壤重金属污染形势并不乐观。文章结合我国土壤污染的现状,系统的提出防治措施,为今后土壤修复、治理等工作提供参考性建议。
1 我国土壤重金属污染现状
1.1 土壤重金属污染成因
土壤中的重金属元素主要指的是汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)、砷(As)、锑(Sb)和铋(Bi)这十种元素。影响土壤中重金属元素含量发生变化的原因有两个:一方面是在自然环境的作用,成土母质风化过程中自然积累的含量(本底值),之后在风、水等外力作用,经过物理和化学过程而改变其含量;另一方面,也是影响最大的方面,就是人类活动,随着工业化、城市化的发展,化学工业制造、金属矿山开采、生活废水排放、农药化肥不科学施用及污水灌溉等是重金属污染的主要来源途径。
1.2 土壤重金属污染的特点
隐蔽性:土壤污染需要人为对土样进行采集,检测并分析才能够得出是否存在隐患;不可逆性:重金属对土壤的污染基本上是一个不可逆转的过程,受污染的土壤可能需要花费上百年的时间才能够慢慢消除;长期性:将重金属存于土壤中,往往是呈垂直递减分布;难治理性:土壤污染需要通过物理、化学、生物等各种修复方法进行综合治理,才能达到比较好的治理效果。
1.3 土壤重金属污染的危害
土壤中的重金属虽然能够被作物自身吸收,但这并不会影响到作物的生长和发育,但经过食物链的富集作用,进入人体对人体健康存在极大的威胁;我国本来土地利用资源紧张,加之现在又受污染,使原有的形势更加紧迫,更威胁了子孙后代的生存;由于土壤污染具有长期性和不可逆转性,严重危及农业可持续发展和国民经济水平的持续增长。
2 土壤重金属污染的防治措施
要想对土壤重金属污染得到有效的修复,应从两个方面入手,一是预防,采取各种政策措施、制定法律法规切断污染源;二是治理,面对已经存在重金属污染的土壤,采用科学友好环境的方法综合治理。
2.1 土壤重金属污染的预防措施
2.1.1 加大环境监管和治理力度。首先政府部门应该组织相关科研单位和技术人员筛选出有助于治理环境的修复技术,选择具有代表性的污染地进行修复技术的应用,为治理更大范围的重金属污染区积累经验;其次监督部门应加大环境监管力度,从污染源入手,杜绝重金属对土壤产生污染,严格控制城市生产生活废水直接进入农田,杜绝污水灌溉农田;再者加强农业环境的监测,尤其是土壤污水灌溉区的动态监测,充分了解土壤中金属成分、含量的变化,做好预防工作。
2.1.2 倡导科学的农业生产种植。农业生产过程中的主体就是农民,他们对一方土地进行管理与规划。政府部门应该积极引导农业管理者科学的管理农药、化肥及除草剂等农用化学品。提倡有机化肥与无机化肥的并施,同时采取积极的预防措施,不仅能够有效减小土壤污染,还能够促使作物茁壮成长。大力发展低毒、高效、环境友好型的农药,严格控制农药的使用量、使用次数及使用时间,杜绝高残留高重金属农药的使用,因此发挥农药的积极作用。倡导地膜使用后,要积极及时的回收,防止其残留对土壤造成进一步的污染。
2.2 土壤重金属污染的治理措施
2.2.1 土壤物理修复技术。土壤物理修复技术主要是根据土壤自身理化性质及重金属性质,通过物理方法治理土壤中的重金属污染。最常见的方法,第一种就是客土、换土、深耕翻土,但是需要耗费较大的人力、物力及财力,并没有从根本实现重金属污染的治理;第二种是电动修复法,其利用电池原理,在电场作用下重金属离子开始迁移,使重金属离子富集到电极处在土壤表层就得以去除;第三种是固定/稳定化修复,常用来清除无机污染物质,使用成本低、设备易移动、稳定性强,但是因为许多技术的联合应用可能会致使土壤污染面积增大。
2.2.2 土壤化学修复技术。化学修复是将修复剂加入到污染物,其发生一定化学反应,实现土壤的毒性被去除或降低的效果。化学修复法有很多如土壤淋法、原位化学氧化修复技术、溶剂浸提法等。土壤淋洗能够用于大面积的轻质土和砂质土重金属污染治理,但是对于渗透系数较低的效果不好,也会造成植物必需营养元素的缺失;原位化学氧化修复技术是利用化学氧化剂(双氧水、高锰酸钾等)与污染物发生氧化反应,迫使污染物浓度降低,但是其不利影响就是可能产生气体,有毒副产物。
2.2.3 土壤生物修复技术。土壤生物修复技术是利用生物的生命代谢活动减少土壤环境有毒有害物的浓度,治理过程中花费成本较低、管理技术简单。生物修复技术包括微生物修复、植物修复及动物修复。近年来主要放在动物修复的研究上,对土壤动物蚯蚓进行了相关研究[6],蚯蚓对重金属有一定忍耐和富集能力,通过不断吞食有机质土壤,经过其自身酶系统的作用,产生利于土壤环境的有机无机复合肥,促进了土壤重金属形态的转化,加速了土壤养分的循环。
2.2.4 农业修复技术。农业修复技术指的是改变耕作制度或利用农艺措施调节重金属对土壤的危害。改变耕作运行模式需要根据当地的具体情况,选择能够抵抗土壤污染的作物或植被。利用合理的农业措施进行修复,主要是通过合理的深耕措施及增施有机肥调节土壤的理化性质,从而调控污染物所处的污染环境。
3 结束语
土壤重金属污染的防治是环境监测的重要任务,是保障我国广大人民群众身体健康的根本,是促进国家经济快速发展的主要推力。采取科学有效的土壤污染防治措施,能够有效改善土壤结构,提高土壤肥力,降低土壤环境的污染。在未来的环境监测和农业生产中,政府和人民更应该携起手,爱护我们共有的生存土地,让重金属污染事件不再发生,远离人民群众,实现环境友好型的生存环境。
参考文献
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随着城市垃圾向农村转移、化肥农药过量施用、农村生产和生活垃圾治理不力等问题日益突出,农村环境污染问题越来越严重。作为农业大省的吉林省,优良的农村生态环境是提高广大农民生活的有力保障,也是吉林省的宝贵财富。但当前,吉林省农村环境污染问题已经成为制约农村经济发展的一大因素,研究农村环境污染问题具有重要的现实意义。
1 吉林省农村环境污染现状
当前,吉林省农村环境污染已经成为影响农民身体健康、制约现代农业发展、障碍乡村旅游产业提质升级的主要因素之一。吉林省农村环境污染主要表现在以下几个方面:
一是水污染。主要分为地表径流污染和地下水污染。污染物的主要来源是乡镇企业排放的未经处理的污水、废水;畜禽养殖所产生的粪便、污水,其中,以畜禽养殖场产生的废物污染为主;农业生产中使用的化肥、农药等随降水进入农村水体所产生的污染;农村居民随意排放的生活污水以及生活垃圾所产生的污染等。这些污染导致农村水体富营养化或有毒物质含量高,不仅污染环境,也对农业生产和居民生活造成严重影响。
二是大气污染。大气污染有:农村居民获取生活能源和取暖燃烧秸秆、木柴或燃煤而产生的烟尘;畜禽养殖产生的粪便、废水等没有进行无害化处理,进而产生的恶臭气体;生活垃圾长期堆放所产生的腐化气体等,都会污染大气环境。
三是土壤污染。对土壤产生污染的最主要原因是农业生产中长期、过量使用化肥和农药,未被吸收的部分残留在土壤中,导致土壤理化性状发生改变,土壤有机质含量减少,板结、变硬等问题。此外,在长期采用覆膜种植技术的地区,由于无法降解的地膜大量残留在土壤中,也对土壤造成了严重的污染。
四是农村固体生活垃圾污染。农村居民的固体生活垃圾对环境的污染十分严重。由于缺少生活垃圾处理设施和完善的垃圾处理程序,加之农村生活生产缺少规划,农村生活垃圾处理率极低,绝大部分都是露天堆放,或遗弃于河道、池塘里。而且生活垃圾是不断产生的,数量也越来越多,在堆放中不断产生有毒气体和病菌、释放有毒物质,对农村环境造成了极大影响。
2农村环境保护政策分析
2.1政策体系
当前,我国还没有从国家层面制定专门的农村环境保护法律法规,因此,农村环境保护工作开展主要依据是与环境有关的法律法规和部门规章。
国家层面上,主要有2013年修订的《中华人民共和国农业法》强调了对农业资源和农业环境的保护,是直接的法律依据;2010年环境保护部的《农村生活污染防治技术政策》,作为环境保护部的政策性指导文件,适用于指导农村居民日常生活中产生的生活污水、生活垃圾、粪便和废气等生活污染防治的规划和设施建设。其他方面,《秸秆禁烧和综合利用管理办法》、《关于加强农村环境保护工作的意见》等均以规范性文件的形式,对农村环境保护提出了指导意见。
吉林省层面上,《吉林省环境保护条例》对生活环境及生态环境保护,以及污染治理作出了详细规定,但缺少对农村环境保护的专门关注。2014年《关于改善农村人居环境的实施意见》,提出了改善农村人居环境,主要实施“六大工程”,重点完成30项整治建设任务。《关于加强农村环境保护工作的意见》(吉政发〔2011〕26号)提出到2015年农村环境保护工作的具体任务。2015年的《吉林省落实水污染防治行动计划工作方案》,指出要加快改善全省水环境质量,切实维护水生态系统健康,保障人民群众用水安全。
从政策体系上分析,不论是国家还是吉林省,农村环境保护的法律法规体系仍不完善,环保法律的缺位也造成农村环境污染问题处理难、污染主体责任落实难的现状。
2.2完善农村环境保护政策体系的建议
一是国家立法机构应着眼于农村环境保护的紧迫性、重要性,及时出台专门适用于农村环境污染治理和生态环境保护的法律。二是国家发改委、农业部、环保部等部委针对全国农村环境污染普遍存在的问题,制定具有广泛指导作用的法规、规章。 三是吉林省有关部门应针对农村污染物减排,大气、水、土壤污染防治,农村生态保护与治理,农村环境风险防范、环境应急体系建设等关键环节,加快农村环境污染控制相关法规体系构建,明确农村环境保护的责任主体,加大农村环境保护的资金投入。同时,应采取引导、激励型政策手段为主,抓好农村环境污染的源头防治,推广生态农业和环境友好型农业。
关键词:土壤污染、生物修复、研究进展
前言
土壤重金属污染是指由于人类活动将金属加入到土壤中,致使土壤中重金属明显高于原生含量、并造成生态环境质量恶化的现象。加之重金属离子难移动性,长期滞留性和不可分解性的特点,对土壤生态环境造成了极大破坏,同时食物通过食物链最终进入人体,严重危害人体健康,已成为不可忽视的环境问题。随着我国人民生活水平的提高,生态环境保护日趋受到重视,国家对污染土壤治理和修复的人力,物力的投入逐年增加,土壤污染物的去除以及修复问题,已成为土壤环境研究领域的重要课题。而生物修复技术是近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术,同传统处理技术相比具有明显优势,例如其处理成本低,只为焚烧法的1/2-1/3,处理效果好,生化处理后污染物残留量可达到很低水平;对环境影响小,无二次污染,最终产物CO2、H2O和脂肪酸对人体无害,可以就地处理,避免了集输过程的二次污染,节省了处理费用,因而该技术成为最有发展潜力和市场前景的修复技术。
1.污染土壤生物修复的基本原理和特点
土壤生物修复的基本原理是利用土壤中天然的微生物资源或人为投加目的菌株,甚至用构建的特异降解功能菌投加到各污染土壤中,将滞留的污染物快速降解和转化成无害的物质,使土壤恢复其天然功能。由于自然的生物修复过程一般较慢,难于实际应用,因而生物修复技术是工程化在人为促进条件下的生物修复,利用微生物的降解作用,去除土壤中石油烃类及各种有毒有害的有机污染物,降解过程可以通过改变土壤理化条件(温度、湿度、pH值、通气及营养添加等)来完成,也可接种经特殊驯化与构建的工程微生物提高降解速率。
2.污染土壤生物修复技术的种类
目前,微生物修复技术方法主要有3种:原位修复技术、异位修复技术和原位-异位修复技术。
2.1原位修复技术:
原位修复技术是在不破坏土壤基本结构的情况下的微生物修复技术。有投菌法、生物培养法和生物通气法等,主要用于被有机污染物污染的土壤修复。投菌法是直接向受到污染的土壤中接入外源污染物降解菌,同时投加微生物生长所需的营养物质,通过微生物对污染物的降解和代谢达到去除污染物的目的。生物培养法是定期向土壤中投加过氧化氢和营养物,过氧化氢则在代谢过程中作为电子受体,以满足土壤微生物代谢,将污染物彻底分解为CO2和H2O。生物通气法是一种加压氧化的生物降解方法,它是在污染的土壤上打上几眼深井,安装鼓风机和抽真空机,将空气强行排入土壤中,然后抽出,土壤中的挥发性有机物也随之去除。在通入空气时,加入一定量的氨气,可为土壤中的降解菌提供所需要的氮源,提高微生物的活性,增加去除效率。
2.2异位修复技术:
异位修复处理污染土壤时,需要对污染的土壤进行大范围的扰动,主要技术包括预制床技术、生物反应器技术、厌氧处理和常规的堆肥法。预制床技术是在平台上铺上砂子和石子,再铺上15-30cm厚的污染土壤,加入营养液和水,必要时加入表面活性剂,定期翻动充氧,以满足土壤微生物对氧的需要,处理过程中流出的渗滤液,即时回灌于土层,以彻底清除污染物。生物反应器技术是把污染的土壤移到生物反应器,加水混合成泥浆,调节适宣的pH值,同时加入一定量的营养物质和表面活性剂,底部鼓入空气充氧,满足微生物所需氧气的同时,使微生物与污染物充分接触,加速污染物的降解,降解完成后,过滤脱水这种方法处理效果好、速度快,但仅仅适宜于小范围的污染治理。厌氧处理技术适于高浓度有机污染的土壤处理,但处理条件难于控制。常规堆肥法是传统堆肥和生物治理技术的结合,向土壤中掺入枯枝落叶或粪肥,加入石灰调节pH值,人工充氧,依靠其自然存在的微生物使有机物向稳定的腐殖质转化,是一种有机物高温降解的固相过程。上述方法要想获得高的污染去除效率,关键是菌种的驯化和筛选。由于几乎每一种有机污染物或重金属都能找到多种有益的降解微生物。因此,寻找高效污染物降解菌是生物修复技术研究的热点。
3.影响污染土壤生物修复的主要因子
3.1污染物的性质:
重金属污染物在土壤中常以多种形态贮存,不同的化学形态对植物的有效性不同。某种生物可能对某种单一重金属具有较强的修复作用。此外,重金属污染的方式(单一污染或复合污染),污染物浓度的高低也是影响修复效果的重要因素。有机污染物的结构不同,其在土壤中的降解差异也较大。
3.2环境因子:
了解和掌握土壤的水分、营养等供给状况,拟订合适的施肥、灌水、通气等管理方案,补充微生物和植物在对污染物修复过程中的养分和水分消耗,可提高生物修复的效率。一般来说土壤盐度、酸碱度和氧化还原条件与重金属化学形态、生物可利用性及生物活性有密切关系,也是影响生物对重金属污染土壤修复效率的重要环境条件。
3.3生物体本身:
微生物的种类和活性直接影响修复的效果。由于微生物的生物体很小,吸收的金属量较少,难以后续处理,限制了利用微生物进行大面积现场修复的应用,
植物体由于生物量大且易于后续处理,利用植物对金属污染位点进行修复成为解决环境中重金属污染问题的一个很有前景的选择。但由于超积累重金属植物一般生长缓慢,且对重金属存在选择作用,不适于多种重金属复合污染土壤的修复。因此,在选择修复技术时,应根据污染物性质、土壤条件、污染程度、预期修复目标、时间限制、成本及修复技术的适用范围等因素加以综合考虑。
4.发展中存在的问题:
生物修复技术作为近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术,虽取得很大进步和成功,但处于实验室或模拟实验阶段的研究结果较多,商业性应用还待开发。此外,由于生物修复效果受到如共存的有毒物质(Co-toxicants)(如重金属)对生物降解作用的抑制;电子受体(营养物)释放的物理;物理因子(如低温)引起的低反应速率;污染物的生物不可利用性;污染物被转化成有毒的代谢产物;污染物分布的不均一性;缺乏具有降解污染物生物化学能力的微生物等因素制约。因此,目前经生物修复处理的污染土壤,其污染物含量还不能完全达到指标的浓度要求。
5.应用前景及建议:
随着生物技术和基因工程技术的发展,土壤生物修复技术研究与应用将不断深入并走向成熟,特别是微生物修复技术、植物生物修复技术和菌根技术的综合运用将为有毒、难降解、有机物污染土壤的修复带来希望。为此,建议今后在生物修复技术的研究和开发方面加强做好以下几项工作:
(1)进一步深入研究植物超积累重金属的机理,超积累效率与土壤中重金属元素的价态、形态及环境因素的关系。(2)加强微生物分解污染物的代谢过程、植物-微生物共存体系的研究以及植物-微生物联合修复对污染物的修复作用与植物种类具有密切关系。
(3)应用现代分子生物学与基因工程技术,使超积累植物的生物学性状(个体大小、生物量、生长速率、生长周期等)进一步改善与提高,培养筛选专一或广谱性的微生物种群(类),并构建高效降解污染物的微生物基因工程菌,提高植物与微生物对污染土壤生物修复的效率。
(4)创造良好的土壤环境,协调土著微生物和外来微生物的关系,使微生物的修复效果达到最佳,并充分发挥生物修复与其他修复技术(如化学修复)的联合修复作用。
(5)尽快建立生物修复过程中污染物的生态化学过程量化数学模型、生态风险及安全评价、监测和管理指标体系。
结论
综上所述,我们不难发现由于土壤重金属来源复杂,土壤中重金属不同形态、不同重金属之间及与其它污染物的相互作用产生各种复合污染物的复杂性增加了对土壤重金属治理和修复难度,且重金属对动植物和人体的危害具有长期性、潜在性和不可逆性,同时进一步恶化了土壤条件,严重制约了我国农业生产的加速发展,所以要更好的防治土壤重金属污染还需要广大科研工作者不懈的努力,研发出更好的效率更高的修复治理技术,同时我们还不应该忘记必须加强企业自身的环保意识,提高企业自我约束能力,始终将防治污染积极治理作为企业工作的头等大事来抓,把企业对环境的污染程度降到最低限度,形成全社会都来重视土壤污染问题的良好环保氛围,逐步改善我们的土壤生态环境。
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