土壤环境污染研究*

李玉国陈风琴，2史秀娟

(1.山东省水利科学研究院，山东 济南 250013;2.西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西 西安 710055)

土壤环境污染研究*

李玉国1陈风琴1，2史秀娟1

(1.山东省水利科学研究院，山东 济南 250013;2.西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西 西安 710055)

通过分析土壤环境污染现状、特点、危害，并针对重金属污染、化肥污染、农药污染及农膜污染提出了防治措施。由于土壤环境污染具有隐蔽性、滞后性、区域性、不可逆性、累积性和难恢复性等特点，在研究治理已有的土壤环境污染问题的同时，要警惕新的土壤污染，对新的土壤污染应以“预防”为主。在加强管理的同时，积极研究土壤环境污染的控制与修复技术，并针对各个地区不同的情况，选择适合本地区的行之有效的修复措施。

土壤;土壤环境污染;防治措施

土壤是一切陆生生物的载体，也是地球表层生物活动最活跃的部分，随着人类活动对环境影响的加剧，原生植被受到破坏，各种污染物不断在土壤中富集，引起土壤质量恶化，导致土壤污染。目前对土壤污染较为普遍接受的定义是:人类活动产生的或天然的污染物进入土壤，使该污染物的量在土壤中积累到一定程度引起土壤质量变化，以至导致土壤失去其原来正常功能和作用的过程和现象［1］。具体地说，污染物质是指与人为活动有关的和天然的对环境要素正常功能发挥和人体健康产生负面作用的各种自然及人造物质，包括重金属、化学农药及其他人造化学品、放射性物质、病原菌等。

1 土壤环境污染现状

1.1 重金属污染状况

重金属对土壤的污染具有隐蔽性、滞后性和累积性等特点。受土壤物理化学吸附、化学吸附和生物富集等因素的影响，土壤重金属超过土壤环境容量，污染将在很长时间内难以消除。土壤中的重金属一方面影响土壤养分转化等生化过程和平衡，降低土壤的生物学功能，另一方面影响植物的生理生态活动，降低植物的产量和品质，并通过食物链影响人类的健康。目前世界各国土壤都存在不同程度的重金属污染，全世界平均每年排放Hg约1.5× 104t，Cu为340×104t，Pb为500×104t，Mn为1500×104t，Ni为100×104t［2］。一些国家如英国、美国、瑞典、加拿大、澳大利亚等土壤中重金属Cd、Pb、Cu、Zn浓度与欧共体推荐的最大量相比都出现了不同程度的污染。据农业部环境监测系统近年的调查，我国24个省市城郊、污水灌溉区、工矿等经济发展较快地区的320个重点污染区中，污染超标的大田农作物种植面积为60.6×104hm2，占调查总面积的20%，其中重金属含量超标的农作物种植面积约占污染物超标农作物种植面积的80%以上，尤其是Pb、Cd、Hg、Cu及其复合污染最为突出。

1.2 化肥污染状况

由于人们为追求单位面积农业作物产量的提高，大量使用化学肥料，我国当前化肥污染严重，自20世纪80年代开始，化肥施用量不断增加，2005年达到5.4257×107t，平均氮施用量超过220kg/hm2。预计到2030年将超过6.0 ×107t［3］。重金属和一些有机物是化肥的主要污染物，化肥生产过程从原料开采到加工生产，带进一些重金属元素或有害物质，主要是Zn，Ni，Cu，Co，Cr，其中磷肥最多。尿素、氯化钾、硫酸铵、磷酸铵分别含铜0.36，3.0，0.5，3－4mg/kg;含锌0.5，3.0，0.5，80mg/kg;含锰0.5，8.0，70，115－200mg/kg;含钼0.2，0.2，0.1，2.0mg/kg;尿素、氯化钾含铅分别为4.0，88mg/kg，含镉分别为1.0，14.0mg/ kg［4］。化肥中主要有机污染物是POPs，有邻苯二甲酸酯类、硝基苯类、氯代烯类等，含量897.10－9764.57ug/kg。其次还有醚类、胺类、多环芳烃、氯代烷类等，含量138.02－241.53ug/kg［5］。

1.3 农药污染状况

我国是农药消费大国，农药可经多种途径污染土壤，农田喷施农药的25%－30%以及土壤杀菌剂、地下害虫防治剂和除草剂直接落入土壤，附着在农作物上的，残留在农作物中的，飘浮在大气中的农药因风吹雨淋、农作物秸秆还田腐烂和降雨进入土壤，使得施用农药总量的80%－90%最终进入土壤环境，形成对土壤的污染，对农药包装物处置不合理，也会造成土壤污染。我国农药年产量达7.517×105t，农药总施用量达1.30×106t，平均施用量14kg/hm2，比发达国家高l倍，水稻过量施用达40%，棉花达50%，蔬菜和瓜果类作物较粮食作物高1－2倍［6］，长江流域保护地蔬菜用药量一般在30－45kg/hm2，有的高达75kg/hm2，其中90%是高毒高残留农药，低毒的生物农药仅占2%－3%;而北方保护地蔬菜用药量更大，甲胺磷、敌敌畏、敌百虫、乐果和氧化乐果5种剧毒农药就占总药量的44.7%［7］。而农药的利用率只有10%－20%，比发达国家低10%－20%，残余部分直接对土壤造成污染，尤其是毒性大，难降解，高残留类农药，严重破坏生态环境［8］。超负荷连年使用农药，残留量远远超过土壤的自净和降解能力，导致土壤生产能力、调节、自净和载体功能受到严重损害。

1.4 农膜污染状况

农膜是高分子有机物，在土壤中主要残余成分是聚烯烃类化合物，不易降解，降解周期可达数百年。我国地膜一般分子量在2万以上，至少需要200a才能降解;农膜的一些添加物质对作物有毒害，农田大量使用农膜，清理不彻底造成农膜残留污染土壤。我国有2.0×107t地膜用于6.0×107－7.0×107hm2作物种植和农业生产的其它用途，回收率不足30%，每年土壤中农膜残留量达1.0× 107t，约45kg/hm2，而京、津、沪、哈等大城市郊区残留量高达90－135kg/hm2。用地膜5a的土壤，残留量可达325.05 kg/hm2，作物减产24.7%;土壤中残膜达877.5 kg/hm2时，蔬菜减产14.6%－59.2%［3］。随着地膜用量的不断增加和连年使用，在土壤中不断积累，破坏土壤结构，使微生物活性受到影响，阻碍植物根系生长发育和水肥运移，严重影响植物的正常生长，造成农作物减产，成为土壤污染的极大隐患。

2 土壤环境污染特点

土壤污染的第一个特点是具有隐蔽性。它不像大气、水体污染一样容易被人们发现和觉察，因为各种有害物质在土壤中总是与土壤相结合，有的有害物质被土壤生物所分解或吸收，从而改变了其本来性质和特征，它们可被隐藏在土壤中或者以难于被识别、发现的形式从土壤中排出。当土壤将有害物质输送给农作物，再通过食物链而损害人畜健康时，土壤本身可能还会继续保持其生产能力。

土壤污染的第二个特点是累积性。土壤对污染物进行吸附、固定，其中也包括植物吸收，从而使污染物聚集于土壤中。在土壤的污染物中，多数是无机污染物，特别是重金属和放射性元素都能与土壤有机质或矿物质相结合，并且长久地保存在土壤中，无论它们如何转化，也很难重新离开土壤，成为顽固的环境污染问题;而有机物在土壤中能受到微生物分解而逐渐失去毒性，其中有些成分还可能成为微生物的营养物源。

土壤污染的第三个特点就是土壤污染主要是通过它的产品——植物表现其危害性。植物从土壤中吸取它所必需的营养物质以外，同时也被动的吸收土壤中的有害物质，使有害物质在植物体内富集以至达到危害生物自身或人、畜的含量水平。即便没有达到有害水平的含毒植物性食物，只要被人、畜使用，当它们在人或动物体内排出率较低时，也可以日积月累，最后引起病变。

土壤污染的第四个特点是难恢复性。土壤本身有净化作用，但是，由于污染物在土壤中挥发、稀释、扩散、降解、被土壤胶体吸收脱离生物循环，使其浓度变小或无毒的过程比较漫长，甚至有些重金属污染具有不可逆转性。

3 土壤环境污染危害

土壤处于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之间的过渡地带，是联系有机界和无机界的中心环节。随着经济快速发展和人类活动加剧，土壤污染日益严重，受污染的土壤系统会向环境输出物质和能量，引起大气和水体的二次污染，同时污染物质影响农作物的产量和品质，并通过食物链、饮水、呼吸或直接接触等多种途径危害动物和人类的身体健康。

3.1 土壤污染对人体健康的危害

目前土壤污染对人体健康的影响与危害已受到越来越多的关注。土壤中污染物主要是通过食物链富集、饮水、呼吸或直接接触等途径危害人类的身体健康，其中食物链是最重要的影响途径。当前中国很多菜地土壤已受到了不同程度的重金属污染，蔬菜中重金属含量普遍超标，给人体健康带来了极大的威胁。研究表明，Pb、Cd、Zn等重金属进入人体后会损坏内脏器官，干扰正常代谢，并使细胞组织发生癌变或突变。同时，进人土壤的持久性有机污染物随着食物链进入人体，在人体内脏器官中富集，干扰机体内分泌系统的功能，导致人体的内分泌系统、免疫系统、神经系统等出现异常，产生各种毒效应。

3.2 土壤污染对生态安全的危害

土壤污染对生态系统的影响与危害主要表现在土壤中的污染物可以通过径流和淋洗作用进入水体，污染地表水和地下水，或者是在风的作用下以扬尘进入大气环境。据报道，全世界施用于土壤的肥料的30%－50%会经淋溶作用进入地下水中，使地下水受到硝酸态氮的污染;部分有机污染物和Hg等则多以气态或甲基化形式挥发进入大气环境。其次，土壤中的污染物会影响土壤微生物的生长繁殖以及新陈代谢过程，导致土壤微生物群落，土壤酶活性，土壤代谢和生化过程等正常生理生态功能失调，农作物产量和品质下降。当前农田土壤污染是导致农产品品质不良的重要根源。

4 土壤环境污染防治措施

土壤环境污染防治包括两方面的任务:一方面是“防”，尽可能控制和消除污染源，另一方面是对已被重金属和农药污染的土壤进行改造、治理，以消除污染或调控以限制其危害。

4.1 对重金属污染的防治措施

(1)发展清洁生产、控制和消除工业“三废”排放。发展清洁工艺，加强“三废”治理，是削减、控制和消除重金属污染源的最有效措施。清洁工艺的战略主要是从原料到产品、最终处置的全过程中减少“三废”排放量，以减轻对环境的影响。如发展闭路循环，无毒工艺、节约能源、消除有毒原料，对工业“三废”进行回收利用，化害为利等措施。

(2)严格执行标准，加强污染区的监测和管理。一切灌溉用水必须符合标准才能用于农田灌溉，对污灌区水质加强监测和管理，还必须严格控制农田施用的污泥中的重金属含量。

(3)提高土壤的缓冲和自净能力。采取增施绿肥、厩肥、堆肥、腐殖酸类物质等有机肥，以增加土壤有机胶体的含量，或砂掺粘，改良砂质土壤等都可提高土壤的缓冲能力和自净能力，增加土壤环境的容量。

(4)施用改良剂或植物吸收去除重金属。向土壤中施加化学物质，以降低重金属的活性，减少重金属向植物体内的迁移，控制重金属进入食物链。常用的改良剂有:石灰、碳酸钙、磷酸盐、胡敏酸、鸡粪等。另外可选育或栽培有较强吸收土壤重金属能力的植物，以降低或消除土壤的重金属污染，是近年来研究的一种好方法。

(5)客土、换土法和水洗法。客土法是在被污染的土壤上覆盖非污染的土壤。换土法是部分或全部挖除污染土壤而换上非污染土壤。水洗法是采用清水灌溉稀释或洗去重金属离子，适用于小面积严重污染土壤的治理。

4.2 对化肥污染的防治措施

(1)强化环保意识，加强监测管理。加强教育宣传，提高群众的环保意识，使人们充分意识到化肥污染的严重性，调动广大公民参与到防治土壤化肥污染的行动中。注重管理，严格化肥中污染物质的监测检查，防止化肥带入土壤过量的有害物质。制定有关有害物质的允许量标准，用法律法规来防治化肥污染。

(2)深入推广测土配方施肥技术。根据作物需要规律、土壤供肥性能与肥料效应，在以有机肥为主的条件下，产前提出施用各种肥料的适宜用量和比例及相应的施肥方法。推广配方施肥技术可以确定施肥量、施肥种类、施肥时期，有利于土壤养分的平衡供应，减少化肥的浪费。

(3)增施有机肥，降低土壤化肥污染。施用有机肥，能够增加土壤有机质、土壤微生物、改善土壤结构，提高土壤的吸收容量，增加土壤胶体对重金属等有毒物质的吸附能力。另外，作物秸秆本身含有较丰富的养分，推行秸秆还田也是增加土壤有机质的有效措施。

4.3 对农药污染的防治措施

(1)对农药施用加强管理。建立农药登记注册制度，生产出售农药品种及制剂，必须事先申请注册。国外农药也须登记，且需进行我国的田间药效试验和示范试验，经审查批准后才可使用。并制定农药的禁用和限用范围，各国根据本国情况做出一些规定。我国1982年正式颁发《农药安全使用规定》，明确规定了农药的使用范围，如禁用高残留农药DDT、六六六等，高毒农药不准用于蔬菜、茶叶、果树、中药材等作物等。另外制定农产品中农药的最大允许残留量。

(2)合理施用农药。要根据有害生物的发生发展规律，搞好植物病虫害的预测预报工作，合理调配农药［9］，掌握施药的关键时期，合理地混用农药，以便充分发挥不同农药的特性，使用最少量的农药，获得最高的防治效果。

(3)推广无公害的农药品种和施用技术。农药的生产要注重向高效、低毒、低残留的方向发展，停止使用剧毒农药。并且在施用技术上，要采用科学、合理、安全的农药施用技术。发展无公害农药，开展生物防治。

4.4 对农膜污染的防治措施

(1)研制和推广对环境安全的可降解农用地膜。可降解的农用地膜是指在覆盖时有足够的强度，并对土壤起到增温保墒作用，而作物长成或收获后能被光或土壤微生物降解成对土壤无害物质的一种薄膜。这种地膜一旦开发应用，能彻底消除白色污染。目前由于经济技术的条件所限，这种地膜还不能大面积生产和使用。因此，针对目前地膜对环境的污染，一方面要人工拣去废旧农膜，同时要进行地膜分解物对环境的安全性探索。

(2)对地膜使用加强管理。首先优化耕作制度，减少地膜使用量。通过粮棉、菜棉倒茬减少单位面积平均地膜覆盖率。其次制定残膜残留量标准，超标准收费制度。不仅要限定每亩农田残膜留量，还要规定地区农业用膜总体使用量，对于超过标准使用农业用膜的用户或者农田废膜量超过标准的地区实行超标准收费制度。

(3)鼓励农膜的回收利用［10］，加快制定有关回收残膜的经济政策。对于农业废膜，可以采取人工和机械回收相结合的措施，加大残留地膜回收力度，减少农膜环境污染。除头水前揭膜措施外，还可组织人力和劳力通过手工或耙子回收残留地膜，在翻地、平整土地、播种前及收获后可采用地膜回收机回收，也能收到较好的效果。同时，政府要制定一些优惠政策，例如税收优惠、回收补偿等措施以鼓励回收、加工、利用废旧地膜企业的发展，实现废旧地膜的循环利用，变废为宝。根据“谁污染、谁治理”的原则，要求地膜销售部门和地膜消费者自行回收利用，降低对环境的污染;不能自行回收利用的企业或个人要交纳回收处理费，用于对回收利用者的补偿，实行废膜的集中处理。

5 结语

我国土壤环境污染已较为严重和普遍。土壤污染不但影响农作物的产量和品质，而且涉及大气和水环境质量，并通过食物链危害人类的生命和健康。只有清洁的土壤，人类才能有安全的食品。由于土壤环境污染具有隐蔽性、滞后性、区域性、不可逆性、累积性和难恢复性等特点。在研究治理已有的土壤环境污染问题的同时，要警惕新的土壤污染，对新的土壤污染应以“预防”为主。在加强行政管理、监督、监察、监测的同时，加强规范人类生产和生活对土壤环境造成危害的行为;对重点地区、重点行业、加强监管，确立优先控制区及控制对象;积极研究土壤环境污染的控制与修复技术，并针对各个地区不同的情况，选择适合本地区的行之有效的修复措施。并限品种、限量、限时间地使用化学肥料、农药、禽兽药、饲料添加剂;加强无公害、绿色、有机农产品生产所用生产资料的开发技术研究。注重污染土壤对生产力的影响以及农作物生态毒理效应和致毒机理的研究。使农业发展走向节约资源，提高效率，少污染，生产安全无公害农产品的绿色农业发展之路，确保粮食生产安全和农产品食用安全。

(编辑:田红)

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AbstractThrough analysis of status，characteristics，hazards of soil pollution，control measures were proposed to reduce to heavy metal pollution，fertilizer pollution，pesticide pollution and agriclutural film pollution.As the soil pollution is concealed，lagging behind，regional，irreversible，cumulative and hard to recover，existing soil pollution problems should solved，and at the same time the new soil pollution can not be ignored.Prevention measures should be taken for new soil pollution.While the management is strengthened，control and remediation of soil pollution should be actively studied.The appropriate restoration measures will be selected according to different situations in various regions.

Key wordssoil;soil-environmental pollution;prevention measures

A Study on the Soil Pollution

LI Yu-guo1CHEN Feng-qin1，2SHI Xiu-juan1
(1.Academy of Water conservancy Research of Shandong Province，Jinan Shandong 250013，China; 2 Xi’An University of Architecture and Technology，Xi’an Shaanxi 710055，China)

X53

A

1002－2104(2010)05专－0197－04

2010-04-27

李玉国，高级工程师，主要研究方向为农田水利。

﹡科技部国际科技合作与交流计划项目(编号:2007DFB70200)，引进国际先进水利科学技术计划项目(编号:201029)，国家科技支撑计划(编号:2009BADA3B03)资助。