地球化学调查成果在湖北省土地污染治理工作中的应用思考

曾明中, 杨 军, 胡正祥, 肖保全

(1.湖北省地质调查院,湖北 武汉 430034; 2.湖北省富硒产业研究院，湖北 武汉 430034)

地球化学调查成果在湖北省土地污染治理工作中的应用思考

曾明中1, 杨 军2, 胡正祥1, 肖保全1

(1.湖北省地质调查院,湖北 武汉 430034; 2.湖北省富硒产业研究院，湖北 武汉 430034)

通过对湖北省土地地球化学调查工作进展的回顾及其成果介绍,建议应用地球化学调查成果,开展土地污染调查与治理工作。基于湖北省土地环境地球化学调查与评价成果,提出加强环境治理规划、设立生态保护区、建立土地地球化学监测网、加强矿山环境治理与实施土壤修复工程等措施。加强土地环境污染调查与治理工作,对改善土地质量、保障民生具有重要意义。

地球化学调查；环境污染；环境治理；土壤修复

1 土地污染防治

1.1 土壤污染不容忽视

2014年4月18日环境保护部和国土资源部发布的全国土壤污染状况调查公报显示,全国土壤环境状况总体不容乐观,部分地区土壤污染较重,耕地土壤环境质量堪忧,工矿业废弃地土壤环境问题突出,全国16%土壤面积遭到不同程度的污染。

就湖北省而言,公认的人为污染风险较大的地区及其相应污染状况包括:黄石、大冶等地,工业选矿、冶炼、尾矿产生的土壤重金属污染；武汉市硚口、青山等区域化工企业搬迁遗留地等地段化学残留污染；荆门市化工、电镀、油料存储等行业存在土壤污染风险等。作为全国老工业基地之一,武汉存在着较严重的土壤污染问题。随着大量的工业企业外迁,留给城区较多的“毒土地”,如:原武汉农药厂所在的赫山地块和原长江化工厂地块,引发社会的广泛关注。据统计,武汉市约有300万m2污染场地亟需治理[1]。

1.2 土地污染防治存在的主要问题

龙培耕在《农村土地污染防治的法律制度研究》中指出，目前中国针对农村土地环境污染问题的相关法律法规相当少,致使农村生态环境恶化,土地污染不断加剧扩大。这些都与现今农村地区环境保护法律制度执行关系密切。中国目前的土地环境污染行政监管体制存在着多头管理的混乱局面,出现“九龙治理”的局面,得不到有效的控制[2]。王拯在《关于土壤污染防治工作的若干思考》中指出，与水、大气污染治理相比,土壤污染防治的资金投入、法规标准、监管监测、修复技术研发等基础性工作还远远滞后于实际需要,还有大量工作需要开展。此外,中国目前尚未出台专门的土壤污染防治法,土壤污染防治的相关规定散见于其他法律中,且较为原则,可操作性不强[3]。朱遥,孙兴富在《重污染企业退役土地面临的环境风险及其管理措施》中指出,国家除铀矿冶设施和反应堆有退役环境管理技术规定外,尚未出台其他重污染企业退役时环境管理的技术规范,更无重污染企业退役前环境管理部门前期介入的相关报道,也很少有退役后的污染物处理审查验收、退役土地的土壤环境污染监测及其风险评估、土壤污染修复、土地二次利用项目的准入风险评估以及突发环境事件的应急响应[4]。郑玉歆在《土壤污染问题边缘化状态亟待改变》中指出土壤污染防治工作在中国尚处于起步阶段,土壤环境监督管理体系不够健全,法律法规显得缺失,监管监测能力比较薄弱,土壤污染问题边缘化状态亟待改变。土壤污染防治工作才刚刚起步,显得滞后,且处于被边缘化的状态[5]。

综上所述,中国污染治理工作起步较晚、基础薄弱,存在相关制度规划对土地污染约束力不够、监测水平滞后、标准不健全、工程技术不成熟、投入不足等问题。土地是生命之基、万物之母。唯有净土,才有洁食,才可安居。当前,必须要采取系统措施,加强土地污染综合防治,保护好土地环境质量。

2 湖北省地球化学调查工作成果

自1999年以来,湖北省地质局在国家和省财政支持下,按照国土资源部总体工作部署,不间断地开展了系列涉及土地环境的地球化学调查与评价工作,在湖北省境域内先后实施了武汉市多目标调查方法技术试点,长江、汉水冲积带内其它地区的1∶25万多目标区域地球化学调查,以及恩施市等地土地环境地质调查等区域调查工作项目8个,累计调查面积9.3万km2,占全省国土面积的50.03%。同时,根据区域调查成果,开展了云梦县土地质量地球化学评估及应城盐化工区等几个城市(矿山)区的环境地球化学评价项目共5项。从2013年开始,为深化调查评价成果推广应用开展了武汉市土壤污染调查与治理技术研究项目1项及“金土地”工程高标准基本农田地球化学分县调查项目(1∶5万)10项。这些项目的实施,共采集20余万件以土壤为主(含少量水系湖库底积物、地下水、灌溉水、大气降尘、气体、生物)的样品,其中半数样品高精度分析了包括镉、汞、铅等重金属在内54项(元素)基本指标及其它(有机物)专项指标,取得了巨量区域(土壤)环境地球化学调查数据,查明了调查区土壤肥力质量和环境质量状况,系统评价重金属异常来源及其生态危害,对改善土地质量、保障民生具有重要意义,为湖北省国土资源利用、环境保护、农业布局规划等提供了基础数据,有力地推动了湖北省国土资源开发、环境污染整治及富硒农业产业的发展。

多年的土地地球化学调查与评价成果资料显示,以土壤环境质量标准为评价基准,结果为Ⅰ类和Ⅱ类的土壤所占面积为99.55%,适于无公害农产品种植的产地面积达90%以上。选取区域土壤基准值和标准离差为参数,用镉、铅、汞、砷、铬及其它等10个重金属作土壤污染评价,结果显示全区90.5%面积无重金属污染,反映湖北省主体农业区江汉平原土壤环境质量总体优良。但在江汉平原,以人类活动污染为主的污染区依然占全区面积的9.5%,土地污染主要呈点状及局部面形散布于江汉平原区,其中城镇区污染又比农田区大,受污染比较严重的仍然是武汉、荆州等城镇人口及厂矿集中区。

2.1 通过地球化学分析明晰土地污染来源

城市环境中,大气干湿沉降、工业废水和生活污水、固形排放物等多个环境因子共同参与对城市环境的污染,使城市环境质量(土、水、大气)不断变差。经对查证城区环境异常资料分析,武汉、荆州、宜昌环境污染要素中最具风险的为重金属汞、镉、铅。其中,汞主要以气态迁移扩散方式影响人类健康,在城区土壤汞异常区,必然伴随大气汞异常,武汉城区大气汞异常平均14.7 ng/m3,高于上海7.82 ng/m3的水平,是纽约曼哈顿地区的5倍。城市人群长期生活在大气汞异常区内必然对健康产生影响。

农田区局部地区的污染因素:一是小流域性的污灌,比较严重的小流域区为澴河—府河小流域、荆门竹皮河小流域、荆州四湖总干渠小流域、沮漳河小流域以及应城盐化工区。污染指标因区域不同而不同,多以磷、氟、高锰酸钾指数污染为主,应城以盐卤污染为主；二是电力、化工、冶金、建材工业的烟尘污染,其基本特点是具有局域性,强度高,但衰减快。烟尘污染除汞、镉重金属外,其中含有的有机物多环芳烃给农业生态安全带来了严重影响。

江汉平原农田有机氯农药残留的现状是,有90%的“六六六”已降解,对农产品基本不构成危害；DDT降解率已达80%,20%的DDT对农产品存在影响,发现有新施DDT变种的个别点,需要禁止。城市周边蔬菜遭受多环芳烃的污染,个别地区土壤中荧蒽、苯并(α)芘含量严重超标。

江汉平原冲积带的高镉主要来自长江、汉水、湘江上游黑色地层、矿冶及富镉岩石、矿石。概略计算,长江每年向下游输送迁移的镉量为:宜昌截面底沙推移质186.612 5 t,悬浮质127.078 t,水流离子传质35.494 2 t,截面总镉量349.184 7 t；武汉截面底沙推移质255.663 3 t,悬浮质248.92 t,水流离子传质37.693 6 t,截面总镉量542.276 9 t。总的看来,这种推移质和悬移质是镉迁移的两大主要形式,造成了本省沿江土壤中镉的总量异常增高。

大气干湿沉降是农田、城区重金属、有机污染物的重要来源。江汉流域每年接受大气干湿沉降的总量为:大气颗粒物沉降镉3 387.43 kg,汞392.03 kg,铅264.33 t,锌4 683.2 t,砷22.22 t,铜326.34 t；有机氯农药颗粒物年沉降量HCHs、DDTs、OCPs分别为9.36 kg/a、13.27 kg/a和169.16 kg/a。大气降水:镉42 614.5 kg,汞9 099.94 kg,铅279.07 t,锌2 166.4 t,砷307.1 t,铜2 113.4 t,氢离子3.847×108mol。主要大气干湿沉降的模型为:大气颗粒物沉降达超高的钙镁钾量伴超高重金属量；大气降水在城区大多呈中(偏碱)性,在广大农田区主要为酸性降水,形成监利—石首—公安、仙桃两大酸雨区；重金属镉、锌、铅、汞离子几乎一致性地在石首—监利形成共同浓集带。

2.2 江汉平原地表水环境污染较严重

认为江汉平原地表水环境质量总体现状一般。地表水质以Ⅱ类水质量为主,占63.36%,其次为Ⅲ类水质,占19.39%。主要水系中以府河流域的澴水污染最为严重,其次为沮漳河、荆门竹皮河和四湖总干渠,其超标率均在20%以上。

证实长江污染程度比汉江污染程度要大,主要湖泊中以排湖和龙赛湖水质超标最为严重。区内符合生活用水水质标准的区域仅为19.91%,表明江汉流域经济区地表水大部分已失去生活饮用水功能；能满足灌溉水标准要求的地表水占全区的68.64%；能满足渔业水质标准要求的点有66.73%,主要超标指标为pH值,超标率为30.66%,其次有少量的氟化物和铜超标,极少量的砷、汞、铅超标。

江汉平原大小湖泊污染较严重,且这种污染完全受“源”控制,水体的自净作用只能改变赋存状态,使重金属从湖水向底泥中转化迁移,但湖水与底泥始终存在着可逆的交换作用,污染物始终存在。一旦湖泊污染,便是不可逆的,唯一的方法就是清淤换水。调查发现,洪湖、长湖、梁子湖以及武汉城区湖群都存在污水和工业废水汇入情况,湖泊生态风险再不改变这种人为有意识或无意识的排放情况,会逐步加剧湖泊环境的恶化。

2.3 江汉平原地下水质量不容乐观

2.4 初步研究江汉平原有机污染物对生物的危害

大米 基本确定,江汉平原冲积带中—碱性高镉土壤区大米镉没有一例超标,而在桐柏—大别造山带内大米中有镉超标,应引起重视。

小麦粉 小麦种植安全风险较低,但普遍的小流域性的污灌、交通污染影响着局部地区的小麦品质。

蔬菜 主要受工厂烟尘和污灌影响出现镉、铅超标情形,以小白菜和大白菜居多。调查包括嘉鱼潘家湾、武汉汉南、双柳蔬菜基地蔬菜重金属都不超标,均属品质优秀的放心菜。

棉花 黄萎病的致因极大可能是过量吸收镉所致。

水产品 分布在武汉城区的湖泊以及东荆河以Ⅴ类—劣Ⅴ类水质为主的区域内鱼肉重金属超标,往往是水生下层鱼类超标严重。

3 环境治理对策思考

3.1 对环境治理中土地规划的建议

(1) 在两江和湖泊湿地发展板块区划中,确定两江自然生态保护带、五大湖泊湿地保护区、四大湖群优化养殖区、一大湖群生态修复区的水资源利用与保护的方案,认为江汉平原因为其特殊的生态环境需求,水资源环境保护是第一位的,是重中之重。

(2) 在城市化及工业化发展板块区划中,支持省政府提出的一个城市中心、两个副中心的城市化规划,支持武汉城市圈发展规划,对于城市化建议以中心城市为基础,不宜过度发展中小城市。在工业协调布局上区分绿色产业和污染产业,支持工业园集中建设以满足污染物集中处理的要求,尤其燃煤、冶金、化工、印染、造纸、建材等高污染企业必须采取集中建设的方案,将绿色产业适当转移到中小城市。

(3) 建议尽快对江汉平原区扩大优质水稻种植范围和发展富硒大米、富硒小麦种植，对两江沿岸扩大蔬菜种植进行规划,尽快实施,推进比较效益农业的快速发展,以彻底改变江汉平原农业效益低下的发展格局。

(4) 编制省级土壤污染防治行动实施方案。依据国家层面的总体部署,具体实施。

3.2 设立江汉平原生态区及江湖自然生态保护区

建议发挥区位优势,设立江汉平原生态区,并就发展生态农业、富硒产业、生态养殖业、生态城市建设进行高起点的规划。对长江、汉水、梁子湖、洪湖、长湖尽快按照自然生态保护带或自然生态保护区的模式进行立法保护。同时,考虑江汉平原未来面临的生态变化,建议在江汉平原尽快实行退田扩湖、通湖达江的规划,实行平原区以湖储水为主的水资源保护方案。

3.3 建立土壤污染治理流程和实时地球化学采样监测网

采用物理、化学或生物的方法转移、吸收、降解或转化场地土壤中的污染物,使其含量或浓度降低到可接受水平,满足相应土地利用类型的要求,即达到土地污染治理目的。

土壤污染治理流程大体包括查、识、立、治、督五个阶段(图1),以土壤为主要采样对象的多目标地球化学调查与评价工作成果证明,其能在查、识、立、治等阶段中发挥重要的作用。

图1 土壤污染治理流程图Fig.1 Flow chart of soil pollution governance

成立专门机构对重点保护区(种植、江河湖库、城市、矿山等)加密采样及一般区适度按年度及季节采样,动态监测,通过信息平台及时报告。

4 加强鄂城—大冶地区矿山环境治理与修复

矿区及外围大面积土壤环境污染主要来自两个方面的因素:一是自然成因,主要是含矿地层、矿床和岩体中镉、砷、铅等污染元素高背景引起；二是人为成因,矿山开采活动及矿石加工冶炼等工业活动,加剧了该区土壤环境污染程度。此外,大冶市城区及周边,城市污水和生活垃圾排放,也是造成区域土壤环境污染的重要因素；保安湖南部区内土壤酸化正在逐步增强,局部区域达危险区(酸化区)。鉴于以上原因,对黄石地区土壤环境污染防治提出如下建议:

(1) 加强矿山开采管理。区内大量矿山开采,将地下含矿层中有毒有害重金属元素带入地表,加重了土壤污染,是区内土壤环境污染的重要源头。政府应加大矿山开采管理,尤其对矿石堆集地、尾矿应加强监督管理和生态环境风险评估,从源头上阻止对土壤的二次污染。

(2) 加强城市污水和生活垃圾排放治理。建议政府加大对黄石市和大冶市城市污水处理工程和固体垃圾排放物处理工程的投入,实现城市工业“三废”排放总量控制管理,禁止城市污水和生活垃圾无序排放。

(3) 加强土壤环境污染监测监控建设。建议黄石市政府将土壤环境质量监测列入常规性环境质量监测内容,建立黄石土壤环境监测网站和数字化信息平台,为政府决策和科学研究提供准确信息。

(4) 加大科研投入,开发污染土壤治理与修复技术。建议政府设立土壤污染安全保障专项资金,用于土壤污染修复技术开发和综合防治工程示范。引导社会资金进入土壤污染修复领域,促进土壤污染防治技术的应用。

5 尽快实施土壤修复工程

成立专业科研班子,逐步建立土壤污染治理修复技术体系,有计划、分步骤地推进土壤污染治理修复。首先开展典型地区土壤污染治理试点示范,随之,进一步开展市县级土壤污染状况详查工作,取得资料之后针对污染特性,制订详细修复方案,特别注重应用成熟技术先易后难逐步修复；在重金属污染较严重的地区,结合实地地形地貌和土壤类型,探讨重金属污染农田土壤的原位钝化技术；选择适应于碱性或酸性土壤,有强烈抗热和抗旱能力、根系强健粗糙、穿透下层土壤能力强的草种(狗牙根、白三叶、高羊茅),这些草种对重金属具有选择性吸附,可以逐步消减重金属较高的含量,改善土壤质量；结合土地整理复垦工程,对田、水、路渠进行综合整治,改善土地生态条件和生态环境,进而修复土壤；同时加强环境监管,杜绝加重或重现的人为污染。加强污染区生态效应及建立生态预警模型研究,以地质为基础,建立追踪溯源的修复体系,推动治理、修复、监测的良性升级。

目前湖北省地质局开展的修复工作仅限于依托武汉市一个科技项目《武汉市土壤污染调查与治理技术研究》,该项目重点对武汉市城区内排放污染为主的重金属污染区块,做植物盆栽吸附及除污试验,中间性成果显示效果较好,为以后土壤污染调查与治理技术打下了基础。

[1] 张德存，李金平，杨军,等.湖北省江汉流域经济区农业地质调查总报告[R].武汉:湖北省地质调查院,2011.

[2] 龙培耕.农村土地污染防治的法律制度研究[J].法制与社会,2013,4(11):34-35.

[3] 王拯.关于土壤污染防治工作的若干思考[J].污染防治技术,2013,26(4):47-49.

[4] 朱遥,孙兴富.重污染企业退役土地面临的环境风险及其管理措施[J].中国环境管理,2013,5(5):22-25.

[5] 郑玉歆.土壤污染问题边缘化状态亟待改变[J].学习与实践,2013(1):47-57.

(责任编辑：陈姣霞)

Geochemical Investigation Results on the Application of Land Pollution ControlWork in Hubei Province

ZENG Mingzhong1, YANG Jun2, HU Zhengxiang1, XIAO Baoquan1

(1.HubeiGeologicalSurvey，Wuhan,Hubei430034; 2.HubeiInstituteofSelenium-richIndustry,Wuhan,Hubei430034)

Through the review and progress of Hubei province land geochemical survey work is introduced,the authors can carry out land survey and pollution control work on the application of geochemical investigation results,put forward to strengthen environmental management planning,the establishment of ecological protection zone,the establishment of land chemical monitoring earth network,enhancing mine environmental governance and implementation of soil remediation engineering measures.It is important to improve the land quality and protect the people’s livelihood based on strengthening land environmental pollution and governance.

geochemical survey; environmental pollution; environmental governance; soil remediation

2015-03-24;改回日期:2015-04-24

曾明中(1962- ),男,正高职高级工程师,地球化学找矿专业,从事农业地质工作。E-mail: 417822740@qq.com

P595; X53

A

1671-1211(2015)04-0427-04

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.201504013

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20150619.1501.017.html 数字出版日期:2015-06-19 15:01