土壤治理方法范文
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篇1
關鍵詞:鉛污染 重金屬污染 治理 方法
土壤是人類賴以生存的必要條件,也是重金屬元素在循環的過程中的必要環節。土壤的重金屬污染是指在人類的生產活動中,排出重金屬含量較高的物質散落在土壤中,在土壤中形成反應,超過一定時間后其土壤的微量金屬含量值超過土壤本身的微量金屬含量值,最終導致土壤重金屬含量過高的一種現象。在重金屬污染的土壤中耕作農作物,農作物也會受到重金屬污染,人們長期食用后致使重金屬在體內累積,嚴重危害了人們的身體健康,而降水、灌溉等使重金屬從地表流入到地下水中,也可導致地下水重金屬污染。鉛污染是重金屬污染之一,在治理鉛污染的過程中,要以預防為主,防治兼施的方式進行治理。其治理方法包括物理方法、化學方法及生物方法。
一、土壤鉛污染的治理方法
(一)物理方法
通過物理方法對土壤鉛污染進行治理,主要以換土、隔離、客土以及電化學的方法進行處理,從而減輕土壤的鉛污染并防止其擴散。
換土法是指將受到鉛污染的土壤進行固定移除,移除后將沒有被污染的土壤進行填補。隔離法是指以修建墻體的方式進行對鉛污染區域的隔離,將其污染控制在一定的范圍之內。受成本等方面的影響,隔離法只適用于受污染面積較小且污染相對嚴重的區域。客土法是將表層的土壤通過采用機器挖翻的方法與深層土壤調換,再向土壤調換處加入新土,從而降低被鉛污染的土壤及植物的污染程度。電化學法是通過增加直流場,使土壤中的鉛離子在直流場的作用下,發生氧化還原反應。從而達到去鉛的目的。以上方法都能夠對土壤鉛污染進行有效的治理,但這些方法在實施的過程中會耗費大量人力物力和財力,而且對修復后的鉛污染土壤進行處理的難度也很大,所以不適合廣泛推廣。
(二)化學方法
化學方法中主要采取化學修復的方法對鉛污染的土壤進行治理。化學修復法是通過利用化學試劑加入到受鉛污染的土壤中,使化學試劑與鉛元素發生化學反應,而達到鉛離子的降低或遷移。進行化學修復法的主要的方法有化學固定法、淋洗液洗脫法、螯合劑處理法、氧化還原法等方法。
化學固定法是通過固定劑與土壤中的鉛元素進行化學反應,降低其生物有效性和遷移性,使土壤含鉛程度降低,從而達到降低土壤鉛污染的目的。淋洗液洗脫法是通過選取土壤淋洗液對鉛污染的土壤進行淋洗,使鉛離子由固體形態轉化成液體形態,再將回收的淋洗液進行處理。螯合劑處理法也稱為整合誘導修復技術,是通過促進植物對鉛的超吸收而達到預期目的。常用的螯合劑主要有兩種,分別是小分子有機酸類螯合劑和氨基多羧酸類螯合劑。此方法的優點在于能夠快速降低土壤含鉛量,缺點在于使用中存在水污染的風險,并能對植物產生危害。氧化還原法就是在受鉛污染的土壤中添加還原劑,使其與土壤發生氧化還原反應,使土壤中的鉛元素低化,從而降低土壤中鉛的毒性和活性。
(三)生物方法
生物修復技術早在上世紀90年代初就已經興起,它是一種新型治理土壤鉛污染的技術,其方法旨在通過利用生物的一些特性來抑制土壤污染的生物方法,生物修復技術主要包括的內容有:植物修復技術、微生物修復技術、動物修復技術以及基因工程技術和細胞工程技術等。利用這些方法治理土壤鉛污染的優勢在于二次污染小、治理成本低、操作相對簡單和治理效果顯著。植物修復技術是指通過利用某些植物對土壤鉛元素吸收的方法進行減少土壤中的鉛含量,這種方法既快捷又簡單方便,并且比較經濟適用,符合生態發展要求,具有相當廣泛的發展前景,其方法手段主要有植物揮發、植物提取和植物鈍化三種。微生物修復技術是指通過利用微生物進行對土壤中鋁元素進行化解,從而使土壤鋁污染得以減輕。動物修復技術是指利用蚯蚓對礦山土壤污染進行治理,通過大量放養蚯蚓使之在土壤中對有毒物質進行體內分解,這種方法不僅治理成本低,而且還沒有二次污染,是一種改良土壤的好方法。基因和細胞工程技術則是通過改變細胞內的關鍵酶或酶系統,可以提高微生物的降解速率,并形成降解有毒污染物的新型催化活性,從而對土壤鋁污染進行治理。
(四)對污染源頭的尋找與防治
如果土壤存在鋁污染,則一定有其污染源,如果一昧的對鋁污染進行治理,而不尋找其源頭,那么治理也將毫無意義,所以,必須對造成土壤鋁污染的污染源進行尋找,并杜絕鋁污染現象的再次發生,而且找到污染源后必須通過以上方法去解決土壤鋁污染問題,只有這樣,土壤的鋁污染才會得到根治。
二、土壤鉛污染治理的意義
對土壤鋁污染進行治理,具有重大的現實意義。
(一)對土壤鋁污染進行治理可以使土壤的毒性減弱或消除,使土壤恢復正常的機能,從而適合植物的生長,為人類的生存環境的改善創造條件。
(二)污染是目前社會比較關注的公共話題,解決了土壤的鋁污染,有利于可持續發展戰略的實施。
(三)農作物的生長離不開優質的土壤,對土壤鋁污染進行治理,利于農作物的種植,為人們的物質生活提供保障。從大的角度來講,可以提升國家的糧食儲備能力。
三、結束語
目前隨著社會的不斷發展,城市工業化不斷加快,環境及土壤的污染也日益嚴重,因此對污染的治理工作顯得尤為重要。針對污染的治理,需要我們采取適當的方法去進行,不要盲目的去進行治理,而導致土壤污染的狀況惡化,要根據其污染的性質及污染的來源去進行綜合治理,要利用科學技術進行對其改造,并以預防為主,防治兼施的原則去認真看待土壤的重金屬污染。
參考文獻:
[1]王林,徐應明,梁學峰,等.新型雜化材料鈍化修復鎘鉛復合污染土壤的效應與機制研究[J].環境科學,2011,32(2):581-588.
[2]呂小王.植物對土壤中重金屬的吸收效應研究[D].南京理工大學,2014.
[3]史永進,黃金秀.簡述土壤重金屬污染及其治理方法[J].安徽農學通報,2011,17(18):
126-127.
篇2
一、注重知識的溯本與求源,激發學生的學習興趣
美國教育家布魯納說過:“學習的最好動力是對學習材料的興趣”。 興趣是一個人積極探求的一種最實際的內部動力,是學生學習積極性中最為現實、最為活躍的心理因素,它直接影響著學習效果。
在教學實踐中,我總是積極向學生展示知識發生、形成的過程,盡可能充實和豐富歷史和現實背景,使學生在這種背景中產生認知沖突,激發認知需要和探索的欲望。
始終注意立足于教材,適度地再現和引入數學家思維活動的過程,讓學生的思維卷入問題被提出的過程、概念的形成過程、結論的推導過程、方法的思考過程等等。
注意引導學生通過展開獨立的、充分的思維來獲得知識,以至想“活”起來。我盡可能做到讓學生有機會暴露自己在思維過程所必然要碰到的各種疑問、困難、障礙,同時給予時間加以解決。不貪圖方便,不以講解乃至直接的灌輸代替引導和啟迪。因為那樣會導致學生以聽講代替思維,而結果是聽起來好像什么都明白,事后自己動手做起來什么都不會。
二、注重加強解題的思維力度
在教學中,教師要引導和訓練學生養成對解題全過程進行分析的習慣。解題開始時,要引導學生對課題的結構、性質、難度,以及課題與以前解決的課題的聯系進行有效的估計和判斷,以保證解題沿著正確的、有意義的乃至最佳的思考路線進行。解題中,要引導學生隨時根據解題的進展和要求,調控自己的思考過程和方向。解題后,要引導學生檢查是否達到預期的目的,考慮有沒有更好的解題方案。
例如在進行五年級數學總復習時,我出示了這樣一題:“某品牌牙膏出口處直徑為5毫米,小紅每次刷牙時都擠出1厘米牙膏,一支牙膏可用36次。現在該品牌牙膏推出新包裝,將出品處直徑改為6毫米,其它保持不變,小紅還是按習慣每次刷牙時擠出1厘米牙膏,問推出新包裝后這支牙膏可用幾次?”
對于這道題,學生的一般解法是先求出每次擠出牙膏的體積,再求出這支牙膏的容積,然后求出推出新包裝中小紅每次擠出牙膏的體積,最后再求出可用的次數。這樣顯然較為麻煩,我啟發能否考慮運用比進行求解。學生進行了思考,并經過討論,認為這種牙膏原來出口處的直徑是5毫米,推出新包裝后出口處的直徑改為6毫米,這樣可得,原來出口處的直徑與推出新包裝后出口處的直徑的比為5∶6,所以,原來出口處的半徑與推出新包裝后出口處的半徑的比也為5∶6,而原來出口處的面積與推出新包裝后出口處的面積的比為則為(5×5)∶(6×6)=25∶36。又因為小紅在牙膏推出新包裝的前后每次均擠出1厘米,因此可得,小紅在牙膏推出新包裝的前后每次擠出的牙膏的體積比為:(25×1)∶(36×1)=25∶36。因為在推出新包裝時一支牙膏可用36次,因此可得,推出新包裝后這支牙膏可用的次數則為:36÷36×25=25(次);或為:36×25/36=25(次)。
三、注重問題解決方法的掌握
(1)使學生產生問題意識。在數學教學中,沒有問題也就難以誘發和激起求知欲,感覺不到問題的存在,學生也就不會去深入思考,那么學習也就只能是表層和形式的。據此,我在教學中把數學教學內容(思想、方法、知識)轉換成一連串具有潛在意義的問題(設置問題情境)。提供給學生一種自我探索、自我思考、自我創造、自我表現和自我實現的實踐機會,從而有效地增強學生的自我意識和自信心,形成積極進取的良好個性品質。具有強烈的問題意識才可以驅動學生不斷地發現問題、提出問題、解決問題。
如教學“圓面積計算”,我先引導啟發學生自己提出問題思考:(1)圓可轉化成什么圖形來計算面積?(2)轉化前后圖形有什么關系?讓學生帶著問題去探究。通過動手操作,學生自己發現了圓的面積公式。整個教學過程,教會了學生探求新知識的本領。可以應用知識間的轉化和聯系;了解動手操作也是解決問題的方法;通過認真觀察、比較,有序地思考問題,順利地解決問題等。
(2)讓學生養成數學思維方法。數學作為一門自然科學,有著自己的存在方式和特別的思維方法,只有養成數學思維方法,人們才能快速有效地解決相應的數學問題。這就要求教師在數學知識教學的同時,也要突出數學思維方法的滲透。
例如這樣一題“有一個四位數,個位與千位上兩個數字的平方和等于13,十位與百位上數字的平方和等于85,千位數字減去個位數字等于百位數字減去十位數字,若從該數中減去1089,所得的數仍為這四個數字組成,但順序正好相反,求這個四位數是幾?這道題目用一般方法進行求解難以下手,就是用方程求解也顯然較為麻煩,因此我引導學生用推理的方法進行求解。
篇3
關鍵詞:國內;土壤污染;現狀;治理措施
在國家建設和社會經濟發展過程中,環境污染問題始終得不到有效解決,甚至有不斷惡化的趨勢,最近幾年,土壤污染現象越來越嚴重。我國是農業國家,土壤是十數億國人賴以生存的重要條件,若是任由土壤污染現象自然發展而不予以有效治理,土壤污染問題會嚴重危害到農產品食用安全,并且土壤中的重金屬污染物還會遷移到大氣中,進而嚴重降低我國的國民綜合健康水平。由此可見,土壤污染問題絕對不容忽視,而深入分析國內土壤污染現狀及治理措施,有利于促進我國土壤污染治理工作的有效開展[1]。
1國內土壤污染現狀
經濟的高速發展往往伴隨著環境問題,當前我國的土壤環境問題比較嚴重,尤其是在農業以及工業活動較為頻繁的地區,土壤污染的問題非常嚴重,這些規模化的生產活動,對土壤造成了較為嚴重的破壞。經過對多個地區的土壤進行監測后發現,超過兩成的監測土壤存在污染超標的問題,其污染物主要為鋅,鎘,銅,鉛等重金屬污染。在對土壤分布進行研究時發現,我國南方地區的污染程度比北方地區更加嚴重,尤其是在長三角以及珠三角和傳統的工業基地東三省的污染問題尤為嚴重,這也說明了經濟發展程度較高以及工業發展程度較高的地區的土壤污染問題較為嚴重[2]。
2土壤污染治理策略
2.1土壤有機污染物治理策略
2.1.1原位修復技術治理策略為了保證土壤污染物的處理效果,應盡量根據污染狀況選擇科學的治理技術,原位修復技術相對來說比較適合受破壞較小的土壤,在眾多的土壤修復技術和方法中,原位修復技術能夠有效地降低修復成本,并實現土壤污染物的有效降解,原位修復技術能夠對土壤的深層污染進行有效地治理。在利用原位修復技術處理土壤污染時,應注意盡量對廢棄物進行分離和控制,防止出現二次污染,降低修復效果。2.1.2異位修復技術治理策略除了原位修復技術外,還有相對應的異位修復技術,這種修復技術通常采用原地處理和異地處理兩種方法進行修復活動。這種修復方法能夠有效地對修復過程中的各類措施進行控制,相比較原位修復技術因為修復技術不會產生較多的廢物副產品,所以修復效果更好。但在采用異位修復技術時,需要大量的土方開挖,所以會產生較多的運輸問題,這大大的增加了修復的成本投入。2.1.3物理治理及熱處理策略除了原位和異位修復技術之外,還需要有針對性解決土壤有機污染的策略,所以會用到更多的土壤污染治理方法,如覆土稀釋法以及玻璃化和蒸汽提取等方法,對土壤進行有機物污染處理。這些處理方法通常被分類為物理污染處理方法,采用物理方法進行污染處理時,不會對土壤造成較大的破壞,治理效果較好,并且在土壤修復的控制過程中,作業條件更加靈活和方便。在開展有機物污染處理過程中首先應當對土壤的結構特點進行分析,通過分析結果來確定采用哪一種有機物污染處理方法,從而制定有效的治理方案[3]。2.1.4化學治理策略除了物理方式治理有機污染物,還可以通過化學方法對有機污染物進行處理,具體方法是通過微波放射或者催化氧化來對有機污染物進行處理,在進行化學治理過程中應當對具體的流程進行嚴格規范,通過科學的分析針對不同的有機污染物進行有效的治理。2.1.5微生物治理策略微生物治理有機污染物也是常見的一種治理措施,其依據的工作原理是土壤中的有機污染物可以作為微生物生長繁殖所需要的能源,所以通過在土壤中投放微生物,來消耗土壤中的有機污染物,在這個消耗過程中有機污染物被轉化為水和二氧化碳,這是一種非常優質的處理方法,操作過程中不會產生大量的廢物副產品。在進行微生物治理有機污染物的過程中,可以通過植物與微生物的伴生關系來提升處理效果,因為植物本身具備較強的吸收污染物的能力,這能夠有效地提升微生物分解效率。這種處理有機污染物的方法雖然非常有效,但其弊端是需要花費比其他修復方法更長久的時間,因為生物可能會產生的降解酶具有針對不同污染物的差異性,所以要通過監測結果來對微生物的數量和類型進行控制,以增強有機物污染的處理效果[4]。
2.2土壤重金屬等無機物污染治理措施
2.2.1物理、化學治理策略在進行土壤重金屬污染物的處理過程中,較為常見的處理方法為淋洗法、電解法以及熱解析法等多種不同的方法,其中熱解析法的治理效果最為明顯。通過熱解析法能夠吸收土壤中99%以上的汞。而對于鉛、鉻等類型的金屬通過電化法處理能夠取得較好的效果,電化法能夠去除土壤污染物中超過90%的鉛、鉻重金屬。而淋洗法則適用于提取土壤污染物中的無機污染物,并進行有效的回收處理。因此,淋洗法對無機污染物具備較好的治理效果。一般來說,利用化學方法對土壤進行處理主要是通過使用不同的穩定劑吸附或改變不同污染物中重金屬的狀態,來減少重金屬對土壤的污染。這種治理方法能夠暫時性地改善土壤的污染問題,但卻無法根除土壤中的污染物,雖然該方法效果較好,但土壤污染物的隱患始終存在。2.2.2植物聯合微生物超積累治理策略通過利用植物與微生物的特性,將二者進行聯合應用來對土壤中的無機物以及重金屬進行治理,這種方法能夠對相關污染物進行快速地吸收轉化、分解和固定。在具體的操作過程中,可以尋找適應性植物,通過在污染土壤中培育這種植物,使得植物在生長過程中能夠對重金屬產生吸附效果,在某種情況下還可以對植物進行基因改善,使得植物能夠適應這種受到污染的環境提升吸收效果,這種方法幾乎不會產生其他危害,治理成本較低,效果較好,并且具備一定的美化功能。2.2.3植物、微生物、化學等聯合治理策略化學螯合劑能夠有效地將土壤中的重金屬轉化成螯合物,通過在土壤中種植植物可以對螯合物進行吸收和降解,并配合電壓法對被污染的土壤中的重金屬進行溶解,此時正處在污染土壤中的植物就可以對這些溶解后的重金屬進行有效地吸收。依照微生物與植物共同對土壤污染進行治理的原理,實現了對污染物的吸收并處理的目的。某些情況下,相關人員能夠通過有機肥料與微生物進行結合,并通過有機肥料來促進微生物對重金屬的吸收能力,從而實現污染物的治理目標[5]。
3土壤污染的有效治理策略
3.1加強法制建設,完善相關法律法規
為了解決我國當前的土壤污染治理問題,除了要提高重金屬以及有機物的污染處理水平之外,還應當加強法律法規的建設工作,通過不斷完善法律法規來促進社會各界參與到土壤污染控制和治理工作中。通過法律手段對污染地區及污染目標進行監控,并通過對污染程度的監測來設定污染預警機制,從而可以通過監測預防以及治理來緩解土地污染的現狀。政府應當對已經存在的相關制度及法規進行有效落實,通過對生產過程中的污染情況進行監督,避免企業為了片面地追求經濟利益而忽略了環境污染問題。而且要設立責任人制度,以便從制度上監督企業,通過對土壤的監測以及責任劃分來解決工農業生產過程中所產生的污染問題。
3.2科學規劃土壤管理
依據我國當前農業發展的現狀,應當對土壤進行有效的規劃和科學設計,對農業生產過程中土壤的使用方式進行相關標準的制定,通過農業生產的方式以及各類投入來提升農業生產的效率,降低對化肥的依賴,不斷推廣綠色有機農業,通過對農作物的研究和改良,增強農作物的抗病能力并以此解決農業生產活動中對農藥和化肥的使用數量。通過改善農業活動的灌溉方式來降低水污染程度,保護水資源,建立符合現代特征的農業生產方式。
4結語
在上面的論述中,詳細說明了目前國內土壤污染現狀,鑒于土壤污染問題的嚴重性,當務之急就是積極探尋導致土壤污染問題的實際原因,并針對土壤污染治理措施進行更加深入、更加細致地研究探討,而政府部門也需要對土壤污染治理給予政策及法律法規方面的支持,加強土壤管理措施規劃,為土壤污染治理的有效實施提供良好條件。
參考文獻:
[1]方建新,王璞.我國土壤污染現狀分析及防治對策研究[J].資源節約與環保,2019(8):79.
[2]莊國泰.我國土壤污染現狀與防控策略[J].中國科學院院刊,2015,30(4):477-483.
[3]張靜.淺析土壤污染現狀與防治措施[J].農業與技術,2020,40(11):130-132.
[4]解麗娟,謝志遠,郭光光.試論我國土壤污染的現狀、危害及治理策略[J].新農業,2020(19):63-64.
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關鍵詞:土壤污染 重金屬 危害 修復方法
土壤是人類賴以生存的主要自然資源之一,也是人類生態環境的重要組成部分[1-2]。隨著近年來經濟發展,工農業生產不斷擴大,所產生的廢水和廢渣也不斷增多,不但破壞地表植被,而且其中有毒有害重金屬還隨廢水的排放及廢渣堆的風化和淋濾進入周邊土壤環境[3-6]。目前我國受鎘、砷、鉻、鉛等重金屬污染耕地面積近2,000萬公頃,約占總耕地面積的1/5,其中工業“三廢”污染耕地1,000萬公頃,污水灌溉的農田面積已達330多萬公頃。
1. 土壤重金屬污染的定義
在自然界,重金屬以各種形態存在,常見的金屬元素有銅、鉛、鋅、鐵、鈷、鎳、錳、鎘、汞、鉬、金、銀等;其中既有對生命活動所需要的微量元素,如錳、銅、鋅等;但大多數重金屬元素在環境中對環境都會有一定的污染作用,主要包括汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷等對生物體具有顯著毒害作用的元素[7]。重金屬的密度一般在4.0以上,約60種元素。但是由于不同的重金屬在土壤中的毒性差別很大,所以在環境科學中人們通常關注鋅、銅、鈷、鎳、錫、釩、汞、鎘、鉛、鉻、鈷等。砷、硒是非金屬,但是它的毒性及某些性質與重金屬相似,所以將砷、硒列入重金屬污染物范圍內。由于土壤中鐵和錳含量較高,因而一般不太注意它們的污染問題,但在強還原條件下,鐵和錳所引起的毒害亦應引起足夠的重視。
土壤重金屬污染是指由于人類在生產活動中將重金屬帶入到土壤中,致使土壤中重金屬累積到一定程度,含量明顯高于背景,并可造成土壤質量的退化、生態與環境的惡化現象[8]。土壤本身含有一定量的重金屬元素,如植物生長所必需的Mn、Cu、Zn等。因此,只有當疊加進入土壤的重金屬元素累積的濃度超過了作物需要和忍受程度,作物才表現出受毒害癥狀,或作物生長并未受害但產品中某種金屬的含量超過標準,造成對人畜的危害時,才能認為土壤已被重金屬污染[9]。如土壤環境質量標準值(GB15618-1995)[10]。
2. 土壤中重金屬的來源、種類
土壤重金屬污染主要是由工業產生的“三廢”以及污水灌溉、農藥和化肥的不合理施用等農業措施引起的。隨著工農業生產的發展,重金屬對土壤和農作物的污染問題越來越突出,部分地區土壤重金屬污染現象十分嚴重。總體來講,土壤重金屬污染源較廣泛,即有自然來源,又有包括人類活動帶入土壤的部分,目前主要來源為人為因素。主要包括大氣塵降、污水灌溉、工業廢棄物得不當堆放、采礦及冶煉活動、農藥和化肥的過多施用等[11-12]。
2.1 污水灌溉
污水灌溉通常指的是使用經過一定處理的城市污水灌溉農田、森林和草地。中國水資源較為緊缺,部分灌區常把污水作為灌溉水源來利用。污水的種類按其來源可分為城市生活污水、石油化工污水、工業礦山污水和城市混合污水等。城市生活污水中重金屬含量雖然不多,但由于我國工業發展迅速,許多工礦企業污水未經分流處理而排入下水道與生活污水混合排放,從而造成污灌區土壤Hg、As、Cr、Pb、Cd、Zn等重金屬含量逐年累積[15-16]。在分布上,往往是靠近污染源頭和城市工業區土壤污染嚴重,遠離污染源頭和城市工業區,土壤幾乎不受污水中的重金屬污染。
污灌在北方比較嚴重,因為我國北方比較干旱,水資源短缺嚴重,并且許多大城市都是重工業大城市,所以農業用水更加緊張,污水灌溉在這些地區較為普遍。據統計,我國北方旱作地區污灌面積約占全國90%以上。南方地區相對較小,僅占6%,其余則在西北地區。污灌不僅導致土壤中重金屬元素含量的增加,而且還會在人體內富集。研究顯示我國沈陽、溫州和遂昌等地由于污水灌溉引發了人體鎘中毒;鞍山宋三污灌區土壤中Hg、Cd的累積顯著,污染嚴重;用處理過的污水灌溉是解決干旱地區作物需水問題的一條可行途徑。但由此導致的土壤污染特別是重金屬污染必須引起重視。
2.2 農藥和化肥污染
農藥和化肥是重要的農用物資,對農業生產發展起到重要的推動作用,但如果不合理施用,則可導致土壤中重金屬污染。部分農藥在其組成中含有Hg、As、Cu、Zn等重金屬元素,過量或不合理使用將會造成土壤重金屬污染。肥料中含有大量的重金屬元素,其中氮、鉀肥料含量相對較低,而磷肥中則含有較多的有害重金屬,另外復合肥的重金屬含量也相對較高。施用含有重金屬元素的農藥和化肥,都可能導致土壤中重金屬的污染。
2.3 礦山開采和冶煉加工
我國重金屬礦產相對豐富,在金屬礦山的開采、冶煉過程中,會產生大量廢渣及廢水,而這些廢渣和廢水隨著礦山排水和降雨進入土壤環境中,便可直接地造成土壤重金屬污染,這在我國南方地區表現得尤為突出。
3. 重金屬污染的特點及危害
3.1 重金屬元素污染土壤的主要特點
在土壤環境中重金屬污染特點可以分為兩部分:一是土壤環境中重金屬自身的特點,二是重金屬元素在不同介質中所表現的特點。具體特點如下:(1)形態變換較為復雜,重金屬多為過渡元素,有著較多的價態變化,且隨環境Eh,pH配位體的不同呈現不同的價態、化合態和結合態。重金屬形態不同則其毒性也不同;(2)有機態比無機態的毒性大;(3)毒性與價態和化合物的種類有關;(4)環境中的遷移轉化形式多樣化;(5)生物毒性效應的濃度較低;(6)在生物體內積累和富集;(7)在土壤環境中不易被察覺;(8)在環境中不會降解和消除;(9)在人體內呈慢性毒性過程。(10)土壤環境分布呈區域性;
過量的重金屬會引起動植物生理功能紊亂、營養失調、發生病變,重金屬不易被土壤微生物降解,可在土壤中累積,也可通過食物鏈在人體內積累,危害人體健康。土壤一旦遭受重金屬污染,就很難徹底消除,污染物還會向地下水和地表水中遷移,從而擴大其污染。因此重金屬對土壤的污染是一類后果非常嚴重的環境問題。
3.2人類因土壤重金屬污染而遭受的危害[25]
(1)土壤污染使本來就緊張的耕地資源更加短缺;(2)土壤污染給農業發展帶來很大的不利影響;(3)土壤污染中的污染物具有遷移性和滯留性,有可能繼續造成新的土地污染;(4)土壤污染嚴重危及后代人的利益,不利于可持續發展;(5)土壤污染造成嚴重的經濟損失;(6)土壤污染給人民的身體健康帶來極大的威脅;(7)土壤污染也是造成其他污染的重要原因。
4. 對重金屬污染的防治及修復
4.1 對土壤污染的預防
目前,仍未找到可廣泛應用且行之有效的重金屬污染治理方法,但控制污染源,是防止土壤污染的根本措施之一,同時利用土壤的自凈作用對污染物凈化具有一定的預防作用。控制土壤重金屬污染源,即控制進入土壤中的重金屬污染物的數量和速度,通過土體自身的凈化作用,降低污染。
(1)控制和消除工業“三廢”
盡量利用循環無毒工藝,減少和消除重金屬污染物的排放,對工業“三廢”進行回收改善,使其化害為利,并嚴格控制工業生產中污染物排放量和濃度,使之符合排放標準。
(2)土壤污灌區的監測和管理
在污灌區對灌溉污水的重金屬元素進行控制,監測水中重金屬污染物質的成分、含量及其變化,避免引起土壤污染。
(3)合理施用化肥和農藥
對于農藥和化肥的施用,應以環保無毒為準則,禁止或限制使用高殘留農藥,大力發展高效、低毒、低殘留農藥,發展生物防治措施。為保證農業的增產,合理施用化學肥料和農藥是必需的,但需控制好施用量,否則會造成土壤或地下水的污染。
(4)土壤容量和土壤凈化能力的提高
在農業生產過程中,施用有機肥,改良松散型沙土,改善土壤膠體的種類和數量,增加土壤對有害重金屬的吸附能力和吸附量,從而減少重金屬在土壤中的生物有效性。利用微生物品降解土壤中的重金屬,提高土壤凈化能力。
4.2 土壤中重金屬污染的修復方法
(1)工程措施
工程治理措施是指在土壤環境中,用物理或物理化學的原理來減少重金屬污染物的措施。主要包括客土,換土,翻土,淋洗液熱處理以及電解等方法。以上方法措施的治理效果相對徹底,但實工過程復雜、所需治理費用較高且比較容易引起土壤肥力效果降低。
(2)生物措施
生物治理是指利用能夠在土壤中生存的生物的某些習性來抑制和改良土壤重金屬污染。Nanda Kumar P B A等發現某些特殊植物對土壤中的重金屬元素具有富集作用。寇冬梅等研究認為食用菌對重金屬具有吸附作用。所用方法有動物治理,微生物治理,植物治理等。生物措施的優點是實施較為簡便易行、投資較少且對環境破壞小,而缺點是在短期內不易得到治理效果。
(3)化學措施
化學治理方法是利用化學物質和天然礦物對重金屬污染進行的原位修復技術,目前,在許多區域得到應用。化學治理措施主要包括利用土壤改良劑、抑制劑,增加土壤有機質、陽離子代換量和粘粒的含量,改變pH、Eh和電導等理化性質,使土壤重金屬發生氧化、還原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用,以降低重金屬的生物有效性。化學治理措施優點是治理效果相對較明顯,而缺點是容易再度活化。
(4)農業措施
農業治理措施是通過改變耕作方式和管理制度來達到降低土壤重金屬危害的方法。M.Puschenreiter等探討了利用農業耕作措施治理土壤重金屬的方法,得出在不同污染地區種植不同的農作物可有效降低重金屬的污染。治理方法主要包括控制土壤水分,選擇合適的農藥、化肥,增施有機肥,選擇農作物品種等。農業治理措施的優點在于操作簡單、費用不高,而缺點是需要較長治理周期卻治理效果不顯著。
參考文獻
[1] 崔德杰,張玉龍.土壤重金屬污染現狀與修復技術研究進展[J].土壤通報,2004,35(3):366-370.
[2] 方一豐,鄭余陽,唐娜等.生物可降解絡合劑聚天冬氨酸治理土壤重金屬污染[J].生態環境,2008,17(1):237-240.
[3] Zhang L C,Zhao G J.The species and geochemical characteristics of heavy metals in the sediments of Kangjiaxi River in the Shuikoushan Mine Area,China[J].Appl Geochem,1996,11(1/2):217-222.
[4] 尚愛安,黨志,漆亮等.兩類典型重金屬土壤污染研究[J].環境科學學報,2001,21(4):501-504.
[5] 王慶仁,劉秀梅,董藝婷等. 典型重工業區與污灌區植物的重金屬污染狀況及特征[J].農業環境保護,2002,21(2):115-118,149.
[6] Dang Z, Liu C Q, Martin J H. Mobility of heavy metals associated with the natural weathering of coalmine spoils[J]. Environ Pollut, 2002,118(3):4l9-426.
[7] 韓張雄,王龍山,郭巨權等.土壤修復過程中重金屬形態的研究綜述[J].巖石礦物學雜志,2012,31(2):271-278.
[8] 王紅旗,劉新會,李國學等.土壤環境學[M].北京:高等教育出版社,2007.
[9] 張輝.土壤環境學[M].北京:化學工業出版社,2006.
[10] GB15618-1995.土壤環境質量標準值[S].國家環境保護局,1995.
[11] 李錄久,許圣君,李光雄等.土壤重金屬污染與修復技術研究進展[J].安徽農業科學,2004,32(1):156-158.
[12] 任旭喜.土壤重金屬污染及防治對策研究[J].環境保護科學,1999,25(5):31-33.
[13] 郭彬,李許明,陳柳燕等.土壤重金屬污染及植物修復金屬研究[J].安徽農業科學,2007,35(33):10776-10778.
篇5
【關鍵詞】土壤污染;重金屬;治理方法
土壤,為人類提供生存所需的自然環境,為農業生產提供必要的資源。我們所面臨的許多問題,諸如環境問題、糧食問題、資源問題等等,都和土壤息息相關。自上世紀20年代以來,工業發展,導致金屬產量急劇增加,進而導致重金屬環境污染問題。含有重金屬的污染物通過多種方式進入土壤,導致土壤重金屬污染問題。現在,很多發展中甚至發達國家,都面臨著土壤污染問題。這一問題的日益嚴重,也引起了人們的廣泛關注。因此,本文將圍繞土壤重金屬污染的現狀、治理方法等方面展開。
1.我國土壤重金屬污染的現狀
目前,我國大陸受到重金屬污染的耕地面積約為2000萬公頃,大約占耕地總面積的1/5。其中,受礦區污染的耕地面積約200萬公頃,受石油污染的耕地面積約500萬公頃,受固體廢棄物堆放污染的耕地面積約5萬公頃,受“工業三廢”污染的耕地面積約1000萬公頃,受污水灌溉的耕地面積約330萬公頃。由于土壤污染,我國農業糧食產量每年減少約1300萬噸,更為嚴重的是,因為受到污染,土壤的多種功能,如營養功能、凈化功能、緩沖功能、有機體的支持功能等功能正在逐漸喪失。
2.土壤重金屬污染的后果
第一、土壤污染導致耕地資源短缺。
第二、土壤污染威脅人、畜的身體健康。
第三、土壤污染阻礙農業生產的發展。
第四、土壤污染會導致其他的環境污染問題。
第五、土壤污染危及子孫后代的利益,阻礙農村經濟的健康、持續發展,不利于國家經濟的可持續發展。
3.土壤重金屬污染的治理
3.1物理防治
物理防治主要采取排土、換土、去表土、客土和深耕翻土等措施。不同地區應采取不同的措施:
(1)污染嚴重的地區,適合采取排土、換土、去表土、客土等措施。這些措施可以從根本上去除土壤中的重金屬污染物。具體方法:將重金屬重污染地區的土壤放到高溫、高壓的條件下,使之變成的玻璃態物質,然后將重金屬固定在玻璃態物質中,進而達到去除重金屬污染物的目的。這種方法可以在根本上去除土壤中的重金屬污染物,而且見效迅速,但這種方法工作量大、費用高。因此,這種方法常被用在重金屬重污染地區的搶救性修復工作中。
(2)污染較輕的地區,適合使用深耕翻土這種方法。這一方法可以降低土壤表層的重金屬含量。
3.2化學防治
化學防治的方法很多,如:
3.2.1添加重金屬改良劑
在土壤中添加一些處理重金屬污染時的常用到的改良劑改良劑,諸如磷酸鹽、石灰以及硅酸鹽等。它們可以和土壤中的重金屬污染物發生化學反應,進而生成難溶化合物,從而減少土壤和植被對重金屬污染物的吸收。
3.2.2施加重金屬螯合劑
土壤中的重金屬大都吸附于土壤固體表層,因而土壤溶液中的重金屬含量相對較少,所以,我們可以在土壤中施加重金屬螯合劑。這樣做可以提高土壤中重金屬的有效態,更易于流動、吸收。
3.2.3施用重金屬拮抗劑
在土壤中,重金屬元素之間有拮抗作用。我們可以利用一些對人體沒危害甚至是有益的金屬元素的拮抗作用,減少土壤中重金屬的有效態。所以,在輕度污染的土壤中、施加少量的有拮抗性的金屬元素,將能起到很好的防治作用。
3.3生物防治
生物防治,可以采取以下措施:
3.3.1植物吸收
可以通過植物的吸收作用來減少土壤中的重金屬污染物含量。這類植物很多,如羊蕨屬植物、筧科植物等,這些植物對土壤中的重金屬的吸收率可達到100%。
3.3.2微生物降解
使用清洗劑將土壤表層附著的重金屬解吸到土壤溶液中,然后隨著清洗液一起流入預定的水體中,并和微生物發生作用,從而實現消除土壤中重金屬的目的。
3.3.3生物防治很多優點,如效果好、沒有二次污染、費用低、易管理、易操作等,因此受到人們的普遍重視
3.4農業生態防治
農業生態防治,可以采取以下措施:
3.4.1控制土壤的氧化―還原條件
在浸水的土壤中,重金屬常常以難溶態的硫化物的形式存在。所以,控制土壤中的水分和氧化―還原電位,在作物壯籽期間,保證土壤處于一個相對穩定的水淹期,就可以減少植物吸入的重金屬含量,進而減少果實和籽中的重金屬含量。
3.4.2改變作物品種
改變作物品種,也可以在一定程度上降低土壤中的重金屬含量。如:在受污染較嚴重的地區,種植花卉和經濟林目等;而在受污染較輕的地區,種植耐重金屬性較強強的作物,如改旱地為水田,或者旱地、水田進行輪作,以調整PH、EH,從而降低土壤中重金屬的有效性。
目前,以上列舉的治理土壤重金屬污染問題的技術還不能被廣泛地應用,其原因有成本過高、實地應用的經驗不足、處理效果不穩定等。隨著科學技術的發展,開發、研究工作的深入與完善,這些治理方法一定可以日趨完善,并被廣泛運用。
【參考文獻】
[1]顧繼光,周啟星,王新.土壤重金屬污染的治理途徑及其研究進展.應用基礎與工程科學學報,2003.06(第11卷)(2):143-151.
[2]邵學新,吳明,蔣科毅.土壤重金屬污染來源及其解析研究進展.廣東微量元素科學,2007.04(第14卷)(4):1-6.
[3]周以富,董亞英.幾種重金屬土壤污染及其防治的研究進展.環境科學動態,2003(1).2003.1:15-17.
[4]宋靜,朱蔭湄.土壤重金屬污染修復技術.農業環境保護,1998,17(6):271-273.
[5]武正華.土壤重金屬污染植物修復研究進展.鹽城工學院學報,2002,6.(第15卷)(2):53-57.
篇6
關鍵詞 耕地;土壤修復;循環經濟
中圖分類號 S156 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2017)09-0210-04
Abstract Soil pollution is the key factor that restricts the development of agriculture in China. It has great practical significance to strengthen the soil remediation and treatment of cultivated land. In this paper,the situation of China′s agricultural land was analyzed,based on the brief review of the present methods of soil remediation,the ideas of circular economy for soil remediation and the case taking the ideas of circular economy as the guidance were elaborated,and some suggestions were put forward to promote the development of farmland soil remediation.
Key words cultivated land;soil remediation;circular economy
土地在人發展中的作用舉足輕重。人們的生產和生活均需要土地資源的支撐,土地是人類賴以生存的基礎,也是經濟社會發展的最基本要素資源,加強土地資源保護對于人類社會發展至關重要。
1 我國耕地形勢
耕地是土地的核心組成部分,耕地的數量和質量對于一個國家的糧食安全、食品安全、人民健康水平、生態環境乃至整個經濟發展均具有決定性作用。近年來,由于我國經濟粗放型發展的特點較為突出,加之工業化、城市化的快速推進,耕地資源的破壞情況相當嚴重,農業可持續發展面臨嚴峻挑戰。
1.1 耕地資源相對稀缺
我國地域廣闊,土地資源總量較大,但由于人口眾多,人均土地資源不足,2014年我國年中人口為13.6億人,人口密度為145人/km2,是世界平均人口密度的2.59倍。另一方面,我國地形較為復雜,高原、山地較多,適合耕種的土地相對較少,耕地資源稀缺。2013年我國人均耕地面積為0.078 hm2,是世界平均水平的39.62%,是耕地資源較為稀缺的東亞及太平洋地區平均水平的75.4%,即使與同樣人口大國的印度相比也有較大差距(表1)。
我國耕地資源平均質量水平偏低。國土資源部《2014中國國土資源公報》顯示,根據土地評定級別劃分,我國優等地面積僅占全國耕地評定總面積的2.9%;高等地面積占全國耕地評定總面積的26.5%;中、低等地面積占全國耕地評定總面積的70.6%。
1.2 耕地資源保護任務艱巨
近年來,我國政府積極采取各種嚴厲措施,嚴格保護耕地數量。2006年,《國民經濟和社會發展第十一個五年規劃綱要》將1.2億hm2耕地保有量作為具有法律效力的約束性指標;2008年,《全國土地利用總體規劃綱要(2006―2020年)》進一步明確2020年我國耕地保有量1.203億hm2的目標;2013年底中央農村工作會議再次強調,耕地紅線要嚴防死守,1.2億hm2耕地紅線仍然必須堅守。但由于工業化、城市化快速發展,開發區、工業園區、房地產項目建設如火如荼,特別是部分地方盲目追求經濟增長速度,競相攀比開發項目,耕地資源受到不同程度的侵害。根據國土資源部《2014中國國土資源公報》顯示,在政策嚴格控制的背景下,近年來我國耕地面積整體仍呈現微弱減少態勢。2013年,我國耕地面積為1.35億hm2(圖1),較2009年減少26.67萬hm2。
1.3 耕地污染狀況相當嚴重
改革開放以來,我國農業活力得到了釋放,農作物產量大幅提高。2014年,我國糧食產量達到6.07億t,是1978年的1.99倍;棉花總產量617.8萬t,是1978年的2.85倍。在溫飽問題得到解決的同時,單純追求產量,生產方式粗放,農業生產呈現出化肥、農藥過度依賴特征。化肥的不合理施用不僅可以導致土壤酸化,降低微生物活性,而且還會增加土壤中的重金屬和有毒元素。同時,由于土壤肥力和化肥施用效率的下降,往往會陷入不斷進一步過量施肥的惡性循環[1-2]。2014年,我國化肥施用量達到5 995.9萬t(表2),是1978年的6.78倍。部分發達國家公認的單位土地化肥施用合理上限約為225 kg/hm2,2014年我國單位土地化肥施用量已經為362.4 kg/hm2,是上述標準的1.61倍。農藥的危害更為突出,有研究指出,只有30%~40%農藥被利用,真正作用于靶標生物的僅為0.1%,絕大部分農藥對土壤、水、大氣等環境介質產生嚴重污染[3-4]。目前,我國是世界最大的農藥生產和使用國,2013年農藥施用強度為10.95 kg/hm2,是1991年的2.1倍,為世界平均水平的2.5倍。
除此之外,污水灌溉、地膜大量使用以及工礦企業和城市的間接污染,我國耕地污染狀況已經相當嚴重[5]。2005―2013年,環保部和國土資源部聯合開展了首次全國土壤污染狀況調查,2014年了調查公報。調查結果顯示,全國土壤環境狀況總體不容樂觀,部分地區土壤污染較重,耕地土壤環境質量堪憂。耕地土壤點位超標率為19.4%,其中輕微、輕度、中度和重度污染點位比例分別為13.7%、2.8%、1.8%和1.1%,主要污染物為鎘、鎳、銅、砷、汞、鉛、滴滴涕和多環芳烴。
1.4 耕地污染負面效果逐步顯現
改革開放以來,經過30多年的努力,我國農業發展成效卓著,基本解決了世界最多人口的溫飽問題。黨的十提出到2020年全面建成小康社會,對農業發展提出了更高的要求。然而,耕地污染已經成為制約我國農業發展的關鍵問題。耕地污染不僅降低農作物產量,危及我國的糧食安全,而且農作物吸收和殘留的污染物將通過食物鏈對人體健康造成不利影響。2013年,廣東“鎘大米”事件受到了廣泛關注,食品安全已經成為全社會高度關注的話題。
除了“顯性影響”之外,近年來“隱性饑餓”現象也越來越受重視。“隱性饑餓”是指機體由于營養不平衡或者缺乏某種維生素及人體必需的礦物質,同時又存在其他營養成分過度攝入,從而產生隱蔽性營養需求的饑餓癥狀。營養不平衡所形成的“隱性饑餓”將導致人類多種疾病,對人們健康需求構成了極大威脅。目前,普遍認為,農作物的“隱性饑餓”是人類“隱性饑餓”的主要原因,而耕地污染是造成農作物營養缺失的主要誘因。
如何探尋一條適合我國特色的耕地土壤修復和治理之路,不僅對促進農業持續發展具有重要意義,而且也是我國建成小康社會的重要保障。針對土壤調查所展現出的問題,2013年初國務院辦公廳印發了《近期土壤環境保護和綜合治理工作安排》,提出力爭到2020年,建成國家土壤環境保護體系,使全國土壤環境質量得到明顯改善。
2 耕地土壤修復與治理典型技術
目前,我國耕地土壤污染途徑呈現多樣化的態勢,既有傳統農業生產方式所形成的內生性污染,也有工業企業和城市生活產生廢棄物所造成的轉移性污染,污染物包括有機污染物和無機污染物,持續性污染和非持續性污染相結合。在這種背景下,我國耕地土壤修復面臨較大挑戰。
2.1 休耕與輪作
休耕是指在土地耕種一段時期后,停止一段時期作物種植,以保證耕地營養成分的恢復以及污染物的降解。世界上許多國家均設立了休耕制度,20世紀80年代中期美國就開始實施“土地休耕保護計劃”,重點補貼土壤極易腐蝕和環境敏感的作物用地。輪作是利用不同作物的特點,在不同時間段有順序地輪換種植不同作物,以實現土地肥力的保護。輪作無論是在我國還是在歐洲,都有很長的發展歷史。休耕和輪作不僅對于保護地力有重要作用,而且也對土壤污染的治理有積極作用[6-7]。有研究顯示,休耕和輪作對緩解土壤酸化、增強土壤對酸堿的緩沖性能、降低土壤酸化速度均具有積極作用。近年來,我國政府也積極嘗試開展休耕輪作制度,農業部引發的《2016年種植業工作要點》中明確指出,在玉米非優勢產區、河北地下水漏斗區和南方重金屬污染區,分別開展輪作和休耕試點。
休耕和輪作雖然對于土壤恢復具有積極作用,但土壤修復的作用有限,特別是對于持續性污染的治理很難發揮效果,而且也無法阻止新污染物的產生。同時,由于休耕和輪作均對農業生產造成一定的限制,在我國耕地資源稀缺的背景下,大范圍應用和推廣難度較大。
2.2 重金屬污染修復
重金屬是耕地土壤污染的主要組成部分,近年來隨著來自工業和機動車的污染增加,耕地重金屬污染狀況有所加劇。重金屬不僅通過食物鏈對人健康產生影響,而且也會對地下水及生態環境造成破壞。重金屬污染治理一直是土壤修復的重點,目前已經形成了一系列修復方法[8-10]。
2.2.1 物理修復技術。物理修復技術是通過物理方法進行重金屬污染修復的技術總稱。傳統方法有客土、換土、去表土和深耕翻土法,其基本思路是通過土壤混合和置換來降低污染。熱脫附法是通過對土壤加熱,去除具有揮發性的重金屬,該方法工藝簡單,但操作成本高,去除重金屬的種類有限。
2.2.2 化學修復技術。與物理修復不同,化學修復往往涉及重金屬或土壤的化學反應。土壤淋洗是采用淋洗劑去處重金屬污染,該方法可以應用于重度污染的土壤,但淋洗液成本較高,同時易造成地下水污染和植物營養缺失。化學改良劑修復是通過添加改良劑改變土壤特性,促使重金屬發生氧化、還原、沉淀、吸附等作用,降低重金屬的生物有效性,面對不同的h境該方法尚待研究。
2.2.3 物理化學法。物理化學法是綜合采用物理和化學的方法。電動修復是在土壤中構建電場梯度,促進重金屬遷移和聚集,再采用適當的物理或化學方法處理,該技術目前還處于研制階段。穩定/固化修復技術是通過物理或者化學方法阻止重金屬的釋放、遷移和擴散,從而降低重金屬對于農作物及生態環境的影響,但該方法并未實現重金屬的根本性去除,仍存在潛在風險。離子拮抗技術是通過元素之間相關作用降低重金屬毒性,例如硒對部分重金屬具有顯著的拮抗作用。
2.2.4 生物修復技術。生物修復技術是利用動物、微生物和植物降低重金屬含量和毒性。就本質而言,生物修復技術也是將重金屬吸附或固定。植物修復主要分為植物提取、植物揮發和植物固定,提取和揮發是通過植物作用將重金屬從土壤中去除,而固定則是降低重金屬的移動性和毒性。微生物修復是利用微生物對重金屬吸附、沉淀、氧化-還原作用降低重金屬的毒性。動物修復是利用低等動物吸收土壤中的重金屬,該方法具有一定的局限性。總體來看,生物技術成本低、風險小,是土壤修復的重要方向。植物修復技術雖然具有費用低和環境優化的特點,但處理重金屬能力有限,單一植物修復范圍較小,同時需要較長的種植周期,對農業生產具有一定的影響。相比較而言,微生物修復技術更具發展潛力和應用前景,是耕地修復技術的研究重點。
2.3 有機污染修復
化肥、農藥的大量使用使我國耕地面臨較為嚴重的有機污染,有機污染是土壤酸化和板結的重要原因,同時也對人類健康和生態環境構成巨大威脅[11-12]。有機污染修復是土壤治理研究中的重要領域,有機污染修復技術得到世界各國的重視。綜合來看,有機污染修復主要理念和途徑與重金屬修復相同,各種方法均具有各自的優缺點(表3)。隨著微生物技術的發展,微生物修復在處理有機污染方面展現出較好的發展前景。
3 耕地土壤修復循環經濟理念
經過幾十年的探索,盡管部分技術還未成熟,但土壤污染修復已經形成了多種技術路線并行發展的技術體系,為耕地污染治理奠定了基礎。綜合來看,目前土壤修復技術仍秉承了線性思維,即以問題為導向的解決方法。這種思維方式存在如下主要問題:一是將污染修復與污染防治分離,無論是物理法、化學法還是生物法,修復主要是降低污染物含量或毒性,而無法對新增污染物進行控制;二是將污染修復與農業生產分離,目前修復技術基本上是事后處理,即延續了傳統的先污染后治理的思路,而且修復過程往往與農業生產過程脫節,修復過程或多或少對農業生產造成影響,部分修復技術還需要停止農業生產活動,在我國耕地資源稀缺的背景下,現有修復技術大幅推廣面臨挑戰。
與傳統的線性思維不同,循環經濟強調經濟活動與自然生態的統一,最大限度地降低人類生產活動對生態環境的影響。自21世紀初引入我國以來,循環經濟在各個領域的實踐發展迅速,取得了顯著成效。農業是重要的基礎性行業,也是循環經濟發展的重點領域。2013年,國務院印發的《循環經濟發展戰略及近期行動計劃》提出了構建循環型農業體系的總體要求。立足生態環境發展,以循環經濟理念引導耕地土壤修復對于提升耕地治理水平具有重要現實意義。
3.1 耕地土壤修復中的“減量化”原則
在減少土壤中污染物存量的同時,最大限度地減少污染物增量,實現污染物存量“減量化”和污染物增量“減量化”的統一。一方面,在土壤修復過程中嚴格避免對土壤的二次污染;另一方面,積極探討與農業生產過程相融合的土壤修復新方法,將農業生產與土壤修復、土壤保護相結合。
3.2 耕地土壤修復中的“資源化”原則
一般而言,經濟活動都將伴隨廢棄物的產生,轉變傳統方式,積極開發廢棄物的再生利用是循環經濟的核心內容。目前,國內外研究表明,禽畜糞便、生物有機肥不僅有利于土壤改良,增加土壤肥力,而且也對于修復土壤重金屬污染、減少污染物的生態風險具有顯著作用,成為相關領域的研究前沿。畜禽糞便屬于典型的農業廢棄物,其在耕地修復領域的應用為耕地治理資源化利用農業廢棄物奠定了基礎、開辟了道路。
耕地土壤修復中的“再利用”原則。農業生產是一個復雜的系統,經過多年的摸索,目前已經形成了多種種植、養殖、加工的循環經濟體系,這些循環經濟產業鏈代表了現代農業發展的方向。作為農業生產的重要環節,將耕地土壤修復納入農業循環經濟體系,積極推進適應循環經濟要求的耕地土壤修復方法和途徑,實現整個農業生產過程的循環再利用是現代農業發展的必然要求。
4 基于循環經濟理念的耕地土壤修復案例
安徽一企業采用了生物有機肥、微生物、微量元素相結合的方法進行土壤修復,在基于循環經濟理念的耕地土壤修復方面進行了有益的探索[13-14]。該方法的核心思路是將土壤修復技術引入生物有機肥之中,從而實現農業生產與土壤修復過程的統一,降低土壤修復對農業生產的影響,降低新污染物的增加。
4.1 主要技術原理
該技術的載體為生物有機肥,主要原料為禽畜糞便和沼氣池沼液,以此為基礎可以構建“養殖―沼氣―生物有機肥―種植”的農業循環經濟體系。土壤修復主要來自2個方面:一是通過提取和培育區域性土壤原生態益生菌,對土壤微生物環境進行修復和改善。微生物環境的改善,有利于促進農作物對養分的平衡吸收,減少生長對化學肥料的依賴性,同時還由于生防微生物的參與,提高植物自身免疫功能和對抗多種病蟲害的綜合抗性水平,減少化學農藥的施用。此外,該方法還有助于保護區域土壤的多樣性,由于采取區域代表性的原生菌群落,促進區域土壤原生微生物環境的修復,對于區域特色農產品的種植具有積極作用。二是通過微量元素的補充,對土壤中的重金屬污染物產生一定的拮抗作用,降低重金屬的毒性。另外,土壤微量營養元素(如鋅、硒、硅等)的平衡補充也對于農作物生長、產品品質提高具有促進作用。
4.2 應用實踐效果
整體而言,該方法仍處于探索階段,但在相關領域的應用已經展現出一定的實踐效果。2013年開始,相關機構在安徽省金寨縣以六安瓜片的種植為基礎開展了一系列土壤修復技術應用研究。目前,已經完成了對作物和土壤的初步檢測。
在茶葉葉片對比分析之中,該方法培育出的茶葉葉片柵欄組織相對厚度、柵欄組織細胞平均數、葉面背后平均氣孔數均要多于普通方法種植和野生環境生長的茶葉。在茶葉成分比較中,該方法培育出的茶葉微量元素和營養成分含量均遠高于市場上銷售的主要茶葉品種。
對土壤進行微生物基因組DNA分析,結果顯示該方法對茶園真菌群落構成的影響是使之向原生態環境“趨近”,并由此帶來整個土壤微生物環境的改變,使土壤細菌群落構成有異于傳統茶園。
5 推進耕地土壤修復的建議
目前,我國耕地土壤污染問題已經相當突出,由此造成的經濟社會問題也日益凸顯,加強耕地土壤修復和治理已經迫在眉睫。耕地土壤修復既是一個技術問題,也是一個經濟問題,具有很強的復雜性,合理選擇耕地土壤修復方法和路徑對于我國農業健康發展具有重要意義。
5.1 樹立耕地土壤修復系統觀,積極引入循環經濟理念
充分認識農業生產的系統性,綜合考慮各種影響因素,特別是在我國耕地資源相對不足、糧食安全面臨挑戰的背景下,注重耕地土壤修復與治理的整體效應,盡可能降低對農業生產的影響。作為系統理論的重要體現,經過多年努力循環經濟已經在農業領域中得到了較快發展,并取得了@著效果,代表了現代農業的發展方向。耕地土壤修復與治理要積極融入農業循環經濟體系,加強循環經濟理念對技術路徑選擇的指導,從而切實解決我國土壤污染問題。
5.2 完善土壤治理相關政策,促進耕地土壤修復與農業循環經濟融合發展
目前,我國還沒有耕地土壤修復的專項政策和規劃,耕地土壤修復缺乏整體的指導。根據目前我國耕地污染狀況,應加快相關政策的制訂,科學評估現有土壤修復的技術和方法,制訂切實可行的耕地土壤修復總體戰略。耕地土壤治理和循環經濟發展涉及多個主管部門,國家發改委、環保部、農業部等有關部門應加強溝通交流,增強相關政策之間的銜接,加強循環經濟理念對耕地土壤修復的指導,積極探索耕地土壤修復循環經濟新模式。
5.3 加強技術研發,積極推廣先進的土壤修復技術
耕地土壤修復具有很強的技術性,土壤污染問題治理有賴于技術創新的支撐。支持科研院所、高校開展相關研究,基于我國土壤特點創新土壤修復技術。根據農業生產和農業循環經濟的特點,重點突破關鍵技術,為耕地土壤修復與農業循環經濟融合發展創造條件。鼓勵有條件的企業開展基于循環經濟的土壤修復模式的試驗和示范,完善相關技術的服務支撐體系,加強對相關技術的評估,積極推廣和應用先進技術,探索適合我國國情的耕地土壤治理途徑。
6 參考文獻
[1] 肖軍,秦志偉,趙景波.農田土壤化肥污染及Σ[J].環境保護科學,2005(5):32-34.
[2] 張鋒.中國化肥投入的面源污染問題研究:基于農戶施用行為的視角[D].南京:南京農業大學,2011:1.
[3] 潘攀.土壤-植物體系中農藥和重金屬污染研究現狀及展望[J].農業環境科學學報,2011(12):2389-2398.
[4] 陳曉明,王程龍,薄瑞.中國農藥使用現狀及對策建議[J].農藥科學與管理,2016(2):4-8.
[5] 韓冬梅,金書秦.我國土壤污染分類、政策分析與防治建議[J].經濟研究參考,2014(43):42-48.
[6] 劉嘉堯,呂志祥.美國土地休耕保護技術及借鑒[J].商業研究,2009(8):134-136.
[7] 鄧琳璐.休耕輪作對黑土酸化的影響[J].水土保持學報,2013(6):184-188.
[8] 樊霆,葉文玲,陳海燕,等.農田土壤重金屬污染狀況及修復技術研究[J].生態環境學報,2013(10):1727-1736.
[9] 黃益宗,郝曉偉,雷鳴,等.重金屬污染土壤修復技術及其修復實踐[J].農業環境科學學報,2013(3):409-417.
[10] 孫鵬軒.土壤重金屬污染修復技術及其研究進展[J].環境保護與循環經濟,2012(11):48-51.
[11] 劉惠,陳奕.有機污染土壤修復技術及案例研究[J].環境工程,2015,33(增刊1):920-923.
[12] 陳健,胡筱敏,姜彬慧.種植基地有機磷農藥污染土壤的微生物修復[J].環境保護與循環經濟,2012(5):35-38.
篇7
當前耕地土壤重金屬污染現狀和特征
綜合多部門調查結果判斷,目前我國重金屬污染耕地面積約1.8~2.7億畝,主要分布在我國南方湘、贛、鄂、川、桂、粵等省區,污染區域主要為工礦企業周邊農區、污水灌區、大中城市郊區和南方酸性水稻土區等。土壤重金屬污染具有以下特征:首先,土壤重金屬污染具有隱蔽性和滯后性,一般是看不見摸不著的。因此,很多人都會問土壤污染到底是不是病?比如說重金屬鎘污染,都看不到鎘,無法讓地方政府和老百姓感覺到有害。除非有表觀現象,或者有繼發性的毒害事件,才會引起人們對土壤污染的關注。其次,土壤污染呈現的危害一般是潛伏和間接的。我在湖南做了一個案例,試圖找到土壤污染與人體健康間的關系。在一個信息隔絕的小村子里,土壤受到了污染,但這個地方的水是干凈的,老百姓吃的蔬菜也是干凈的。通過連續三年的觀察,沒有發現兩者的必然聯系。后來查找了國際上很多相關研究,確實發現土壤污染對人體健康沒有直接的關系。再次,土壤中的重金屬具有積累性和地域性。我國大面積的土壤重金屬污染已經有了報道,包括我們自己也做了研究,多半與水系有關,具有一定的流域性,如發生在湘江流域、西江流域的土壤污染。最后,土壤重金屬污染具有不可逆性和難以修復的特點。耕地土壤重金屬污染為什么非常復雜?一是污染來源非常復雜,灌溉水、大氣沉降、農業投入品都會影響耕地土壤中的重金屬含量。二是農業的種類繁多,有水田、旱地,有的種小麥、有的種菜。因為種類繁多,所以目標值比較多樣化,這就導致修復非常復雜。三是在耕地污染治理方面,部門管理割裂。由于重金屬污染影響的目標非常多樣,不同部門的關注點不同,與耕地有關的有農業部、糧食局、質量監督局,還有環保部、水利部、國土部等,這種部門割裂導致了土壤治理的復雜性。
國際修復的經驗
國際上,美國和日本這些國家對于土壤污染的認識至少比中國早二三十年。美國1935年開始有土壤保護法,1978年因拉弗河(Love Canal)污染事件促使了超級基金法案的誕生,開始對污染場地治理和管理。目前,國際上關于土壤修復的經驗非常多,已經有了比較完整的技術體系。按照位置變化,有原位、異位、原地、異地處理;按操作來講有物理、化學、生物、綜合方法。具體的技術體系有挖掘、填埋等一系列技術方法。但是這些技術的發展基本上以物理化學為基礎,大部分是不適合治理耕地污染的。在為數不多的案例中,日本“痛痛病”發源地污染土壤花了30~40億來治理,采用的是客土法;臺灣的這種案例采取的方法是翻耕稀釋法,也就是大家俗稱的深耕改土。
同時,我也檢索了國內外相關的科技文章,2005年到2010年之間大部分都是生物修復、植物修復、鈍化修復。2010年以后,技術開始多樣化。但是,1600多篇文獻中大概有一半是針對污染場地的,一半是針對耕地的。治理污染場地的方法比較多樣化,但治理污染耕地技術就比較簡單,多半是固化/穩定化。SCI檢索的大部分文章都是停留在機理研究。在耕地研究方面,中國的研究非常多,國際上基本上沒有。
國內修復技術進展
中國真正關注土壤污染應該是在“十二五”期間,2006~2008年大家開始關注土壤污染,大規模研究也是在“十二五”后期。有幾件較有影響的事情,其中有2000年啟動的“863”項目,和2014年啟動的湖南“長株潭”試點。
“十五”期間的一個“863”項目中有關重金屬污染修復技術,主要是開展超富集植物的篩選,國家大約投入1000萬元來進行技術研究和產品開發。“十一五”期間,國家投入相對改變了,在礦山修復、石油污染修復、多環芳烴污染農田修復方面,大概投入了2000萬元。之后,國家環保部在“十一五”末期開展工業場地修復,這個階段農田修復反而被忽略了。“十二五”末期的“長株潭”試點和“十三五”的重點研發任務,對耕地污染的治理越來越重視,投入更多。目前內常用的技術體系主要有如下5種:
一是原位鈍化技術。通過吸附、耦合、沉淀、氧化還原反應,把重金屬變成不活潑的,減少植物對重金屬的吸收。該技術主要產品就是鈍化材料,現在已經開發得非常多。從原來非常簡單的含磷物質,到現在的納米材料等,還包括各種新型材料,這是我國目前研究的熱點。
二是植物阻隔技術。就是種植低吸收品種,一種是通過常規的篩選方法,一種是通過選育方法,這種技術是非常有效的,能夠大幅度降低重金屬在農產品中的累積。例如,低吸收的水稻品種和常規的水稻品種的鎘吸收量相差一倍;不同的蔬菜品種,鎘的累積有很大的差別。
三是超富集植物提取技術。這是我國發展最早的、在世界上最有話語權的技術,就是在污染區種超富集植物。所謂超富集植物,就是植物地上部污染物的積累量大于根部的積累量。最早提出超富集植物的是一位國外科學家,國內最早研究超富集植物的是南京大學馬奇英教授和中科院地理科學與資源研究所陳同斌研究員,他們發現了蜈蚣草。目前,有很多團隊比如南土所、浙江大學在做超富集植物提取的相關研究,很有成效。
四是種植結構調整。針對中高風險的農田,也就是說在重金屬污染的田地,種植不具備超富集植物能力的經濟作物,切斷重金屬往植物轉運。很多人考慮能源植物、經濟作物、中草藥等,但最關鍵的,種植結構調整要形成新興的產業。
五是農藝調控措施。我推薦這種方法,這是目前很多區域做示范時采用的方法。這種方法比較簡單,比方針對鎘,長期淹水就能夠降低鎘,通過施磷肥能夠明顯降低植物中砷的吸收,通過調整PH值也能夠改變。
湖南重金屬污染治理案例
2013年爆發的鎘大米事件,嚴重影響了水稻生產和銷售,造成不良影響,使“重金屬污染問題”成為社會關注的焦點。2014年農財兩部實施了“湖南重金屬污染耕地修復及農作物種植結構調整試點”工作,近期我所作為委托方對試點工作進行第三方評估。湖南試點工作涉及耕地面積廣、財政經費大、人口數量多,也是目前世界上規模最大的一個耕地污染治理工程。
耕地修復的總體原則就是“因地制宜、政府引導、農民自愿、收益不減”,主要修復技術就包括剛才講到的5項技術。針對湖南重金屬污染耕地,相關部門提出了“分區分類”治理方案,以農藝措施為主,實現“邊修復邊生產”。
湖南試點工作取得了不錯的成效。就種植結構調整措施而言,從經濟效益方面來說,我們發現不同替代作物的凈收益差距還是很大的,其中蛋白桑的效益最好,其既可作為飼料,也可以作為蔬菜食用。從成本分析來看,人工成本投入是最大的,其次是物料成本和農機成本。
對于湖南試點工作情況,我們進行了大面積的訪談和問卷調查,訪談對象包括農民、種植大戶、合作社等,發現目前試點工作還面臨著一系列的問題:最關鍵問題是治理資金;技術落實不到位,導致整個試點面臨著很大壓力;社會力量,包括企業、合作社,總體上參與程度不夠;修復方案設計與現實脫節。
篇8
關鍵詞 重金屬;鈷;土壤污染;修復
中圖分類號 X53 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2013)07-0222-02
目前,全球經濟迅速發展的同時也造成了日趨嚴重的環境污染問題,其中土壤重金屬污染備受矚目[1]。重金屬在土壤中高度富集,惡化土壤環境質量,影響農作物的產量和品質,嚴重危害土壤的生態循環,其通過食物鏈進入人體,危害人們的身體健康,威脅人類的生存環境[2-4]。在各種重金屬中,高濃度的鈷明顯抑制植物生長發育,因此土壤中鈷污染越來越受到人們廣泛的關注[5-7],鈷含量高的農產品也會損害人和動物的健康,造成心肌和胰腺損傷,降低甲狀腺濃縮碘的能力等[8]。
1 重金屬鈷污染土壤的特性和危害
土壤中含鈷量為0.05~65.00 mg/kg,中值為8 mg/kg。巖石風化的土壤,鈷的濃度變化不大,如含鈷為59 mg/kg的玄武巖風化后含鈷為81 mg/kg,略有富集[9-10]。試驗結果表明:鈷在土壤溶液中濃度為0.10~0.27、1.00、5.90 mg/L時,分別對西紅柿、亞麻、甜菜有毒害作用[11-12]。鈷濃度為10 mg/L時,可使農作物死亡。美國規定灌溉用水鈷的最大容許濃度為0.2 mg/L。前蘇聯提出生活供水水源中鈷的最大濃度為1 mg/L,漁業用水為0.01 mg/L[13-14]。隨著人類對鈷元素的開發和利用,鈷污染越來越嚴重,主要的污染來源有礦藏開采、原子能工業排放的廢物、核武器試驗的沉降物、醫療放射性、科研放射性等。鈷是植物生長的必需微量元素,是維生素B12的組成成分,適量的低濃度鈷對植物生長有促進作用,但是如果濃度過高將使植物受到毒害作用[15]。重金屬污染物對土壤的污染具有長期性、隱蔽性和不可逆性,不僅降低土壤質量,導致農作物產量和品質的下降,還危害人類健康。如果環境被具有放射性的鈷污染,其放射性是持久的,隨著衰變逐漸降低,放射性會嚴重影響周圍動植物的生長和發育,如果食用了含放射性鈷的食品,會導致脫發,嚴重損害人體血液內的細胞組織,造成白血球減少,引起血液系統疾病,如再生貧血癥,嚴重的會使人患上白血病(血癌),甚至死亡[16-18]。因此,修復重金屬污染鈷土壤,受到科學家們的廣泛關注。
2 治理重金屬污染土壤的方法
目前國內外采用多種方法且多為交叉使用方法來修復和治理重金屬污染的土壤[19-22],一般分為3類,即化學修復法、物理修復法和生物修復法。化學修復法包括2種,一種是化學淋洗[23],是指污染土壤中加入化學溶劑,通過外壓或者重力作用,將重金屬溶解在溶劑中,實現重金屬轉移至液相態,然后將溶液抽提出土層,再對溶液中重金屬進行處理;另一種是化學改良劑[24],土壤添加改良劑以后,可以通過對重金屬的產生拮抗、氧化還原、吸附、沉淀等作用,使重金屬在土壤中的存在形態發生改變,然后進入土壤深層或地下水遷移,從而降低其生物有效性。物理修復法是基于機械物理的工程方法,主要包括3種,即翻土、換土和客土法、熱處理法和電動修復法。生物修復法是通過各種生物的代謝活動降低土壤重金屬含量,包括4種,即菌根修復法、微生物修復法、植物修復法及動物修復法。澳大利亞等國的研究較為深入,主要集中在利用超富集植物對土壤中的重金屬元素進行吸收,但大面積普及難度較高[25-26]。利用沸石等物質降低重金屬在土壤中的遷移等方面。國內也開展了關于土壤重金屬的污染治理研究,但仍然存在局限性,對于動物修復的機理還不是很明確,植物修復易造成植株生長緩慢、植株矮小、生長周期長等。
3 治理鈷污染土壤的方法
鈷分為2類,即不具有放射性和具有放射性,不具有放射性鈷就是一般的重金屬元素。目前,國內外對土壤中的重金屬鈷元素的研究主要集中在測量其含量、鈷在植物中遷移規律以及鈷對植物生長的影響[27-28],而鈷污染土壤修復方法研究較少,在實踐中還是采用重金屬污染土壤常規的3種修復方法,即物理修復法、化學修復法和生物修復法。具有放射性鈷污染主要是由于礦藏的開采、鈷的利用、科學研究、核電站等造成的,對其處理國內外采取的主要方法是把污染的土壤封存起來,集中到一個地方,進行自然衰變,避免人和動物進入,但是礦藏污染比較難以控制,污染面積較大,由于自然界本身作用規律,遷移速率較快,對環境影響比較嚴重。輻射劑量較高的鈷污染土壤用固定的桶裝起來,放到處置場進行處置,每個國家都有專門的放射性污染處置場,這需要花費較大的人力和物力,而且占用地方比較大,時間較長。近年來,科學家們正開展常規重金屬污染土壤修復方法和放射性污染土壤處理方法聯合研究,利用生物修復法選擇富集度高的植物種植在被放射性物質污染的土壤中,放射性物質從土壤轉移到生物體內,達到了濃縮放射性物質的目的,同時美化了環境,減少了污染,然后再集中焚燒植株,進一步濃縮放射性物質,這給后續處理節省了大量人力、物力、財力等[29-31],如日本福島核電站事故發生后,日本科學家們在被放射性污染的土壤中種植了向日葵、油菜等植物。
4 展望
隨著鈷污染日益加重的情況,鈷污染土壤修復技術的研究和應用勢在必行。物理方法和化學方法不僅費用昂貴而且常常導致土壤結構破壞,土壤生物活性下降和土壤肥力退化等,同時對具有放射性鈷污染土壤不能降低或者消除其放射性,生物修復法和放射性處理方法結合起來無論從技術上還是從實踐應用方面都是切實可行的,其優勢明顯可見。聯合修復技術今后應加強以下幾個方面的工作:一是加強對國內超高積累鈷植物的篩選工作,開展對富集鈷植物的培育工作,把生長慢、低生物量的超富集鈷植物,培育成生長快、生物量大的植物,進行推廣、商業化。二是鈷富集植物收獲后的處理,具有放射性的主要采用焚燒法,然后再集中桶裝;不具有放射性的采取堆肥法、高溫分解法、灰化法等多種處置技術。探求既有經濟效益,又能使污染物得到妥善處置的修復植物產后處理技術還需要不斷努力。
5 參考文獻
[1] 金聯平,畢華.蔬菜基地土壤重金屬污染與防治[J].綠色科技,2011(6):1-2.
[2] 冷天利,蔣小軍,楊遠祥.鋅鉻復合污染對水稻根系可溶性糖代謝的影響[J].環境,2007,16(4):1088-1091.
[3] 韓志萍,王趁義.不同生態型蘆竹對Cd的富集與分布[J].生態環境,2007,16(4):106-109.
[4] 陳志良,仇榮光.重金屬污染土壤的修復技術[J].環境保護,2001(8):17-19.
[5] 劉雪華,李繼云.微量元素鈷的研究[J].土壤學報,1995,32(1):112-116.
[6] 樊文華,楊黎芳,薛曉光,等.施鈷對冬小麥產量和蛋白質含量及土壤有效鈷含量的影響[J].土壤通報,2005,36(1):92-95.
[7] 楊黎芳,樊文華.鈷對冬小麥幼苗生長及鈷含量的影響[J].植物營養與肥料學報,2004,10(1):101-103.
[8] 顏世銘.鈷與健康[J].廣東微量元素科學,2007,14(2):35.
[9] KABATA-PENDIAS A.Cobalt as an Essential Element for BlueGreen Algae[J].Physiologia Plantarum,1954(7):665-675.
[10] YOUNG R S.Cobalt in Biology and Biochemistry[M].London,New York,San Francisco:Academic Press,1979.
[11] KABATA P A. Trace elements in soils and plants[M].Inc Boca Raton Florida:CRC Press,1984.
[12] AERY A C,JAGETIYA B L. Effect of cobalt treatments on dry matter production of wheat and DTPA extractable cobalt content in soils[J].Communications in Soil Science and Plant Analysis,2002(31):9-10.
[13] 鮑士旦.土壤農化分析[M].3版.北京:中國農業出版社,2000.
[14] 王英典,劉寧.植物生理學試驗指導[M].北京:高等教育出版社,2001.
[15] 劉雪華,邵小明.鉆對盆栽花生及混作玉米氮素吸收的影響[J].土壤肥料,1996(5):44-45.
[16] 崔明善,孫方領,張云書.進口水產品中減鉀總β放射性水平檢測報告[J].中國國境衛生檢疫雜志,1994(S1):70-71.
[17] 環境放射性檢測方法[M].北京:原子能出版社,1977:22-32.
[18] 約翰-H,哈利.環境放射性監測技術手冊[M].程榮林,譯.北京:衛生部工業衛生實驗所,1976.
[19] 夏星輝,陳靜生.土壤重金屬污染治理方法研究進展[J].環境科學,1997(3):72-76.
[20] 丁圓.重金屬污染土壤的治理方法[J].土壤,2000,15(2):25-28.
[21] 王慎強,陳懷滿.我國土壤環境保護研究的回顧與展望[J].土壤,1999,31(5):255-260.
[22] 李永濤.土壤污染治理方法研究[J].農業環境保護,1997,16(3):118-122.
[23] 苗旭玲峰,肖細元,郭朝暉,等.磷肥對鉛鋅礦污染土壤中鉛毒的修復作用[J].環境科學進展,2005,33(7):115-119.
[24] 于穎,周啟星.污染土壤化學修復技術研究與進展[J].環境污染治理技術與設備,2005,6(7):1-7.
[25] CHEN T B,WEI C Y. Arsenic hyperaccumulator Pteris vittata L.and its arsenic accumulation [J].Chin Sci Bull,2002(47):902-905.
[26] CHEN T B,FAN Z L,LEI M,et al.Arsenic uptake of hypeiaccu-mulating fern Pteris vittuta L:Effect of phosphorus and its significance[J].Chin Sci Bull,2002(47):1876-1879.
[27] 孫志明,陳傳群,王壽祥,等.放射性鈷在模擬水稻田中的遷移模型[J].生態學報,2001,21(6):938-941.
[28] 孫志明,陳傳群,王壽祥.放射性鈷在小麥-土壤系統中的遷移動力學[J].核技術,2001,24(1):52-55.
[29] 湯澤平,陳迪云,宋剛.土壤放射性污染的植物修復與利用[J].安徽農業科學,2009,37(13):6101-6103.
篇9
1.1建設階段對環境的影響
我國的鈾礦山分布在全國15個省市、30多個地縣境內,在鈾礦開發項目的建設和階段會產生一定量的污染物,這些污染物排放到周圍環境,這在一定程度上影響了周圍的大氣、水、土壤等自然環境。開發建設過程中,地表景觀破壞,耕地植被生產破壞、水土流失加劇等生態問題。礦山井下開采引起的地面沉陷,露天開采引起的滑坡等地質災害。
1.2生產運行階段的影響
生產運行階段為重點階段,也是環境污染最嚴重的階段,其中重金屬污染、地下水污染、固體廢棄物污染等已經成為了世界性話題。
1.2.1重金屬污染
尾礦、廢石中重金屬元素很容易隨雨水在土壤中遷移,重金屬進入土壤環境后,擴散遷移比較緩慢,且不被微生物降解,通過溶解、沉淀、凝聚、絡合、吸附等過程后,容易形成不同的化學形態。當其在土壤中積累到一定程度時,就有可能通過土壤—植物(作物)系統,經食物鏈被動物或人體攝入,潛在危害性極大。因此重金屬污染問題必須引起高度關注,并采取相應措施加以防止。
1.2.2地下水污染
傳統的鈾礦開采、加工和水冶過程中產生的放射性元素經過多種途徑進入地下水,并隨地下水流動而擴散,給地下水及其生態安全造成嚴重危害。礦區地質變化會引起地下水位的下降。溶浸采鈾中的原地浸出采鈾工藝,具有明顯的環保優勢,“三廢”大量減少,但溶浸液的擴散或滲漏也會在不同程度上造成地下水環境污染問題。黃國夫指出:酸法浸出對地下水影響較大,大量溶浸劑和氧化劑導致含礦含水層中各種試劑組分含量增高,水酸度增大,重金屬含量和有害元素大大超標。張振強指出:堿法浸出可使銨離子引入造成污染。對礦區及附近地下水質檢測尤為重要。
1.2.3固體廢棄物污染
我國鈾礦的開采力度在逐年增大,我國鈾礦具有類型多,規模小,形態復雜,礦化不均勻,品位低,埋藏條件多變,礦石開采量大,采礦貧化率高等特點。開采一噸鈾礦石往往需要采出4~7噸固體廢物。鈾礦采冶造成的固體廢物主要是放射性廢物,鈾礦開采、冶煉時產生大量低品位廢石和礦渣,長期堆放在礦區廢石堆和尾礦庫中,其放射性雖然不及高放廢物強但由于規模大、數量多,且多以露天存放,因而是一個不容忽視的放射性污染源。
1.3退役后的鈾礦山
退役鈾礦山的主要污染有:放射性廢渣,未封閉的坑道口,露天采場廢墟,礦冶尾渣,廢水,土壤中氡析出率等。主要工作有廢石堆治理、礦井封閉、廢水處理和輻射環境治理及監測等。
2修復技術
2.1構建環境影響評價體系
鈾礦山的各階段難免給周圍自然環境,生態環境,地質等帶來損害。既然無法避免就應使其危害最小化。環境影響評價制度,是構建人與自然和諧發展的重要手段。因此,在鈾礦山建設、開采過程中,要嚴格執行該制度,實現鈾礦開采與環境治理的一體化,并且使環境影響評價制度伴隨鈾礦開采的整個過程。
2.2重金屬污染的治理方法
目前我國常用的治理重金屬污染方法為物理法、化學法、生物法。物理法和化學法雖然效率較高,但是存在消耗成本高,對土壤結構損害較大,會帶來二次污染等缺點。生物法不僅成本較低,不會帶來二次污染,還能夠在治理重金屬污染的同時修復礦山的生態系統。但生物法也有其缺點如治理效率較低、效果較差。根據不同的土地條件,必須選擇不同的植物類型。盡管植物修復技術在治理重金屬污染方面得到了廣泛的應用,但在植物選取方面仍有待加強。尋找、篩選和培育對重金屬具有超級累能力的植物,及增加其生長量縮短其生長周期的方法。我們不僅僅是提高單個技術得營運,把三種方式結合起來揚長避短,獲得一個最優的處理方法。
2.3地下水污染修復技術
鈾礦區地下水中污染物質復雜,影響因素較多,需要相應的理論、技術和方法支持,才能做到地下水污染的修復。目前國內主要有地表凈化法和地下清除兩類。
2.3.1地表凈化法
地表凈化法是指將被污染的地下水抽取到地表專門的處理場地,經過多重化學反應,得到大量難溶行鹽類,處理后深埋地下。這種方法不僅要求專門收集和存儲措施,處理費用高,易造成二次污染,故未被廣泛運用。近幾年來,人們開始將目光轉向綠色,安全廉價的生物修復技術。植物根系過濾技術在廢水,濕地污染修復中具有極好的效果,通過植物-微生物共存作用,可將鈾從地下水體活土壤中永久性去除。2.3.2地下清除法地下清除方式是從注孔中加入凈化劑或通過專門技術構筑地下含水層處理工程,來達到消除污染的治理方式。地下清除方法較多,而微生物原位修復技術前景較為開闊。Lovely提出利用微生物以氫作為電子供體將地下水中可溶性的六價鈾轉化為難溶的四價鈾,進而防止其遷移和擴散。Pollmann等從德國鈾礦廢石中分離得到了一種細菌,可以高度富集毒性金屬以及貴金屬等,在鈾礦山地下水污染治理中具有良好的前景。
2.4固體廢棄物污染處理方法
鈾礦山固體廢棄物主要污染為氡的析出和占地面積過多。有礦石廢渣中的氡,可通過遷移而大量進入大氣中,對周圍人們造成一定的輻射,對周圍環境造成污染。目前較常用的方法為覆蓋法,即使用粘土、黃土、紅土、石塊或者水泥等不同物質覆蓋在廢渣石,以降低氡的析出。配合使用含磷物質和植物修復技術對周圍鈾、鉛等重金屬進行吸收降低其輻射和重金屬含量,最后將去除掉鈾等金屬的廢渣石進行再利用,可回填井下采空區。即可減少污染又取得了較好的經濟效果。
2.5退役后的鈾礦山
廢渣石、廢水、礦井封閉及監測為退役鈾礦山的主要工作。廢渣石可采取上述方法處理。對鈾礦山礦井封閉可采用全井充填方式或者封閉淹井的方式,效果良好。關于廢水可建造廢水沉淀池或污水處理廠。通過物理法、化學法、生物法、水稀釋法、循環利用法等方法進行廢水處理。我國部分礦山循環利用吸附尾液,使污水排放量大大減少。在退役鈾礦山治理的問題上不僅技術重要,而源項調查和長期監護方面也很重要。
3結論及展望
篇10
關鍵詞:污染場地 治理 經濟政策
中圖分類號:X505 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2017)01(c)-0071-03
污染場地治理修復問題正日益受到關注,并隨著相關法律法規的強化,場地治理修復需求正逐步得到釋放,污染場地修復的政策和資金機制問題日益成為場地修復的瓶頸。因此,該文從經濟政策和資金機制的角度對現狀做了梳理,并針對目前存在的主要問題,提出了針對性的政策建議。
1 污染場地管理相關的政策分析
1.1 法律法規及管理政策
受到多種歷史因素的影響,我國環境保護領域雖然也高度關注環境污染治理問題,但是一直將關注的焦點放在到水和大氣方面上,對土壤污染問題相對忽視,特別是在當前《大氣污染防治法》和《水污染防治法》已經出臺,在社會背景下得到廣泛的實施,土壤污染治理方面的法律法規仍然沒有得到相應的制定,對土壤污染治理工作的優化開展產生了不良影響。現階段我國土壤污染方面的法律法規還沒有形成體系,分散在不同類型的法律法規中,并且只存在原則性的規定,無法對污染場地治理和土壤修復提供科學的指導。
縱觀我國土壤治理方面的法律法規,在農業環境保護方面的《農業法》《農用污泥中污染物控制標準》《基本農田保護條例》《農產品質量安全法》《農田灌溉水質標準》等相關法律條款中有所涉及,主要目的是希望能夠合理控制農藥、化肥等過度使用造成的土壤污染問題。
防治“三廢”污染的有《固體廢物污染環境防治法》《水污染防治法》《大氣污染防治法》等,適用于合理預防和治理廢氣、廢水以及固體廢棄物不合理處置可能形成的土壤污染問題。
土壤保護本身的有《土地管理法》《土地復墾條例》《土地管理法實施條例》等,主要用于土地管理和再開發。
除了在上述相對零散的法律法規中涉及到的部分土壤污染的法律規定外,我國相關環境保護部門針對場地污染治理需求也出臺了相應的意見,希望加強對場地污染治理工作的規范,如在2004年環保局經過系統研究簽發的《關于切實做好企業搬遷過程中環境污染防治工作的通知》、環保部2008年的《關于加強土壤污染防治工作的意見》以及2012年由環境保護部、工業和信息化部、國土資源部、住房和城鄉建設部聯合的《關于保障工業企業場地再開發利用環境安全的通知》,四部委的聯合通知主要針對工業企業場地變更利用方式,變更土地使用權人時所要開展的環境調查、風險評估、治理修復等工作做出了具有可操作性的規定,是目前推動工業污染場地修復的主要法規依據。
此外,在污染場地治理工作開展較早的地方,如沈陽、重慶等地,對污染場地治理修復法規政策也進行了一些地方上的探索。沈陽市環保局、沈陽市規劃和國土資源局經過聯合分析和研究后共同印發《沈陽市污染場地環境治理及修復管理辦法》(試行)、重慶市人大常委頒布的《重慶市環境保護條例》,這些地方法規都在不同程度上彌補了當地在污染場地治理方面法規政策的不足,對于指導污染場地工作開展起到了重要作用,也為其他地方乃至全國的污染場地法規制訂提供了先行經驗和范例。
在重新修訂的《環境保護法》主要針對土壤修復問題做出了明確限定,在第三十二條中提出應該進一步加強對大氣、水、土壤等方面的保護,并結合實際需求建立更為完善的調查、檢測、評估修復制度,保證土壤修復工作的順利推進。環保部正加緊制定《土壤污染防治行動計劃》,預計將在2016年頒布出臺。近年來,國家真正認識到土壤污染和治理工作的重要性,土壤污染修復工作方面的專門法律研究和制定已經受到重視,這對推動污染場地修復、規范修復市場將起到巨大作用。
1.2 污染場地標準
1.2.1 質量標準
在質量標準方面,我國在1995年對土壤環境質量控制要求制定的《土壤質量環境標準》是當前土壤污染治理工作中能夠參照的最權威標準,在評價和修復污染場地方面發揮著極其重要的作用。但是由于《土壤質量環境標準》的制定時間相對較早,受到當時社會發展情況的影響,在制定質量標準的過程中主要集中在農田土壤環境質量控制方面,與當前以工業污染場地修復為主的情況存在較大差異,已經無法滿足新時期場地污染治理的實際需求。
其他土壤環境保護質量標準還包括《展[會用地土壤環境質量評價標準(暫行)》以及在2014年7月份廢止的《工業企業土壤環境質量風險評價基準》和《食用農產品產地環境質量評價標準》等,但是這些標準一般都是針對專門問題提出的,所以適用性偏低,無法滿足普遍性的場地污染治理需求。如《展覽會用地土壤環境質量評價標準(暫行)》就是針對展會用地土壤環境質量控制提出的,一般僅適用于展會用地土壤環境質量評價項目,缺乏普遍適用性。
但是居住類的項目目前還沒有制定科學合理的使用土壤質量評價標準,這也在一定程度上造成在將工業用地轉變為居住用地的過程中,沒有相契合的質量標準進行參考,對居住用地項目進行選址的過程中也缺乏相應的質量標準支持,造成在污染場地修復實踐標準使用的不確定性和任意性,也造成地方環保部門的監管依據不足,甚至難以開展,居住用地的土壤使用安全存在隱患。
1.2.2 技術導則
在2014年2月,國家環境保護部正式頒布了《場地環境調查技術導則》(HJ 25.1-2014)、《場地環境監測技術導則》(HJ 25.2-2014)、《污染場地風險評估技術導則》(HJ 25.3-2014)、《污染場地土壤修復技術導則》(HJ 25.4-2014)以及《污染場地術語》(HJ 682-2014)。對污染場地治理修復程序、方法和術語進行了規范,對場地修復調查、監測、風險評估和治理修復技術選擇等環節提供了具體、可操作的技術指導,對污染場地修復工作的規范和評價提供了依據。
1.3 與經濟刺激有關的政策
目前我國尚未出臺專門的污染場地修復經濟政策,已有的與經濟刺激有關的措施也比較分散,與經濟刺激有關的政策有如下方面內容。
政策日期單位主要內容有《關于組織申報歷史遺留重金屬污染治理2012年中央預算內投資備選項目的通知》,日期2012.2.14,發改委對于原責任主體屬于地方企業的項目給予最高不超過總投資30%的補助,對于原責任主體屬于中央下放地方企業的項目給予高不超過總投資45%的補助。《湘江流域重金屬污染治理實施方案》(2012―2015年),時間2012年6月27日,湘政辦“十二五”末,重金屬企業數量及重金屬排放量比2008年減少50%,經過治理,力求2015年鉛、汞、鎘、砷等重金屬排放總量在2008年基礎上削減70%左右,“十二五”期間完成項目856個,總投資505億元。《關于保障工業企業場地再開發利用環境安全的通知》,日期2012年11月27日,環保部、工信部、國土資源部、住建部提出了對城鎮工業企業污染場地進行管理方面的基本工作任務有:對污染場地的土地用途加以規范有:對污染場地的土地流轉問題加以控制;嚴格排查污染場地;對污染場地的土地流轉工作進行科學管理;積極組織開展污染場地的治理和修復工作;嚴格進行環境風險評估和治理修復管理;防范場地污染;以“誰污染,誰負責”的原則確認責任主體;強化保障;加強組織領導等。《礦山地質環境恢復治理專項資金管理辦法》,日期2013年3月27日,財政部、國土資源部成立專項資金,用于礦山地質環境恢復治理工程支出及其他相關支出。
2 污染場地修復市場基本發展現狀
由于污染場地的修復工作存在一定的專業性和復雜性,因此,污染場地的治理研究已經得到了發展,但是污染場地修復和治理仍然是政府部門需要高度重視的、工業企業搬遷后必須解決的重點場地房地,也是產開發工作難點。同時,受到居民健康意識進一步的影響,我國污染場地修復項目也呈現出逐漸增多的發展態勢,專業性的場地修復企業逐漸出現,對我國污染場地治理和修復工作的發展產生了一定的影響。
現階段,由于在污染場地治理方面強制性法律法規存在嚴重缺失,并且場地修復工作機制也沒有得到明確的限定,因此,土壤修復市場尚未得到真正的激活,造成我國土壤修復工作表現出較強的地域性特征,大部分項目由污染企業內部或者當地環保部門進行處理,統一的場地污染治理和修復市場尚未形成。此外土壤修復產業項目具有較高的集中度,也是發展現狀中較為重要的問題,絕大多數項目集中在幾家大型企業中,其他幾百家中小企業只接到了少數訂單,甚至還存在部分企業無法接到項目訂單的現象,這就對企業發展以及市場良性運行產生消極影響。
3 污染場地修復資金機制
3.1 國際污染場地修復資金機制
3.1.1 美國“超級基金”
20世紀80年代,美國政府部門設立了“超級基金”,為無法確定責任主體或者能夠確定責任主體但是責任主體無力承擔費用的污染場地治理提供了相應的保障。1996年,美國政府對“超級基金”的資金規模進行了適當的拓展,從最初的16億美元增加到85億美元,“超級基金”保障能力得到進一步提升。而從1982―2013年的30多年時間內,美國社會上共計有1 320塊污染場地進入污染控制清單中,然而受到高昂治理費用的影響,最終完成治理的僅有200塊左右,雖然數量看似相對較低,卻已經是全球領先水平。此外,美國也嘗試組織開展棕色地K治理循環貸款基金示范試點,有效增強了治理資金的持續性。
3.1.2 德國土壤污染基金
德國在場地污染治理方面投入的經費相對較多,環境責任基金體系也較為龐大,具有更為廣闊的覆蓋面,并且土壤污染基金是這一基金體系中較為重要的組成部分。一般來說,德國土壤污染基金主要用于對土壤污染的責任主體無力承擔修復責任、多主體之間無法有效確定責任的情況下承擔土壤污染治理工作。
現階段,德國每年大約會在土壤污染治理工作中投入16億馬克,另外還包含一部分政府部門的直接財政補貼、稅收優惠政策以及優惠性貸款等。
3.1.3 日本“指定援助法人基金”
日本在土壤污染治理基金的建設方面積極借鑒美國和德國等國家的經驗,結合該國實際情況創設了指定援助法人基金,即在相關法律條款的限定下向制定區域內無過失購入污染場地但是無力承擔治理資金的土地所有者提供相應的治理資金援助。日本“指定援助法人基金”主要由4個部分所構成,即國家預算、向產業界組織和個人收取的費用、各級地方政府的配套資金以及土地所有者自己承擔的資金。
3.2 國內污染場地資金機制
現階段,我國污染場地的修復尚未得到系統管理,因此沒有構建與明確合理、權責一致的資金機制。
我國前期場地土壤修復工作中的場地基本上以工業用地為主,除了少部分國家試點的修復場地之外,這些被修復的場地主要位于老城區的中心地段。房地產開發價值相對較高,并且由工業用地轉變為城市建設用地后產生了良好的溢價收益,場地修復費用僅占溢價收益的小部分,因此,場地修復工作往往在商業利益的作用下自發運行。
當前我國在礦山和農田污染場地修復方面開展的項目相對較少,但是在當前城市內部污染場地已經得到基本控制的情況下,對礦山和農田的修復必然會逐漸提上日程。就修復資金機制來說,由于在礦產開發時,已經提取了礦山修復保證金的費用,可以作為礦山修復的一個來源,但對于年代久遠的廢棄礦山和無主礦山的修復還依賴于財政的投入。
農田由于其本身經濟產出十分有限,目前農田污染的治理費用主要依靠政府財政撥款,新修訂的《環境保護法》對治理費用進行了明確規定,提出我國各級人民政府應該在財政預算工作中對這部分資金進行合理安排,借以支持農村飲用水水源地的保護工作,加強生活污水和廢棄物處理工作,促使土壤污染防治和農村工礦污染等情況得到了改善。
4 當前我國污染場地治理修復工作中面臨的主要問題
現階段對我國污染場地治理情況進行綜合分析可以發現,我國污染場地治理修復面臨的主要問題有以下幾點。
一是法律法規缺失。土壤污染防治和修復法規缺失,土壤污染的法律責任主體以及污染者在治理過程中應該承擔的責任和義務問題尚未得到明確的限定,嚴重局限了土壤修復產業的順利發展。
二是資金渠道單一。土壤修復項目資金以政府支持為主,造成資金缺口較大,在缺乏穩定資金投入和技術投入的情況下無法在短期內取得良好發展成效。
5 污染場地治理修復的經濟政策建議
對于目前面臨的污染場地修復中存在的問題,從經濟政策的角度提出以下3個方面政策建議。
5.1 建立多資金來源的“土壤污染治理基金”
“土壤污染治理基金”的建立應該由政府部門牽頭,探索多渠道資金來源,如中央財政劃撥專項資金、結合土壤污染情況向企業增收差異性的附加稅;地方政府實施配套投資;向加工或者消費含有持久性污染物品的企業或者個人征收相應的消費稅;由污染場地的責任主體承擔部分治理和修復費用;向固體廢棄物持有者征收差別化費用;向土壤修復企業征收一定比例的稅費;向土地修復過程中出現的增值出售盈利征收相應稅費。
5.2 出臺財稅政策為土壤污染治理提供良好的支持
基于當前我國土壤污染治理的實際情況,要想進一步提升治理水平,還應該針對具體的問題出臺適用性較強的財稅政策。其一,針對直接造成場地污染的企業應該征收一定的污染附加費;其二,向加工或者使用含有持久性污染物品的企業或者個人征收相關消費稅;其三,對于間接造成土壤污染的企業征收低水平的污染附加稅;其四,向從國外進口有害固體廢棄物的企業或者個人征收一定的環境稅;其五,對積極從事污染治理和修復工作的相P企業給予一定的稅收優惠或減免政策支持。這樣政府部門結合上述5點制定科學合理的稅收標準,能夠為土壤污染治理工作的優化提供良好的支持。
5.3 加大PPP模式推廣力度,積極引入民間資本
PPP模式具體可以稱之為“政府-企業-合作”模式。政府和企業雙方建立相應的合資公司,來組織開展經濟合作,并且企業在政府部門的支持下獲得相關項目的長期特許經營權或者項目收益全,而政府部門借助企業的配合也應該積極引入更為專業、先進的技術和資源,進而促使場地污染和土壤修復治理工作取得良好的發展成效。例如:我國政府在湖南湘潭的重金屬污染整治工作中就嘗試引入了PPP模式,促使政府部門與土壤污染治理企業永清集團進行合作,共同成立了合資公司,促使工業場地污染治理和土壤修復工作得到順利推進。在完成修復工作后還將原污染工業場地打造成為多功能的生態新城,永清集團在土地交易盈利中獲得了豐厚的治理收益。
參考文獻