蔬菜基地土壤重金屬污染及防治

金聯(lián)平 ,畢 華

(海南師范大學(xué)地理與旅游學(xué)院,海南?？?71158)

1 引言

重金屬是指密度4.0以上的約60種元素或密度在5.0以上的45種元素。As和Se是非金屬,但是它們的毒性及某些性質(zhì)與重金屬相似,所以將砷和硒列入重金屬污染物范圍內(nèi)[1]。重金屬污染已成為全世界人們極為關(guān)注的焦點(diǎn)之一。隨著全球經(jīng)濟(jì)化的迅速發(fā)展,重金屬的污染物通過(guò)各種途徑進(jìn)入土壤,造成土壤嚴(yán)重污染。重金屬在土壤中的高富集直接影響農(nóng)作物的產(chǎn)量并使其品質(zhì)下降[2],并可通過(guò)食物鏈危害人類的健康;也可導(dǎo)致大氣和水環(huán)境質(zhì)量的進(jìn)一步惡化;即使重金屬富集程度不高,亦可能阻礙土壤中微生物群體的多樣性和活力,從而嚴(yán)重影響作為營(yíng)養(yǎng)循環(huán)和持續(xù)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)的土壤的生物量和肥力[3]。蔬菜基地的健康發(fā)展關(guān)系著人們的飲食安全和我國(guó)蔬菜的正常出口,因此治理蔬菜基地土壤重金屬污染具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。

2 蔬菜基地土壤重金屬污染物來(lái)源

土壤中重金屬元素的來(lái)源主要有兩種方式：自然因素來(lái)源,主要受成土母質(zhì)和成土過(guò)程對(duì)土壤重金屬含量的影響;受人為因素的影響,在各種人為因素中,則主要包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)和交通等來(lái)源引起的土壤重金屬污染。

2.1 大氣降塵污染

大氣中的有害氣體主要是由工廠排出的有毒廢氣,因其成分復(fù)雜,遷移擴(kuò)散污染面大,長(zhǎng)期對(duì)土壤造成嚴(yán)重污染。工業(yè)廢氣的污染大致分為兩類,氣體污染,如二氧化硫、氟化物、臭氧、氮氧化物、碳?xì)浠衔锏?氣溶膠污染,如工業(yè)粉塵、煙塵等固體粒子及煙霧、霧氣等液體粒子,它們通過(guò)沉降或降水進(jìn)入土壤,造成污染[4]。公路、鐵路兩側(cè)農(nóng)田土壤中的重金屬污染主要是以 Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Cu 的污染為主,它們來(lái)自于含鉛汽油的燃燒,汽車輪胎磨損產(chǎn)生的含Zn粉塵等,汽油中添加的抗暴劑烷基鉛會(huì)隨著汽車尾氣污染公路兩側(cè)100m范圍內(nèi)的土壤[5]。

2.2 農(nóng)藥、化肥等農(nóng)用物資的不合理使用

農(nóng)藥能防治病、蟲(chóng)、草害,如果使用得當(dāng),可保證作物的增產(chǎn),但它是一類危害性很大的土壤污染物,施用不當(dāng),會(huì)引起土壤污染。施用化肥是農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的重要措施,但不合理的使用,也會(huì)引起土壤污染[6]。長(zhǎng)期大量使用氮肥,會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu),造成土壤板結(jié),生物學(xué)性質(zhì)惡化,影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。

2.3 固體廢物對(duì)土壤的污染

工業(yè)廢物和城市垃圾是土壤的固體污染物。例如,各種農(nóng)用塑料薄膜作為大棚、地膜覆蓋物被廣泛使用,如果管理、回收不善,大量殘膜碎片散落田間,會(huì)造成蔬菜基地“白色污染”。還有一些固體廢棄物被直接或通過(guò)加工作為肥料施入農(nóng)田,造成土壤重金屬污染,如磷鋼渣作為磷源施入農(nóng)田時(shí),土壤中發(fā)現(xiàn)有Cr的累積[7]。

2.4 污水灌溉和污泥施肥

污水中的重金屬隨著污水灌溉進(jìn)入農(nóng)田后以不同的方式被土壤截留固定從而引起污染。污泥中含有大量的有機(jī)質(zhì)和N、P、K等營(yíng)養(yǎng)元素,但同時(shí)也含有大量的重金屬,隨著大量的污泥進(jìn)入農(nóng)田,農(nóng)田中的重金屬的含量在不斷增高,導(dǎo)致農(nóng)作物中的重金屬殘留過(guò)多,如施用污泥和污水是造成蔬菜重金屬殘留的一個(gè)主要原因[8]。

3 蔬菜基地土壤重金屬污染的特點(diǎn)

3.1 潛伏性和滯后性

重金屬在土壤中不易隨水淋溶,不能被微生物分解,具有明顯的生物富集作用,重金屬主要通過(guò)對(duì)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)的影響來(lái)表現(xiàn)其危害。因此,土壤污染具有較長(zhǎng)潛伏期。由于土壤、污染物及地域的復(fù)雜性,土壤一旦受到污染,其治理不僅見(jiàn)效慢、費(fèi)用高,而且受到多種因素的制約[9]。

3.2 單向性和難治理性

進(jìn)入土壤中的重金屬不能被微生物降解,易積累,所以一旦土壤被重金屬污染,很難恢復(fù)。某些被重金屬污染的土壤可能要100～200年時(shí)間才能夠恢復(fù),因此土壤的重金屬污染一旦發(fā)生通常很難治理,而且其治理成本較高、治理周期較長(zhǎng)。

3.3 間接性和綜合性

土壤重金屬對(duì)人的危害主要是通過(guò)食物鏈或者滲濾進(jìn)入地下水體實(shí)現(xiàn)的。在生態(tài)環(huán)境中,往往是多種重金屬污染同時(shí)發(fā)生,形成復(fù)合污染,且污染強(qiáng)度顯示出放大性[10]。

4 蔬菜基地土壤重金屬污染的危害

4.1 直接危害農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量,造成經(jīng)濟(jì)損失

土壤重金屬污染物直接危害農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)和發(fā)育,導(dǎo)致產(chǎn)量下降,品質(zhì)降低[11],造成經(jīng)濟(jì)損失。中國(guó)每年因重金屬污染導(dǎo)致的糧食減產(chǎn)超過(guò)1000萬(wàn)t,被重金屬污染的糧食多達(dá)1200萬(wàn)t,合計(jì)經(jīng)濟(jì)損失至少200億元[12]。加入WTO之后,農(nóng)產(chǎn)品的重金屬超標(biāo)問(wèn)題對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)沖擊更大。

4.2 威脅生態(tài)環(huán)境安全與人類的生存健康

土壤一旦被重金屬污染后,其危害性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于大氣和水體的污染。有研究表明,重金屬污染能明顯影響土壤微生物群落,降低土壤微生物量和活性細(xì)菌量,對(duì)土壤重金屬綜合污染指數(shù)的相關(guān)分析表明,在土壤綜合污染較輕的情況下,土壤微生物多樣性較高,隨著重金屬綜合污染指數(shù)的增加,微生物多樣性呈指數(shù)式迅速下降[13]。土壤重金屬污染使污染物在植物 、蔬菜、水果等食物中Cd、Pb、Cr 、As等重金屬含量超標(biāo)或接近臨界值,從而使重金屬通過(guò)食物鏈富集到動(dòng)物和人體,最終危害人類健康[14]。

5 蔬菜基地土壤重金屬污染的治理

由于農(nóng)田土壤重金屬污染的特點(diǎn),其治理應(yīng)立足于“防重于治”的基本方針[15],堅(jiān)持“預(yù)防為主、防治結(jié)合、綜合治理”。對(duì)未被污染的土壤采取預(yù)防措施,要控制或消除污染源;對(duì)已經(jīng)污染的土壤則要采取積極治理措施,將污染控制在最低限度。目前,大多數(shù)治理方法尚處于探索階段,治理方法各有利弊[16]。

5.1 控制污染源,減少污染的排放

控制污染源,即控制進(jìn)入農(nóng)田土壤中的污染物的數(shù)量和速度,使其在土體中緩慢地自然降解,而不致迅速而大量地進(jìn)入農(nóng)田,超過(guò)土壤的承受能力,引起土壤污染[17,18]。嚴(yán)格做好蔬菜基地的規(guī)劃,做到土壤的合理安全有效利用,按規(guī)劃的目標(biāo)實(shí)施,防患于未然。合理使用化肥、農(nóng)藥,重視開(kāi)發(fā)高效低毒低殘留的化肥、農(nóng)藥。

5.2 修復(fù)被重金屬污染的蔬菜基地土壤

修復(fù)措施主要包括客土、換土和深耕翻土等。通過(guò)客土、換土和深耕翻土與污土混合,可以降低土壤中重金屬的含量,減少重金屬對(duì)土壤植物系統(tǒng)產(chǎn)生的毒害,從而使農(nóng)產(chǎn)品達(dá)到食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[19]。對(duì)土壤重金屬污染嚴(yán)重的地段,依靠切斷污染源的方法則往往很難恢復(fù),有時(shí)要靠深耕客土、淋洗土壤等方法才能解決問(wèn)題。另外開(kāi)展植物修復(fù)技術(shù)的研究及培養(yǎng)抗性微生物等。其他治理技術(shù)見(jiàn)效較慢、成本較高、治理周期較長(zhǎng)。

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