人类健康与环境-土壤污染与人类健康
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    土壤处于陆地生态系统中的无机界和生物界的中心,不仅在本系统内进行着能量和物质的循环,而且与水域、大气和生物之间也不断进行着物质交换,一旦发生污染,三者之间就会有污染物质的相互传递。作物从土壤中吸收和积累的污染物常通过食物链传递而影响人体健康。

    让人惊恐的大米镉污染

    2001年5月14日,《中国环境报》上登载一篇《日本大米镉污染重现》的文章,向人们展示了土壤污染对人类健康的巨大影响。原文如下:5年前,一场低温冷害曾导致日本水稻大面积减产,而日本人又偏偏口味专一,非大米不吃,于是,只好破例从国外进口大米,尽管百般挑剔,怎奈天灾难拒,不得不委曲求全。最近,日本的大米又出了毛病,据东京都卫生研究所的抽样检测,从大米生产地长野县的农田土壤样品中查出镉含量超标,接着又陆续发现几个地方都有不同程度的含镉大米,5年前因低温冷害几近绝收的农户心头再布阴云。这次“镉米”怪不得天灾,可是,其潜在影响或许更甚于天灾。

    镉污染与痛痛病

    据日本1970年颁布的《农田防污染法》的规定,衡量受镉污染的农田的标准为当地产1公斤稻米镉含量在1毫克(ppm)以上。

    镉的元素符号是Cd,银白色金属,质地较软,存在于铜、铅、锌的伴生矿中。镉在核电设施上有重要应用,还可用于加工电池和电镀,农田、江河受其污染后可危害人类生活,导致骨质疏松、骨裂缝、骨折,孕妇、胎儿异常以及早衰等。

    20世纪50年代,日本富山县神通川流域曾有1000多人患镉中毒,死亡123人,多数患者去看医生时中毒已经很深了。1960年,首次将其定名为“痛痛病”。1971年受害者将污染源“三井金属矿业”告上法庭,经过马拉松式的审判,最后裁定被告向31名原告赔偿5700万日元,这是日本国民告企业大型诉讼的首次胜诉。

    痛痛病是由慢性镉中毒引起的日本“四大公害病”之一,主要症状为:最初腰背肩膝关节痛,随后遍及全身,如针刺感。数年后骨骼严重变形,发脆易折,轻微活动,甚至咳嗽都会引起多发性病理骨折。原因来自长期饮用受到镉污染的河水、食用含镉大米,致使骨中镉的含量增加而脱钙,造成骨质疏松。

    人体长年摄入镉还会引发肾脏病,千叶大学医学部的能川浩二教授指出:日本人脏器中的镉浓度较高,是芬兰人的10倍。生活在非污染地的日本人,也难逃镉污染的危害,因为他们普遍以大米为主食,每天经口摄入的镉有40%-50%来自大米,要控制镉污染的扩散,首先就要查清大米的污染源。

    30年后重现白马村

    白马村是长野县雪山环绕的一个山村,是日本的主要稻米产地之一。2月13日,村农协聚集了很多农户和村里的水稻技术员。

    “2000年稻米的含镉情况就是如上通报的这样。”农户们对农协在通报会上宣布的结果未表示怀疑,这是根据历时两年的调查得出的结果。当时含镉的田块只占全村的一小部分,并查明污染源来自被河水冲刷下来的埋入地下的镉。接着,在此基础上划出了监测区域,并制定了限制该地区的稻米流入市场的措施。

    1970年前后,在日本各地的金属矿山及冶炼厂周围的农田、稻米中发现高浓度的镉,为此,地方政府马上采取防止污染的治理措施,好在医院尚未见到镉中毒的病例,“镉米”问题就一度沉寂了下来。两年前,含镉大米再次露出了冰山的一角。1998年11月,东京都政府曾向长野县政府发通报指出,白马村的大米中镉的含量高达0.42ppm。消息传出,所属市镇吃惊不小,各地马上对农田、稻米的镉含量做了调查。今年,白马村准备对全村1100处稻田再做一次彻底调查。按日本的“食品卫生法”,镉含量超过1ppm的大米不能食用,超过0.4ppm须具备令消费者放心食用的证明。不能食用及不准上市,部分可用于生产工业糨糊,并规定含镉1ppm以上的为“镉污染米”,0.4ppm以上的为“准污染米”。

    后来得知,1997年粮食厅对全国3.7万处农田的调查中,秋田县有一处农田含镉已高达1ppm,而0.4ppm以上的田块多达95处,显然,时隔30年,镉污染问题仍未结束,镉米再次成为日本国民关注的热点。

    如果污染程度果真如此严重,政府就该做彻底调查,以免除国民的不安。可是像白马村的那种调查及公布方式全国并不多见,有专家抱怨粮食厅,身为中央一级的政府部门对此问题却脚踩两条船。因为1997、1998两年的稻米产量调查没有公布含镉浓度超过0.4ppm的地块,去年,在2000年的调查结果中才首次公布,所辖市镇村超过0.4ppm的地块共47处。与1999年的调查结果相比,已从936处减至389处。不过,这只是在有关村镇同意公布的基础上的调查结果,至于有多少村镇不配合调查尚不得而知。而且即便389处当中也有1/4的102处位于白马村的范围之内,所以,镉米问题的实情仍未明朗。“民众的恐慌心理已是无争的事实,而如何让消费者放心地吃上白马村的大米才是第一位的工作。为此,必须做彻底调查。”参与制定治理措施的长野县农业技术科的中村科长说。

    比治理更为紧迫的课题

    听到1997、1998年粮食厅的调查结果,秋田县也慌乱起来,马上自行着手本地区的调查。因为,地处历史上的矿区,污染问题肯定躲不过去。秋田县的调查方法是从稻田中逐块割取植株的青苗法,与粮食厅采用的不分田块进行的混合法相比,查出的浓度会明显偏高。但是,这样更便于找出污染田块,也就更有利于划出污染区域,制定诸如置换土壤等治理措施。大米的质量并非完全靠品尝,在安全性上,相关信息如何公开也是需要综合衡量的条件之一。像秋田县、白马村以及后来行动起来的新潟县等能公布调查结果的地方并不多,这种局面持续下去,开展治理的地区和按兵不动的地区之间必然形成明显的质量等级差,而且差距会越来越大。不做调查,而且设法“捂盖子”,最终不仅加害消费者,作为稻米产地在自身受害的同时还将失去市场。

    目前,联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)以合作委员会方式正在制定含镉谷物的安全食用标准,有关稻米部分,据说0.2ppm这一数值已得到多数委员的赞成。按东京都的检查,1981-1998年间,在东京都上市的大米含镉超过0.2ppm的占4.3%,联合国的新标准出台以后,日本将面临一次大规模的防污染综合治理。

    新的污染源的出现也让人普遍担心,镍镉电池随意丢弃正在加重对土壤的污染,而这种电池的回收率不到20%。据认为,大米含镉的浓度从整体来看并不算高,在多品种上市的大米流通环节上,还没到为害健康、不可食用的程度。值得担心的倒是产稻区农户自家食用部分,他们自己手里往往都是含镉超标的大米,这部分虽然对消费者不会构成健康威胁,可是,生产者在提供粮食的同时他们本身也是消费者,他们的健康问题绝不是因此就可以忽略的。更为严峻的是贻害的时间跨度,当年的痛痛病从20世纪50年代的污染到70年代暴露在患者身上,前后历时20多年。治理是个面向未来的课题,而过去几年中已经潜藏下来的将于何时表现出来,又该如何去应对则是当前更紧迫的课题。

    土壤污染及其对人类健康的影响

    土壤是指陆地表面具有肥力、能够生长植物的疏松表层。土壤不但为植物生长提供机械支撑能力,并能为植物生长发育提供所需要的水、肥、气、热等肥力要素。

    土壤污染问题需要人们的关注

    土壤污染是指向土壤中施用和排放物质,引起土壤质量下降,造成农作物产量和质量下降,或通过食物链影响人体健康的现象。

    一、土壤污染的来源

    近年来,由于人口急剧增长,工业迅猛发展,固体废物不断向土壤表面堆放和倾倒,有害废水不断向土壤中渗透,大气中的有害气体及飘尘也不断随雨水降落在土壤中,导致了土壤污染。

    凡是妨碍土壤正常功能,降低作物产量和质量,还通过粮食、蔬菜、水果等间接影响人体健康的物质,都叫做土壤污染物。

    土壤污染物的来源广、种类多。主要来源于工业和城市的废水、用污水灌溉、大气中污染物通过沉降和降水落到地面的沉降物、施用农药和化肥、牲畜的排泄物以及堆放的固体废物、动物与人的尸体等。种类主要包括:无机污染物(如重金属、酸、盐等)、有机农药(如杀虫剂、除莠剂等)、有机废弃物(如生物可降解或难降解的有机废物等)、化肥、污泥、矿渣和粉煤灰、放射性物质、寄生虫、病原菌和病毒等。

    1.污水灌溉对土壤的污染

    生活污水和工业废水中,含有氮、磷、钾等许多植物所需要的养分,所以合理地使用污水灌溉农田,一般有增产效果。但如果污水中含有重金属、酚、氰化物等许多有毒有害的物质,如果污水没有经过必要的处理而用于农田灌溉,或直接流入地下土壤中,则会将污水中有毒有害的物质带至农田,污染土壤。例如冶炼、电镀、燃料、汞化物等工业废水能引起镉、汞、铬、铅、铜、砷、锌、镍等重金属污染;石油化工、肥料、农药等工业废水会引起酚、三氯乙醛、多环芳烃、多氯联苯、三氯乙醛、甲烷、农药等有机物的污染。

    2.大气污染对土壤的污染

    大气中的有害气体主要是工业中排出的有毒废气,它的污染面大,会对土壤造成严重污染。工业废气的污染大致分为两类:气体污染,如二氧化硫、氟化物、臭氧、氮氧化物、碳氢化合物等;气溶胶污染,如粉尘、烟尘等固体粒子及烟雾、雾气等液体粒子,它们通过沉降或降水进入土壤,造成污染。例如,有色金属冶炼厂排出的废气中含有铬、铅、铜、镉、锌、镍等重金属,对附近的土壤造成污染;生产磷肥、氟化物的工厂会对附近的土壤造成粉尘污染和氟污染。大气沉降物对土壤污染是多方面的。例如,大气受二氧化硫污染形成酸雨,可引起土壤酸化、土壤盐基饱和度降低;大气层核试验的散落物可造成土壤的放射性污染,公路两侧因空气中铅含量高,铅沉降可使公路两侧土壤受铅污染。

    3.化肥对土壤的污染

    施用化肥是农业增产的重要措施,但不合理的使用,也会引起土壤污染。长期大量使用氮肥,会破坏土壤结构,造成土壤板结,生物学性质恶化,影响农作物的产量和质量。过量地使用硝态氮肥,会使饲料作物含有过多的硝酸盐,妨碍牲畜体内氧的输送,使其患病,严重的导致死亡。

    就连以往认为有益的有机肥也发生了质的变化,由于禽畜饲料中大量添加了铜、铁、锌、锰、钴、硒、碘等微量元素、抗生素和生长激素,当这些东西随禽畜粪便排出,作为有机肥进入土壤时,就会污染环境。

    4.农药对土壤的影响

    农药能防治病、虫、草害,如果使用得当,可保证作物的增产,但它是一类危害性很大的土壤污染物,施用不当,会引起土壤污染。

    喷施于作物体上的农药(粉剂、水剂、乳液等),除部分被植物吸收或逸入大气外,约有一半散落于农田,这一部分农药与直接施用于田间的农药(如拌种消毒剂、地下害虫熏蒸剂和杀虫剂等)构成农田土壤中农药的基本来源。

    农药是土壤中主要的有机污染物,直接进入土壤的农药大部分可被土壤吸附。质地黏重的土壤吸附力强,砂土吸附力弱。水分增加时,土壤对农药的吸附力减弱。随着土壤水分的蒸发,农药可从土壤中逸出,进入大气或流入水体中污染大气和水体。土壤有机质含量高,微生物种类多时,会加速土壤中农药的降解,减少农药的残留量。

    5.固体废物对土壤的污染

    工业废物和城市垃圾是土壤的固体污染物。例如,各种塑料袋、农用塑料薄膜作为大棚、地膜覆盖物被广泛使用,如果管理、回收不善,大量残膜碎片散落田间,会造成农田“白色污染”。又如废弃的干电池主要含铁、锌、锰等,此外还含有微量的汞,也可污染土壤。汞的挥发温度低,是一种毒性较大的重金属,锰也具有很强的神经毒性。这些固体污染物既不易蒸发、挥发,也不易被土壤微生物分解,是一种长期滞留土壤的污染物。

    二、土壤污染的特点

    受到污染的土壤,本身的物理、化学性质发生改变,如土壤板结、肥力降低、土壤被毒化等,还可以通过雨水淋溶,污染物从土壤传入地下水或地表水,造成水质的污染和恶化。受污染土壤上生长的生物,吸收、积累和富集土壤污染物后,通过食物链进入人体,可造成对人的影响和危害。土壤由于自身的特性,或接纳一定的污染,具有缓和和减少污染的自净能力。但土壤不易流动,自净能力十分有限,所以,保护土壤不受污染十分重要。土壤污染的特点有以下几点:

    1.土壤污染具有隐蔽性和滞后性

    大气污染、水污染和废弃物污染等问题一般都比较直观,通过感官就能发现。而土壤污染则不同,它就像一个看不见的隐形杀手,具有隐蔽性和滞后性,它需要通过土壤样品分析化验、农作物残留检测才能确定,甚至通过研究对人畜健康状况的影响才能确定。这种隐蔽性又使其对人或牲畜健康的影响往往在污染发生后很长时间才能发现。因此,土壤污染从产生污染到出现问题通常会滞后较长的时间。如日本的“痛痛病”经过了10-20年之后才被人们所认识。

    2.土壤污染的累积性

    污染物质在大气和水体中,一般都比在土壤中更容易迁移。这使得污染物质在土壤中并不像在大气和水体中那样容易扩散和稀释,因此容易在土壤中不断积累而超标,同时也使土壤污染具有很强的地域性。

    3.土壤污染具有不可逆转性

    重金属对土壤的污染基本上是一个不可逆转的过程,许多有机化学物质的污染也需要较长的时间才能降解。譬如:被某些重金属污染的土壤可能要100-200年时间才能够恢复。

    4.土壤污染很难治理

    如果大气和水体受到污染,切断污染源之后通过稀释作用和自净化作用也有可能使污染问题不断逆转,但是积累在污染土壤中的难降解污染物则很难靠稀释作用和自净化作用来消除。

    土壤污染一旦发生,仅仅依靠切断污染源的方法则往往很难恢复,有时要靠换土、淋洗土壤等方法才能解决问题,其他治理技术可能见效较慢。因此,治理污染土壤通常成本较高、治理周期较长。鉴于土壤污染难于治理,而土壤污染问题的产生又具有明显的隐蔽性和滞后性等特点,因此土壤污染问题一般都不太容易受到重视。

    三、土壤污染的一般危害

    土壤污染的危害性还没有得到人们的广泛认识。土壤污染的一般危害包括破坏土壤的生态环境、造成经济损失、污染大气与水。

    1.土壤污染对土壤生态的破坏

    化肥引起的土壤污染是使土壤物理性质恶化、土壤胶体分散、结构破坏和土壤质地板结,还可使土壤酸化。土壤本身含有大量的微生物,在阳光、空气、水的作用下,微生物将土壤中的有机物降解,变成可被植物当做肥料吸收利用的腐殖质。如果土壤板结、胶体破坏,使土壤固水功能丧失,土壤沙化,使微生物失去生存环境,或土壤酸化、盐碱化,均会影响到土壤微生物的生存,从而破坏了土壤原有的生态结构和平衡,使其功能受损。

    2.土壤污染会带来严重的经济损失

    许多人,包括一些领导,只注意到了企业产生的经济效益,却没有注意到它们对环境破坏带来的巨大经济损失。土壤污染使土壤功能损害,土地沙化,导致粮食减产,甚至绝收。我国每年仅因土壤重金属污染造成的粮食减产就达1000多万吨,每年被重金属污染的粮食多达1200万吨,共约合人民币200亿元。如我国辽宁沈阳张士灌区由于长期引用工业废水灌溉,导致土壤和稻米中重金属镉含量超标,人畜不能食用。土壤不能再作为耕地,只能改作他用。

    土壤污染是工业化的副产品。可以说所有的污染源都来源于工业生产。据报道,目前我国受镉、砷、铬等重金属污染的耕地面积近3亿亩,其中“三废”污染耕地1.5亿亩,因固体废弃物堆放占用和毁损农田面积达200万亩以上;受到大气污染的耕地达8000万亩以上;污水灌溉农田面积占全国总灌溉面积的7.3%;遭受农药污染的农田面积达1.4亿亩,平均每公顷施用农药约14千克,比发达国家高出1倍,而有效率却只有30%,大量农药流失进入大气、水体、土壤及农产品中,土壤中的农药残留量逐年增加。

    3.土壤污染导致大气和水的污染

    污染的土壤表土会在风力或水力的作用下进入大气和水体中,导致大气、地表水、地下水污染,带来其他次生生态环境问题。如城市人口密度大,表土的污染物质可以随扬尘通过呼吸系统进入人体,影响健康。另外,土壤中的污染物会通过降水等逐渐转移到地下水中,造成地下水污染。上海川沙污灌区的地下水中就检测出了氟、汞、镉、砷等重金属;成都市郊有的农村水井也因土壤污染导致井水中的汞、铬、酚、氰等污染物超标。

    四、土壤污染对人类健康的危害

    当土壤中含有害物质过多,超过土壤的自净能力,就会引起土壤的组成、结构和功能发生变化,微生物活动受到抑制,有害物质或其分解产物在土壤中逐渐积累,通过“土壤→植物→人体”,或通过“土壤→水→人体”间接被人体吸收,达到危害人类健康的程度。土壤污染对健康的危害依据污染物的不同而不同。

    施用人畜粪便做肥料造成土壤污染,主要是对其处理不够,其中的寄生虫、病菌和病毒带入土中,可影响作物生长和人体健康。另外动物和人的尸体,尤其是病死后直接土葬,可导致尸体中病菌污染土壤。污染土壤中的寄生虫、病菌和病毒可附着在蔬菜上而被吃入人体,人们也可通过接触污染土壤而染病。有研究表明,致病微生物在土壤中可以存活相当长的时间,如霍乱弧菌可存活8-60天,痢疾杆菌可存活22-142天,沙门氏菌可存活70天,而寄生虫卵在土壤中的存活时间则更长,如蛔虫卵可存活2年以上。

    农药污染土壤大多因为在土壤中长期残留,如有机氯农药在土壤中降解一半的时间要几年到几十年,并在作物体内富集,可长期影响作物和人体。农作物从土壤中吸收农药,在根、茎、叶、果实和种子中积累,通过食物、饲料危害人体和牲畜的健康。有机磷农药和有机氯农药会造成人体急慢性中毒。有机磷农药是一种神经毒剂,它能抑制体内的胆碱酯酶,造成乙酰胆碱聚集,导致神经功能紊乱等。急性中毒者表现症状有:恶心、呕吐、呼吸困难、瞳孔缩小、肌肉痉挛、神志不清等。慢性中毒者主要症状有:头痛、头晕、乏力、食欲缺乏、恶心、气短、胸闷等。有机氯农药慢性中毒似有机磷农药中毒症状,并有腰痛、肝肿大和肝功能异常等症状。此外,有机氯农药还可以对人和动物的内分泌系统、免疫功能、生殖功能等造成广泛影响。动物实验显示还有致突变、致畸、致癌的作用。

    土壤重金属污染对健康的危害主要通过农作物的富集而污染粮食,通过食物链的作用,人们摄入污染的粮食、蔬菜而影响身体健康。土壤中容易造成农作物富集并对机体危害较大的金属污染物有镉(Cd)、汞(Hg)、铬(Cr)、铅(Pb)等。农作物体内的重金属主要是通过根部从被污染的土壤中吸收的。前面介绍过的1955年发生在日本的“痛痛病”事件,就是一起典型的由于镉(Cd)污染河水、再用污染的河水灌溉农作物、人食用了污染的粮食而导致镉中毒的严重公害病。铅对神经系统具有毒性作用,长期食用含铅过高的粮食会导致贫血、神经系统损害、智力障碍和肾损害。铬(Cr)有毒,对皮肤、黏膜有腐蚀作用,而且还具有致癌和致畸作用。汞对肝脏、肾和神经均具有毒性作用。砷(As)具有剧毒,也有致癌和致畸作用。

    土壤重金属污染使农副产品质量不断下降,许多地方的粮食、蔬菜、水果等食物中的重金属含量超标或接近临界值。一些被污染的耕地生产出了“镉米”,一些污染灌区的蔬菜出现难闻异味。土壤污染通过食物链富集到人和动物身体中,危害健康,引发疾病。据调查,广西某矿区因污水灌溉使稻米含镉浓度严重超标,当地居民长期食用这种“镉米”已经达到“痛痛病”的第三阶段。有的地区因长期饮用污水,很多人患有各种疾病。

    另外,土壤中的重金属还可随雨水流入河中污染河水、随雨水浸入地下污染地下水,进而通过饮水影响人体健康。土壤中的重金属也可随扬尘飘浮在空气中污染空气,并随空气进入人体而影响人体健康。

    长期使用化肥,特别是氮肥,可使蔬菜,如卷心菜、菠菜、芹菜、青菜等中硝酸盐的含量增加。含硝酸盐的蔬菜在加工条件下会转化成亚硝酸,而亚硝酸在缺氧条件下会转化为亚硝酸盐,亚硝酸盐在酸性条件下可以合成亚硝胺。现已证明,亚硝胺可以引起肝、食道、胃等器官的肿瘤;也可诱发脑、大小肠、皮肤、肾、喉、肺、鼻腔、胰、膀胱、造血器官、淋巴等的肿瘤。

    总之,土壤污染对健康的影响就像一个隐形杀手,具有隐蔽性和滞后性,虽然它没有空气污染、水污染那样对健康有明显影响,但它却悄悄地、慢慢地毒害着我们的身体。在我们现代的许多疾病中,尤其是像癌症中,都可以找到土壤污染的影子。因此,爱护我们的土地,减少施用化肥,减少施用农药,不乱倒垃圾,爱护环境,爱护我们的空气,爱护我们的水源,就是在爱护我们的健康,就是在爱护我们自己。

    我国发生的土壤污染案例

    一、甘肃铅污染事件

    2006年9月12日,甘肃铅污染事件,造成甘肃省陇南市徽县水阳乡新寺、牟坝两个村354人血铅超标,因血铅超标问题住院的群众共179人。其中14岁以下171人,14岁以上的8人。

    造成血铅超标事故的徽县有色金属冶炼有限责任公司周边400米范围内土地已经全部被污染。经过陇南市环保局环境监测站对徽县有色金属冶炼有限责任公司周边400米范围内的7个监测点进行的土壤总铅浓度的初步监测,发现:1-5厘米表层土壤总铅浓度为16-187毫克/千克,超出背景值0.83-2.46倍;15-20厘米耕层土壤总铅浓度有3个监测点高出背景值0.69-1.8倍,有两个高出背景值5.2-12.2倍。

    二、陕西省龙岭村癌症现象

    陕西省华县瓜坡镇龙岭村是一个独立的自然村,位于华县县城8000米外一个形似龙脊的土峁上。自1974年村上发现第一例食道癌患者至今,该村共死亡55人,其中30人死于癌症,其余人死于肺心病、脑血管病等,无一例自然死亡。全村人口从154人锐减至77人,癌病患者和死亡人数连年增多,且呈年轻化。龙岭村几十年来被癌魔笼罩,最终发现该村的土壤污染十分严重。

    在龙岭村西北方4000米远是陕西化肥厂和复合化肥厂,西北风将工厂散播的悬浮颗粒污染物吹到龙岭村,使全村空气、水、耕植地、非耕植地以及室内用地、粮食作物等都受到了铅、铬、砷、铜、锌、镍、锰、磷等的污染。当地生产的面粉铅含量超出国家标准1.6倍,属重污染;铬超出国家标准2.98倍,属严重污染;芹菜中镉、铅、汞、砷、铬都超标,其中汞高出国家标准16倍、铅高出国家标准83.5倍,属特级污染;中药柴胡中镉、铅、汞、砷、铬都超标,其中铅高出国家标准91.5倍;豆角叶中铅高出国家标准191倍;核桃中铬高出国家标准2.9倍;油菜子中铅高出国家标准75倍。

    三、沈抚灌渠闹出的“笑话”

    建于1961年的沈抚灌渠,总投资5000多万元,全长近百千米,流经沈阳和抚顺两市4个县区的11个乡镇。当初建渠的目的是为了保护沈、抚两市沿浑河的水源,主要将抚顺的生活污水和工业废水引出。

    当时人们惊喜地发现,灌渠流域内的农作物长势好、且产量高,灌溉面积15万亩,受益人口达20余万,人们称誉灌渠为“大米河”。这对于正处于“三年自然灾害”、粮食匮乏的中国而言,沈抚灌渠成为利用污水“变废为宝”灌溉农田的典型。据专家分析,当初的沈抚灌渠所接纳的主要是生活污水,而几家石油企业排出的含氨、氮等成分的废水,其功效相当于施用化肥。

    随着工业的迅猛发展和人口的剧增,灌渠内各种污染物的长年积淀,使沈抚灌渠的水质日趋恶化。中科院沈阳应用生态研究所的多年跟踪调查表明,沈抚灌渠水体严重污染,已导致沿岸土壤中毒、农作物大幅度减产且污染物残留量较大。而辽宁省卫生防疫部门的一份报告明白无误地显示,沈抚灌渠流域地区的人群与清水地区的人群相比,患病率、患绝症率和死亡率及畸胎率,均明显高出一倍多。

    当时沈抚灌渠作为污灌的典型,曾向全国推广,甚至还要到联合国去介绍经验。现在想想,幸好当初没去,否则还不成了笑话。

    还人类一片净土

    土壤污染防治是防止土壤遭受污染和对已污染土壤进行改良、治理的活动。土壤保护应以预防为主。预防的重点应放在对各种污染源排放进行浓度和总量控制;对农业用水进行经常性监测、监督,使之符合农田灌溉水质标准;合理施用化肥、农药,慎重使用下水污泥、河泥、塘泥;利用城市污水灌溉,必须进行净化处理;推广病虫草害的生物防治和综合防治,以及整治矿山防止矿毒污染等。改良治理方面,因重金属污染者可采用排土、客土改良或使用化学改良剂,以及改变土壤的氧化还原条件使重金属转变为难溶物质,降低其活性;对有机污染物如三氯乙醛可采用松土、施加碱性肥料、翻耕晒垄、灌水冲洗等措施加以治理。

    一、防止土壤遭受污染

    土壤污染防治的第一个方面是在源头上进行控制,即有效地降低污染物的排放,这主要有赖于国家环境政策与法规的不断完善和工矿企业技术革新的落实。

    1.科学地进行污水灌溉

    工业废水种类繁多,成分复杂,有些工厂排出的废水可能是无害的,但与其他工厂排出的废水混合后,就有可能变成有毒的废水。因此在利用废水灌溉农田之前,应按照《农田灌溉水质标准》规定的标准进行净化处理,这样既利用了污水,又避免了对土壤的污染。

    2.合理使用农药

    合理使用农药,不仅可以减少对土壤的污染,还能经济有效地消灭病、虫、草害,发挥农药的积极效能。在生产中,不仅要控制化学农药的用量、使用范围、喷施次数和喷施时间,提高喷洒技术,还要改进农药剂型,严格限制剧毒、高残留农药的使用,重视低毒、低残留农药的开发与生产。

    3.合理施用化肥

    根据土壤的特性、气候状况和农作物生长发育特点,配方施肥,严格控制有毒化肥的使用范围和用量。增施有机肥,提高土壤有机质含量,可增强土壤胶体对重金属和农药的吸附能力。如褐腐酸能吸收和溶解三氯杂苯除草剂及某些农药,腐殖质能促进镉的沉淀等。同时,增加有机肥还可以改善土壤微生物的流动条件,加速生物降解过程。

    4.加强环境立法和管理

    加强环境立法和管理,如日本根据土壤污染立法,对特定有害物镉、铜、砷,凡符合规定条件的,即定为治理区,需由当地政府采取治理措施。

    二、污染土壤的修复

    土壤污染防治的第二个方面是对污染土壤的修复,一般采取下列措施:

    1.改革耕作制度

    土壤中污染物的危害程度常与土壤性质密切相关。如有机氯农药在旱作土壤中的残留期可长达数年,而在水田中嫌氧微生物群体的作用下,只需2-3个月即可基本消失;在水田中镉离子易形成难溶性化合物而减轻毒害;砷则相反,在水田中可形成比砷酸毒性更强的亚砷酸。因而可根据这些作用原理调整耕作制度,以减轻土壤污染的危害。

    2.合理利用污染土地

    严重污染的土壤可改种非食用经济作物或经济林木,以减少食品污染。

    3.对污染土壤进行改良

    施用石灰、磷酸盐、氧化铁等化学改良剂,可减轻土壤中重金属的毒害。采用稀酸和氯化铁处理土壤可加速排除土壤中的重金属,但具体实施时要防止污染地下水。客土或深埋等工程措施,是快速和较彻底地治理土壤污染的方法,但工程量较大。各种改良土壤污染的方法目前已经得到了深入的研究,且取得了可喜的进展,形成了一套自己的系统。

    三、污染土壤修复技术

    目前,世界各国对土壤重金属污染修复技术进行了广泛的研究,取得了可喜的进展。具体有如下几种修复措施:

    1.农业生态修复

    农业生态修复主要包括两个方面:一是农艺修复措施。包括改变耕作制度,调整作物品种,种植不进入食物链的植物,选择能降低土壤重金属污染的化肥,或增施能够固定重金属的有机肥等措施,来降低土壤重金属污染。二是生态修复。通过调节诸如土壤水分、土壤养分、土壤酸碱度和土壤氧化还原状况及气温、湿度等生态因子,实现对污染物所处环境介质的调控。

    2.生物修复

    生物修复是利用生物技术治理污染土壤的一种新方法。利用生物削减、净化土壤中的重金属或降低重金属毒性。由于该方法效果好,易于操作,日益受到人们的重视,成为污染土壤修复研究的热点。

    植物修复技术是一种利用自然生长或遗传培育植物修复重金属污染土壤的技术。根据其作用过程和机理,重金属污染土壤的植物修复技术可分为植物提取、植物挥发和植物稳定三种类型。

    植物提取,即利用重金属超积累植物从土壤中吸取金属污染物,随后收割地上部分并进行集中处理,连续种植该植物,达到降低或去除土壤重金属污染的目的。

    植物挥发,其机理是利用植物根系吸收金属,将其转化为气态物质挥发到大气中,以降低土壤污染。

    植物稳定,利用耐重金属植物或超累积植物降低重金属的活性,从而减少重金属被淋洗到地下水或通过空气扩散进一步污染环境的可能性。其机理主要是通过金属在根部的积累、沉淀或根表吸收来加强土壤中重金属的固化。

    微生物在修复被重金属污染的土壤方面具有独特的作用。其主要作用原理是:微生物可以降低土壤中重金属的毒性;微生物可以吸附积累重金属;微生物可以改变根系微环境,从而提高植物对重金属的吸收、挥发或固定效率。如动胶菌、蓝细菌、硫酸还原菌、柠檬酸菌及某些藻类,有良好的效果。

    3.化学修复

    化学修复就是向土壤投入改良剂,通过对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用,以降低重金属的生物有效性。该技术关键在于选择经济有效的改良剂,常用的改良剂有石灰、沸石、碳酸钙、磷酸盐、硅酸盐和促进还原作用的有机物质,不同改良剂对重金属的作用机理不同。施用石灰或碳酸钙主要是提高土壤pH值,促使土壤中的重金属元素形成氢氧化物或碳酸盐结合态盐类沉淀。有人研究指出,利用一些对人体无害或有益的金属元素的拮抗作用,也可以减少土壤中重金属元素的有效性。

    化学修复是在土壤原位上进行的,简单易行。但并不是一种永久的修复措施,因为它只改变了重金属在土壤中存在的形态,金属元素仍保留在土壤中,容易再度活化危害植物。

    4.物理修复

    电动修复是通过电流的作用,在电场的作用下,土壤中的重金属离子和无机离子以电渗透和电迁移的方式向电极运输,然后进行集中收集处理。该方法特别适合于低渗透的黏土和淤泥土,可以控制污染物的流动方向。电动修复是一种原位修复技术,不搅动土层,并可以缩短修复时间,是一种经济可行的修复技术。

    电热修复是利用高频电压产生电磁波,产生热能,对土壤进行加热,使污染物从土壤颗粒内解吸出来,加快一些易挥发性重金属从土壤中分离,从而达到修复的目的。该技术可以修复被汞和铯等重金属污染的土壤。另外可以把重金属污染区土壤置于高温高压下,形成玻璃态物质,从而达到从根本上消除土壤重金属污染的目的。

    土壤淋洗是利用淋洗液把土壤固相中的重金属转移到土壤液相中去,再把富含重金属的废水进一步回收处理的土壤修复方法。该方法的技术关键是寻找一种既能提取各种形态的重金属,又不破坏土壤结构的淋洗液。目前,用于淋洗土壤的淋洗液较多,包括有机或无机酸、碱、盐和螯合剂。

    5.工程措施修复

    通过客土、换土和深耕翻土等措施,可以降低土壤中重金属的含量,减少重金属对土壤-植物系统产生的毒害,从而使农产品达到食品卫生标准。深耕翻土用于轻度污染的土壤,而客土和换土则实用于重污染区。工程措施是比较经典的土壤重金属污染治理措施,它具有彻底、稳定的优点,但实施工程量大、投资费用高,破坏土体结构,引起土壤肥力下降,并且还要对换出的污土进行堆放或处理。

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