??摘要:近年來,隨著《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》的出臺(tái),土壤污染問題越來越受到重視。本文從土壤鹽堿化、重金屬、多環(huán)芳烴(PAHs)、 持久性有機(jī)物(POPs)污染等角度,分析了環(huán)渤海地區(qū)土壤污染現(xiàn)狀,并對(duì)引起環(huán)渤海地區(qū)土壤污染的主要因素進(jìn)行了探究,以期為未來環(huán) 渤海地區(qū)土壤污染治理提供科學(xué)依據(jù)和指導(dǎo)。
關(guān)鍵詞:土壤污染;現(xiàn)狀;建議;環(huán)渤海地區(qū)
隨著習(xí)近平總書記關(guān)于生態(tài)文明建設(shè)中著力推進(jìn)重金 屬污染和土壤污染綜合治理的提出,以及《土壤污染防治行 動(dòng)計(jì)劃》的出臺(tái),土壤污染治理越來越受到重視。環(huán)渤海是 我國(guó)北部沿海地區(qū)重要的經(jīng)濟(jì)帶,在對(duì)外開放沿海發(fā)展戰(zhàn)略 中,占有極為重要的地位,是中國(guó)唯一的半封閉性內(nèi)海,海 域面積約為 77 000 km2。渤海北臨河北省秦皇島、遼寧省葫 蘆島,南接山東省煙臺(tái)、威海,西與天津接壤,南匯入黃海。
渤海沿岸有大量?jī)?nèi)陸河流的入海口,著名的有黃河、遼 河、灤河和海河等[1]。這些河流流經(jīng)不同的地區(qū),溶解了沿河 土壤中的大量有機(jī)質(zhì),給渤海沿岸帶去大量且復(fù)雜的有機(jī) 物,使得渤海沿岸成為了貝類、魚類等水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的“天然 漁場(chǎng)”[2]。這意味著,渤海海水成分的變化與陸地土壤息息相 關(guān),海水成分的變化也會(huì)反作用于環(huán)渤海地區(qū)的土壤中。因 此,研究環(huán)渤海地區(qū)土壤污染現(xiàn)狀對(duì)了解與改善海水污染問 題有著重要的意義。
根據(jù)土壤污染的來源,將環(huán)渤海地區(qū)土壤典型污染分為 兩大類。一是海水對(duì)土壤侵蝕造成的污染,其中最典型的是 土壤鹽漬化問題。二是由于人為活動(dòng)對(duì)土壤造成的污染,例 如重金屬污染、多環(huán)芳烴(PAHs)污染、氮磷污染、持久性有 機(jī)污染物(POPs)污染等。為全面了解環(huán)渤海土壤污染情況, 本文通過收集近 30 a 大量相關(guān)文獻(xiàn)資料,對(duì)環(huán)渤海地區(qū)土 壤污染的現(xiàn)狀、成因及未來的發(fā)展趨勢(shì)加以分析研究。
1 土壤鹽堿化污染分析
根據(jù)周在明等[3]對(duì)不同深度共計(jì) 996 個(gè)取樣點(diǎn)的數(shù)據(jù) 統(tǒng)計(jì)可以看出,2010 年環(huán)渤海低平原地區(qū)的土壤含鹽量隨 著土層深度增加普遍下降,當(dāng)達(dá)到某一深度時(shí),含鹽量少量 上升。對(duì)同一地區(qū)不同深度的土壤含鹽量進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)表層 5 cm 的土壤含鹽量明顯高于其他土層深度,當(dāng)深度達(dá)到 40 cm 時(shí),土壤含鹽量有少量的回升,這意味著土壤鹽漬化 污染主要出現(xiàn)在環(huán)渤海表層土壤中。對(duì)環(huán)渤海不同地區(qū)各 層土壤含鹽量進(jìn)行橫向?qū)Ρ瓤梢园l(fā)現(xiàn),從內(nèi)陸到沿海地區(qū), 各層土壤含鹽量均逐漸增加,越接近沿海地區(qū),同層土壤的 含鹽量越高,受土壤鹽漬化危害比較嚴(yán)重的地區(qū)有唐山、天 津等濱海低平原區(qū)[4]。
隨著我國(guó) GIS 技術(shù)的發(fā)展,研究土壤鹽漬化問題的方 法也逐漸豐富。田言亮等[5]在用 GIS 分析技術(shù)后提出,除去 部分較為特殊的地區(qū)外,環(huán)渤海地區(qū)土壤含鹽量普遍小于 2 g/kg,屬于輕度非鹽化狀態(tài)與輕度鹽化狀態(tài)。隨著土壤深 度 的 增 加,變 異 程度 略 微 減 弱,說 明 下 層 土 壤 性 質(zhì) 較 上 層 土壤平均。此外,還提出了影響土壤鹽漬化的 3 個(gè)主成分因 素。第一主成分為氯化物與硫酸鹽,是導(dǎo)致土壤鹽漬化的首 要因素;第二主成分為 pH 與堿度;第三主成分為總?cè)芙夤?體。3 個(gè)主成分的共同作用導(dǎo)致了土壤鹽漬化問題的加劇。
2 PAHs 污染分析
PAHs 是廣泛存在于環(huán)境中的污染物,其特點(diǎn)為微量、 有機(jī)物、有毒性。1976 年美國(guó)環(huán)境保護(hù)署將 16 種包括萘、苊 烯等的 PAHs 列入黑名單。焦文濤等[6]就環(huán)渤海北部土壤的 PAHs 進(jìn) 行了 研 究,經(jīng) 計(jì) 算 得 出 該 16 種典 型 PAHs 污 染 物 在當(dāng)?shù)赝寥乐械臍堄嗔科骄禐?309.5 ng/g,處于中低等污 染水平,以 4~6 環(huán)的高環(huán)有機(jī)物為主要污染物。左 謙等[7]調(diào) 查發(fā)現(xiàn),環(huán)渤海西部土壤 PAHs 殘余量平均值為 546 ng/g, 處于中低等污染水平,具有較高濃度的樣點(diǎn)多分布在京津 唐地區(qū),以萘與 4~5 環(huán)芳烴為主要污染物。環(huán)渤海東部地區(qū) 選擇遼寧地區(qū)進(jìn)行研究,根據(jù)王震[8]的研究發(fā)現(xiàn),遼寧地區(qū) 土壤中 PAHs 平均值為 1 000 ng/g,與世界其他城市相比,大 連土壤中 PAHs 處于中等污染水平,以 3~4 環(huán)芳烴為主要污 染物。
如表 1 所示,從整體上來看,PHE、PYR、CHR 的平均濃 度普遍偏高,而 ACE、ACY 的含量相對(duì)偏低。由主成分分析可知,研究區(qū)土壤中 PAHs 主要來源為不完全燃燒的燃料和 石油源。此外,在承德、張家口、山東西北部平原地帶 PAHs 濃度普遍較低。
3 POPs 污染
環(huán)渤海地區(qū)是我國(guó)重要化工生產(chǎn)基地,在過去長(zhǎng)達(dá) 30 a 的時(shí)間內(nèi),生產(chǎn)了大量六六六、DDT 等 POPs,大量 POPs 對(duì) 周邊土壤、水環(huán)境造成嚴(yán)重污染,其中包括天津大沽化工廠 等主要化工廠。在現(xiàn)階段,環(huán)渤海的持久性有機(jī)污染物以有 機(jī)氯為主,其來源以化工企業(yè)產(chǎn)品與廢物排放為主[9-10]。
李成[11]對(duì)環(huán)渤海西部的唐山地區(qū)進(jìn)行研究,分析研究數(shù) 據(jù)可以發(fā)現(xiàn),唐山地區(qū)土壤中二噁英、多氯聯(lián)苯和六氯苯的 毒性當(dāng)量(WHO-TEQ)平均為 3.43 pg/g,與國(guó)內(nèi)外一些工業(yè) 地區(qū)和城市中度污染水平相當(dāng);環(huán)渤海東部的遼寧地區(qū)總二 噁英的平均濃度為 29.7 pg/g、多氯聯(lián)苯平均濃度為 66.2 pg/g, 二者毒性當(dāng)量總和范圍在 0.13~1.05 pg/g 之間,毒性當(dāng)量平 均值為 0.41 pg/g,其中二噁英平均毒性當(dāng)量為 0.34 pg/g,占 毒性當(dāng)量 70%以上。
與其他地區(qū)相比,環(huán)渤海東部地區(qū)總體污染水平不高, 二噁英與多氯聯(lián)苯處于較低的污染水平,對(duì)該地區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn) 影響不大;環(huán)渤海西部地區(qū)污染稍偏高,但也尚未達(dá)到會(huì)產(chǎn) 生嚴(yán)重后果的程度。
4 重金屬污染
由表 2 中數(shù)據(jù)可以看出,除了東部大連地區(qū)的鎘元素 之外,其余環(huán)渤海地區(qū)土壤重金屬均滿足《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo) 準(zhǔn)》(GB 15618—2008)中規(guī)定的土壤無機(jī)污染物 環(huán) 境 質(zhì) 量 二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[12-15]。這表明環(huán)渤海地區(qū)土壤質(zhì)量良好,暫未出現(xiàn) 且短期內(nèi)也不會(huì)出現(xiàn)大規(guī)模的重金屬污染。
遼寧沈撫、海城、盤錦植煙區(qū)土壤重金屬 Cr、Ni、Cu、As 含量均達(dá)到土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn);在盤錦評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi) Cd、 As、Zn 元素呈現(xiàn)出累積的趨勢(shì),而在海城區(qū)內(nèi),Pb、Cu、Hg、 Cd 在同深度土層中含量有明顯增高;在沈撫區(qū)內(nèi) Cu和 Zn 造成的污染范圍最大,Cd 造成污染最為嚴(yán)重,Pb 污染相對(duì) 較輕[16-19]。郭海全等[20]研究表明,渤海西部的河北平原上,環(huán) 境質(zhì)量等級(jí)處于三級(jí)與超三級(jí)的土壤面積占比按不同重 金屬分為:Cd 0.52%、Hg 0.04%、As 0.03%、Cu 0.15%、Pb 0、Cr 0.09%、Zn 0.1%、Ni 0.605%。從以上數(shù)據(jù)可以看出,幾乎所有 土壤均未受到很嚴(yán)重的重金屬污染。土壤重金屬污染是一 個(gè)長(zhǎng)期而不斷累積的過程,重金屬在土壤中可以經(jīng)過一系列 物理化學(xué)的過程,形成不同的化學(xué)形態(tài),影響土壤理化性質(zhì)。 根據(jù)蔡 奎等[21]記錄的數(shù)據(jù),土壤 pH 值與 Cd、Cr、Pb、Hg 等 重金屬的不同結(jié)合態(tài)呈負(fù)相關(guān),說明隨著 pH 值的降低,可 能會(huì)加速重金屬在土壤中的形態(tài)轉(zhuǎn)化,從而導(dǎo)致土壤重金屬 含量增高。根據(jù)崔元俊等[22]的調(diào)查,土壤酸化可增加 Ni、Zn、 Cd、Hg 離子交換態(tài)與水溶態(tài)的含量,從而導(dǎo)致生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。
5 土壤氮、磷元素的污染
氮、磷都是土壤重要的組成部分。氮是構(gòu)成蛋白質(zhì)的主 要成分,對(duì)植物莖葉生長(zhǎng)有重要的作用,與產(chǎn)量密切相關(guān), 磷能有效促進(jìn)幼苗根系的生長(zhǎng),改善果實(shí)品質(zhì),二者均不會(huì) 對(duì)土壤造成污染。但是環(huán)渤海地區(qū)地理?xiàng)l件特殊,土壤中的 氮、磷很容易轉(zhuǎn)移至渤海的近海域中,引發(fā)赤潮等問題。根 據(jù)劉 成等[23]的水質(zhì)監(jiān)測(cè)報(bào)告可以看出,天津近 10 個(gè)河口入 海口的水質(zhì)對(duì)于 TN、TP 都屬于超 V 類水質(zhì)。由宋南奇等[24] 的記錄發(fā)現(xiàn),過 去 10 a 中,渤 海 一共 出 現(xiàn) 過 5 次 面 積 大 于 1 000 km2 的赤潮現(xiàn)象,其中 1 次出現(xiàn)在渤海東部的大連附 近渤海灣海域,4 次出現(xiàn)在西部的秦皇島近岸海域。面積最大 的一次出現(xiàn)在 2009 年 5 月 31 日的渤海灣附近,赤潮面積達(dá) 4 460 km2;持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的一次出現(xiàn)在 2013 年 5 月 25 日, 一直持續(xù)至 2013 年 8 月 31 日,持續(xù)時(shí)間達(dá) 99 d。由此可見, 內(nèi)陸河流入海導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的問題十分嚴(yán)峻。
6 結(jié)語
6.1 減少陸源氮磷有機(jī)物入海
當(dāng)前環(huán)渤海地區(qū)土壤污染問題是復(fù)雜多樣的。由 于 內(nèi) 河入海勢(shì)必沖刷沿河土壤,所以土壤中的污染物會(huì)被河流 帶入海洋中富集。目前,形勢(shì)最嚴(yán)峻的是土壤中的氮、磷元 素 進(jìn) 入海 洋,導(dǎo)致海洋水體的富營(yíng)養(yǎng)化,從而造成大規(guī)模 的赤潮等災(zāi)害的發(fā)生。從當(dāng)前情況來看,為了避免氮、磷元 素入海對(duì)海水環(huán)境造成更大的壓力,應(yīng)當(dāng)針對(duì)含有氮、磷元 素的有機(jī)污染物進(jìn)行研究,以期減少陸源氮磷有機(jī)物進(jìn)入 海洋。
6.2 建設(shè)排水系統(tǒng)防止土壤鹽漬化
為了防止海洋對(duì)大陸土壤造成破壞,應(yīng)警惕鹽漬化現(xiàn) 象的發(fā)生。土壤鹽漬化表現(xiàn)在有機(jī)質(zhì)降低、營(yíng)養(yǎng)條件變差、 儲(chǔ)水性能差等方面,能直接毒害作物細(xì)胞,導(dǎo)致作物生長(zhǎng)不 良。因此,建議在環(huán)渤海地區(qū)推行建設(shè)現(xiàn)代化排水系統(tǒng),不 僅可以降低地下水位,還能達(dá)到減少土壤鹽分、加速水鹽 換循環(huán)的效果。
6.3 環(huán)渤海東、西、北部土壤污染水平不等
環(huán)渤海東、西、北部土壤中 PAHs 平均含量分別為 1 000.0、 546.0、309.5 ng/g,其中東部地區(qū)土壤 PAHs 含量中等偏高、 西部中等偏低、北部處于低等污染水平,其組分特征分別為 3~4 環(huán)、4~5 環(huán)、4~6 環(huán)的高環(huán) 組分。PAHs 的主要來源為燃 料不完全燃燒、石油源的污染。
6.4 加快對(duì)持久性有機(jī)污染物的降解研究
環(huán)渤海地 區(qū) POPs 污 染 平 均 毒 性 當(dāng) 量(WHO-TEQ)為 0.41 pg/g,主要成分為二噁英,處于中低等污染水平,暫時(shí)不 會(huì)對(duì)環(huán)境及生物造成惡劣影響,但需盡快開展對(duì)持久性有 機(jī)污染物的降解研究,降低其富集性對(duì)環(huán)境的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
6.5 種植植物轉(zhuǎn)移土壤中的重金屬成分
環(huán)渤海地區(qū)重金屬污染較輕,尚未對(duì)土壤及生命體造成 嚴(yán)重影響。因此,可采用植物的原位修復(fù)方法,將土壤中的 重金屬成分吸附轉(zhuǎn)移至植物的地上部分,再進(jìn)行后續(xù)處理。
(本文作者:朱一滔)
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