土壤污染调研报告
健康土壤带来健康生活
——土壤污染调研报告
摘 要：土壤污染是当今社会面临的重要环境问题之一,已经对人体健康构成了严重威胁。本文将土壤污染物分为有机污染物、机污染物、生物污染物和放射性污染物,并阐述了各类污染物对人体健康的危害,介绍了具有广阔应用前景的污染土壤修复技术及生态循环农业。
关键词：土壤污染；污染源；污染物质；危害；人体健康；修复技术
1.引言
人类及其它生物能在地球上生存，并非偶然。这是因为地球上的一切生命都依赖着覆盖地球表面的一层脆弱松散的泥土。没有它，生物就永远不会从海洋里爬上来；就不会有植物、农作物、森林、动物和人类。这层宝贵的表土，就是我们赖以生存的土壤。土壤犹如地球的地膜，位于地球“气圈”“水圈”“生物圈”与“岩石圈”的交接界面，构成了地球的“土壤圈”。土壤不仅是我们人类生活的基础，而且也是地球上最主要的一种物质，更是人类基本生活的来源和保障。“民以食为天，食以土为本”，道出了土壤对人类生存，特别是对农业的重大作用。由于人口不断增加，人类对食物的需求越来越大，土壤在人类生活中的作用也越来越大。然而，目前我国的土壤问题日趋严重，食物安全受到了严重的威胁，已到了必须采取行动的时刻。
2.土字解译
土：《淮南子·说林训》：“土壤布在田，能者以为富。”《后汉书·公孙述传》：“ 蜀地沃野千里，土壤膏腴。”李贤注：“无块曰壤。” 宋苏舜钦《升阳殿故址》诗：“瓦砾虽费犁，土壤颇肥衍。”
壤：许慎“壤，柔土也，无块曰壤”；郑玄：“以人所耕而树艺焉则曰壤”。
土壤由岩石风化而成的矿物质、动植物，微生物残体腐解产生的有机质、土壤生物（固相物质）以及水分（液相物质）、空气（气相物质），氧化的腐殖质等组成。固体物质包括土壤矿物质、有机质和微生物通过光照抑菌灭菌后得到的养料等。液体物质主要指土壤水分。气体是存在于土壤孔隙中的空气。土壤中这三类物质构成了一个矛盾的统一体。它们互相联系，互相制约，为作物提供必需的生活条件，是土壤肥力的物质基础。土壤是岩石圈表面的疏松表层，是陆生植物生活的基质和陆生动物生活的基底。土壤不仅为植物提供必需的营养和水分，而且也是土壤动物赖以生存的栖息场所。土壤环境是一个系统,由土壤的内部环境、外部环境和界面环境组成;土壤环境还是一个动态的活系统,存在着物质交换、能量循环和生命体代谢繁衍。土壤在整个生态系的统循环中,有着举足轻重的特殊意义。当今,土壤环境系统不仅仅具有自然特征,而且在人类长期的利用和改造过程中被打上了人的烙印。土壤是一种资源,而在这种资源的利用过程中,却产生了很多新的环境问题。
3.土壤污染
土壤是生态系统物质交换和物质循环的中心环节,是各种废弃物的天然收容和净化处理场所。土壤污染主要是指土壤中收容的有机废弃物或含毒废弃物过多, 影响或超过了土壤的自净能力。土壤污染使土壤中某些或某种物质含量过高 ,以致土壤功能受损,理化性质变坏,造成生态基础破坏,从而影响动植物的生存活动。因此,保护环境,杜绝土壤受污染刻不容缓,意义重大。
3.1 土壤污染源
3.1.1农业外源污染因素
农业外源污染是我国工业化、城市化对农业生产环境造成的污染。长期以来 ,我国实行资源高消耗、环境重污染、片面追求经济增长的发展模式,实际上是以巨大的生态环境污染为代价的,因此就造成了大气、水体和土壤的严重污染。固体废弃物是主要的污染源。按其来源不同,主要分为工业废物、矿业废物、农业废物、城市垃圾、放射性废物和传染性的废物等几大类。
3.1.2农业自身污染因素
农业污染源是指养殖类所排泄出来的废物及粪便及在生产操作过程中，使用定量的化学药剂，造成对环境、禽畜、人体的危害。污染物主要包括：化学肥料、农药和除草剂等使用范围不断扩大，数量和品种不断增加。由于农药喷洒过程中，农药或直接落于土壤表面，或通过作物落叶、降雨等再归入土壤，农药残留已经成为土壤的主要污染指标。人、畜、禽粪便长期以来被看成土壤肥料的主要来源，对农业增产起到重要作用。但这些废物除有时传播疾病引起公共卫生外，还会产生严重的水体污染。
3.2 农田土壤中的主要污染物质
农田土壤污染有化学污染、物理污染和生物污染。影响农产品安全质量的主要是化学污染。因此，目前引人关注的也主要是化学污染及化学污染物。化学污染物质可分为:无机污染物和有机污染物两大类。
无机污染物包括对生物有危害作用的元素和化合物，主要指重金属元素如汞(Hg)、镉(Cd)、砷(As)、铅(Pb)、铬(Cr)、铜(Cu)、镍(Ni)、锌(Zn)、钴(Co)等，当前最引人关注的是Hg、Cd、As、Pb、Cr等，尤其是2013年湖南“镉米”事件给人们带来了很大的恐慌;有机污染物包括有机氯类、有机磷类、氨基甲酸酯类、苯氧羧酸类、苯酰胺类等，主要来自化工厂排放和化学农药。
3.3 污染物进入农田途径
土壤中的污染物主要来自工矿业三废(废水、废气、废渣)、机动车尾气排放，以及生活垃圾、污泥、肥料、农药和农膜。但这些污染物质是怎么进入农田中的? 概括起来主要有以下3种路径：
3.3.1大气沉降
每天有大量的粉尘和废气排向大气，而这些物质又以降尘的形式，或伴随着降水回到地面，进入农田，污染土壤。大气沉降物质包括 Hg、Pb、Cd、Zn 等重金属，以及二氧化硫、氟化物、氮（氧）氯化物、碳氢化合物等。大气污染物沉降所造成的土壤污染具有区域范围广和外源污染的特点。某一个区域，即使不使用任何污染物质，也有可能受周边大气污染的影响，以大气污染物沉降的方式造成土壤污染。酸雨是一种典型的大气沉降污染，目前，全国近12.2%的国土受到酸雨的影响。
3.3.2洪水冲积
因洪水造成矿区尾矿库溃坝，或因暴雨造成工矿企业污水泛滥的现象时有发生，造成大面积农田土壤污染，同时还造成灌溉水源的污染。因洪水造成矿区尾矿库溃坝，或因暴雨造成工矿企业污水泛滥的现象时有发生，造成大面积农田土壤污染，同时还造成灌溉水源的污染。
3.3.3农业生产
农业生产过程，包括灌溉、施肥、用药、覆膜，已成为污染物质进入农田土壤的主要路径。
（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。但污水中还含有重金属、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直接用于农田灌溉,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、铜等重金属污染;石油化工、肥料、农药等工业废水会引起酚、三氯乙醛、农药等有机物的污染。
（2）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,约有一半左右散落于农田, 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。此外,农药在杀虫、防病的同时,也使有益于农业的微生物、昆虫、鸟类遭到伤害,破坏了生态系统,使农作物遭受间接损失。
（3）不合理地使用肥料
关于肥料对土壤的污染问题，人们一般只关注化肥，很少关注有机肥。实际上，不仅化肥会污染土壤，有机肥同样也会污染土壤。化肥污染包括3个方面: 一是某些用于生产化肥的原料中所伴生的天然重金属物质在化肥生产过程中未被完全清除，导致化肥中含有重金属而污染土壤，在部分磷肥中存在这种现象，如有学者认为，2013年湖南的“镉米”事件主要是农田使用的磷肥中镉含量高，吴卓耕等人的分析结果也表明土壤镉含量高与长期大量施用磷肥有直接关系; 二是过量使用化肥和化肥与有机肥比例失衡造成土壤结构恶化和土壤微生物环境的改变，或因土壤环境的改变加剧土壤中有害重金属物质活化，危害农作物; 三是由于过量使用化肥，未被作物吸收的化学成分进入水体(包括地下水和地表水)，污染水环境。
有机肥污染主要是指有机肥中含有的有毒有害物质对土壤的污染。农民自家粗制的农家肥，有的因掺入含毒生活垃圾(包括电子产品废弃物、各类化学试剂) 而含大量有害污染物质，有的是掺入含重金属的湖塘底泥或污水处理厂含重金属的污泥，有的是牲畜粪便本身含有病原菌、重金属、激素、抗生素及其他有机污染物;另外，不少商品有机肥同样含有重金属等有害物质。
（4）不合理使用地膜
2012 年全国地膜使用量131.1万t，地膜覆盖面积1758万hm²。地膜在我国各地的广泛推广使用，大大延长了冷凉地区农作物种植季节，扩大了某些农作物的种植区域，提高了农产品产量。但与此同时，大量的废弃残膜也带来了农田白色污染问题。
3.4我国农田土壤污染状况
据环保部组织调查全国土壤污染环境状况显示，土壤采样总的点位超标率为 16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和 1.1%。从污染物类型来看，以无机物型为主，有机型次之，复合型污染比较少。
从污染元素超标情况来看，镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、铜(Cu)、铅(Pb)、铬(Cr)、锌(Zn)、镍（Ni)8种无机污染物点位超标率分别为7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%。
无机污染物超标情况
而农药 666、滴滴涕(DDT)、多环芳烃3类有机污染物点位超标率分别为0. 5%、1.9%、1.4%。
有机污染物超标情况
从调查的690家重污染企业用地及周围土壤点位中，超标点位占36.3%，主要涉及黑色金属、有色金属、皮革制品、造纸、石油烃类、化工医药、化纤橡塑、矿物制品、金属制品、电力等行业。调查的188处固体废物处置场地中，超标点位占21.3%，以无机污染物为主垃圾焚烧和填埋场则是有机污染物，同时重金属镉污染正在加重。虽污染类型大都是无机物，但今后有机物对土壤污染程度亦将越来越被重视，并上升到国际层面。按照《国家环境保护“十二五”科技发展规划》中要求，在“十二五”期间将投入 20 多亿元用于土壤污染治理。土壤的修复技术很多，现还没有哪一种修复技术可以适用所有污染土壤的修复。正是由于土壤污染的复杂性使修复难度大，因此土壤修复工作已成为当今环境科学研究的热点而极具挑战性。而与国外相比较，我国对土壤污染的修复研究则起步较晚。总之，现国内土壤污染归纳起来有以下一些特点。
(1)土壤污染具有隐蔽性和滞后性，往往要通过有代表性的土壤样品经系统分析、农作物检测，甚至人畜健康的影响研究才能确定其性质。
(2)土壤污染与大气、水体相比，污染物更难在土壤中迁移、扩散和稀释，所以在土壤中将不断积累。
(3)土壤污染具有不均匀性。由于土壤性质差异较大，而且污染物在土壤中迁移慢，导致污染物在土壤中不均匀性。
(4)重金属污染土壤因其难以降解。导致重金属对土壤的污染基本上是一不可完全逆转的过程，另外土壤中的许多有机污染物也需要较长的时间才能降解。
(5)土壤污染一旦发生，仅仅依靠切断污染源的方法则难以修复。
3.5 土壤污染的危害
目前由各种污染引起的土壤污染问题相当严重，例如农作物产量降低、品质下降；进入食物链，直接危害人畜健康；导致严重经济损失；引起其他次生污染或危害：大气污染、水污染、土壤生态系统破坏等。
3.5.1有机污染物对人体健康的危害
农药:农药对人体健康的危害在许多情况下涉及急性暴露和急性中毒。2006 年8月21日至24日, 滁州市南谯区汪郢乡数十位农民为防治稻飞虱给稻田喷洒农药时 , 相继发生有机磷中毒。有机磷农药是一种神经毒剂,中毒症状表现为瞳孔缩小、视觉模糊、多涎、恶心、呕吐、腹部绞痛、腹泻、里急后重、咳嗽 、多痰、胸闷气短、肺水肿等。
农药在环境中的分散途径
据估计,施用到田间的农药实际作用于目标害虫的农药量不到0.1%,其余的农药逐渐进入到环境中污染土壤、水体和大气,进而毒害或影响非目标生物,如造成鱼类死亡、鸟类丧失繁殖能力以及人类疾病等。
多氯联苯(PCBs):PCBs具有亲脂性、难降解性和高富集性的特点,一旦进入生物体很难排出体外,当富集到一定浓度会对生物体产生毒性,所以会对生物体尤其是人体健康构成威胁。PCBs的急性毒性不明显,一般表现为亚急性和慢性毒性作用。研究表明, PCBs可影响到免疫功能、激素代谢、生殖遗传等。多氯联苯可以经皮肤、呼吸道和消化道被机体吸收。
多溴联苯醚 (PBDEs):PBDEs被广泛用作阻燃剂。近年来,其在环境和人体中的浓度明显增大。由于PBDEs有生物积累性,因此对人体健康具有潜在的威胁。
3.5.2无机污染物对人体健康的危害
重金属污染物在土壤中不为微生物所降解,迁移也较困难，很容易积累。土壤中的重金属累积到一定程度就会对土壤—植物系统产生毒害,不仅导致土壤退化、农作物产量和品质降低,而且可能通过直接接触、食物链等途径危及人类的生命和健康。
镉:近年来,由于化肥的施用使农田土壤中镉的积累及其对健康的潜在危害引起人们的关注。Chen等采用通用的微量元素质量平衡模型模拟结果表明, 施用含镉的磷肥会造成镉在土壤中积累,因此增大镉通过食物链进入人体的风险。
汞:汞是许多机体功能 (包括神经系统、肾脏系统、免疫系统、心脏、生殖系统甚至是基因)发生紊乱的诱因之一 , 1950 年日本发生的水俣病事件引起了人们对汞毒性作用的普遍关注。在汞的所有形态中,有机汞的毒性最大,因为有机汞具有脂溶性能够穿过血脑屏障。汞在环境中的存在状态主要有汞蒸气、无机汞和有机汞三种形式,这三种形式之间的转化过程如图所示。
汞在环境中的转化
铅:铅是一种用途广泛并且毒性很大的重金属元素。儿童发育期的低水平铅暴露就可引起认知和神经行为功能障碍、简单反应速度减慢、探究行为能力减弱、注意力(数学符号和数字跨度)和学习能力下降以及语言理解力降低。
砷:化肥施用也会造成土壤中砷的积累。动物实验表明,慢性砷中毒可以诱发血液和脑的氧化应激。氧化应激是由于氧化能力的提高导致细胞成分过氧化修饰,使细胞氧化还原平衡紊乱,这会干扰正常细胞内稳态的维持。
3.5.3生物污染物对人体健康的危害
对于人体健康来说,由于高致病性微生物引起的传染病仍然是一种持续的威胁。全球每年因传染病死亡的人数超过1300万,在发展中国家大约有1/2的死亡与传染病有关。在经济全球化的今天,疾病可以在几个小时内从某地传到其他各地,SARS的出现充分证实了这一点,禽流感也是如此。
4.健康土壤带来健康生活
土壤是经济社会可持续发展的物质基础，关系人民群众身体健康，关系美丽中国建设，保护好土壤环境是推进生态文明建设和维护国家生态安全的重要内容。
4.1解读2017年中央一号文件
1) 深入推进农业供给侧结构性改革
经过多年不懈努力，我国农业农村发展不断迈上新台阶，已进入新的历史阶段。农业的主要矛盾由总量不足转变为结构性矛盾，突出表现为阶段性供过于求和供给不足并存，矛盾的主要方面在供给侧。
2) 为什么改
当前农业农村发展的内外环境发生了大的变化，出现许多新矛盾新问题。主要是农产品需求升级了，有效供给跟不上；资源环境承载能力到了极限了，绿色生产跟不上；国外低价农产品进来了，国内竞争力跟不上；农民增收传统动力减弱了，新的动力跟不上。矛盾的主要方面在供给侧，突出的是结构性、体制性矛盾。
3) 怎么改
要用改革的办法来推动农业农村发展由过度依赖资源消耗、主要满足量的需求，向追求绿色生态可持续、更加注重满足质的需求转变，实现农业增效、农民增收、农村增绿。改革关键：要看供给体系是否优化、效率是否提高；更要看农民是否增收、是否得实惠；主攻方向是提高农业供给质量；必须守住三条底线，确保粮食生产能力不降低、农民增收势头不逆转、农村稳定不出问题。
4) 结构调整
调优产品结构，突出“优”字；调好生产方式，突出“绿”字；调顺产业体系，突出“新”字。
4.2土壤污染防治行动计划
总体要求：全面贯彻党的十八大和十八届三中、四中、五中全会精神，按照“五位一体”总体布局和“四个全面”战略布局，牢固树立创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念，认真落实党中央、国务院决策部署，立足我国国情和发展阶段，着眼经济社会发展全局，以改善土壤环境质量为核心，以保障农产品质量和人居环境安全为出发点，坚持预防为主、保护优先、风险管控，突出重点区域、行业和污染物，实施分类别、分用途、分阶段治理，严控新增污染、逐步减少存量，形成政府主导、企业担责、公众参与、社会监督的土壤污染防治体系，促进土壤资源永续利用，为建设“蓝天常在、青山常在、绿水常在”的美丽中国而奋斗。
工作目标：到2020年，全国土壤污染加重趋势得到初步遏制，土壤环境质量总体保持稳定，农用地和建设用地土壤环境安全得到基本保障，土壤环境风险得到基本管控。到2030年，全国土壤环境质量稳中向好，农用地和建设用
地土壤环境安全得到有效保障，土壤环境风险得到全面管控。到本世纪中叶，土壤环境质量全面改善，生态系统实现良性循环。
主要指标：到2020年，受污染耕地安全利用率达到90%左右，污染地块安全利用率达到90%以上。到2030年，受污染耕地安全利用率达到95%以上，污染地块安全利用率达到95%以上。
4.3土壤污染防治（修护）对策
4.3.1 土壤修复技术
当前污染土壤的修复技术主要包括物理化学修复技术、植物修复技术和微生物修复技术。采用物理和化学技术修复污染土壤,不仅费用昂贵,难以用于大规模污染土壤的改良,而且常常导致土壤结构破坏、土壤生物活性下降、土壤肥力退化甚至会带来二次污染等问题。在重金属污染土壤修复方面, 植物修复技术作为一种新兴、高效、绿色、廉价的生物修复途径已被认可和选用。在有机污染土壤修复方面, 微生物具有代谢的多样性,可降解几乎所有的有机污染物,而且降解的最终产物为水和二氧化碳等,无二次污染,具有广阔的应用前景。
修复方法 | 修复技术 | |
联 合 修 复 | 化学修复 | 化学清洗, 超临界萃取，光化学降解，化学氧化，化学栅（沉淀栅，吸附栅，联合栅） |
物理修复 | 清洗法，蒸发法，电修复法，热修复法 挖掘添埋法，通风去污法，焚烧法 | |
生物修复 | 原位修复（接菌法,生物培养法,生物通风法,土耕法） 异位修复（生物泥浆，堆腐，制备床，厌氧处理） | |
植物修复 | 植物提取，植物富集，植物稳定 | |
土壤修复技术
4.3.2生态（循环）农业
生态循环农业就是把循环经济理念应用于农业系统 ，以生态规律为基础 ，在农业生产过程中和产品生命周期中减少资源、物质的投入量和减少废物的产生排放量，以“减量化（reducing）、再利用（reusing）、再循环（recycling）”（即3R原则）为原则 ，实现农业经济效益、生态环境效益及社会效益“三赢”的农业发展模式。生态循环农业应具备的特点有：生态化，科技化，精确化，循环化和产业化。
循环农业的内涵特征是是以资源的循环高效利用为核心的资源节约型农业；以减少废弃物和污染物排放的环境友好型农业；以产业链延伸和产业升级为目标的高效农业；以科技进步与管理优化为支撑的现代农业。其优势在于改善农产品品质，提高食品安全性。增加土壤肥力、增加土壤生物多样性、降低对环境的污染，使“土壤健康”状况不断得到改善。
5. 结语
“万物土中生”,土壤质量决定万物的质量。为保障人类的食物安全和身体健康,需要实施“净土”战略,制定土壤污染的“防控修复”行动计划。这对我国这样的拥有13亿人口的农业大国尤为重要。这也就需要政府和社会大力支持土壤污染防控修复技术的研究,需要建立土壤修复技术应用的规范、融资机制和立法管理政策。
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