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環渤海地區土壤污染現狀分析

   日期:2019-08-30     來源:現代農業科技    瀏覽:3    評論:0    

  隨著習近平總書記關于生態文明建設中著力推進重金 屬污染和土壤污染綜合治理的提出,以及《土壤污染防治行 動計劃》的出臺,土壤污染治理越來越受到重視。環渤海是 我國北部沿海地區重要的經濟帶,在對外開放沿海發展戰略 中,占有極為重要的地位,是中國唯一的半封閉性內海,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、威海,西與天津接壤,南匯入黃海。

  渤海沿岸有大量內陸河流的入海口,著名的有黃河、遼 河、灤河和海河等[1]。這些河流流經不同的地區,溶解了沿河 土壤中的大量有機質,給渤海沿岸帶去大量且復雜的有機 物,使得渤海沿岸成為了貝類、魚類等水產養殖業的“天然 漁場”[2]。這意味著,渤海海水成分的變化與陸地土壤息息相 關,海水成分的變化也會反作用于環渤海地區的土壤中。因 此,研究環渤海地區土壤污染現狀對了解與改善海水污染問 題有著重要的意義。

  根據土壤污染的來源,將環渤海地區土壤典型污染分為 兩大類。一是海水對土壤侵蝕造成的污染,其中最典型的是 土壤鹽漬化問題。二是由于人為活動對土壤造成的污染,例 如重金屬污染、多環芳烴(PAHs)污染、氮磷污染、持久性有 機污染物(POPs)污染等。為全面了解環渤海土壤污染情況, 本文通過收集近 30 a 大量相關文獻資料,對環渤海地區土 壤污染的現狀、成因及未來的發展趨勢加以分析研究。

  1、土壤鹽堿化污染分析

  根據周在明等[3]對不同深度共計 996 個取樣點的數據 統計可以看出,2010 年環渤海低平原地區的土壤含鹽量隨 著土層深度增加普遍下降,當達到某一深度時,含鹽量少量 上升。對同一地區不同深度的土壤含鹽量進行對比,發現表層 5 cm 的土壤含鹽量明顯高于其他土層深度,當深度達到 40 cm 時,土壤含鹽量有少量的回升,這意味著土壤鹽漬化 污染主要出現在環渤海表層土壤中。對環渤海不同地區各 層土壤含鹽量進行橫向對比可以發現,從內陸到沿海地區, 各層土壤含鹽量均逐漸增加,越接近沿海地區,同層土壤的 含鹽量越高,受土壤鹽漬化危害比較嚴重的地區有唐山、天 津等濱海低平原區[4]。

  隨著我國 GIS 技術的發展,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 分析技術后提出,除去 部分較為特殊的地區外,環渤海地區土壤含鹽量普遍小于 2 g/kg,屬于輕度非鹽化狀態與輕度鹽化狀態。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 較 上 層 土壤平均。此外,還提出了影響土壤鹽漬化的 3 個主成分因 素。第一主成分為氯化物與硫酸鹽,是導致土壤鹽漬化的首 要因素;第二主成分為 pH 與堿度;第三主成分為總溶解固 體。3 個主成分的共同作用導致了土壤鹽漬化問題的加劇。

  2、PAHs 污染分析

  PAHs 是廣泛存在于環境中的污染物,其特點為微量、 有機物、有毒性。1976 年美國環境保護署將 16 種包括萘、苊 烯等的 PAHs 列入黑名單。焦文濤等[6]就環渤海北部土壤的 PAHs 進 行了 研 究,經 計 算 得 出 該 16 種典 型 PAHs 污 染 物 在當地土壤中的殘余量平均值為 309.5 ng/g,處于中低等污 染水平,以 4~6 環的高環有機物為主要污染物。左 謙等[7]調 查發現,環渤海西部土壤 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多分布在京津 唐地區,以萘與 4~5 環芳烴為主要污染物。環渤海東部地區 選擇遼寧地區進行研究,根據王震[8]的研究發現,遼寧地區 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 的含量相對偏低。由主成分分析可知,研究區土壤中 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

  環渤海地區是我國重要化工生產基地,在過去長達 30 a 的時間內,生產了大量六六六、DDT 等 POPs,大量 POPs 對 周邊土壤、水環境造成嚴重污染,其中包括天津大沽化工廠 等主要化工廠。在現階段,環渤海的持久性有機污染物以有 機氯為主,其來源以化工企業產品與廢物排放為主[9-10]。

  李成[11]對環渤海西部的唐山地區進行研究,分析研究數 據可以發現,唐山地區土壤中二噁英、多氯聯苯和六氯苯的 毒性當量(WHO-TEQ)平均為 3.43 pg/g,與國內外一些工業 地區和城市中度污染水平相當;環渤海東部的遼寧地區總二 噁英的平均濃度為 29.7 pg/g、多氯聯苯平均濃度為 66.2 pg/g, 二者毒性當量總和范圍在 0.13~1.05 pg/g 之間,毒性當量平 均值為 0.41 pg/g,其中二噁英平均毒性當量為 0.34 pg/g,占 毒性當量 70%以上。

  與其他地區相比,環渤海東部地區總體污染水平不高, 二噁英與多氯聯苯處于較低的污染水平,對該地區生態風險 影響不大;環渤海西部地區污染稍偏高,但也尚未達到會產 生嚴重后果的程度。

  4、重金屬污染

  由表 2 中數據可以看出,除了東部大連地區的鎘元素 之外,其余環渤海地區土壤重金屬均滿足《土壤環境質量標 準》(GB 15618—2008)中規定的土壤無機污染物 環 境 質 量 二級標準[12-15]。這表明環渤海地區土壤質量良好,暫未出現 且短期內也不會出現大規模的重金屬污染。

  遼寧沈撫、海城、盤錦植煙區土壤重金屬 Cr、Ni、Cu、As 含量均達到土壤環境質量一級標準;在盤錦評價區內 Cd、 As、Zn 元素呈現出累積的趨勢,而在海城區內,Pb、Cu、Hg、 Cd 在同深度土層中含量有明顯增高;在沈撫區內 Cu和 Zn 造成的污染范圍最大,Cd 造成污染最為嚴重,Pb 污染相對 較輕[16-19]。郭海全等[20]研究表明,渤海西部的河北平原上,環 境質量等級處于三級與超三級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%。從以上數據可以看出,幾乎所有 土壤均未受到很嚴重的重金屬污染。土壤重金屬污染是一 個長期而不斷累積的過程,重金屬在土壤中可以經過一系列 物理化學的過程,形成不同的化學形態,影響土壤理化性質。 根據蔡 奎等[21]記錄的數據,土壤 pH 值與 Cd、Cr、Pb、Hg 等 重金屬的不同結合態呈負相關,說明隨著 pH 值的降低,可 能會加速重金屬在土壤中的形態轉化,從而導致土壤重金屬 含量增高。根據崔元俊等[22]的調查,土壤酸化可增加 Ni、Zn、 Cd、Hg 離子交換態與水溶態的含量,從而導致生態風險。

  5、土壤氮、磷元素的污染

  氮、磷都是土壤重要的組成部分。氮是構成蛋白質的主 要成分,對植物莖葉生長有重要的作用,與產量密切相關, 磷能有效促進幼苗根系的生長,改善果實品質,二者均不會 對土壤造成污染。但是環渤海地區地理條件特殊,土壤中的 氮、磷很容易轉移至渤海的近海域中,引發赤潮等問題。根 據劉 成等[23]的水質監測報告可以看出,天津近 10 個河口入 海口的水質對于 TN、TP 都屬于超 V 類水質。由宋南奇等[24] 的記錄發現,過 去 10 a 中,渤 海 一共 出 現 過 5 次 面 積 大 于 1 000 km2 的赤潮現象,其中 1 次出現在渤海東部的大連附 近渤海灣海域,4 次出現在西部的秦皇島近岸海域。面積最大 的一次出現在 2009 年 5 月 31 日的渤海灣附近,赤潮面積達 4 460 km2;持續時間最長的一次出現在 2013 年 5 月 25 日, 一直持續至 2013 年 8 月 31 日,持續時間達 99 d。由此可見, 內陸河流入海導致水體富營養化的問題十分嚴峻。

  6、結語

  6.1 減少陸源氮磷有機物入海

  當前環渤海地區土壤污染問題是復雜多樣的。由 于 內 河入海勢必沖刷沿河土壤,所以土壤中的污染物會被河流 帶入海洋中富集。目前,形勢最嚴峻的是土壤中的氮、磷元 素 進 入海 洋,導致海洋水體的富營養化,從而造成大規模 的赤潮等災害的發生。從當前情況來看,為了避免氮、磷元 素入海對海水環境造成更大的壓力,應當針對含有氮、磷元 素的有機污染物進行研究,以期減少陸源氮磷有機物進入 海洋。

  6.2 建設排水系統防止土壤鹽漬化

  為了防止海洋對大陸土壤造成破壞,應警惕鹽漬化現 象的發生。土壤鹽漬化表現在有機質降低、營養條件變差、 儲水性能差等方面,能直接毒害作物細胞,導致作物生長不 良。因此,建議在環渤海地區推行建設現代化排水系統,不 僅可以降低地下水位,還能達到減少土壤鹽分、加速水鹽 換循環的效果。

  6.3 環渤海東、西、北部土壤污染水平不等

  環渤海東、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、4~5 環、4~6 環的高環 組分。PAHs 的主要來源為燃 料不完全燃燒、石油源的污染。

  6.4 加快對持久性有機污染物的降解研究

  環渤海地 區 POPs 污 染 平 均 毒 性 當 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,暫時不 會對環境及生物造成惡劣影響,但需盡快開展對持久性有 機污染物的降解研究,降低其富集性對環境的潛在風險。

  6.5 種植植物轉移土壤中的重金屬成分

  環渤海地區重金屬污染較輕,尚未對土壤及生命體造成 嚴重影響。因此,可采用植物的原位修復方法,將土壤中的 重金屬成分吸附轉移至植物的地上部分,再進行后續處理。

 
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