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            駱永明:我國土壤污染防治修復工作應以區域性、流域性土壤污染綜合防治、工礦污染場地風險控制修復和土壤環境質量管理為重點

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            駱永明:我國土壤污染防治修復工作應以區域性、流域性土壤污染綜合防治、工礦污染場地風險控制修復和土壤環境質量管理為重點


            土壤是人類賴以生存和國家文明建設的基礎性自然資源。土壤圈是地球表層系統最為活躍的圈層,聯接著大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈,具有顯著的區域差異性。近?30?年來,隨著經濟社會的快速發展,我國土壤污染越來越普遍,呈現區域化態勢,威脅國家農產品安全、生態環境安全和人居環境安全。因此,系統認識我國土壤污染區域化特征,探究區域土壤污染成因,實現分區治理修復策略,已成為必然。然而,事實上,目前在土壤污染監管上僅處于分類、分級狀態,尚未形成分區治理概念與行動方案,這既不符合自然規律,又不利于區域土壤污染的有效防治。本文主要從區域土壤地球化學異常的客觀性、區域土壤污染的人為性角度,分析了土壤污染分區治理的必要性,并提出分區治理的對策建議,為我國土壤污染有效、有力防治提供參考。

            作者:駱永明、滕應

            中國科學院南京土壤研究所

            土壤環境與污染修復重點實驗室

            來源:中國網-中國發展門戶網

            土壤污染的區域性差異

            土壤污染呈現區域化態勢

            2014?年?4?月17日,國家環境保護部與國土資源部聯合發布的《全國土壤污染狀況調查公報》顯示,全國土壤環境狀況總體不容樂觀,總的超標率為?16.1%;其中,中度和重度污染點位比例分別為?1.5%?和?1.1%。部分地區土壤污染較重,耕地土壤環境質量堪憂,工礦業廢棄地土壤環境問題突出;鎘、汞、砷、鉛?4?種無機污染物含量分布呈現從西北到東南、從東北到西南方向逐漸升高的態勢。


            土壤鎘污染呈現明顯的區域化分布,主要分布在西南、華南地區,其中成都平原和珠江三角洲地區較為突出。土壤汞污染主要分布在長江以南地區,其中東南沿海地區呈現沿海岸帶的帶狀分布。土壤鉻污染主要分布在云南、貴州、四川、西藏、海南和廣西。土壤鉛污染主要分布在珠江三角洲、閩東南地區和云貴地區,湖南、福建和廣西也有較高的超標率。土壤多環芳烴污染主要分布在東北老工業基地、長江三角洲和華中地區,煤炭大省山西土壤多環芳烴污染超標率高達?17.5%。可見,我國土壤污染呈現明顯的區域化態勢。


            土壤污染的流域性態勢凸顯

            江河沿岸的礦山開采冶煉及工業活動產生的污水、尾礦渣的排放以及礦渣和尾礦受雨水沖刷和大氣傳輸物攜帶重金屬進入河流而擴散污染,長期污水灌溉導致江河沿岸農田土壤重金屬大量積累,呈現流域性污染。


            據江蘇省?1:?250000?多目標區域地球化學調查發現,在長江沿岸一帶沖積土壤中鎘富集趨勢明顯,在沿岸兩側沖積層土壤中形成了鎘的高含量帶。湖南湘江流域、資江流域、沅水流域和澧水流域土壤重金屬污染最嚴重且超標重金屬種類最多,超標率在?5%?以上的重金屬元素包括鎘、砷、釩、鉛和汞等。廣西刁江流域上游的南丹縣鉛鋅礦廢水排放,導致流域兩岸大范圍基本農田重金屬含量超標。


            近期土壤污染調查表明,西北江流域(中山、珠海、順德)是珠江三角洲地區的重污染流域,主要污染重金屬為鎳、鎘、銅等。廣東省地勘部門土壤調查結果顯示,西江流域的大面積土地遭受重金屬污染,其中汞的污染深度達到地下?40?厘米。流域污染物通過遷移在河口濕地富集,進而影響海岸帶土壤及沉積物環境質量,影響了近岸海域底棲生物生長及海產品的質量。


            高背景地區土壤重金屬污染突出

            我國西南地區(云南、貴州、四川等)土壤中鎘、鉛、鋅、銅、砷等重金屬背景值遠高于全國土壤背景值。這主要是重金屬含量高的巖石(石灰巖類)在風化成土過程中釋放的重金屬富集在土壤中之故。最突出的區域地球化學異常元素是鎘,超標面積最大。


            當地土法煉鋅等帶來的含鎘廢水排放、廢渣堆放以及鎘含量高的磷肥施用等進一步增加耕地土壤重金屬水平,這種疊加作用造成西南地區土壤重金屬復合污染尤為突出。據?2012?年中科院南京土壤所的調查結果顯示,貴州碳酸鹽巖發育土壤中鎘的平均含量為?1.76?mg/kg,石灰土中鎘異常富集,土壤鎘含量超標率高達?78.3%。除鎘外,土壤中鋅、銅、鎳和鉻含量異常也較明顯,其超標比率分別為?10.9%、21.7%、47.8%?和?13.0%。川西鉛鋅礦區和釩鈦礦區為土壤重金屬高背景區,耕地與非耕地土壤中鉛、鋅、鎘、鈦和砷等復合污染均相當嚴重。


            同時,采礦、洗選礦及公路運輸過程中排放的重金屬進入周邊重金屬高背景的農田土壤,也形成疊加污染,有的在高背景基礎上增加了?3—4?倍。長期施用高含鉛有機肥到農田,又使土壤中鉛含量進一步提高,形成了土壤高背景-工業源-農業源重金屬相疊加的污染狀態。黔南地區一些土壤在重金屬高背景的同時,土壤酸化使重金屬溶出,造成遷移擴散污染。


            區域土壤污染成因分析

            土壤環境是一個系統,由土壤的內部環境、外部環境及其界面環境組成。處于地球陸地表層的土壤環境系統不僅具有自然的特征,而且因深受人類活動的沖擊而同時具有人為的烙印。土壤污染的成因有著多來源、多途徑、多因素交織、成因復雜多變等特性。土壤污染問題的產生是一系列不同因素包括自然和社會因素相互作用的結果。


            事實上,一個國家的經濟社會發展水平決定了土壤環境問題產生的根源,并在很大程度上構成了土壤污染問題的直接驅動力。影響人類社會經濟活動的各種要素包括制度、科技、文化價值觀等,卻構成了產生土壤污染問題的間接驅動力。


            因此,剖析土壤污染區域化態勢的產生,關鍵在于分析其區域污染的來源,以及各種經濟社會因素直接和間接作用的結果。通常情況下,經濟增長對土壤環境的影響包括區域效應、規模效應、結構效應和技術效應;經濟增長過程中產生了不同的污染源,大量污染物匯集于區域土壤環境中,一旦超過了土壤環境容量和自凈能力,區域土壤污染問題便由之產生[2]。總體上,土壤區域污染成因可分為人為因素、自然因素及管理因素?3?個方面。


            區域土壤污染的自然成因

            土壤污染的自然成因,包括污染物的高背景值、森林火災、高溫下自然分配(持久性有機污染物緯度遷移)、外營力作用(如水文、風力等的遷移)及土壤中次生污染物質等。“七五”調查結果表明,鎘、汞、砷、鉛在全國分布上表現出明顯的區域性特征。


            西南地區貴州、云南、廣西等省市土壤背景值顯著高于全國平均水平,主要源于喀斯特石灰巖地區的內源型母質和自然成土過程所形成的高背景值,加上礦產活動加劇,進而造成了該地區的土壤重金屬污染,并向下游擴散,呈現出流域性和區域性特征。長三角、珠三角等經濟發達地區跟蹤調查結果顯示:珠三角土壤中汞、鎳污染最嚴重,其中高背景濃度的鎳,可能與該地區母巖、母質中含有較高的重金屬元素有關。土壤中多環芳烴的自然源主要是火山爆發、森林火災和生物合成等自然因素所形成的污染特征。


            區域土壤污染的人為成因


            粗放式區域化經濟發展模式中,

            大量資源和能源消耗排放物進入土壤。

            目前,我國工業產業發展主要依靠國內外市場擴張以及勞動力、土地、能源、原材料的消耗;同時大力推進供給側改革,調整產業結構,實現產業轉型發展,提升經濟發展質量。區域產業結構變化對資源環境效應產生了積極的影響。由于不同的產品和行業有不同的污染強度,區域產業結構和產品結構不同會引起污染排放水平的差別。


            在三次產業中,第二產業相對于第一產業和第三產業而言,具有資源消耗高、污染排放量大的特點,一定程度上決定了資源消耗和污染排放是高強度的、密集的。因此,我國目前依然是以工業尤其是以重工業為主的產業結構,而工業行業又主要是從事原材料和能源的生產、加工和消耗的,這就不可避免地要產生大量的污染物,并進入區域土壤環境,尤其是?20?世紀?80—90?年代在經濟發達地區,這一問題表現更為突出。


            工業“三廢”和交通廢物的區域性排放污染物

            進入土壤

            據環保部環境統計公報,2015?年,我國工業固廢產生量達?32.71?億噸,廢物排放量比較大的行業主要涉及煤炭和金屬礦采選業等。2013?年底,我國尾礦累積堆存量達?146?億噸,廢石堆存量達?438?億噸。我國當前約有?1.2?萬座尾礦庫,其中危、險、病庫占?12.4%,有的礦山尾礦庫容達千萬立方米,對周圍土壤和水環境污染嚴重。2014?年全國廢水排放總量?716.2?億噸。其中,工業廢水排放量?205.3?億噸,城鎮生活污水排放量?510.3?億噸。廢水中含有大量的鉛、汞、鎘、鉻、砷等有毒有害元素。2015?年,全國工業廢氣排放量?68.5?萬億立方米。全國廢氣中煙(粉)塵排放量?1?538.0?萬噸,其中工業煙(粉)塵排放量為?1?232.6?萬噸,占全國煙(粉)塵排放總量的?80.1%。在一些經濟快速發展地區,污染負荷更是居高不下。


            我國經濟快速發展地區,汽車保有量快速增長,交通廢物排放帶來的土壤污染問題不容樂觀。含鉛汽油、潤滑油的燃燒,汽車輪胎、引擎、剎車里襯的機械磨損不僅排放鉛、鋅、銅、鎘等重金屬,同時汽車尾氣中也含有苯并?[α]?芘等有機污染物。機動車輛排放的污染物或直接沉積在路面灰塵中,或通過干濕沉降在公路兩側土壤中,從而導致城市公路兩側土壤中出現不同程度的污染物積累。


            農用化學品大量使用和污水灌溉,

            使耕地土壤污染出現區域性差異

            農用化學物質的高強度投入是造成耕地土壤大面積污染的重要原因。據統計,近年來我國化肥年施用總量約為?6?300?萬噸,占世界總量的?22%;有?10?多個省的平均施用量超過了國際公認的上限(225?kg/hm2),有的高達?400?kg/hm2;常用的磷肥中含有一定數量的重金屬元素,較為突出的是重金屬元素鎘。我國主要磷礦石鎘含量為?0.1—571?mg/kg,大部分含量為?0.2—2.5?mg/kg,平均含量?15.3?mg/kg。長期施用高含鎘的磷肥會導致土壤中的鎘升高。近?30?年來,我國通過磷肥施用帶入到耕地土壤中的鎘總量估計為?147—600?噸。單位施用量較大的地區主要集中在我國中東部的河南、湖北、福建等省份(磷肥施用量超過?120?kg/hm2),而我國西部、西南、東北地區耕地磷肥施用量則明顯低于中東部地區。但是西部、東北和偏遠地區化肥施用量近年來有快速增加的態勢,耕地土壤污染負荷也將快速增加。大量施用含重金屬的磷肥和有機肥的地區,使區域土壤重金屬污染風險日趨增大。


            我國用污水灌溉農田的現象比較普遍,尤其是北方地區。從地域分布上,我國污水灌溉的農田主要集中在北方水資源嚴重短缺的海、遼、黃、淮四大流域,約占全國污水灌溉面積的?85%。據統計,我國?1999?年污水排放量達?401?億立方米,污水灌溉面積從?1963?年的?4.2?萬公頃發展到?1998?年的?361.8?萬公頃,占全國灌溉總面積的?7.3%。污水灌溉活動使大量污染物帶入土壤中積累,如過去的沈陽張士灌區農田受到鎘污染,嚴重污染面積占?13%。因此,農用物資用量及污水灌溉強度是造成農田土壤污染區域差異的重要因素。


            區域地球化學異常及污染遷移擴散,

            使土壤區域化污染面積擴大。

            我國西南地區多種重金屬的土壤背景值普遍較高。如貴州省“七五”背景調查點土壤母質層鎘平均含量為1.24?mg/kg,遠高于?0.084?mg/kg?的全國平均水平。鎘元素的高含量地區集中在貴州西南部、廣西西北部、湖北大部、湖南與江西中部,上述地區土壤呈現大面積鎘超標污染。其中,污染等級達到中度至重度的采樣點主要集中在貴州境內的畢節、安順、都均和興義,廣西境內的河池、百色、憑祥、柳州、合山和馬山等地市;這些地區的土壤鎘高背景與當地石灰巖成土母質有關。貴州省土壤汞的超標率在全國處于最高水平,達到?6.7%。云南、貴州、四川、湖南南部、廣東、江西等地土壤鉛、鋅污染呈現明顯的區域化分布,與這些地區廣泛分布的有色金屬礦(如鎘、汞、鉛、鋅、砷、釩等)有關。例如,廣西壯族自治區百色市分布著德寶鋁礦與高龍金礦和河池市擁有環江鉛鋅礦區等,貴州萬山、務川和銅仁等地廣泛分布著汞礦帶和汞礦田,廣西、云南等省份廣泛分布著雄黃礦,以及滇西蘭坪、滇川、南嶺等地分布著鉛鋅礦等。


            隨著有色金屬礦藏開發規模的逐步擴大,重金屬污染物通過污水、礦渣、尾礦、揚塵、地表徑流進入土壤環境,不斷累積或隨江河水遷移擴散,導致沿岸土壤重金屬的流域性污染。長期以來,我國對于礦藏開發的管理比較粗放,監管時有缺失,生產事故頻發,礦區的點狀污染演變成流域的線、面狀污染,加之這些地區背景值往往較高,進一步加劇了土壤重金屬污染。譬如,廣西南丹、環江、恭城、賀州等地,砷儲量極為豐富,為砷元素的高背景值地區。但由于不合理礦藏開發活動,使點狀污染擴散,形成局域性污染,進而演化成流域性污染。地球化學高背景區通過土壤侵蝕、河流運輸擴散也可形成重金屬的流域性污染。例如,成都平原土壤重金屬污染主要受地球化學異常和人為活動共同影響。四川龍門山構造帶較為活躍,礦產資源豐富。其東南部為廣闊平原,由于長期的風化、侵蝕和流水搬運,流水將龍門山地區的礦物搬運到沖積扇地區,并在地表沉積,呈重金屬的地帶性污染。江漢平原嚴重的鎘污染也與洪水搬運遷移擴散有關,其上游神農架、恩施屬于磷灰石、閃鋅礦等含鎘豐富的石灰巖地區,自然風化過程將石灰巖和含磷底層及其伴生的鎘帶入長江,而石灰巖風化形成的碳酸巖屑在沉積物中形成堿性條件,將鎘固定于沉積物中,形成長江高含鎘的沉積物。洪水泛濫時,泥沙及河流沉積物隨著洪水進入江漢平原,使江漢平原的土壤形成鎘高值區。


            區域土壤污染的管理因素

            我國專門的土壤污染防治法律法規至今缺失

            在我國現行的法律體系中,已經制定了防治大氣污染、水污染和海洋污染等的法律,但是還沒有正式頒布防治土壤污染的專門法律,也沒有類似于美國《超級基金法》的專門清潔治理污染場地的法律或法規。已有的法律,如《環境保護法》《土地管理法》《水污染防治法》《大氣污染防治法》和《固體廢物污染環境防治法》等,對土壤重金屬污染防治有一些零星規定,但分散而不系統、缺乏可操作性。我國目前正在制定《土壤污染防治法》,填補法律制度的空白,規定專門的、行之有效的防治與修復制度和措施。土壤污染防治法的缺失是我國土壤污染嚴重并加劇、土壤環境質量難以改善的重要原因。


            現行的土壤環境質量標準體系不完善

            我國現行的?1995?年制定的國家《土壤環境質量標準》已不適合當前土壤環境管理的需求[12,13]。該標準主要適用于農業用地土壤評價,重金屬污染物項目過少,尚未包括鉈、銻、釩等新型污染物;部分重金屬如鎘、鎳的質量標準要求過嚴,而鉛的過松;簡單地規定了全國統一值,忽視了我國土壤類型及其背景值的區域差異,以及土壤利用的多樣化等特點。至今,適用于居住用地、工業建設項目用地的國家土壤環境質量標準缺失。所有這些都在很大程度上阻礙了土壤污染的過程監管、源頭控制與末端修復。


            土壤環境監管長期不力,執法力度不大

            我國土壤污染的監管主體不明確,涉及的監管部門有環境保護部、國土資源部、農業部、水利部等。由于政府部門管理分散,以致出現監管的“灰色地帶”,這一現象在《土壤污染防治行動計劃》(簡稱“土十條”)落實過程中得到一定程度的解決。目前,我國土壤環境監管體系和制度不完備,尚未建立完善的土壤環境質量調查、監測制度以及土壤環境質量監測體系。雖然我國已建立起國家、省、市、縣四級環境執法體系,環境執法能力和水平正在不斷提高,但是從現實看,受各種因素制約,環境執法制度、機制、程序還不完善,執法能力相對薄弱,“環境執法難”在全國普遍存在。所有這些都影響了對污染物進入土壤環境的控制。


            土壤污染分區治理修復策略

            土壤是具有空間格局但又可變異的非均相、不流動的地球陸地表層生態系統,通常處于不同利用狀態,顯著異于可流動的大氣和水體。土壤污染具有隱蔽性、長期性、危害性等特點,并正呈現出流域性、區域化特征。土壤一旦遭受污染,治理修復難度很大[1]。因而,不能以大氣和水污染管控和修復的思路和標準規范來指導土壤污染的管控和修復。也因此,在面對現階段和未來相當長一段時期顯現的或潛在的土壤環境污染問題上,必須全面貫徹落實生態文明建設思想,盡快出臺《土壤污染防治法》,健全國家及地方土壤環境質量標準,創新土壤環境科技,構建我國土壤污染分區防治體系,支持區域土壤環境監管,確保區域土壤環境安全。


            積極推進制定地方土壤污染防治法

            土壤污染防治立法工作是切實解決我國當前及長遠土壤污染問題的前提和基礎。我國第一部土壤污染防治領域的專門法律《中華人民共和國土壤污染防治法(草案二次審議稿)》,目前正在征求社會各界意見。建議同時加快地方立法進程,使我國區域土壤污染的預防、治理、控制及修復等工作有法可依,使土壤污染防治工作法制化。這有助于加強國家及地方對進入土壤的污水、廢棄物、尾礦渣、肥料、農藥和污泥等污染源的控制與使用管理,有助于加強對耕地、工業用地、商業用地、礦區以及集中式飲用水源地等土壤環境的有效監管,有助于土壤污染防治工作落實到各級政府政績考核工作中。


            允許地方制修訂土壤環境質量標準

            我國現行的土壤環境質量標準已不適應當前土壤環境管理的需求,亟須制修訂并盡快出臺分區、分類、分等的土壤環境質量標準體系,允許地方客觀制定區域土壤環境質量標準。建議針對土壤類型多樣性,科學建立不同區域的土壤環境重金屬質量標準;根據土壤性質、條件及利用方式的差異,建立自然土壤、農業土壤(包括農地、林地、草地、菜地和果園地)、工業建設用地土壤的重金屬質量標準;針對地球化學異常的高背景區,制定基于生物有效性和環境風險的地方土壤環境質量標準;鑒于鎘是我國土壤中最主要、涉及面最廣的重金屬污染元素,應在充分對比分析研究國際及地區有關標準的基礎上,優先研究制定適合我國區域土壤環境與健康保障的鎘質量標準體系;結合區域土壤金屬元素背景值及危害途徑,重新修訂土壤環境鉛、鎳的質量標準,新建立鉈、銻、釩等新型金屬污染物的土壤環境質量標準。同時,結合技術和經濟社會發展水平,建立污染土壤及場地的風險管控和治理修復等方法技術規范。


            加強支持土壤污染的分區治理修復與安全利用的

            科技創新

            (1)加大區域土壤污染與修復基礎研究和技術發展。分區研究土壤污染形成機制、監測預警、風險管控、治理修復、安全利用等技術、材料和裝備,形成區域土壤污染防控與綠色可持續修復系統解決技術方案與產業化模式,開展典型區規模化示范應用,實現經濟社會、生態環境、安全健康等綜合效益。重點研究不同生物氣候帶土壤中污染物的環境地球化學行為及效應;地球化學異常區及高背景區、礦區及油田區、污灌區、高化學品投放區等不同區域土壤污染特征和質量演變規律;區域土壤污染過程、多界面反應機理。在經濟快速發展區、糧食主產區、礦區及油田區進行土壤污染控制與修復技術集成與示范;開展城市場地土壤及含水層污染協同控制與聯合修復技術集成研究與工程示范,形成可復制、可推廣的科學創新及技術推廣的體制與機制。


            (2)加強土壤污染治理與修復技術示范先行區建設。根據國家“土十條”的總體工作部署,盡快構建“產學研用”協同創新聯盟,充分發揮地方政府的實施主體作用,因地制宜地提出不同區域土壤污染治理與修復技術系統性集成方案,分區建設一批國家級的污染農田土壤和工礦企業場地綜合治理技術集成與示范區,為國家土壤環境綜合治理提供科技支撐和宣教基地。


            (3)加強區域土壤污染治理與修復科技創新能力建設。繼續完善與土壤相關的生態環境國家科技創新能力建設,重點支持農田土壤污染防控與修復技術、污染場地安全修復技術等國家工程實驗室,以及省部共建國家重點實驗室、產學研工程中心等科技平臺建設,分區推動國家土壤環境保護技術創新中心建設,完善與土壤環境相關的國家野外科學觀測研究臺站建設,為土壤修復產品本土化創造應用條件。


            (4)加快區域土壤污染治理與修復科技成果轉化工作。發揮國家可持續發展示范區、國家生態文明先行示范區、國家農業科技園區、國家高新技術產業開發區等載體作用,構建區域土壤污染治理與修復科技成果轉移轉化機制,建立國家及地方土壤污染治理與修復科技成果轉化平臺,鼓勵企業加大重大集成技術與設備的研發投入,加快區域土壤治理修復技術、產品與裝備的產業化和工程化,推動土壤環保產業的快速發展,支持供給側結構性改革。


            綜上,土壤污染關系到區域可持續發展、國民健康和生態文明建設。我國的土壤污染防治修復工作,應以科學發展觀統籌人與自然和諧發展、經濟與環境協調發展為指導思想,以全面落實“土十條”為主要工作目標,以區域性、流域性土壤污染綜合防治、工礦污染場地風險控制修復和土壤環境質量管理為重點,嚴控新增污染;進一步探明區域土壤污染成因,提出分區防治新對策,建立健全區域土壤環境質量綜合監管與改善技術新體系,以維護我國土壤資源永續利用,保障生態安全,保護國民健康和實現區域經濟社會可持續發展。


            (引用信息:駱永明,滕應.我國土壤污染的區域差異與分區治理修復策略[J].中國科學院院刊,2018,(2):145-152.)



            2018年6月28日 13:10
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