《武汉工程大学学报》 2014年07期
12-19
出版日期：2014-07-31
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
污染土壤的来源及危害性
0引言近几年发生了“镉大米”、“重金属蔬菜”等与人们生活息息相关的事件，使土地污染问题受到了广泛的关注.“关于土地污染问题，第二次全国土地调查结果表明，中重度污染耕地大体在5 000万亩左右”，在2013年12月30日的国新办发布会上，国土资源部副部长、国务院第二次全国土地调查领导小组办公室主任王世元公布了上述数字［1］.可见我国目前的土壤污染情况不容乐观［2］.目前对于土壤污染一般是集中在修复利用方面的研究，对于土壤污染的来源及危害这方面的认识还不够.本文在调查我国土壤污染的现状及典型案例分析的基础上，对土壤污染的来源途径和受污染土壤对人体、动植物、社会、经济等的危害进行了综述，分析了土壤污染所带来的严重后果，为提高国民环保意识和为我国土壤污染的防治提供了一些思路.1污染土壤的来源及特点1.1污染土壤的主要行业及污染渠道土地污染除了直接污染以外，其他污染都有可能是土壤污染的来源［3］.例如不管是大气污染还是水污染，垃圾废弃物的污染或者是农业耕种所使用大量过度的肥料及农药等等的污染，都会沉降到地面，从而导致土壤污染.所以在治理和预防之前必须要清楚受污染土壤的来源，这样才能“对症下药”，快速和有效的改变土地污染的现状,表1列出了污染土壤的来源.表1污染土壤的来源Table 1Sources of contaminated soil主要行业污染渠道所占比例文献工业废气、废水和固体废弃物.大约60%［45］农业过度施用化肥、农药，秸秆燃烧，大量畜禽类粪便和生物残体处理不当.大约30%［4，6］交通运输机动车尾气的排放、汽油中的抗爆剂以及运输过程中各种有毒物质的挥发.大约6%［4，7］日常生活等生活垃圾的产生量大，降解速度慢，降解过程中产生的有毒有害物质使城郊地区堆积场所的土壤直接受到污染并对大气和地下水造成间接污染.大约4%［4，8］由表1可知，污染土地的主要来源是工业污染和农业污染，交通运输与日常生活的污染虽然只占很小一部分，但也不能忽视它们.近年来，我国的重大环境污染事件频繁发生，对于生态环境、人民健康及社会安全都产生了严重影响，在这些污染事件里面，主要来源就是表1列出的几项，比如2005年松花江水污染事件、广东北江镉污染事件、2007年太湖蓝藻等等［8］.频发的环境污染突发事件日益成为社会公众关注的焦点.为了更好的了解各行各业对土地造成污染的渠道，表2列出了这些主要行业所引发的重大环境事故.第7期周旋，等：污染土壤的来源及危害性武汉工程大学学报第36卷 表2主要行业所引发的重大环境事故Table 2Significant environmental incidents caused major sectors污染行业污染物污染原因主要污染事件文献工业镉工业“三废”的违规排放和含镉肥料大面积施用.2005年12月广东省境内因企业违法超标排放导致北江严重污染.［910］农业苯有机化工生产废物违规排放及杀虫剂、除草剂、随意焚烧废弃物释放的污染物.2005年11月吉林石化公司双苯厂发生爆炸事故，事故区域排出的污水主要通过吉化公司东10号线进入松花江.［1112］交通运输CO空气中70%~90%的CO由公路交通运输产生.交通运输产生的环境危害都是缓慢的，交通运输产生的CO是有毒的，它影响植物的呼吸，而且是室温效应形成的催化剂.［1314］日常生活富营养物人类围垦的湖滨及大面积围网养殖，与未经处理或者处理不达标的工业废水和生活污水的排放.2007年6月因长期的累计使水体污染和富营养化，加上高温的侵袭，让太湖蓝藻大规模爆发.［1516］从表2这些代表行业的典型案例可看出，工、农业生产及交通运输过程中发生的重特大安全事故，会造成严重的生态环境污染，对土壤也会产生不可逆转的损害；日常生活中的滥用、乱丢和违规处理废弃物等行为对环境的破坏也不容忽视，日积月累也会对环境造成永久的危害.因此进行全民环保教育，加强工业企业和交通运输行业的安全环保意识迫在眉睫.1.2土壤污染的主要类型土壤污染主要分为3个类型的污染，分别是化学方面、物理方面和生活方面，在这些污染类型中化学方面的污染是最普遍、最严重和最复杂的.这些污染物进入土壤的途径多种多样，主要途径包括污水灌溉、废弃物堆放、农药和化肥的过分使用等.表3主要列出了污染物的主要类型、来源及成分. 表3污染物的主要类型、来源及成分Table 3The main types of pollutants, sources and composition污染物类型来源主要成分文献有机物污染物有机物成分进入土壤的形式主要有农药施用、污水灌溉、污泥和废弃物的土地处置和利用、以及污染物泄露等.石油类、苯系物、农药、多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)、持久性有机污染物(POPs)［1718］重金属污染主要是各种工业的“三废”排放、农药化肥的滥用，生活垃圾和尾气排放也是一些重金属的来源.Cd、Cr、Pb、Ni、Hg、Cu、Zn、As［17，19］放射性污染物土壤环境中放射性污染物质有天然来源和人为来源，天然来源主要指存在于地表圈（土壤、岩石）、大气圈和水圈中的放射性核素，主要是由铀(U)系、钍(Th)系、氚等组成.土壤人工放射性废物以及核爆炸等产生的放射性尘埃,重原子的核裂变是人工放射性核素的主要来源.铀系、钍系、氚系、锶、铯等［18，20］病原微生物污染物土壤中的病原微生物，主要来自含病原体的人畜粪便、生活污水、垃圾、工业废水、医院污水的污染，如果直接施用这些人畜粪肥和污水灌溉或利用其进行施肥，就会使土壤带有病原微生物.带有病菌的废弃物，主要是医院和卫生设施排出的废水废渣，还有少量的生活垃圾［2122］ 由表3可知，我国的土壤污染错综复杂，类型众多，据调查其中有90%都是由重金属污染引起的［19］.由重金属引起的污染既不易转移也不易被微生物分解，更不会从环境中自然消失，他们主要是存在于40 cm以上的土层中.不仅如此，重金属还有自身的一些特性，如移动性差、不能被轻易降解、滞留时间长等，它的自然净化过程和人工治理非常困难.土壤一旦被重金属污染，危害性大且具有持久性［23］.以耕地为例，从污染面积来看，我国耕地总面积的约1/5受到了重金属镉污染，约2 000万hm2.其中，受石油污染耕地约500万hm2，“工业三废”污染近1 000万hm2，矿区污染耕地200万hm2，污灌农田达330多万hm2［24］.从污染分布来看，这些污染的耕地主要集聚在南方，在北方则比较零星.从主要污染物来看，受镉污染和砷污染的比例最大，约分别占受污染耕地的40%左右.从发展趋势上看，我国土地污染的趋势呈现出由城区向农村转移，由工业向农业转移，由上游向下游转移，由地表向地下转移，由水土污染向食品链转移.从时间上看，这种趋势可能还要持续30余年，另一方面全国每年因为重金属而污染的粮食达1 200万吨，造成的直接经济损失超过200亿元［25］. 综上所述，如何防治重金属对土地的污染，减少重金属污染对人类及生态环境的危害，在尽量不影响工业生产力的情况下又做到环保，是我国现在面临的一大难题.1.3污染土壤的特性土壤的污染不仅仅存在于国内，在外国也有很严重的污染事件，不管是国内的还是国外的污染，毒土地都表现出一定的特性，这些特性是毒土地在治理方面变得特别棘手的原因.表4中总结了污染土壤的特性及比较典型的国外案例，基本上能反应出污染土壤的特点. 表4污染土壤的特点及国外典型案例Table 4 Characteristics of contaminated soils and foreign typical case毒土地的特点及说明案例案例文献隐蔽性和滞后性土壤污染不同于大气、水或固体废弃物等污染，可直接被人们所察觉到.土壤污染一般都要通过专门的去取样然后分析化验做检测，还要通过对人畜健康的研究与对比才能确定是否污染，这就是土壤污染的隐蔽性.而且表现出一定的滞后性，只有通过对人健康程度的检查才能反映出土壤的污染程度［4,26］.20世纪70年代，美国等国家因为工业化的发展，人类对土地资源的过度开发等一系列原因，又因为土壤的隐蔽性和滞后性，相继爆发了那弗运河事件、荷兰鹿特丹附近的Lekherkerk事件和密苏里时代海滩事件等重大事件，土地污染才引起了社会的关注.［2627］积累性和地域性土壤中的污染物不像在水和大气中的污染物一样容易迁移、扩散和稀释，而是表现出来一定的积累性［26］，因此经常会出现等检测出来污染时，却已经严重超标的情况.而污染物和污染环境的不同，土壤污染显现出来的状态也不同，这样使土壤污染又具有很强的地域性的特点.德国的土地受污染的形式多样，都是在工业化的过程中形成的，等到2000年，德国登记在册的可以污染场地超过360 000个，而且因为积累性和地域性，不仅污染种类复杂污染程度也很严重.［2829］不可逆转性由于重金属和一些有机物的特性，它对土壤的污染表现的是一种不可逆转性［26］，也就是说这些污染一旦形成，不会随着一段时间的流逝就自然减弱或者消散，都需要很长的时间的作用和人工的不断治理才有可能被慢慢降解.马来西亚有大约230个垃圾填埋场，而且每个占地约有20~15 hm2，而且这些垃圾填埋场大多都被废弃了.随着时间的流逝，这些垃圾填埋场的垃圾不仅没有减少，反而开始侵蚀地下水，使水资源短缺问题更加凸显出来.［3031］难治理性由以上土壤污染隐蔽性、滞后性、积累性，以及土壤污染具有不可逆转性等原因，进而又表现出土壤污染难治理性的特点，如果只是依靠切断污染源或自净化的方法是很困难的，用其他技术也会见效很慢.所以，治理土壤污染周期长、成本高［27］，需要大量的人力物力.日本对城市土地污染的认识也始于1975年的东京都铬渣污染事件，之后也发现了很多的重金属污染，因此日本开始通过各种手段来治理被污染的土地，一直到今天，日本受污染的地区也没有完全处理干净，只能年复一年的不断努力.［3233］通过表4可以看出，世界各地的土壤污染都具备隐蔽性、滞后性、积累性、地域性、不可逆转性和难治理性等特点，这些特性使得污染土壤的治理修复工作难上加难，因此要切实加强土壤污染的源头预防工作，做好防控和应急预案，防患于未然.2受污染土壤的危害2.1 被重金属污染的土地对植物及人体的危害在各种污染中，受重金属污染的土壤最受关注，主要是因为近几年各地的血铅超标事件使得公众“谈重色变”.表5列出了几种重金属以及这些重金属对人体和植物的危害. 表5重金属对人体和植物的危害Table 5 Heavy metals harmful to humans and plants重金属对人体危害对植物的危害文献汞（Hg）汞主要从被污染的粮食、鱼肉、蔬菜和水源中进入人体.一般人体含汞13 mg，如果大量摄入汞达到130～150 mg时，就会死亡.汞在土壤中一般以汞化合物的形式存在，这些化合物和汞会破坏土壤中微生物的活性，导致农作物根系生长缓慢，吸收力降低.［3435］镉（Cd）镉如果长期被食用，人体的肾小管功能会遭到破坏，容易发生自发性骨折也容易患上软骨症.镉主要影响农作物的繁殖和酶的活性，当含量过多时，会减缓植物的生化过程，甚至导致植物死亡.［3637］铬（Cr）在铬离子中，三价铬和六价铬对人体的伤害是最大的，三价铬可以导致人体畸变和残疾，而六价铬比三价铬还要毒百倍，人体吸收后容易诱发鼻咽癌和肺癌.土壤中铬含量越来越多的同时，植物的植株变矮、主茎叶数变少、开花结果期延迟，产量会显著下降；另外，如果与其他重金属复合污染，造成的危害会更大.［3839］铅（Pb） 铅在人体中积累到一定程度时，会损伤人的肾脏和智力，对人体的骨髓造血系统和神经系统的危害也很大.长期使用被污染的作物，在一定程度上很容易畸变、癌变. 铅可促使植物对水的吸收量减少，耗氧量增大，阻碍植物的生长，甚至引起死亡.［4041］由表5可知重金属污染对人体和植物都会造成很严重甚至致命的危害.因为重金属的污染导致粮食减产高达数十亿吨，因为重金属在土壤中降低了益菌含量，使土壤本身所具有的自净能力减弱.2008年至今，我国发生污染事故中，重金属污染事故约占40%，污染的重金属包括砷、镉、铅等［42］.比较严重的案例有2009年8月，湖南某地区因油漆厂、蓄电池厂、冶炼厂乱排放的污染物，使周围环境及操作工人严重血铅超标，进而导致当地上千名儿童血铅超标［43］.2.2 其他类型污染的土壤对植物及人体的危害除了重金属污染，还有上文已经提及的其他3种污染.虽然重金属污染是我国现阶段的主要污染物，但是其他污染物的危害也是不容小视的，它对人类的生活环境也有不小的影响，表6是这3种污染物对人体以及植物的危害. 表6 其他土壤污染种类对植物以及人体的伤害Table 6Other species of plants and soil pollution damage to the human body污染种类对植物的危害对人体的危害文献有机污染物土壤中大部分的有机污染物都来源于农药及过度的施肥，而大量的使用化学肥料，会造成耕地土壤结构的破坏，这样会影响农作物的质量和产量从而增加了生产成本.人体过多的暴露在受有机物污染的地方，也会产生多种多样的反映，进而诱发各种各样严重的疾病，如癌症、糖尿病等等.［4445］污染物放射性污染物对植物没有什么致命的影响，它主要是吸附在植物体上参加生命循环，最后进入人体，相反对放射性物质，植物还有一定的吸收作用.放射性不仅可以通过辐射对人体直接产生危害，进入人体后还可以对人体组织细胞造成损伤，进而引发白血病、肿瘤和遗传方面的疾病.［4647］病原微生物污染物病原微生物一旦从外界进入土壤后就会大量繁殖而引起土壤质量下降，使生态平衡遭到破坏，植物直接病变或死亡.人类若直接接触含有病原微生物的土壤，可能会对健康带来影响，若食用被土壤污染的蔬菜、水果等则间接受到污染.［44，48］ 由表6可知，其他类型的土壤污染也会对人们的身体健康造成损害，同时也破坏了植物的正常生长，影响生态平衡.若是个人或者企业能在运用肥料和处理医院废弃物等过程中，严格遵守使用和排放的规定，那么污染就不会产生，更不会引起大的人身伤害事故.2.3土壤污染对社会和谐造成的影响以及经济损失我国土壤的污染的影响不仅仅是对人类的居住环境和人类的身体造成损害，同时污染的环境问题也造成了以下两大后果.第一大后果是环境污染直接阻碍了我国经济的健康快速发展.据统计，虽然各省市的GDP指标都完成甚至超过了在“十五”计划时制定的任务，但是在耗能和环保方面没有一项指标是达标的，甚至有的还变本加厉［49］.我们注重了工业的发展，可是忽略了环境保护.如今大部分的工厂没有达到这部分的要求，造成了各种程度的污染，于是又要拿出大量资金来治理这些污染.根据世界银行的统计，近几年内，土地、大气等污染造成我国GDP的损失将达到13%，这个数字较真实情况来说可能高估了一些，但确实反映了一些情况：我们在获得经济效益的同时损失了大量资金，使得经济效益大打折扣，所以说环境制约了我国的经济发展这句话并不过分.既然发展了工业，取得了相关利益，还要拿出这部分利益在来治理发展工业时所产生的污染，为什么不在发展的同时就注重环境的保护呢？第二大后果是环境污染还严重影响了社会稳定.据统计，就2005年在全国范围内发生了5.1万起环境纠纷，上访投诉多达40多万起，每年还以30％的速度增加.在两会的提案中，环境保护已经超过其他教育、安全等主要问题，成为前五位的热点关注问题［50］.还有连带的人体健康问题和环境公平问题，这不仅违背了建设环境友好型社会的概念，还违背了创造循环性社会的概念.而环境的不公平必然促成社会的不公平，社会的不公平更加加重环境的不公平［51］，而且不管怎么变化，最后承受的都是老百姓.土地污染不仅仅是破坏人与人的和谐，也破坏了人与自然的和谐，制约了社会的可持续发展，因此必须把建设生态文明放在重点的位置.3结语a.随着我国工农业生产发展造成的严重污染以及人类活动强度增加，土壤污染面积不断扩大，污染程度不断加深，严重影响了人类的生活环境.从20世纪80年代以来，受污染土壤受到我国各地环境工作者的关注.b.土壤污染的主要来源是工业、农业、交通运输和日常生活等，主要种类有重金属污染物、有机污染物、病原微生物污染物和放射性污染物，其中重金属污染物相对最为严重.c.受污染的土壤的特点有隐蔽性和滞后性、累积性和地域性、不可逆转性以及难治理性等，并且这些特性在世界各地的毒土地都表现出来，因此我们必须最大程度的避免污染的发生.d.受污染土壤对植物及人体的伤害很大，不同的污染对植物和人体造成的影响不同，任何一种污染对人体的健康甚至生命都会造成威胁.我们在了解了这些危害以后，要增加民众的环保意识，从而减少污染事故的发生.e.土壤污染产生后再去治理不仅会造成巨大的经济损失，而且对社会和谐也会造成影响.我们在发展工业生产的同时，也要注意人与自然的和谐发展，坚持可持续发展的战略，努力创建生态文明社会.致谢感谢武汉工程大学对本研究的资金资助！