农用地重金属污染及污染源头防治措施
摘要
关键词
农用地;重金属污染;源头污染;防治措施
正文
农用地土壤重金属污染会直接影响土壤以及周边农民的健康程度,且在很长一段时间内都无法恢复到正常水平。污染农用地的重金属主要包括但不限于汞、镉、铅、铬等具有较强生物毒性的元素,以及一些具有较强毒性的锌、铜、镍等元素。从社会发展角度来看,农用地中出现重金属属于正常现象,但是不能超过恒定标准,如果超出这个标准则代表土壤重金属超标,会导致植物生理功能紊乱、营养失调,影响最后的生产效益和生产质量,使得相关农作物无法达到食品卫生标准,对人体的潜在危害较大。现如今,我国已经有很大一部分城市附近的农用地受到了不同程度的重金属污染,远离城市的农用地污染程度较小,大多符合正常标准。因此,农用地土壤重金属污染受城市发展影响较大,找到污染源头并加以防控,能有效减少农用地土壤重金属污染。
一、农用地土壤重金属污染分析
土壤中重金属主要来源于矿产资源的开采、冶炼、大气沉降、污水农灌、固体废弃物堆放、汽车废气、工业废水、化肥农药等。随着我国工业化和城市化进程的加速,人类活动所产生的工业“三废”(废水、废气、废渣)有时会直接或间接排放到土壤中,造成了严重的农用地污染,这是因为我国对重金属污染重视程度不够,未对其进行系统管控,导致有很多工厂为了节约成本而随意排放工业垃圾。近年来,随着我国经济的高速发展,重金属污染物排放也在不断增加【1】。
重金属污染具有一定的隐蔽性,其污染通常以点状或区域性的形式出现,难以通过肉眼判断,且不易被人察觉,容易导致局部地区农用地土壤的重金属含量超标。重金属污染具有长期性和顽固性的特点,其污染具有不可逆性,一旦土壤中重金属含量超标,则会给农业生产造成严重威胁。尽管目前我国对农用地土壤的重金属污染情况较为重视,但由于我国地域辽阔、地形地貌复杂、耕地类型多样且部分地区农业生产方式相对落后,导致不同地区农用地土壤中的重金属含量分布也不尽相同。例如在我国北方地区(以黄土高原为例),由于该地区处于干旱半干旱地带,水资源匮乏导致耕地中的重金属含量普遍较高;而在南方地区(以珠江流域为例)则以水田为主,其土壤中的重金属含量普遍较低。同一地区的重金属污染情况也会因为区域不同而产生较大差别,所以在治理该问题时需要做到具体情况具体分析,贯彻因地制宜的防治标准。
二、农用地重金属污染危害以及来源
(一)重金属污染危害
重金属污染物具有很强的生物毒性,且不能被生物降解,会在土壤中不断积累,通过食物链最终进入人体,危害人体健康。研究表明,长期摄入含有重金属的食物可导致人体生理功能失调、造血功能障碍、神经系统和肝肾功能受损。其中,镉、铅等重金属进入人体后,能与蛋白质、脂肪结合,形成难以分解的复合毒物;长期食用含有镉、铅等重金属的食物会使人体内的镉含量增加;铬、镍等重金属还能改变人体内的酶活性,造成机体免疫功能下降。此外,重金属还可通过食物链进入人体内蓄积而影响正常的生理机能。在重金属污染严重的地区,会出现头痛、头晕、四肢乏力等症状,以及影响儿童生长发育以及智力水平【2】。
(二)重金属污染来源
重金属污染主要来源于工业生产、矿山开采、废弃物焚烧等,涉及农业种植、畜禽养殖等领域。据统计,我国有1/3的耕地遭受了重金属污染,主要为有色金属矿采选过程中产生的尾矿砂、废石等废物,这些废弃物在堆放或填埋过程中容易造成重金属污染;冶炼渣、废渣中的重金属随着大气降水和灌溉水进入土壤;工业废气排放的含重金属粉尘;尾矿库周边土地受到重金属污染。此外,矿山开采过程中产生的尾矿也会造成环境污染。土壤受到重金属污染的主要原因是工业、矿业生产排放的含重金属废气和废水对土壤造成了严重污染;农业种植过程中使用含重金属肥料或农药,或农用地膜不规范使用、回收等造成农用地重金属污染;工业废气排放停留在大气中,随着雨、雪、雾一起自然沉降到土壤中,引起土壤污染。总之,导致农用地土壤污染的原因主要分为自然因素和人为因素两种,其中人为因素是主要因素,大多是因为人们不够重视以及社会生产导致的土地重金属超标。
三、农用地土壤重金属污染的防治措施
(一)提高重金属污染防治力度
在治理农用地土壤重金属污染时,国家应该出台相应的政策法规,加强对工业企业、农业生产者的监管和督促,确保所有生产工作都在可控范围内,避免因为工业发展和农户的思想意识问题影响到土壤质量。针对农用地土壤污染现状,我国已制定并颁布了多项法律法规和标准,如《农用地土壤环境管理办法(试行)》《土壤污染防治行动计划》《农田灌溉水质标准》《耕地质量等级评定(试行)》《农作物种植结构调整指导意见》等。此外,近年来,国家也出台了多项相关政策,如《关于加强重点行业企业用地土壤污染管控和修复的意见》(国土资发〔2016〕150号)、《关于进一步加强涉重金属行业污染防控的意见》(环土壤〔2017〕54号)等。2018年7月,生态环境部等10部门联合发布了《农用地土壤污染风险管控标准(试行)》,为农用地土壤污染防控提供了技术依据,同时也为各个地区的土地保护工作指明了发展方向【3】。针对化工、煤炭等企业生产所造成的重金属污染,当地政府应加强对重金属污染物排放的总量控制和排污许可管理。对于实施排污许可重点管理的企业,排污许可证应当明确重金属污染物排放种类、许可排放浓度、许可排放量等。同时还要全面推行排污权有偿使用和交易制度,建立健全环境保护税征收制度,严格落实企业环境保护责任制度。严格执行重点行业企业排污许可证制度和排污许可技术规范、标准,依法依规加强涉重金属行业企业的环境监管和执法力度。
(二)合理施肥
随着经济的发展和人们生活水平的提高,人们对农产品的品质要求也越来越高,这也是农业发展的重要方向。人们对农产品的品质要求与重金属含量是成正比关系的,也就是说,农产品中重金属含量越低,其品质就越高。因此,在种植过程中要合理施肥,控制施用化肥量及种类。目前,我国耕地土壤重金属污染较严重,与土壤的施肥情况息息相关。研究表明,土壤中镉和铜等重金属含量与化肥施用量呈正相关关系,且化肥施用与土壤中镉、铜含量之间存在显著相关性。有机肥是指将畜禽粪便、植物残体等作为主要原料经过无害化处理和高温发酵而成的有机肥。在农业生产过程中使用有机肥不仅能增加土壤肥力而且可以降低土壤重金属含量,因此在农业发展过程中,国家倡导农户积极使用有机肥,或者是目前应用较为普遍的复合肥。总之,无论使用哪一种肥料都必须保证肥料成分合理、使用合理,不允许因为肥料问题造成重金属污染。当地政府也需要加大对肥料的监管和处罚力度,对不合格的厂家进行查封,追究其法律责任【4】。
(三)合理灌溉
灌溉水中的重金属含量对农作物的生长影响很大,研究表明,灌溉水中的锌、铜等重金属浓度过高,会使作物根系吸收到更多的锌、铜等重金属,从而导致作物产量降低。因此,在灌溉工作中,保证水源质量是农户以及当地政府优先考虑的事情,农用地附近的工厂必须严格执行我国颁布的排放政策,将符合排放标准的污水排放到指定区域,避免流入农田。农田灌溉方式对土壤中重金属含量也有显著影响,根据农田灌溉方式不同,可将农田分为渠灌、喷灌、滴灌、微灌、渗灌等。因灌溉方式不同,农作物吸收重金属含量也存在较大差异,滴灌是目前农业生产中广泛应用且反响较好的一种灌溉方式,与其他灌溉方式相比,滴灌能更有效地向土壤中提供水分,使农作物能够更好地吸收土壤中的水分,从而减少农作物对重金属的吸收。除此之外,滴灌更能节约水源,避免水资源浪费。唯一的难点是滴灌大多只适合大棚种植,农田区域过大,无法实现全面铺设滴灌设备,还是只能采取传统的灌溉方式。除了采用合理灌溉方式外,农户还可以通过种植经济植物或采取其他措施来减少重金属在土壤中的积累。例如种植根系发达、吸水能力强、固氮能力强、根量大的植物,来有效减少土壤中重金属的积累或者是种植具有较强耐污染性的农作物,比如菜豆、玉米、茄子、黄瓜等【5】。
(四)生物修复
生物修复是通过生物富集和转化作用,使重金属从环境中转移到生物体内,从而达到减轻或消除重金属污染的目的。生物修复技术包括植物修复和动物修复两大类。植物修复技术是利用植物吸收和富集作用来消除或减轻土壤中重金属污染的方法,它包括植物提取和生物降解两种方式。植物提取是利用植物对重金属的吸收、转运等作用来降低或消除土壤中重金属污染物的技术方法,目前应用较为广泛的是植物提取法。微生物修复技术具有效率高、成本低、操作简单等优点,是近年来受到广泛关注的一种技术手段。生物修复具有适用范围广、操作简单、效果好等优点,但也存在污染物种单一、作用机制不够完善等问题。所以在应用生物修复技术时应该遵循预防为主、保护优先;功能优先,自然复原;适度修复,自然复原等原则,且在修复的过程中需要制定风险管控方案,确保生物修复的稳定性和可行性【6】。
(五)加强重金属污染地块的修复与再利用
按照国家有关技术规范,根据土壤污染程度、农产品质量情况,开展耕地土壤环境质量类别划分工作,进行分类管理。对于轻中度污染地块,按照《轻中度污染耕地安全利用与治理修复推荐技术名录》,结合气候、地理条件以及土壤污染物情况,在综合考虑各种安全利用措施及修复原则的基础上,采取各种安全利用措施,提升农产品质量安全。为了保证农用地实现可持续发展,保护修复成果,有关部门还需要加强农用地土壤重金属污染监测与防控。在严格保护耕地、保障粮食安全的前提下,加快推进农用地土壤环境质量监测网络建设和监测能力建设。各级政府应高度重视农用地土壤环境质量监测工作,按照“统一领导、分工负责”原则建立健全相关机构和制度,加强对土壤环境质量监测工作的领导,与此同时加强人才队伍建设和经费保障【7】。
结束语:
综上所述,通过对土壤重金属污染的来源分析,可以发现重金属污染物主要来自工业生产过程中的废弃物,如铅锌矿、电解铝、铅冶炼等生产过程中产生的重金属污染物,以及污水灌溉过程中产生的重金属污染物。由于重金属污染物在土壤中长期积累,导致土壤质量下降,进而影响农产品质量安全。我国目前耕地面积虽然多,但后备资源严重不足,而且大多数是贫瘠土地,因此要解决我国耕地土壤污染问题,应以优化农业生产结构和布局为基础,以提高农业投入品的技术水平为关键,以建立健全耕地质量保护与提升体系为核心,以政策法规为保障,只有这样才能促进我国农业实现健康可持续发展。
参考文献:
[1]李媛媛.农业用地土壤中的重金属污染防治策略[J].化学工程与装备,2022,(12):324-326.
[2]黄少伟.农用地土壤重金属污染防治与管控措施[J].世界热带农业信息,2021,(06):63-65.
[3]王妍.我国有色金属工业土壤重金属污染防治的现状与对策[J].有色金属(冶炼部分),2021,(03):1-9.
[4]甘婷婷,赵南京,殷高方,等.长江三角洲地区农用地土壤重金属污染状况与防治建议[J].中国工程科学,2021,23(01):174-184.
[5]洪志宏,杨道秀.废铜资源化利用企业对土壤环境污染影响探究[J].能源与环境,2020,(03):101-103.
[6]何惠娟.土壤重金属污染原子吸收光谱法测定及治理研究[J].资源节约与环保,2020,(06):54.
[7]陈同斌,杨军,郑国砥.我国农用地污染风险防控与修复利用[J].中国农村科技,2020,(02):20-22.
...