環渤海地區土壤污染現狀分析

來源:智匯工業

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關鍵詞:氮磷污染 土壤鹽漬化 渤海地區

    近年來,隨著《土壤污染防治行動計劃》的出臺,土壤污染問題越來越受到重視。本文從土壤鹽堿化、重金屬、多環芳烴(PAHs)、 持久性有機物(POPs)污染等角度,分析了環渤海地區土壤污染現狀,并對引起環渤海地區土壤污染的主要因素進行了探究,以期為未來環 渤海地區土壤污染治理提供科學依據和指導。 


    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77000k㎡。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。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”。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5cm的土壤含鹽量明顯高于其他土層深度,當深度達到40cm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。 


    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2g/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 46環的高環有機物為主要污染物。左謙等調查發現,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45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,根據王震的研究發現,遼寧地區土壤中PAHs平均值為1000ng/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。 


    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30a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。 


    李成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3.43pg/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29.7pg/g、多氯聯苯平均濃度為66.2pg/g,二者毒性當量總和范圍在0.131.05pg/g之間,毒性當量平均值為0.41pg/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


    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。郭海全等研究表明,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:Cd0.52%、Hg0.04%、As0.03%、Cu0.15%、Pb0、Cr0.09%、Zn0.1%、Ni0.605%。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。由宋南奇等的記錄發現,過去10a中,渤海一共出現過5次面積大于1000k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4460k;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99d。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1000.0、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34 環、45 環、46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0.41pg/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。


    (審核編輯: 智匯婷婷)

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