我国土壤环境污染现状与监测方法

打开文本图片集

摘要：近年来，随着我国经济的快速发展，工业化、城市化进程日益加快，我国土壤污染形势十分严峻，呈现出各种污染物复合并存的局面。文章主要分析了我国土壤污染现状、特点及其危害，并介绍了当前国内外土壤污染物的监测方法。

Abstract： In recent years，with the rapid development of urbanization and industrialization in China. Soil pollution in China is so serious that various contaminants co-exist in the soil. The present situation of soil pollution， its special characteristics and its hazards in China is introduced in this article. Monitoring methods of soil pollution at home amd abroad are also introduced.

關键词：重金属污染;有机物污染;土壤监测

Key words： heavy metal pollution;organic pollution;soil monitoring

中图分类号：X833                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）08-0173-03

0  引言

土壤污染主要是由人类生产、生活产生的“三废”、生活垃圾、交通运输、大气降雨、降尘等物质通过大气、水体、生物等进入土壤，当废弃物的量超过土壤自身的承载能力时，就会对土壤生态系统产生影响，从而引起土壤的组成、结构以及功能发生变化。土壤不仅是生态环境的一个重要组成部分，更是人类不可或缺的生存场所，未来城镇化、产业化和农业集约化是大势所趋，我国土壤污染问题将愈加严峻。

1  土壤污染现状

在上世纪七十年代之前，我国土壤污染只存在于局部地区，主要是点源污染。但随着经济的高速发展，快速建设的工业区、工业城市的出现，导致废弃物越来越多，并且不断累积到土壤中，久而久之，土壤环境的压力愈加严峻，甚至土壤环境中出现了大面积的区域性污染状况，严重影响了土壤环境质量。

我国土壤污染物种类多样，按污染物性质分类，可将土壤污染分为放射性污染、生物污染、有机物污染、重金属污染等。

1.1 土壤生物污染

土壤生物污染是指病原菌、寄生虫等有害生物入侵土壤，破坏土壤生态系统，导致土壤质量的下降。土壤生物污染出现的主要原因是施用人畜粪便或者灌溉未经处理的工业废水、生活污水，尤其是医院污水。这些污染物中含有各种病原菌，包括痢疾细菌、肝炎病毒、伤寒杆菌蛔虫等，这些病原菌有的能够自然净化消失，而有的会在土壤中大量繁殖，严重影响土壤环境，甚至危害农作物生长。人类若食用污染后的土壤中长出的农产品，极可能受到间接危害，或者不小心直接接触到被污染的土壤，也可能会引发一些病症的出现，十分不利于人体健康。土壤生物污染种群中肠道致病性原虫和蠕虫类是分布最广的，有数据显示，世界上至少一半人受一种甚至几种寄生蠕虫的感染。

1.2 土壤有机物污染

土壤有机污染物的主要来源是染料、喷涂、塑料制品、化工厂、石油、农药等，其中农药是最主要的有机污染物质。土壤农药污染一般有两类，分布是有机磷和有机氯农药，其它土壤有机污染物还包括一些持久性有机污染物，比如多环芳烃、磺酰脲类除草剂、有机氮类杀虫剂等。不可否认在农业生产中化学农药的作用巨大，具体体现在作物病虫害防治等方面，具有提高农户的经济收益起到了巨大作用，然而，在存在上述好处的同时，过量的农药也给土壤环境带来了巨大压力，使其面临着严峻的环境污染问题。被农药长期污染的土壤会出现明显的酸化现象，并且其土壤养分会大大流失;土壤的生物活性会降低，不利于土壤微环境;造成土壤孔隙度变小，极易导致板结。

土壤有机物污染和重金属污染相比，具有复杂性和区域性的特点，不仅不利于农产品的健康生长，也对人类生命安全造成了极大威胁。土壤中渗入了有机污染物后，这些污染物会和土壤组分发生一系列的化学、物理及生物等过程，而经过这些过程土壤的养分会大打折扣。现阶段土壤有机污染风险评估一般是采用土壤中有机污染物的总浓度，但该指标存在一定局限性，它能够反映出其在土壤中的富集程度，但无法将植物中有机物污染的浓度及生态风险合理预测出来[2]。土壤有机污染物的赋存形态直接决定了其迁移转化及生物有效性，因此认识土壤有机污染物赋存形态至关重要，不可或缺。因此，有机污染物的赋存形态是评估土壤及作物中有机污染风险的关键。

挥发性有机污染物严重危害着地下生物和地上植物，并且由于这些污染物质存在较大的挥发性，还会对大气造成较大污染，大气污染随着空气流动，再经过雨水的冲刷和淋溶，最终还会对土壤形成污染。土壤中的VOCs是一种特殊的土壤污染物，它具有不同于其他污染物的污染特性，比如多样性、累积性、毒害性、挥发性等，由于这类污染物的成分具有较强的危害性和复杂性，其危险性较大，在土壤环境管理中应优先管理这类污染物质。基于此，国外很多发达国家都有相关规定，必须妥当处置挥发性有机污染，确保土壤及生物安全。

1.3 土壤重金属污染

土壤重金属污染的形成原因主要是重金属或其化合物，其来源广泛，包括汽车尾气，采矿、化工、金属加工、冶炼等工业排放的废水、废气、废渣，农药和化肥的施用等。重金属在土壤表现出不同的毒性，一般来说污染元素包括镉、镍、汞、铬、铅、铜等。土壤重金属被植物、动物吸收富集，通过直接接触或食物链传递等危害动物及人体的健康，引起骨痛病、水俣病以及癌症的高发生率。具体来说：铅对人体存在较大危害，尤其是在人体骨髓造血系统、神经系统方面，并且铅不断在人体里积累的话，还会损害人的肾脏疾病，威胁人的智力发展;若农产品被铅污染了，此类农产品若被人类食用了将对人类造成极大的危害。此外对人体损害较大的还有三价铬和六价铬，三价铬对人体的危害已然十分严重，存在致畸致残作用，而六价铬的毒性比其更甚，严重的甚至会引发鼻咽癌和肺癌。

土壤重金属含量过高会直接影响到农产品的生长和质量，导致其产量降低。因为重金属含量过高的土壤无法保证农作物正常的生理系统发展和发育过程完善，在这种情况下其产量和品质必定大打折扣。例如：过量的镉存在于土壤中会影响农作物的光合强度，使其叶绿素含量下降，从而造成作物失绿，生物酶活性降低;过量的铅存在于土壤中会影响农作物的正常生长和发育，从而导致产量降低;过量的汞存在于土壤中会形成汞化合物，而这种物质会影响到土壤中的微生物活力，不仅降低了土壤肥力，也不利于农作物茁壮生长。

相比于大气污染和水污染，土壤重金属污染具有潜伏性、累积性、不可逆转性、治理难度大、成本高且周期长等特点，存在较大的人体健康风险和环境隐患，因此，曾有人称土壤污染为“化学定时炸弹”。

1.4 土壤放射性污染

随着经济和科技的高速发展，各领域均取得了飞速发展，包括科研、地质、医疗、工农业等，而在这些高速的领域内核技术的应用越来越广泛，这同时也意味着更多的放射性污染物开始进入到土壤中。通常可将土壤放射性污染物质来源分为两类，分别是天然来源和人为来源。至今目前，还未发现天然放射性核素对人类的生活存在威胁，可以说土壤放射性污染主要是人为因素导致的，比如人类对矿物的开采冶炼、核试验、核事故等。一旦放射性污染物质接触到土壤，或者利用其它方式进入到土壤，都会使土壤受到污染。在土壤中常见的放射性核素主要有131I、240Pu、90Sr、134Cs、137Cs。

一般来说放射性污染物质的隐蔽性较强，其进入到土壤中很难被发觉，且由于其放射性元素半衰期长，在土壤中逐渐累积的越来越多的放射性污染物质会破坏原先的生态系统稳定，引发物种变异和土壤变质，如此一来在土壤中生长的植物也会存在放射性污染物质，这些植物经过食物链传递到人体，最终会对人体造成巨大的不利影响，且更严重的这些不利影响会遗产给下一代。如氡子体的辐射危害占人体所受的全部辐射危害的55%以上，诱发肺癌的潜伏期大多都在15年以上，是重要致癌物质，氡已成为人们心肺癌的主要原因。

1.5 土壤污染特点

总而言之，我国土壤污染的特点如下：

①一旦出现土壤污染，较难修复，仅靠切断污染源无济于事。

②由于重金属污染物质难以降解，也就意味着一旦土壤受到重金属污染，在短时间内几乎是不可逆的土壤损害，需要花很长时间才能逐渐消除。

③土壤污染具有不均匀性。各地土壤性质不同，而污染物在土壤中的迁移并不是有规律的，且迁移较慢，因此在土壤中污染物具有不均匀性。

④与大气、水体相比，土壤污染物质较难迁移、扩散和稀释，因此其污染物会不断的积累，逐漸的增多。

⑤土壤污染具有隐蔽性和滞后性，很难在土壤污染一开始就确定污染性质，通常都是在污染后才能进行相关的检测确定其性质。

2  土壤污染物监测方法

鉴于土壤污染问题的日益严峻，针对土壤污染物的监测方法国内外诸多学者开展了大量研究。当前土壤污染物的监测方法主要是针对土壤中的重金属和有机物进行分析。

2.1 土壤重金属监测方法

土壤重金属传统的监测方法有电化学法、分光光度法、电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）、电感耦合等离子体-质谱法（ICP-MS）、X射线荧光光谱法、原子荧光光谱法、原子发射光谱法、原子吸收光谱法等。田媛等[3]在2012年采用ICP-MS分析检测了利用再生水灌溉的多个地区土壤中多种重金属元素（Cd、As、Hg等），同时对比了井水浇灌土壤中该元素含量之间的相对差异。王天顺等[4]在2016年利用石墨炉原子吸收光谱法，对土壤中的Cd和Pb进行了定量分析及含量空间分布，验证了检测方法的精准度以及检出限，同时得出了Cd、Pb两种元素各自的变异系数。

土壤重金属检测是一项持续性的工作，随时都会出现新的问题，检测方法也必须有的放矢，采取新方法解决新问题，让检测手段更加高效和便捷。近几年，国内外出现了多种新的分析方法，包括生物传感器、免疫分析法、酶抑制法、X射线荧光光谱法、激光诱导击穿光谱法等，可应用于土壤重金属快速分析仪器。韩平等[5]应用便携式X射线荧光谱分析仪测试了土壤中重金属污染物Cu、Zn、Pb、Cr、As，验证了便携式X射线荧光谱分析仪检测土壤中重金属元素有较好的准确度和精密度，可快速监测土壤中重金属。

2.2 土壤有机物监测方法

针对土壤中的有机物，分析方法主要有反射干涉光谱法、离子色谱法、荧光及其传感器法、高效液相色谱法、气相色谱法、分光光度法等[6]。截至目前，基于热解吸原理的气相色谱法（GC）依然是最受官方组织认可的一种监测方法，气相色谱又常常与质谱联用，结合顶空、吹扫捕集及其它各种前处理方法，可定量定性分析VOCs。王琳[7]利用吹扫捕集气相色谱质谱法，测定了土壤中的苯系物类、氯代苯类和卤代烃类等二十多种挥发性有机物，通过优化吹扫时间和温度等参数，采用2g土壤，目标化合物方法检出限介于0.02～1.00μg/kg，测定结果的精密度和加标回收率均比较高。该研究表明了其所用的检测方法是具有可行性的。钟岩[8]采用静态顶空进样技术对土壤样品进行处理，利用气相色谱质谱联用对土壤中37种挥发性有机物进行了测定分析，通过测定得到最低检出浓度为0.39～1.76μg/kg，加标回收率为69.8%～110.2%，RSD为3.1%～10%，具有操作简单，分析时间短，灵敏度高等优点。静态顶空-气质联用法和吹扫捕集-气相色谱/质谱联用测定土壤挥发性有机物的方法，在国际国内都是较为成熟，应用最广泛的VOCs测定方法。

2.3 我国土壤环境监测标准方法

国家标准和环保行业标准是土壤环境污染监测中常用的标准方法。当前我国有多项涉及土壤监测的国家和环保行业标准方法，表1、表2、表3列出主要污染物的监测方法。

3  结论

尽管土壤具有一定的自净能力，但一旦土壤所承载的污染物超过了其能够自净的最大范畴，土壤污染问题依然会出现，十分不利于我国经济发展。为更好的解决我国土壤污染问题，当前土壤污染防御工作的重点应为研究土壤监测方法和技术。对于监测工作而言，监测方法是基础，只有建立健全土壤环境监测方法体系，加强土壤环境监测技术水平，保证监测的科学性、规范性、准确性，才能确保评价结果的客观性和合理性，进而了解真实的土壤环境，真正做好土壤环境监管。

参考文献：

[1]陈平，张伟锋，余土元，等.镉对水稻幼苗生长及部分生理特性的影响[J].仲恺农业技术学报，2001，14（4）：18-20.

[2]Wu， X.， Zhu， L.， Evaluating bioavailability of organic pollutants in soils by sequential ultrasonic Extraction procedure， Chemosphere 2016：156，21-29.

[3]田媛，王文月，張迎雪，等.ICP-MS对再生水灌溉区土壤重金属含量的测定[J].环境科学与技术，2012，35（12J）：82-95.

[4]王天顺，范业赓，牙禹，等.石墨炉原子吸收光谱法对果蔗地土壤镉和铅空间分布特征的研究[J].西南农业学报，2016，29（1）：133-137.

[5]韩平，王纪华，陆安祥，等.便携式X射线荧光光谱分析仪测定土壤中重金属[J].光谱学与光谱分析，2012，3（32）：826-829.

[6]马俊杰，杨琦，等.土壤重金属快速监测技术研究与应用进展[J].中国环境监测，2015，31（3）：133-134.

[7]王琳，等.吹扫捕集气相色谱质谱法测定土壤中挥发性有机物[J].科技创新与应用，2014，25（36）：125.

[8]钟岩，等.顶空-气相色谱/质谱法测定土壤中挥发性有机物[J].环境科学与管理，2011，36（7）：134-138.