凉山州土壤重金属污染现状调查及改良对策探究
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摘 要 随着人口的快速增长和工农业的快速发展，土壤重金属污染日益严重，直接危害人体健康，不容忽视。基于此，从重金属对土壤的影响与危害入手，阐述了四川省凉山州土壤重金属污染的来源和危害，提出了改良重金属污染土壤的措施，以期改善土壤环境。
关键词 重金属;土壤污染;危害
中图分类号：X53 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.11.076
土壤是生物和人类赖以生存和生活的重要环境。随着人口的快速增长和工农业生产规模的不断扩大，我国土壤环境污染不断加剧，尤其重金属元素在植物系统中迁移、转化，在土壤中不断积累。重金属污染物在土壤中移动性大，不易随水淋滤，不为微生物降解，通过食物链进入人体后，潜在危害极大，引发的问题越来越严重。土壤重金属污染是当今世界越来越不容忽视的环境问题。
1 凉山州土壤重金属的来源
凉山州位于四川省西南部，介于东经100°15′～103°53′、北纬26°06′～29°27′，东西宽360 km，南北长370 km，幅员6.04×104 km2。境内地质构造复杂，地貌极其复杂多样，有平原、盆地、高原以及山地等，属川西南山地中亚热带季风气候区。气候复杂多样，具有年温差小、日温差较大等特征，呈现出垂直分布的立体气候。土壤以红壤、紫色土、黄壤以及棕壤为主，多数为冲积土[1]。凉山州境内矿产资源富集，有色金属矿产储量居全省第一，有钒钛磁铁矿、富铁矿、铜矿、铅锌矿、锡矿以及稀土矿等，其中铜、锡、钴以及钼等占全省的80%左右。
1.1 大气传播
大气中的重金属污染主要来源于工矿企业产生的气体、粉尘及交通运输汽车火车产生的尾气[2]。空气中的重金属元素通过风的传播、大气的扩散，部分被植物吸收，部分通过尘降进入水体、土壤，形成污染源。
1.2 废水排放
凉山周边工矿企业较多，许多工矿企业将废水直接排放于下水道或和生活污水混合排放。当外界排入进水体的重金属物质含量过高且超过了水体本身的环境容量，水体便无法正常进行自我净化，进而出现水体重金属污染现象。污染水又用于灌溉农田，导致土壤被重金属污染。
1.3 废渣堆积
固体废弃物种类繁多，成分复杂，其中工矿企业废渣污染最严重。这类废渣经历了较长时间的堆积，有些产生化学反应导致生态系统退化，有些直接通过加工作为肥料施入土壤成为污染源。例如，在磷肥生产过程中，其原料磷矿物中含有的重金属物质镉和砷随工业废渣、废水被排入土壤，造成了污染。
1.4 其他因素
农业中，农药、化肥的施用和污水的灌溉，是加剧土壤重金属污染的主要途径[2]。长期不合理施用化肥农药，是土壤重金属污染的重要来源之一。经常施用含砷农药，土壤中砷的残留量明显增加;杀菌农药常含有铜和锌，被大量用于果树和温室作物，造成土壤铜锌累积达到有毒的浓度。
2 凉山州土壤重金属的危害
2.1 破坏土壤环境
有些重金属不能被微生物降解。因土壤胶体和颗粒物的吸附作用，重金属长期存在于土壤中，是环境长期、潜在的污染物。凉山州土壤类型复杂，土壤中的氯离子、硫酸离子、氢氧离子以及腐蚀质等作用，易生成络合物或螯合物，导致重金属在土壤中有更大的溶解度和迁移活性。在凉山州复杂多变的土壤体系中，由于重金属以各种各样的形态在土壤中存在，其迁移转化特点和污染性质也不同。例如，汞被土壤矿质胶体和有机质迅速吸附，一般累积在土壤表层，自上而下递减;污水中的砷多以As3+、As5+状态存在，进入土壤后被铁、铝氢氧化物及硅酸盐黏土矿物吸附，也可以和铁、铝、钙、镁等生成复杂的难溶性砷化合物;而镉易被水中的悬浮物吸附;铅Pb易被土壤有机质和黏土矿物吸附;铬有4种形态，一般以Cr3+、Cr6+为主，而Cr6+进入土壤后被有机质还原为Cr3+，Cr3+很快被土壤吸附固定[3]。
2.2 产生有毒作物
不少有机化合物可以通过自然界本身的物理、化学或生物净化，降低或解除有害性。而重金属污染不但很难自然降解，反而会具有富集性。重金属进入土壤环境，会长期蓄积并破坏土壤的自净能力，使土壤成为污染物的“储存库”。作物对大多数重金属元素有强烈的吸收积累作用，作物吸收的重金属绝大多数积累于根部，少数转移到茎叶、种子中[4]。实验证明：土壤中水田砷含量比旱地高，水田中作物砷的含量也比旱地高。长年的污水灌溉，会造成灌溉引水渠底及表層土壤中积累大量的重金属，而水稻吸收镉能力较强，积累在籽实中，从而使水稻中的镉含量超标[5]。
2.3 对人体的危害
有些重金属不能被土壤微生物分解，相反生物体可以富集重金属，常常使重金属在土壤环境中逐渐积累，转化为毒性更大的甲基化合物。有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积，严重危害人体健康。人食入汞后，直接沉入肝脏，对大脑视力神经破坏极大;食入铬会造成四肢麻木，精神异常;食入砷会使皮肤色素沉着，导致异常角质化;食入镉会导致高血压，引起心脑血管疾病，破坏骨钙，引起肾功能失调;铅是重金属污染中毒性较大的一种，一旦进入人体很难排除，直接伤害人的脑细胞，特别是胎儿的神经板，可造成先天大脑沟回浅、智力低下，对老年人造成痴呆、脑死亡等危害[6]。
3 凉山州土壤重金属污染的改良对策
3.1 监测排查
凉山州农业部门为了更好地掌握凉山州土壤重金属污染情况，建立了土壤重金属污染的监测系统，于2013—2015年进行了农产品产地土壤重金属污染普查工作。全州17个县市完成7 796个样点确定、方案编制、基础数据收集整理、基础图幅收集上报、采样制样GPS操作等关键技术培训、样点土壤样品采集、制备及送样等工作[7]。严格执行相关国家标准和农业行业标准，严格质量控制，重点检测产地安全影响较大、污染持续时间长、对污染防治具有普遍意义的污染物的汞（Hg）、镉（Cd）、铅（Pb）、铬（Cr）、铜（Cu）和砷（As）共6个元素。目前，检测结果已经形成，出于保密要求，存储在省农业厅相关部门。 为了进一步做好农产品产地土壤重金属污染的防治工作，摸清凉山州主要产区水稻重金属污染现状，凉山州农业部门组织开展了主要产区水稻重金属污染状况协同监测工作，涉及全州13个水稻主产县市，布置了290个样点。同时，抽样、检测了土壤和对应的水稻中汞（Hg）、镉（Cd）、铅（Pb）、铬（Cr）、铜（Cu）和砷（As）的含量，进一步研究污染土壤和被污染作物之间重金属的相关性。
3.2 控制污染源
凉山州农业和环保部门根据监测排查结果，对工矿企业重金属污染物的任意排放进行了整顿，大力宣传重金属对土壤污染的危害，并积极指导和引导工矿企业综合治理废水、废气和废渣，尽可能避免重金属输入土壤环境，从源头上切断重金属流向土壤和农产品，堵住人为因素造成的土壤重金属污染。
3.3 有效措施
3.3.1 增强自净能力
土壤具有一定的自净能力，如有机氯农药在旱作土壤中的残留期可长达数年，而在水田中厌氧微生物群体的作用下，只需2～3个月即可基本消失[8]。在水田中镉离子易形成难溶性化合物而毒害减轻，而砷则相反，在水田中可形成比砷酸毒性更强的亚砷酸。为了增强土壤的自净能力，采取有效措施增加和改善土壤胶体的种类和数量，增加土壤对有害物质的吸附，从而降低污染物重金属在土壤中的活性。
3.3.2 切断重金属进入食物链
向土壤中投入改良剂，通过对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用，以降低重金属的生物有效性。据走访调查，凉山州农户施用钙、镁及磷肥，降低土壤中铅的活性，减少作物铅的吸收;施用有石灰石、碳酸钙、磷酸盐以及硅酸盐等调节剂，调节土壤的酸碱性，使土壤呈微碱性，减少铬对作物的危害，促使土壤中镉、铜、汞以及锌等元素形成氢氧化物或碳酸盐结合态盐类沉淀，从源头上切断重金属进入食物链[9]。
3.3.3 其他措施
对土壤进行灌溉时，严格控制污染水源;通过客土、换土和深耕翻土，降低土壤中重金属的含量。
4 结语
土壤是构成生态系统的基本环境要素，也是人类生存与发展环境的物质基础，因而对土壤做好预防措施尤为重要。尤其是面对土壤重金属污染日益严重的情况，更应该采取有效措施，控制人为因素造成土壤重金属污染，从根本上杜绝土壤重金属污染土壤，确保生态安全，保证农产品安全。
参考文献：
[1] 王欣，周启星.土壤重金属污染生态过程、效应及修复[J].生态学报，2004（3）：278-281.
[2] 徐亦钢，俞飞，张孝飞，等.我国农村环境污染的主要特点与成因[J].农业环境与发展，2006，23（6）：37-39.
[3] 崔德杰，张玉龙.土壤重金属污染现状与修复技术研究進展[J].土壤学报，2004，35（3）：366-370.
[4] 赵学茂.土壤重金属污染的防治方法[J].甘肃农业，2006（2）：228.
[5] 金美玉.四种矿物材料修复土壤镉、铅污染的规律研究[D].保定：河北农业大学，2007.
[6] 夏来坤，郭天财，康国章，等.土壤重金属污染与修复技术研究进展[J].河南农业科学，2005（5）：88-92.
[7] 郑喜珅，鲁安怀，高翔，等.土壤中重金属污染现状与防治方法[J].土壤与环境，2002，11（1）：79-84.
[8] 王新，吴燕玉.不同作物对重金属复合污染物吸收特性的研究[J].农业环境科学学报，1998（5）：193-196.
[9] 蒋玉根.农艺措施对降低污染土壤重金属活性的影响[J].土壤，2002，34（3）：145-148.
（责任编辑：赵中正）
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