甘婷婷 ,趙南京 ,殷高方 ,馬明俊 ,孟德碩 ,方麗 ,楊瑞芳 ,劉文清
(1. 中國(guó)科學(xué)院環(huán)境光學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,中國(guó)科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所,合肥 230031;2. 安徽省環(huán)境光學(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,合肥 230031)
長(zhǎng)江三角洲地區(qū)(簡(jiǎn)稱長(zhǎng)三角地區(qū))包括上海市、江蘇省、浙江省和安徽?。ㄈ∫皇校?,作為我國(guó)重要的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地和著名的商品糧基地,年均農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值和糧食總產(chǎn)量均占全國(guó)的12%以上 [1]。然而近年來,長(zhǎng)三角地區(qū)農(nóng)用地土壤環(huán)境不容樂觀,《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》指出本地區(qū)的耕地土壤環(huán)境污染問題較為突出,且以無機(jī)重金屬污染為主 [2]。農(nóng)用地土壤重金屬污染對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)和產(chǎn)量具有重要影響,對(duì)人體健康乃至生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅,制約了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
針對(duì)長(zhǎng)三角地區(qū)農(nóng)用地土壤重金屬污染狀況的調(diào)查研究,主要以小范圍區(qū)域采樣的實(shí)驗(yàn)室分析為主 [3~5];受采樣點(diǎn)位土壤環(huán)境及采樣數(shù)量的限制,所獲得的少量重金屬數(shù)據(jù)在綜合全面反映長(zhǎng)三角地區(qū)重金屬污染狀況方面缺乏代表性。為全面了解長(zhǎng)三角地區(qū)農(nóng)用地土壤重金屬污染狀況、主要污染來源以指導(dǎo)有效防治,本文根據(jù)近20年發(fā)表的與長(zhǎng)三角地區(qū)農(nóng)用地土壤重金屬相關(guān)文獻(xiàn)中的重金屬含量數(shù)據(jù),依據(jù)區(qū)域劃分,相對(duì)全面地分析長(zhǎng)三角地區(qū)農(nóng)用地土壤中典型重金屬的累積情況與污染狀況,系統(tǒng)探究導(dǎo)致長(zhǎng)三角地區(qū)農(nóng)用地土壤重金屬累積與污染的主要原因。針對(duì)污染成因提出長(zhǎng)三角地區(qū)農(nóng)用地土壤重金屬污染防治建議,以期為改善長(zhǎng)三角地區(qū)土壤生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)優(yōu)質(zhì)高效農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供參考。
課題組搜集了近20年發(fā)表的與長(zhǎng)三角地區(qū)農(nóng)用地土壤重金屬相關(guān)文獻(xiàn),對(duì)不同區(qū)域的典型重金屬 Cd、Ni、Cu、As、Hg、Pb、Cr和 Zn含量數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總;將重金屬平均含量與當(dāng)?shù)厥∈械耐寥辣尘爸?[6]進(jìn)行對(duì)比,根據(jù)重金屬累積系數(shù),分析不同區(qū)域農(nóng)用地土壤典型重金屬的累積情況。以《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(修訂)(GB 15618—2008)》 [7]中的農(nóng)業(yè)用地土壤無機(jī)污染物環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值(5.5<pH<6.5)為評(píng)價(jià)依據(jù),根據(jù)《全國(guó)土壤污染狀況評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)定》 [8]列出的單項(xiàng)污染指數(shù)法及相應(yīng)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),完成了不同區(qū)域農(nóng)用地土壤典型重金屬的污染狀況評(píng)價(jià)。
相比于上海市的土壤背景值,整個(gè)上海市農(nóng)用地土壤中重金屬Hg的累積程度最高。嘉定區(qū)、閔行區(qū)、青浦區(qū)、金山區(qū)、松江區(qū)、寶山區(qū)和浦東新區(qū)重金屬Hg均有較高的累積系數(shù),嘉定區(qū)重金屬Pb的累積程度也較高;其他區(qū)域重金屬Cd、Cu、As、Hg、Pb、Cr和 Zn的累積程度較低,重金屬平均含量接近于上海市土壤背景值(見圖1)。根據(jù)上海市不同區(qū)域農(nóng)用地土壤典型重金屬的單項(xiàng)污染指數(shù)(見圖2),各個(gè)區(qū)域農(nóng)用地土壤均未發(fā)生重金屬Cd、Cu、As、Cr和Zn的污染情況;但是嘉定區(qū)農(nóng)用地土壤出現(xiàn)了重金屬Hg和Pb的輕微污染,閔行區(qū)、青浦區(qū)、金山區(qū)農(nóng)用地土壤中重金屬Hg也處于輕微污染水平。應(yīng)重視嘉定區(qū)、閔行區(qū)、青浦區(qū)、金山區(qū)農(nóng)用地土壤中重金屬Hg,嘉定區(qū)農(nóng)用地土壤中重金屬Pb的污染防治。
相比于江蘇省的土壤背景值,南京市農(nóng)用地土壤中重金屬Cd的累積程度最高,其次是重金屬Cu、Zn和Pb;蘇州市農(nóng)用地土壤中重金屬Cd也有一定程度的累積,而其他區(qū)域農(nóng)用地土壤中重金屬Cd、Ni、Cu、As、Hg、Pb、Cr和 Zn的累積程度并不高(見圖3)。根據(jù)江蘇省不同區(qū)域農(nóng)用地土壤典型重金屬的單項(xiàng)污染指數(shù)(見圖4),江蘇省各區(qū)域農(nóng)用地土壤中均未發(fā)生重金屬Ni、Cu、As、Pb、Cr和Zn的污染情況,但是南京市農(nóng)用地土壤中重金屬Cd、蘇州市農(nóng)用地土壤中重金屬Hg均處于Ⅱ級(jí)輕微污染水平。應(yīng)注意這兩個(gè)區(qū)域農(nóng)用地土壤中重金屬Cd和Hg的污染防治,以避免重金屬Cd和Hg持續(xù)累積而致使更為嚴(yán)重的重金屬污染問題。
圖1 上海市不同區(qū)域農(nóng)用地土壤重金屬累積系數(shù)
圖2 上海市不同區(qū)域農(nóng)用地土壤重金屬單項(xiàng)污染指數(shù)
圖3 江蘇省不同區(qū)域農(nóng)用地土壤重金屬累積系數(shù)
圖4 江蘇省不同區(qū)域農(nóng)用地土壤重金屬單項(xiàng)污染指數(shù)
相比于浙江省的土壤背景值,整個(gè)浙江省農(nóng)用地土壤中重金屬Cd的累積最為嚴(yán)重,其次為重金屬Hg。從區(qū)域分布來看,臺(tái)州市重金屬Cu、As和Zn,嘉興市和紹興市重金屬Cu,金華市重金屬Cu和Pb以及杭州市重金屬Zn均有較高程度的累積。然而浙江省其他區(qū)域農(nóng)用地土壤中重金屬Ni、Cu、As、Pb、Cr和Zn的累積情況并不明顯(見圖5)。根據(jù)浙江省不同區(qū)域農(nóng)用地土壤典型重金屬的單項(xiàng)污染指數(shù)(見圖6),浙江省各區(qū)域農(nóng)用地土壤中均未發(fā)生重金屬Ni、As、Pb、Cr和Zn的污染情況;但是杭州市、寧波市、金華市農(nóng)用地土壤中重金屬Cd,臺(tái)州市農(nóng)用地土壤中重金屬Cu,杭州市、臺(tái)州市和紹興市農(nóng)用地土壤中重金屬Hg均處于Ⅱ級(jí)輕微污染水平;臺(tái)州市農(nóng)用地土壤中重金屬Cd達(dá)到Ⅳ級(jí)中度污染水平。臺(tái)州市農(nóng)用地土壤重金屬污染較為嚴(yán)重,同時(shí)存在重金屬Cd、Cu和Hg的復(fù)合污染問題;杭州市農(nóng)用地土壤也同時(shí)存在重金屬Cd和Hg的復(fù)合污染問題。應(yīng)重視臺(tái)州市、杭州市、紹興市、嘉興市和金華市農(nóng)用地土壤重金屬污染的防治。
圖5 浙江省不同區(qū)域農(nóng)用地土壤重金屬累積系數(shù)
圖6 浙江省不同區(qū)域農(nóng)用地土壤重金屬單項(xiàng)污染指數(shù)
相比于安徽省的土壤背景,整個(gè)安徽省農(nóng)用地土壤中重金屬Cd的累積程度最為嚴(yán)重,其次為重金屬Cu和Hg。從區(qū)域分布來看,銅陵市農(nóng)用地土壤中存在嚴(yán)重的重金屬Cd和Cu的累積情況,也存在一定程度的重金屬Hg、Pb和Zn的累積;蕪湖市農(nóng)用地土壤存在較高程度的重金屬Cu、Cd、Hg和As累積情況;巢湖市農(nóng)用地土壤中重金屬Cd和As、合肥市農(nóng)用地土壤中重金屬Cd的累積程度也較高;而其他區(qū)域農(nóng)用地土壤中重金屬累積情況并不明顯(見圖7)。根據(jù)安徽省不同區(qū)域農(nóng)用地土壤典型重金屬的單項(xiàng)污染指數(shù)(見圖8),安徽省各區(qū)域農(nóng)用地土壤中均未發(fā)生重金屬Ni、As、Hg、Cr和Zn的污染情況;但是銅陵市農(nóng)用地土壤中重金屬Pb處于Ⅱ級(jí)輕微污染水平,重金屬Cd和Cu達(dá)到Ⅳ級(jí)中度污染水平;蕪湖市農(nóng)用地土壤中重金屬Cu處于Ⅲ級(jí)輕度污染水平;滁州市農(nóng)用地土壤中重金屬Cd達(dá)到Ⅴ級(jí)重度污染水平。安徽省銅陵市農(nóng)用地土壤重金屬污染最為嚴(yán)重,且存在著重金屬Cd、Cu和Pb的復(fù)合污染問題,應(yīng)針對(duì)性加強(qiáng)農(nóng)用地土壤重金屬的污染防治力度;還應(yīng)重視滁州市和蕪湖市農(nóng)用地土壤中單項(xiàng)重金屬Cd和Cu的污染問題。
圖7 安徽省不同地區(qū)農(nóng)用地土壤重金屬累積系數(shù)
圖8 安徽省不同地區(qū)農(nóng)用地土壤重金屬單項(xiàng)污染指數(shù)
課題組搜集了近20年發(fā)表的長(zhǎng)三角地區(qū)農(nóng)用地土壤重金屬相關(guān)文獻(xiàn),對(duì)典型重金屬Cd、Ni、Cu、As、Hg、Pb、Cr和Zn的變異系數(shù)(VC)進(jìn)行匯總,據(jù)此獲得不同重金屬元素變異系數(shù)的平均值(見圖9)。從區(qū)域分布來看,江蘇省重金屬Cd和Pb以及上海市重金屬Hg的變異系數(shù)均超過100%,江蘇省重金屬Hg、浙江省重金屬Cd和Hg以及安徽省重金屬Cd、Cu和Hg的變異系數(shù)也均超過50%。這表明,長(zhǎng)三角地區(qū)農(nóng)用地土壤中重金屬Cd、Pb、Hg和Cu都具有極強(qiáng)的空間分異性,不同區(qū)域的重金屬含量差異較大;整個(gè)長(zhǎng)三角地區(qū)的農(nóng)用地土壤重金屬受人為活動(dòng)因素影響顯著。工業(yè)“三廢”(廢氣、廢水、固體廢棄物)排放,交通運(yùn)輸污染,化肥、農(nóng)藥、糞肥、農(nóng)用膜等的大量使用,這些人為污染源構(gòu)成了重金屬進(jìn)入長(zhǎng)三角地區(qū)農(nóng)用地土壤的主要途徑。
長(zhǎng)三角地區(qū)是我國(guó)重要的工業(yè)生產(chǎn)基地,擁有鋼鐵、冶煉、電鍍、化工、采礦、電子、紡織、印染、汽車制造等眾多產(chǎn)業(yè),2018年工業(yè)生產(chǎn)總值達(dá)104 369.51億元(占全國(guó)的34.2%),規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)有近11.38萬家(占全國(guó)的30.03%) [1],工業(yè)制造業(yè)主要產(chǎn)品產(chǎn)量(見表1)具有優(yōu)勢(shì)。
長(zhǎng)三角地區(qū)雄厚的工業(yè)生產(chǎn)實(shí)力伴生了較為嚴(yán)峻的環(huán)境重金屬污染問題,可能的原因有:工業(yè)生產(chǎn)不乏使用眾多含有重金屬Cd、Cr、Hg、Cu、As、Pb和Zn的原材料,火力發(fā)電廠、金屬冶煉廠、水泥廠等燃煤產(chǎn)生的煙塵及工業(yè)粉塵中含有大量重金屬Hg、As、Cd、Cu和Pb等,金屬礦山的開采、冶煉及尾砂、廢渣的堆積也會(huì)釋放重金屬Cd、Pb和Zn等。
根據(jù)《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒2019》,2017年長(zhǎng)三角地區(qū)廢氣中煙(粉)塵排放量為8.72×105t,工業(yè)固體廢棄物產(chǎn)生量為3.012×108t;廢水排放總量為1.475×1010t,其中含重金屬Pb的廢水排放量為1.867×107t、含重金屬 Hg 的廢水排放量為 6.97×105t、含重金屬Cd的廢水排放量為2.121×106t、含重金屬Cr的廢水排放量為4.268×108t、含重金屬As的廢水排放量為8.729×106t [1]。因此,長(zhǎng)三角地區(qū)工業(yè)“三廢”的大量排放成為重金屬進(jìn)入農(nóng)用地土壤的最主要途徑。
我國(guó)是世界上汽車保有量最大的國(guó)家。汽車涂料、防腐材料、制動(dòng)器、輪胎中通常含有Cd、Cu、Pb、Zn和Ni等重金屬,汽車燃油和潤(rùn)滑油中通常含有Pb和Cu等重金屬 [9],因此汽車燃油與潤(rùn)滑油的泄漏、汽車尾氣的排放、車輛剎車時(shí)輪胎、制動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械磨損、輪胎的老化等都會(huì)向周圍環(huán)境中釋放重金屬,進(jìn)而通過大氣沉降在土壤中并逐漸累積。即使這些重金屬含量較低,但與日俱增的汽車數(shù)量以及燃油的大量使用,仍然會(huì)導(dǎo)致土壤存在重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)。研究表明 [10],汽車剎車片磨損釋放的重金屬Cu污染負(fù)荷最大,其次是Zn、Pb、Cr和Cd;汽車輪胎磨損釋放的重金屬Zn污染負(fù)荷最大,其次是Pb、Cr、Cu、Ni和Cd。
圖9 長(zhǎng)三角不同區(qū)域農(nóng)用地土壤典型重金屬變異系數(shù)
表1 2018年長(zhǎng)三角地區(qū)工業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)量
長(zhǎng)三角地區(qū)的汽車保有量和車輛燃油消耗量均呈逐年上升趨勢(shì),2018年汽車保有量為8.405×107輛,交通運(yùn)輸消耗汽油和柴油為3.252×107t(見圖10)。交通運(yùn)輸污染是該地區(qū)農(nóng)用地土壤重金屬污染的重要成因。2013年對(duì)南京市八卦洲公路兩側(cè)農(nóng)田土壤重金屬含量和空間差異性進(jìn)行的分析表明 [11],橫跨公路兩側(cè)農(nóng)田土壤中的重金屬Ni、Pb、Cr和Zn含量平均值,顯著高于八卦洲土壤重金屬背景值。對(duì)滬寧高速句容、丹陽和蘇州路段公路兩側(cè)農(nóng)田土壤重金屬Pb、Cd、Cr和Zn的空間分布特征研究發(fā)現(xiàn) [12],公路兩側(cè)農(nóng)田土壤中這4種重金屬都存在不同程度的累積以及較大的空間變異;隨著車流量的增加,公路兩側(cè)農(nóng)田土壤中Pb和Cd含量顯著增加,說明道路交通是導(dǎo)致長(zhǎng)三角地區(qū)公路兩側(cè)農(nóng)田土壤重金屬累積的主要原因。
化肥、農(nóng)藥、糞肥和農(nóng)膜是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的農(nóng)業(yè)投入品,但長(zhǎng)期大量甚至過量施用(使用)將帶來嚴(yán)重的農(nóng)用地土壤重金屬污染問題,主要原因有:磷肥、氮肥和復(fù)合肥等化肥中含有較高含量的As、Cd、Pb、Zn、Cr和Hg等重金屬,豬糞、雞糞、牛糞、羊糞等畜禽糞肥中含Cu、Zn、As、Cd、Cr和Ni等重金屬,殺蟲劑和殺菌劑等農(nóng)藥中含有Hg、Cu、Cd和As等重金屬,農(nóng)用薄膜在加工中會(huì)添加含有重金屬Cd的熱穩(wěn)定劑。
根據(jù)《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒2019》,長(zhǎng)三角地區(qū)2018 年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的化肥施用量達(dá)6.904×106t,其中氮肥和復(fù)合肥施用量最高,其次是磷肥和鉀肥;農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥的使用量為2.11×105t,農(nóng)用薄膜的使用量為2.985×105t(見表2) [1]?;省⑥r(nóng)藥和農(nóng)膜的高強(qiáng)度施用(使用)導(dǎo)致長(zhǎng)三角地區(qū)農(nóng)用地土壤出現(xiàn)了重金屬累積甚至污染問題。對(duì)蕪湖市三山區(qū)菜地土壤重金屬污染特征分析表明 [13],農(nóng)藥、化肥和雞糞的長(zhǎng)期施用是當(dāng)?shù)夭说刂兄亟饘貯s和Zn富集的主要原因。對(duì)富陽地區(qū)不同類型農(nóng)田土壤重金屬變異特征研究表明 [14],有機(jī)肥的施用是導(dǎo)致土壤中Cu和Zn含量較高的重要原因之一。
2011年《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》指出,僅依靠末端治理這種單一方式無法從根本上解決重金屬污染問題。應(yīng)注重“預(yù)防為主、防治源頭、重視過程、末端治理”的綜合防控理念,對(duì)導(dǎo)致長(zhǎng)三角地區(qū)農(nóng)用地土壤重金屬污染的源頭實(shí)施強(qiáng)化控制。
1. 嚴(yán)控工業(yè)“三廢”源頭污染
圖10 不同年份長(zhǎng)三角地區(qū)的汽車保有量及燃油消耗量
表2 2018年長(zhǎng)三角地區(qū)農(nóng)用品使用量
長(zhǎng)三角地區(qū)工業(yè)生產(chǎn)中的“三廢”排放是農(nóng)用地土壤中重金屬的主要污染來源。2018年《關(guān)于打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃的通知》發(fā)布后,三省一市分別提出了“加快城市建成區(qū)重污染企業(yè)搬遷改造或關(guān)閉退出實(shí)施方案”,要求市、縣行政區(qū)范圍內(nèi)實(shí)際建成或正在建設(shè)、相對(duì)集中分布的地區(qū),對(duì)水泥、平板玻璃、化工、焦化、鋼鐵5個(gè)行業(yè)領(lǐng)域重污染企業(yè)進(jìn)行搬遷改造或關(guān)閉退出。
①加快推進(jìn)廢氣、廢水凈化處理新工藝以及固體廢棄物回收再利用新工藝的開發(fā)與推廣應(yīng)用,減控工業(yè)“三廢”排放的數(shù)量和濃度。②加強(qiáng)工業(yè)“三廢”污染排放管控,督促各工業(yè)企業(yè)嚴(yán)格執(zhí)行污染排放國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),杜絕工業(yè)“三廢”超標(biāo)排放現(xiàn)象;及時(shí)完善相關(guān)行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)和污染防治技術(shù)規(guī)范,為工業(yè)“三廢”排放監(jiān)管提供重要依據(jù)。③鼓勵(lì)發(fā)展清潔能源,開發(fā)環(huán)保型原材料,制定涉重金屬重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)推行方案,推進(jìn)工業(yè)企業(yè)對(duì)清潔能源、環(huán)保型原材料、清潔生產(chǎn)技術(shù)、先進(jìn)生產(chǎn)工藝和設(shè)備的使用;全面整治尾礦、煤矸石、冶煉渣等固體廢物的堆放場(chǎng)所,加強(qiáng)電子廢物、廢輪胎等工業(yè)廢物的處理處置。
2. 嚴(yán)控交通運(yùn)輸源頭污染
①鼓勵(lì)開展車用涂料、防腐材料、制動(dòng)器、輪胎固化劑和促進(jìn)劑等無污染新型材料的研發(fā)與應(yīng)用推廣,實(shí)現(xiàn)汽車制造過程中含重金屬原材料的減量使用,降低汽車行駛過程中剎車磨損、輪胎老化磨損帶來的重金屬污染強(qiáng)度。②加快升級(jí)燃油品質(zhì),推廣使用無鉛汽油等清潔燃料;升級(jí)汽車尾氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn),逐步開展汽車尾氣凈化裝置的強(qiáng)制安裝,降低汽車燃油與尾氣排放帶來的農(nóng)用地土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)。③研發(fā)汽車尾氣污染防治配套設(shè)施,提高汽車尾氣污染物的過濾、凈化和防治能力。
3. 嚴(yán)控化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜等農(nóng)業(yè)源頭污染
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)合理安排農(nóng)藥化肥施用的時(shí)間和次數(shù),提高利用率、減少使用量;妥善處理好農(nóng)藥化肥的廢棄包裝物,推廣使用高效、低毒、低殘留農(nóng)藥和生態(tài)有機(jī)肥。加強(qiáng)植物病蟲害預(yù)警系統(tǒng)防治體系的研發(fā)和應(yīng)用,推廣測(cè)土配方施肥技術(shù)和緩控釋肥技術(shù),做到農(nóng)業(yè)施肥、用藥有據(jù)可依。嚴(yán)格規(guī)范含重金屬獸藥、飼料添加劑的使用,減少畜禽糞便施用帶來的農(nóng)用地土壤重金屬污染。鼓勵(lì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者提高科學(xué)施肥、用藥和環(huán)保的意識(shí),規(guī)?;_展化肥農(nóng)藥科學(xué)使用技術(shù)培訓(xùn)。
在農(nóng)膜使用方面,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者對(duì)廢舊農(nóng)膜污染長(zhǎng)遠(yuǎn)性和嚴(yán)重性的認(rèn)識(shí),提高廢舊農(nóng)膜回收意識(shí)和主動(dòng)性。推廣適期揭膜技術(shù),運(yùn)用農(nóng)作物倒茬輪作制度,減少農(nóng)膜使用量、提高農(nóng)膜回收利用率。支持無污染可降解綠色生物地膜的研發(fā)和推廣使用,實(shí)行不可降解農(nóng)膜的減量使用,逐步消除農(nóng)膜殘留帶來的農(nóng)用地土壤重金屬污染。
1. 加強(qiáng)農(nóng)用地土壤重金屬快速動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)
土壤污染物監(jiān)測(cè)為土壤環(huán)境監(jiān)管與污染防治提供支持?jǐn)?shù)據(jù),是土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)與土壤環(huán)境污染治理的重要基礎(chǔ)和前提。應(yīng)深入開展長(zhǎng)三角地區(qū)農(nóng)用地土壤重金屬監(jiān)測(cè)與調(diào)查,革新傳統(tǒng)的“現(xiàn)場(chǎng)采樣-實(shí)驗(yàn)室分析”的重金屬檢測(cè)分析模式;重點(diǎn)研發(fā)非入侵式、高精度、小型化、智能化的土壤重金屬現(xiàn)場(chǎng)快速監(jiān)測(cè)和應(yīng)急監(jiān)測(cè)技術(shù)與儀器設(shè)備,避免繁瑣費(fèi)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)采樣及前處理過程來消除對(duì)被測(cè)土壤環(huán)境的擾動(dòng)。通過新技術(shù)應(yīng)用,降低土壤重金屬污染調(diào)查研究的成本,提高污染快速篩查和應(yīng)急監(jiān)測(cè)的時(shí)效性,實(shí)現(xiàn)大面積農(nóng)田的土壤重金屬濃度數(shù)據(jù)的快速準(zhǔn)確獲取。
①為了掌握長(zhǎng)三角地區(qū)農(nóng)用地土壤重金屬污染的時(shí)間和空間分布變化情況,應(yīng)實(shí)施基于地理信息系統(tǒng)和高光譜遙感技術(shù)的土壤重金屬污染大面積立體動(dòng)態(tài)高精度監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用,建立長(zhǎng)三角地區(qū)農(nóng)用地土壤重金屬污染的快速、大面積、立體動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。②引入互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息技術(shù),發(fā)揮大數(shù)據(jù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的基礎(chǔ)性作用,建立長(zhǎng)三角地區(qū)農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系、農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)。③形成長(zhǎng)三角地區(qū)農(nóng)用地土壤環(huán)境信息化管理平臺(tái),注重環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的合理共享與科學(xué)管理,全面掌握農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量動(dòng)態(tài)變化信息,為土壤重金屬污染水平和演變趨勢(shì)的判斷與評(píng)估提供數(shù)據(jù)支持。
2. 加強(qiáng)農(nóng)用地分級(jí)管理
根據(jù)長(zhǎng)三角地區(qū)農(nóng)用地土壤重金屬的實(shí)際污染程度,對(duì)農(nóng)用地進(jìn)行分級(jí)管理。①對(duì)于未受到重金屬污染的清潔農(nóng)用地,加強(qiáng)監(jiān)控與管理,建立永久性保護(hù)制度,維護(hù)農(nóng)用地的正常生產(chǎn)功能,確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。②對(duì)于重金屬輕度和中度污染的農(nóng)用地,針對(duì)性調(diào)整農(nóng)作物種植布局,篩選適合種植的農(nóng)作物品種,可采取邊種植邊修復(fù)的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)農(nóng)用地的安全利用。③對(duì)于重金屬重度污染的農(nóng)用地,實(shí)行嚴(yán)格管控(如禁止種植食用性農(nóng)作物),調(diào)整農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu),采用相應(yīng)的重金屬污染土壤修復(fù)和整治方案來實(shí)施土壤保護(hù)與修復(fù)治理,力爭(zhēng)盡快恢復(fù)區(qū)域內(nèi)的農(nóng)田生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。
3. 研發(fā)重金屬污染農(nóng)用地土壤修復(fù)新技術(shù)
對(duì)遭受重金屬污染的農(nóng)用地土壤開展治理,目前較多采用的農(nóng)用地土壤修復(fù)技術(shù)分為物理技術(shù)、化學(xué)技術(shù)和生物技術(shù)。①物理技術(shù),如客土法、熱脫附技術(shù)和電動(dòng)修復(fù)技術(shù)等,因其成本高、修復(fù)效率較低、僅適用于小面積污染區(qū)域,應(yīng)用與推廣具有一定的局限性。②化學(xué)修復(fù)技術(shù),如淋洗技術(shù)、固定-穩(wěn)定化技術(shù)、化學(xué)氧化技術(shù)等,由于使用化學(xué)試劑而具有農(nóng)用地土壤修復(fù)的二次污染風(fēng)險(xiǎn)。③生物修復(fù)技術(shù),如植物修復(fù)技術(shù)、微生物修復(fù)技術(shù)等,因其不改變土壤原始功能,具有成本低、效率高、操作簡(jiǎn)單、不產(chǎn)生環(huán)境二次污染等諸多優(yōu)點(diǎn)而獲得推廣和應(yīng)用;但受限于生物體自身吸附重金屬的固有特性,難以快速修復(fù)與治理重金屬污染農(nóng)用地。
針對(duì)現(xiàn)有物理、化學(xué)、生物類修復(fù)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),長(zhǎng)三角地區(qū)農(nóng)用地土壤環(huán)境及其重金屬污染特性,重點(diǎn)開展農(nóng)用地土壤重金屬修復(fù)新技術(shù)、多技術(shù)復(fù)合的農(nóng)用地土壤聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的研發(fā)工作。注重修復(fù)新技術(shù)在長(zhǎng)三角地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用,為長(zhǎng)三角地區(qū)農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量安全提供科技支撐。
在長(zhǎng)三角地區(qū)乃至全國(guó)農(nóng)用地土壤污染形勢(shì)依然嚴(yán)峻、土壤環(huán)境甚至有所惡化的現(xiàn)狀下,針對(duì)我國(guó)農(nóng)用地土壤污染防治相關(guān)法律法規(guī)較為分散、不夠系統(tǒng)等突出問題,建議在現(xiàn)行《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》《中華人民共和國(guó)土壤污染防治法》的基礎(chǔ)上,及時(shí)開展具有針對(duì)性且操作性強(qiáng)的“農(nóng)用地土壤污染防治法”專項(xiàng)立法,制定農(nóng)用地土壤環(huán)境保護(hù)、監(jiān)管、污染防治等方面的實(shí)施細(xì)則,明確防治監(jiān)管行政責(zé)任主體和各級(jí)政府的屬地職責(zé)。
根據(jù)長(zhǎng)三角地區(qū)農(nóng)用地土壤特性、生產(chǎn)功能和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的要求,在現(xiàn)有《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB 15618—2018)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,細(xì)化制定農(nóng)用地土壤污染調(diào)查和監(jiān)測(cè)、類別劃分、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、修復(fù)與治理等行業(yè)性、地方性標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范,及時(shí)出臺(tái)地方性的農(nóng)用地土壤環(huán)境管理辦法,適時(shí)優(yōu)化有關(guān)化肥、農(nóng)藥、畜禽養(yǎng)殖、灌溉用水等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的地方專項(xiàng)管理規(guī)定。通過立法,為長(zhǎng)三角地區(qū)農(nóng)用地土壤環(huán)境有效監(jiān)管與污染防治提供依據(jù)和保障。
在長(zhǎng)三角地區(qū),農(nóng)用地土壤中的重金屬Cd累積與污染情況最為嚴(yán)重,多個(gè)區(qū)域內(nèi)存在重金屬Cd污染問題;重金屬Hg的累積與污染問題次之,而重金屬Pb和Cu在部分區(qū)域也有一定程度的累積和輕微污染。導(dǎo)致長(zhǎng)三角地區(qū)農(nóng)用地土壤重金屬Cd、Hg、Pb和Cu等累積甚至污染的主要原因有:工業(yè)“三廢”排放、交通運(yùn)輸污染,化肥、農(nóng)藥、糞肥、農(nóng)膜等的大量施用(使用)。
針對(duì)長(zhǎng)三角地區(qū)農(nóng)用地土壤重金屬污染狀況以及具體的污染來源,建議從農(nóng)用地土壤重金屬污染源頭控制、農(nóng)用地土壤重金屬快速動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、農(nóng)用地土壤分級(jí)管理、重金屬污染農(nóng)用地土壤修復(fù)新技術(shù)研發(fā)、農(nóng)用地土壤污染防治立法等方面著手,加強(qiáng)污染防治,改善生態(tài)環(huán)境,保障農(nóng)業(yè)用地安全生產(chǎn),促進(jìn)地區(qū)農(nóng)業(yè)的優(yōu)質(zhì)、高效和可持續(xù)發(fā)展。