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环渤海地区土壤污染现状分析

来源:智汇工业

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关键词:氮磷污染 土壤盐渍化 渤海地区

    近年来,随着《土壤污染防治行动计划》的出台,土壤污染问题越来越受到重视。本文从土壤盐碱化、重金属、多环芳烃(PAHs)、 持久性有机物(POPs)污染等角度,分析了环渤海地区土壤污染现状,并对引起环渤海地区土壤污染的主要因素进行了探究,以期为未来环 渤海地区土壤污染治理提供科学依据和指导。 


    随着习近平总书记关于生态文明建设中着力推进重金属污染和土壤污染综合治理的提出,以及《土壤污染防治行动计划》的出台,土壤污染治理越来越受到重视。环渤海是我国北部沿海地区重要的经济带,在对外开放沿海发展战略中,占有极为重要的地位,是中国唯一的半封闭性内海,海域面积约为77000k㎡。渤海北临河北省秦皇岛、辽宁省葫 芦岛,南接山东省烟台、威海,西与天津接壤,南汇入黄海。 


    渤海沿岸有大量内陆河流的入海口,著名的有黄河、辽 河、滦河和海河等。这些河流流经不同的地区,溶解了沿河土壤中的大量有机质,给渤海沿岸带去大量且复杂的有机物,使得渤海沿岸成为了贝类、鱼类等水产养殖业的“天然 渔场”。这意味着,渤海海水成分的变化与陆地土壤息息相关,海水成分的变化也会反作用于环渤海地区的土壤中。因此,研究环渤海地区土壤污染现状对了解与改善海水污染问题有着重要的意义。 


    根据土壤污染的来源,将环渤海地区土壤典型污染分为两大类。一是海水对土壤侵蚀造成的污染,其中最典型的是 土壤盐渍化问题。二是由于人为活动对土壤造成的污染,例如重金属污染、多环芳烃(PAHs)污染、氮磷污染、持久性有机污染物(POPs)污染等。为全面了解环渤海土壤污染情况,本文通过收集大量相关文献资料,对环渤海地区土壤污染的现状、成因及未来的发展趋势加以分析研究。 


    1、土壤盐碱化污染分析 


    根据周在明等对不同深度共计996个取样点的数据统计可以看出,2010年环渤海低平原地区的土壤含盐量随着土层深度增加普遍下降,当达到某一深度时,含盐量少量上升。对同一地区不同深度的土壤含盐量进行对比,发现表层5cm的土壤含盐量明显高于其他土层深度,当深度达到40cm时,土壤含盐量有少量的回升,这意味着土壤盐渍化污染主要出现在环渤海表层土壤中。对环渤海不同地区各层土壤含盐量进行横向对比可以发现,从内陆到沿海地区,各层土壤含盐量均逐渐增加,越接近沿海地区,同层土壤的含盐量越高,受土壤盐渍化危害比较严重的地区有唐山、天津等滨海低平原区。 


    随着我国GIS技术的发展,研究土壤盐渍化问题的方法也逐渐丰富。田言亮等在用GIS分析技术后提出,除去部分较为特殊的地区外,环渤海地区土壤含盐量普遍小于2g/kg,属于轻度非盐化状态与轻度盐化状态。随着土壤深度的增加,变异程度略微减弱,说明下层土壤性质较上层土壤平均。此外,还提出了影响土壤盐渍化的3个主成分因素。第一主成分为氯化物与硫酸盐,是导致土壤盐渍化的首要因素;第二主成分为pH与碱度;第三主成分为总溶解固体。3个主成分的共同作用导致了土壤盐渍化问题的加剧。 


    2、PAHs 污染分析


    PAHs是广泛存在于环境中的污染物,其特点为微量、有机物、有毒性。1976年美国环境保护署将16种包括萘、苊烯等的PAHs列入黑名单。焦文涛等就环渤海北部土壤的PAHs进行了研究,经计算得出该16种典型PAHs污染物在当地土壤中的残余量平均值为309.5 ng/g,处于中低等污染水平,以 46环的高环有机物为主要污染物。左谦等调查发现,环渤海西部土壤PAHs残余量平均值为546 ng/g,处于中低等污染水平,具有较高浓度的样点多分布在京津 唐地区,以萘与45环芳烃为主要污染物。环渤海东部地区 选择辽宁地区进行研究,根据王震的研究发现,辽宁地区土壤中PAHs平均值为1000ng/g,与世界其他城市相比,大连土壤中PAHs处于中等污染水平,以3~4环芳烃为主要污染物。 


    3、POPs 污染 


    环渤海地区是我国重要化工生产基地,在过去长达30a的时间内,生产了大量六六六、DDT等POPs,大量POPs对周边土壤、水环境造成严重污染,其中包括天津大沽化工厂等主要化工厂。在现阶段,环渤海的持久性有机污染物以有机氯为主,其来源以化工企业产品与废物排放为主。 


    李成对环渤海西部的唐山地区进行研究,分析研究数据可以发现,唐山地区土壤中二噁英、多氯联苯和六氯苯的毒性当量(WHO-TEQ)平均为3.43pg/g,与国内外一些工业地区和城市中度污染水平相当;环渤海东部的辽宁地区总二噁英的平均浓度为29.7pg/g、多氯联苯平均浓度为66.2pg/g,二者毒性当量总和范围在0.131.05pg/g之间,毒性当量平均值为0.41pg/g,其中二噁英平均毒性当量为0.34 pg/g,占毒性当量70%以上。 


    与其他地区相比,环渤海东部地区总体污染水平不高,二噁英与多氯联苯处于较低的污染水平,对该地区生态风险影响不大;环渤海西部地区污染稍偏高,但也尚未达到会产生严重后果的程度。 


    4、重金属污染


    辽宁沈抚、海城、盘锦植烟区土壤重金属Cr、Ni、Cu、As含量均达到土壤环境质量一级标准;在盘锦评价区内 Cd、As、Zn元素呈现出累积的趋势,而在海城区内,Pb、Cu、Hg、Cd在同深度土层中含量有明显增高;在沈抚区内Cu和Zn造成的污染范围最大,Cd 造成污染最为严重,Pb污染相对较轻。郭海全等研究表明,渤海西部的河北平原上,环境质量等级处于三级与超三级的土壤面积占比按不同重金属分为:Cd0.52%、Hg0.04%、As0.03%、Cu0.15%、Pb0、Cr0.09%、Zn0.1%、Ni0.605%。从以上数据可以看出,几乎所有 土壤均未受到很严重的重金属污染。土壤重金属污染是一个长期而不断累积的过程,重金属在土壤中可以经过一系列物理化学的过程,形成不同的化学形态,影响土壤理化性质。根据蔡奎等记录的数据,土壤pH值与Cd、Cr、Pb、Hg等重金属的不同结合态呈负相关,说明随着pH值的降低,可能会加速重金属在土壤中的形态转化,从而导致土壤重金属含量增高。根据崔元俊等的调查,土壤酸化可增加Ni、Zn、Cd、Hg离子交换态与水溶态的含量,从而导致生态风险。 


    5、土壤氮、磷元素的污染 


    氮、磷都是土壤重要的组成部分。氮是构成蛋白质的主要成分,对植物茎叶生长有重要的作用,与产量密切相关, 磷能有效促进幼苗根系的生长,改善果实品质,二者均不会对土壤造成污染。但是环渤海地区地理条件特殊,土壤中的氮、磷很容易转移至渤海的近海域中,引发赤潮等问题。根据刘成等的水质监测报告可以看出,天津近10个河口入海口的水质对于TN、TP都属于超V类水质。由宋南奇等的记录发现,过去10a中,渤海一共出现过5次面积大于1000k的赤潮现象,其中1次出现在渤海东部的大连附近渤海湾海域,4次出现在西部的秦皇岛近岸海域。面积最大的一次出现在 2009年5月31日的渤海湾附近,赤潮面积达4460k;持续时间最长的一次出现在2013年5月25日,一直持续至2013年8月31日,持续时间达99d。由此可见,内陆河流入海导致水体富营养化的问题十分严峻。 


    6、结语 


    6。1 减少陆源氮磷有机物入海 


    当前环渤海地区土壤污染问题是复杂多样的。由于内河入海势必冲刷沿河土壤,所以土壤中的污染物会被河流带入海洋中富集。目前,形势最严峻的是土壤中的氮、磷元素进入海洋,导致海洋水体的富营养化,从而造成大规模的赤潮等灾害的发生。从当前情况来看,为了避免氮、磷元素入海对海水环境造成更大的压力,应当针对含有氮、磷元素的有机污染物进行研究,以期减少陆源氮磷有机物进入海洋。 


    6.2 建设排水系统防止土壤盐渍化 


    为了防止海洋对大陆土壤造成破坏,应警惕盐渍化现象的发生。土壤盐渍化表现在有机质降低、营养条件变差、储水性能差等方面,能直接毒害作物细胞,导致作物生长不良。因此,建议在环渤海地区推行建设现代化排水系统,不仅可以降低地下水位,还能达到减少土壤盐分、加速水盐换循环的效果。 


    6.3 环渤海东、西、北部土壤污染水平不等 


    环渤海东、西、北部土壤中PAHs平均含量分别为1000.0、546.0、309.5 ng/g,其中东部地区土壤PAHs含量中等偏高、西部中等偏低、北部处于低等污染水平,其组分特征分别为34 环、45 环、46环的高环组分。PAHs的主要来源为燃料不完全燃烧、石油源的污染。 


    6.4 加快对持久性有机污染物的降解研究 


    环渤海地区POPs污染平均毒性当量(WHO-TEQ为0.41pg/g,主要成分为二噁英,处于中低等污染水平,暂时不会对环境及生物造成恶劣影响,但需尽快开展对持久性有机污染物的降解研究,降低其富集性对环境的潜在风险。


    6.5 种植植物转移土壤中的重金属成分 


    环渤海地区重金属污染较轻,尚未对土壤及生命体造成严重影响。因此,可采用植物的原位修复方法,将土壤中的重金属成分吸附转移至植物的地上部分,再进行后续处理。


    (审核编辑: 智汇婷婷)