土壤污染是指由人类活动所产生的各种污染物通过各种途径进入土壤,其数量和速度超过了土壤的容纳和净化能力,使土壤的性质、组成及性状等发生变化,破坏土壤的自然生态平衡,并导致土壤的自然功能失调、土壤质量恶化的现象。土壤污染是全球三大环境要素(大气、水体和土壤)的污染问题之一。土壤污染对环境和人类造成的影响与危害在于它能导致土壤的组成、结构和功能发生变化,进而影响植物的正常生长发育,造成有害物质在植物体内累积,并可以通过食物链进入人体,以至危害人体健康。
图5-8 从数字看我国土壤污染现状
1.土壤污染类别
土壤污染物有下列4类:①化学污染物。包括无机污染物和有机污染物。前者如汞、镉、铅、砷等重金属,过量的氮、磷植物营养元素以及氧化物和硫化物等;后者如各种化学农药、石油及其裂解产物,以及其他各类有机合成产物等。②物理污染物。指来自工厂、矿山的固体废弃物如尾矿、废石、粉煤灰和工业垃圾等。③生物污染物。指带有各种病菌的城市垃圾和由卫生设施(包括医院)排出的废水、废物以及厩肥等。④放射性污染物。主要存在于核原料开采和大气层核爆炸地区,以锶和铯等在土壤中生存期长的放射性元素为主。
初步统计,全国受污染的耕地约有1000万hm2,有机污染物污染农田达3600万hm2,主要农产品的农药残留超标率高达16%—20%;污水灌溉污染耕地216.7万hm2,固体废弃物堆存占地和毁田13.3万hm2。每年因土壤污染减产粮食超过1000万吨,造成各种经济损失约200亿元。
图5-9 污染土壤引起蔬菜污染
2.土壤污染对人体健康的影响和危害
(1)土壤残留农药对人体健康影响
农药在土壤中受物理、化学和微生物的作用,按照其被了解的难易程度可以分为两类:易分解类(如有机磷制剂)和难分解类(如有机氯、有机汞制剂)。难分解的农药成为植物残毒的可能性很大。植物对农药的吸收率因土壤质地不同而异,其从砂质土壤吸收农药的能力要比从其他黏质土壤中高得多。不同类型农药在吸收率上差异较大,通常农药的溶解度越大,被作物吸收也就越容易。农药在土壤中可以转化为其他有毒物质。
人类吃了含有残留农药的各种食品后,残留的农药转移到人体内,这些有毒有害物质在人体内不易分解,经过长期积累会引起内脏机能受损,使肌体的正常生理功能发生失调,造成慢性中毒,影响身体健康。杀虫剂所引起的致癌、致畸、致突变“三致”问题,令人十分担忧。
(2)土壤重金属对人体健康的影响
农作物体内的重金属主要是通过根部从被污染的土壤中吸收的。土壤重金属被植物吸收以后,可以通过食物链危害人体健康。例如,1955年日本富山县神通川流域由于利用含镉废水灌溉稻田,污染了土壤和稻米,导致镉含量增加,使几千人因镉中毒,引起全身性神经痛、关节痛,而得骨痛病。另外镉会损伤肾小管,出现糖尿病,还会引起血压高,出现心血管病,甚至还有致癌、致畸的报道。
(3)放射性物质对人体健康的影响
放射性物质进入土壤后能在土壤中积累,形成潜在的威胁。放射性物质主要是通过食物链经消化道进入人体,其次是经呼吸道进入人体。放射性物质进入人体后,可造成内照射损伤,使受害者头昏、疲乏无力、脱发、白细胞减少或增多,发生癌变等。此外,长寿命的放射性核素因衰变周期长,一旦进入人体,其通过放射性裂变而产生的射线,将对机体产生持续的照射,使机体的一些组织细胞遭受破坏或变异。此过程将持续至放射性核素蜕变成稳定性核素或全部被排出体外为止。
3.土壤污染的防治
对于土壤污染,必须贯彻“预防为主,防治结合”的环境保护方针。首先控制和消除土壤污染源,实行污染总量控制,严格控制工业“三废”的排放量和排放浓度,合理施用肥料和使用农药等。其次是有针对性的采取工程措施、化学措施、生物措施、农业措施及改变土地利用方式等措施和方法。简便宜行的方法主要有以下四种:
(1)增施有机肥
有机肥可以减少有毒物质在土壤中的积存时间,施肥后大约50d,可使土壤中的铬元素完全消失。同时土壤腐殖质对水稻积累汞也有一定的影响,适量施用可以防止农作物的汞污染。如施用有机肥可以使含汞10mg/kg的土壤减少70%左右的含量,对铜也有一定的改良效果。
(2)加改良剂减少重金属对土壤的污染
施加改良剂主要能加速有机物的分解和重金属在土壤中的停留时间。加入石灰、磷肥、硅酸盐类的化肥,它们可与重金属污染物经过反应转化为难溶化合物,降低重金属在土壤和植物体内的停留时间,这种方法可以在污染较轻的地区推广应用。
(3)客土深翻
重金属污染土壤,在土壤中积累时间长了,阻碍农作物的生长发育。采取深耕,将上下土层翻动混合,动土量少,可使表层土壤污染物含量减少;另一种方法是彻底挖去污染土层,换上新土来根除污染物。这两种方法可使用于污染较轻的地区,严重的区域一般来说不宜使用,实现的难度比较大。
(4)农业生态工程治理
农业生态工程治理是合理利用和改良严重污染农田的综合途径。一是在污染区种植非食用作物如能源高粱,收获后从茎秆中提取酒精,残渣压制纤维板。二是繁育建材、观赏苗木和绿化用草皮。这些措施既可以美化环境,又可以净化土壤。
总之,为了有效防止土壤污染,必须考虑到因地制宜,采取多种形式的方法,既消除土壤环境的污染,又不引起其他环境污染问题。