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摘要: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。 


关键词:土壤污染;现状;建议;环渤海地区


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 77 000 km2。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[1]。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”[2]。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, 本文通过收集近 30 a 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[3]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 5 cm 的土壤含盐量明显高于其他土层深度,当深度达到 40 cm 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[4]。 


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[5]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 2 g/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[6]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 4~6 环的高环有机物为主要污染物。左 谦等[7]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 4~5 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[8]的研究发现,辽宁地区 土壤中 PAHs 平均值为 1 000 ng/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。 


如表 1 所示,从整体上来看,PHE、PYR、CHR 的平均浓 度普遍偏高,而 ACE、ACY 的含量相对偏低。由主成分分析可知,研究区土壤中 PAHs 主要来源为不完全燃烧的燃料和 石油源。此外,在承德、张家口、山东西北部平原地带 PAHs 浓度普遍较低。


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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 30 a 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[9-10]。 


李成[11]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 3.43 pg/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 29.7 pg/g、多氯联苯平均浓度为 66.2 pg/g, 二者毒性当量总和范围在 0.13~1.05 pg/g 之间,毒性当量平 均值为 0.41 pg/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 


由表 2 中数据可以看出,除了东部大连地区的镉元素 之外,其余环渤海地区土壤重金属均满足《土壤环境质量标 准》(GB 15618—2008)中规定的土壤无机污染物 环 境 质 量 二级标准[12-15]。这表明环渤海地区土壤质量良好,暂未出现 且短期内也不会出现大规模的重金属污染。 


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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[16-19]。郭海全等[20]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:Cd 0.52%、Hg 0.04%、As 0.03%、Cu 0.15%、Pb 0、Cr 0.09%、Zn 0.1%、Ni 0.605%。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[21]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[22]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[23]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[24] 的记录发现,过 去 10 a 中,渤 海 一共 出 现 过 5 次 面 积 大 于 1 000 km2 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 4 460 km2;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 99 d。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 1 000.0、 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 3~4 环、4~5 环、4~6 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 0.41 pg/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。


(本文作者:朱一滔)

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