农业环境中土壤的主要污染物来源及检测手段分析

来源:用户上传      作者:

　　摘 要 土壤是万物生长的物质基础，但随着社会经济的发展，农业用地土壤污染日益严重。土壤污染将严重影响农作物质量、人畜健康以及生态环境，因此将详细分析土壤污染物特点、污染物种类以及来源，深入研究现代土壤检测技术，确定土壤被污染程度，提出土壤保护的建议及对策，为我国农业可持续发展奠定坚实基础。
　　关键词 土壤污染物;检测手段;农业环境
　　中图分类号：O652;X833 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.14.091
　　我国农业、工业快速发展，由于前期不科学、不合理的掠夺式发展，导致了一系列环境问题。当前，环境污染问题已经成为亟待解决的全球难题，而我国的土壤环境总体状况不容乐观。随着《中华人民共和国土壤污染防治法》《土壤污染防治计划》等法律法规的正式颁布实施，土壤污染问题及其防治工作日益受到公众的关注。
　　1 农用地土壤污染特点
　　1.1 土壤污染具有隐藏性和潜伏性
　　土壤污染是经过长期积累形成的。土壤中残留的化肥、農药、农膜及工业废渣等很难发现。其中，污染对人类产生的影响是通过人体呼吸、皮肤以及长时间食用被污染的植物、动物引起的。
　　1.2 土壤污染周期长，可逆性差
　　土壤被污染后，污染物在土壤中会发生迁移和转化，同时会和土壤结合产生吸附反应。污染物在土壤中产生的化学作用具有不可逆转性，会在土壤中产生难以溶解的化合物。土壤一旦被污染，一些化学有机物很难被分解，分解是一个较为漫长的过程。
　　1.3 治理难度大，危害程度深
　　大气和水体污染后，切断污染源后利用自然净化可以得到一定恢复。但是，土壤被污染后采用自然净化的手段很难完成降解工作，有时还需要采取换土的方式解决土壤污染问题。可见，土壤治理是一项耗时费钱的工程。此外，土壤在受到病原体感染后，会通过各种途径传播疾病，主要是通过农作物、地表水以及地下水危害人畜健康。
　　2 农用地土壤污染主要来源
　　2.1 农业污染
　　2.1.1 种植业方面
　　种植业是造成我国农村地区土壤污染不容忽视的根源。随着青壮年外出务工增加，农村劳动力减少，加上自身生产技术水平有限，很多农民凭借自己的经验使用化肥、农药，缺少专业的种植技术人员的科学指导及参与;农药、化肥以及地膜的使用，在帮助人们杀死害虫、提高产量的同时，肥料中微量的重金属元素以及农药（除草剂、杀虫剂、杀菌剂）中的有机磷、有机氯、持久性有机物和聚乙烯塑料制品等残留，对水体、土壤造成了严重破坏。
　　2.1.2 畜牧业方面
　　畜牧业是我国农村地区环境污染的主要根源。畜牧养殖业形成环境污染主要体现在以下方面。1）为满足人们不断增长的农副食品需求，单个养殖情况越来越少，如今的畜牧养殖业几乎都是专业养殖户大规模养殖模式。该模式下的喂养原料很少采用过去的青菜绿草，几乎都是富含添加剂的饲料、生长激素和兽药，导致动物粪便明显增多，污染水体、土壤。2）畜牧养殖的场所布局欠缺合理性。多数畜牧养殖与农作物种植场地分离，使得动物的排放物肆意囤积，不能有效用于农田而引起环境污染。
　　2.1.3 水产养殖方面
　　水产养殖带来的环境污染也不容忽视。我国地域辽阔，在近海区网箱养殖数量大，严重污染水环境。很多水产养殖户为了经济效益不科学养殖，大量使用饲料、饵料、激素以及消毒液，同时养殖水未经过处理直接排放，使得一些污染物通过地表径流残留在土壤中，加大了农药对土壤的污染。
　　2.2 工业污染
　　由于城镇化发展，大量人口进入城市，使得很多工业园区向外扩迁，占用了大部分的农用田地，同时将产生的工业废水、废气、废渣带到了郊区及农村，严重污染土壤环境。当前，工业污染是农村地区环境污染的罪魁祸首。工业生产中的重要污染物有重金属、石油烃、挥发性有机物、半挥发有机物以及持久性有机物等[1]。这些污染物来源广，如纺织业、造纸、医药、兽药制造业、塑料制品制造业、汽车修理厂产生的机油和润滑油等，有的污染物具有富集性，不易挥发，不易在环境中降解。此外，产业布局过于分散，污染物很难集中处理，产业增长过于粗放，生产技术、资源利用效率低，污染治理方面的基础设施不到位，对工业排放物难以进行有效处理。这些污染物日积月累污染土壤环境。
　　3 土壤检测手段
　　3.1 布点
　　一般采用网格法，优点是布点多，分布均匀，是目前最常用的布点方法。
　　3.2 土壤主要采样方法
　　土壤主要采样方法包括以下4种。1）对角线采样法。对角线分5等分，以等分点为采样点，适宜于污水灌溉地块，在对角线各等分中央点采样。2）梅花形采样法。布5个左右的点位，适宜于面积不大、地形平坦、土壤均匀的地块。3）棋盘式采样法。布20个以上的点位，适用于受污泥、垃圾等固体废物污染的土壤;布10个点左右，适宜于中等面积、地势平坦、地形基本完整、土壤不太均匀的地块。4）蛇形采样法。布15个点左右，适应于面积较小、地形不太平坦、土壤不够均匀、须取采样点较多的地块。
　　3.3 采样深度及采样量
　　1）了解土壤污染状况，取0～15 cm或者0～20 cm表层（或耕层）土壤，种植果树林类农作物采用0～60 cm;2）了解污染程度对植物或农作物的影响，一般为15～30 cm，对于根深作物可以取50 cm深处土壤或更深。3）了解污染物垂直分布，土壤剖面分层采样，柱状样深度为100 cm，分取3个土壤——表层样（0～20 cm）、中层样（20～40 cm）和深层样（40～60 cm或100 cm）。4）一个混合土样经过四分法后留1 kg左右为宜，如果样品数量太多，用手捏碎土块，除去石块、草根和枯枝落叶，把各点图样混合均匀，用四分法去除多余部分。 　　3.4 采样工具
　　GPS（确定点位、样品编号、经纬度、日期及时间）;数码照相机（记录现场东西南北情况）;铁铲;竹铲（取测量重金属土样）;取土钻;布袋（装土壤样品）;500 mL棕色磨口玻璃瓶（测定土壤挥发性有机物）;样品标签;样品记录单;卷尺;手提秤等。
　　4 土壤检测项目、前处理及检测方法
　　4.1 监测因子选择
　　常规项目原则上为GB15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》中所要求控制的污染物，但也可以结合实际选择农业农村部、生态环保部和自然资源等部门的标准。基本项目：pH值和阳离子交换量;重点项目：镉、铬、汞、砷、铅、铜、锌、镍、六六六和滴滴涕[2];影响产量项目：全盐量、硼、氟、氮、磷以及钾等;污水灌溉项目：氰化物、六價铬、挥发酚、烷基汞、苯并芘、有机质、硫化物和石油类;POPs与高毒类农药：苯、挥发性卤代烃、有机磷类农药、国家及农业农村部禁用以及限用农药等。也可以根据检测项目需要选测部分项目。
　　4.2 有机类污染物检测
　　土壤样品提取有机物的手段多种多样，有索氏提取法、加速溶剂萃取法、超声提取法及其他方法，再通过样品浓缩、样品净化，根据检测标准和检测项目选择合适的色谱和质谱条件的仪器进行测定。所使用的仪器主要有液相色谱法，主要用于高沸点、热稳定性差、相对分子量较大的有机物定量或定性分析，如作物、土壤残留的拟除虫菊酯、氨基甲酸甲酯杀虫剂、草甘膦除草剂等，还有部分多环芳烃类化合物、联苯胺类化合物、酚类和醛酮类化合物等。气相色谱法主要用于作物、土壤残留的有机磷、有机氯氨基甲酸酯以及拟除虫菊酯类农药检测。气相色谱-质谱法和液相色谱-质谱法能检测出400～500种蔬菜、水果、土壤中有机磷、有机氯、拟除虫菊酯类、氨基甲酸酯类农药及其他有机污染物。以上仪器由于检出限低、灵敏度高、分析速度快、分离度高和操作自动化等优点，广泛应用于化工、环境、食品、农业以及医药等行业。
　　4.3 无机污染物检测
　　无机物主要是镉、汞、铅、砷、铜、铬、锌、镍及阳离子交换量和有机质的测定。无机物土壤样品需要先消解，主要有敞开式酸消解、高压消解和微波消解。样品前处理完，经过澄清、稀释上机检测。以前除砷、汞外，项目常用原子吸收法（包括无火焰石墨炉法），检出限高，运行成本相对较低。现在很多发达国家及发达地区用电感耦合等离子体发射光谱仪法和电感耦合等离子体质谱仪法进行检测。这两种仪器检测线性范围宽，检出限低，特别是质谱仪检出限更低，且能够做到多元素一起测定，一次性出结果，检测效率高，但仪器运行费相对较高。目前，汞和砷的测定较多采用原子荧光法。这两种元素不能用质谱仪测定，主要是因为样品前处理使这两种元素有挥发损失，测定结果偏低不能真实反映样品的真实情况。阳离子交换量和有机质的测定用乙酸铵交换法和重铬酸钾氧化外加热法[3]。
　　5 农村土壤环境污染治理的对策建议
　　1）按照《土壤污染防治法》及《土壤污染防治计划》加强监督管理，定期进行土壤环境质量检测、评估，根据检测结果划定优先保护区，严格控管区。2）对已经污染的土壤，根据污染程度选择种植抗性强或不用来食用的农作物，减少化肥、农药以及难降解地膜的使用，使用污染小、易降解农药和地膜。3）通过科学技术方法减少重金属污染，用有机肥、碱性肥料使土壤呈碱性，将重金属沉淀。也可以将重金属与有机肥等材料反应形成络合物，降低重金属的含量。4）合理规划畜牧、水产养殖区域，科学合理使用饲料、激素，对于散户建设化粪池，防止粪便外流;对于规模化养殖，按环评要求配置环保设施，确保达标排放。5）对已经存在重金属或有机物的土壤污染，采取退耕还林、还草、还湿等措施，也可以利用化学处理、生物降解以及清洗等手段，使土地获得再生。6）农业农村、自然资源以及生态环境等部门和科研院所，要加强研究和提高实用污染处理技术。
　　参考文献：
　　[1] 金书秦，韩冬梅.我国农村环境保护四十年：问题演进、政策应对及机构变迁[J].南京工业大学学报（社会科学版），2015（3）：104.
　　[2] 云南省农业厅.第一次全国污染源普查云南省农业污染普查报告[Z].2014.
　　[3] 金茵晨.农业环境中的土壤污染及检测手段分析[J].信息周刊，2018（3）：380-381.
　　（责任编辑：赵中正）
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14985369.htm