地球化學調查成果在湖北省土地污染治理工作中的應用思考

曾明中, 楊 軍, 胡正祥, 肖保全

(1.湖北省地質調查院,湖北 武漢 430034; 2.湖北省富硒產業研究院，湖北 武漢 430034)

地球化學調查成果在湖北省土地污染治理工作中的應用思考

曾明中1, 楊 軍2, 胡正祥1, 肖保全1

(1.湖北省地質調查院,湖北 武漢 430034; 2.湖北省富硒產業研究院，湖北 武漢 430034)

通過對湖北省土地地球化學調查工作進展的回顧及其成果介紹,建議應用地球化學調查成果,開展土地污染調查與治理工作。基于湖北省土地環境地球化學調查與評價成果,提出加強環境治理規劃、設立生態保護區、建立土地地球化學監測網、加強礦山環境治理與實施土壤修復工程等措施。加強土地環境污染調查與治理工作,對改善土地質量、保障民生具有重要意義。

地球化學調查；環境污染；環境治理；土壤修復

1 土地污染防治

1.1 土壤污染不容忽視

2014年4月18日環境保護部和國土資源部發布的全國土壤污染狀況調查公報顯示,全國土壤環境狀況總體不容樂觀,部分地區土壤污染較重,耕地土壤環境質量堪憂,工礦業廢棄地土壤環境問題突出,全國16%土壤面積遭到不同程度的污染。

就湖北省而言,公認的人為污染風險較大的地區及其相應污染狀況包括:黃石、大冶等地,工業選礦、冶煉、尾礦產生的土壤重金屬污染；武漢市硚口、青山等區域化工企業搬遷遺留地等地段化學殘留污染；荊門市化工、電鍍、油料存儲等行業存在土壤污染風險等。作為全國老工業基地之一,武漢存在著較嚴重的土壤污染問題。隨著大量的工業企業外遷,留給城區較多的“毒土地”,如:原武漢農藥廠所在的赫山地塊和原長江化工廠地塊,引發社會的廣泛關注。據統計,武漢市約有300萬m2污染場地亟需治理[1]。

1.2 土地污染防治存在的主要問題

龍培耕在《農村土地污染防治的法律制度研究》中指出，目前中國針對農村土地環境污染問題的相關法律法規相當少,致使農村生態環境惡化,土地污染不斷加劇擴大。這些都與現今農村地區環境保護法律制度執行關系密切。中國目前的土地環境污染行政監管體制存在著多頭管理的混亂局面,出現“九龍治理”的局面,得不到有效的控制[2]。王拯在《關于土壤污染防治工作的若干思考》中指出，與水、大氣污染治理相比,土壤污染防治的資金投入、法規標準、監管監測、修復技術研發等基礎性工作還遠遠滯后于實際需要,還有大量工作需要開展。此外,中國目前尚未出臺專門的土壤污染防治法,土壤污染防治的相關規定散見于其他法律中,且較為原則,可操作性不強[3]。朱遙,孫興富在《重污染企業退役土地面臨的環境風險及其管理措施》中指出,國家除鈾礦冶設施和反應堆有退役環境管理技術規定外,尚未出臺其他重污染企業退役時環境管理的技術規范,更無重污染企業退役前環境管理部門前期介入的相關報道,也很少有退役后的污染物處理審查驗收、退役土地的土壤環境污染監測及其風險評估、土壤污染修復、土地二次利用項目的準入風險評估以及突發環境事件的應急響應[4]。鄭玉歆在《土壤污染問題邊緣化狀態亟待改變》中指出土壤污染防治工作在中國尚處于起步階段,土壤環境監督管理體系不夠健全,法律法規顯得缺失,監管監測能力比較薄弱,土壤污染問題邊緣化狀態亟待改變。土壤污染防治工作才剛剛起步,顯得滯后,且處于被邊緣化的狀態[5]。

綜上所述,中國污染治理工作起步較晚、基礎薄弱,存在相關制度規劃對土地污染約束力不夠、監測水平滯后、標準不健全、工程技術不成熟、投入不足等問題。土地是生命之基、萬物之母。唯有凈土,才有潔食,才可安居。當前,必須要采取系統措施,加強土地污染綜合防治,保護好土地環境質量。

2 湖北省地球化學調查工作成果

自1999年以來,湖北省地質局在國家和省財政支持下,按照國土資源部總體工作部署,不間斷地開展了系列涉及土地環境的地球化學調查與評價工作,在湖北省境域內先后實施了武漢市多目標調查方法技術試點,長江、漢水沖積帶內其它地區的1∶25萬多目標區域地球化學調查,以及恩施市等地土地環境地質調查等區域調查工作項目8個,累計調查面積9.3萬km2,占全省國土面積的50.03%。同時,根據區域調查成果,開展了云夢縣土地質量地球化學評估及應城鹽化工區等幾個城市(礦山)區的環境地球化學評價項目共5項。從2013年開始,為深化調查評價成果推廣應用開展了武漢市土壤污染調查與治理技術研究項目1項及“金土地”工程高標準基本農田地球化學分縣調查項目(1∶5萬)10項。這些項目的實施,共采集20余萬件以土壤為主(含少量水系湖庫底積物、地下水、灌溉水、大氣降塵、氣體、生物)的樣品,其中半數樣品高精度分析了包括鎘、汞、鉛等重金屬在內54項(元素)基本指標及其它(有機物)專項指標,取得了巨量區域(土壤)環境地球化學調查數據,查明了調查區土壤肥力質量和環境質量狀況,系統評價重金屬異常來源及其生態危害,對改善土地質量、保障民生具有重要意義,為湖北省國土資源利用、環境保護、農業布局規劃等提供了基礎數據,有力地推動了湖北省國土資源開發、環境污染整治及富硒農業產業的發展。

多年的土地地球化學調查與評價成果資料顯示,以土壤環境質量標準為評價基準,結果為Ⅰ類和Ⅱ類的土壤所占面積為99.55%,適于無公害農產品種植的產地面積達90%以上。選取區域土壤基準值和標準離差為參數,用鎘、鉛、汞、砷、鉻及其它等10個重金屬作土壤污染評價,結果顯示全區90.5%面積無重金屬污染,反映湖北省主體農業區江漢平原土壤環境質量總體優良。但在江漢平原,以人類活動污染為主的污染區依然占全區面積的9.5%,土地污染主要呈點狀及局部面形散布于江漢平原區,其中城鎮區污染又比農田區大,受污染比較嚴重的仍然是武漢、荊州等城鎮人口及廠礦集中區。

2.1 通過地球化學分析明晰土地污染來源

城市環境中,大氣干濕沉降、工業廢水和生活污水、固形排放物等多個環境因子共同參與對城市環境的污染,使城市環境質量(土、水、大氣)不斷變差。經對查證城區環境異常資料分析,武漢、荊州、宜昌環境污染要素中最具風險的為重金屬汞、鎘、鉛。其中,汞主要以氣態遷移擴散方式影響人類健康,在城區土壤汞異常區,必然伴隨大氣汞異常,武漢城區大氣汞異常平均14.7 ng/m3,高于上海7.82 ng/m3的水平,是紐約曼哈頓地區的5倍。城市人群長期生活在大氣汞異常區內必然對健康產生影響。

農田區局部地區的污染因素:一是小流域性的污灌,比較嚴重的小流域區為澴河—府河小流域、荊門竹皮河小流域、荊州四湖總干渠小流域、沮漳河小流域以及應城鹽化工區。污染指標因區域不同而不同,多以磷、氟、高錳酸鉀指數污染為主,應城以鹽鹵污染為主；二是電力、化工、冶金、建材工業的煙塵污染,其基本特點是具有局域性,強度高,但衰減快。煙塵污染除汞、鎘重金屬外,其中含有的有機物多環芳烴給農業生態安全帶來了嚴重影響。

江漢平原農田有機氯農藥殘留的現狀是,有90%的“六六六”已降解,對農產品基本不構成危害；DDT降解率已達80%,20%的DDT對農產品存在影響,發現有新施DDT變種的個別點,需要禁止。城市周邊蔬菜遭受多環芳烴的污染,個別地區土壤中熒蒽、苯并(α)芘含量嚴重超標。

江漢平原沖積帶的高鎘主要來自長江、漢水、湘江上游黑色地層、礦冶及富鎘巖石、礦石。概略計算,長江每年向下游輸送遷移的鎘量為:宜昌截面底沙推移質186.612 5 t,懸浮質127.078 t,水流離子傳質35.494 2 t,截面總鎘量349.184 7 t；武漢截面底沙推移質255.663 3 t,懸浮質248.92 t,水流離子傳質37.693 6 t,截面總鎘量542.276 9 t。總的看來,這種推移質和懸移質是鎘遷移的兩大主要形式,造成了本省沿江土壤中鎘的總量異常增高。

大氣干濕沉降是農田、城區重金屬、有機污染物的重要來源。江漢流域每年接受大氣干濕沉降的總量為:大氣顆粒物沉降鎘3 387.43 kg,汞392.03 kg,鉛264.33 t,鋅4 683.2 t,砷22.22 t,銅326.34 t；有機氯農藥顆粒物年沉降量HCHs、DDTs、OCPs分別為9.36 kg/a、13.27 kg/a和169.16 kg/a。大氣降水:鎘42 614.5 kg,汞9 099.94 kg,鉛279.07 t,鋅2 166.4 t,砷307.1 t,銅2 113.4 t,氫離子3.847×108mol。主要大氣干濕沉降的模型為:大氣顆粒物沉降達超高的鈣鎂鉀量伴超高重金屬量；大氣降水在城區大多呈中(偏堿)性,在廣大農田區主要為酸性降水,形成監利—石首—公安、仙桃兩大酸雨區；重金屬鎘、鋅、鉛、汞離子幾乎一致性地在石首—監利形成共同濃集帶。

2.2 江漢平原地表水環境污染較嚴重

認為江漢平原地表水環境質量總體現狀一般。地表水質以Ⅱ類水質量為主,占63.36%,其次為Ⅲ類水質,占19.39%。主要水系中以府河流域的澴水污染最為嚴重,其次為沮漳河、荊門竹皮河和四湖總干渠,其超標率均在20%以上。

證實長江污染程度比漢江污染程度要大,主要湖泊中以排湖和龍賽湖水質超標最為嚴重。區內符合生活用水水質標準的區域僅為19.91%,表明江漢流域經濟區地表水大部分已失去生活飲用水功能；能滿足灌溉水標準要求的地表水占全區的68.64%；能滿足漁業水質標準要求的點有66.73%,主要超標指標為pH值,超標率為30.66%,其次有少量的氟化物和銅超標,極少量的砷、汞、鉛超標。

江漢平原大小湖泊污染較嚴重,且這種污染完全受“源”控制,水體的自凈作用只能改變賦存狀態,使重金屬從湖水向底泥中轉化遷移,但湖水與底泥始終存在著可逆的交換作用,污染物始終存在。一旦湖泊污染,便是不可逆的,唯一的方法就是清淤換水。調查發現,洪湖、長湖、梁子湖以及武漢城區湖群都存在污水和工業廢水匯入情況,湖泊生態風險再不改變這種人為有意識或無意識的排放情況,會逐步加劇湖泊環境的惡化。

2.3 江漢平原地下水質量不容樂觀

2.4 初步研究江漢平原有機污染物對生物的危害

大米 基本確定,江漢平原沖積帶中—堿性高鎘土壤區大米鎘沒有一例超標,而在桐柏—大別造山帶內大米中有鎘超標,應引起重視。

小麥粉 小麥種植安全風險較低,但普遍的小流域性的污灌、交通污染影響著局部地區的小麥品質。

蔬菜 主要受工廠煙塵和污灌影響出現鎘、鉛超標情形,以小白菜和大白菜居多。調查包括嘉魚潘家灣、武漢漢南、雙柳蔬菜基地蔬菜重金屬都不超標,均屬品質優秀的放心菜。

棉花 黃萎病的致因極大可能是過量吸收鎘所致。

水產品 分布在武漢城區的湖泊以及東荊河以Ⅴ類—劣Ⅴ類水質為主的區域內魚肉重金屬超標,往往是水生下層魚類超標嚴重。

3 環境治理對策思考

3.1 對環境治理中土地規劃的建議

(1) 在兩江和湖泊濕地發展板塊區劃中,確定兩江自然生態保護帶、五大湖泊濕地保護區、四大湖群優化養殖區、一大湖群生態修復區的水資源利用與保護的方案,認為江漢平原因為其特殊的生態環境需求,水資源環境保護是第一位的,是重中之重。

(2) 在城市化及工業化發展板塊區劃中,支持省政府提出的一個城市中心、兩個副中心的城市化規劃,支持武漢城市圈發展規劃,對于城市化建議以中心城市為基礎,不宜過度發展中小城市。在工業協調布局上區分綠色產業和污染產業,支持工業園集中建設以滿足污染物集中處理的要求,尤其燃煤、冶金、化工、印染、造紙、建材等高污染企業必須采取集中建設的方案,將綠色產業適當轉移到中小城市。

(3) 建議盡快對江漢平原區擴大優質水稻種植范圍和發展富硒大米、富硒小麥種植，對兩江沿岸擴大蔬菜種植進行規劃,盡快實施,推進比較效益農業的快速發展,以徹底改變江漢平原農業效益低下的發展格局。

(4) 編制省級土壤污染防治行動實施方案。依據國家層面的總體部署,具體實施。

3.2 設立江漢平原生態區及江湖自然生態保護區

建議發揮區位優勢,設立江漢平原生態區,并就發展生態農業、富硒產業、生態養殖業、生態城市建設進行高起點的規劃。對長江、漢水、梁子湖、洪湖、長湖盡快按照自然生態保護帶或自然生態保護區的模式進行立法保護。同時,考慮江漢平原未來面臨的生態變化,建議在江漢平原盡快實行退田擴湖、通湖達江的規劃,實行平原區以湖儲水為主的水資源保護方案。

3.3 建立土壤污染治理流程和實時地球化學采樣監測網

采用物理、化學或生物的方法轉移、吸收、降解或轉化場地土壤中的污染物,使其含量或濃度降低到可接受水平,滿足相應土地利用類型的要求,即達到土地污染治理目的。

土壤污染治理流程大體包括查、識、立、治、督五個階段(圖1),以土壤為主要采樣對象的多目標地球化學調查與評價工作成果證明,其能在查、識、立、治等階段中發揮重要的作用。

圖1 土壤污染治理流程圖Fig.1 Flow chart of soil pollution governance

成立專門機構對重點保護區(種植、江河湖庫、城市、礦山等)加密采樣及一般區適度按年度及季節采樣,動態監測,通過信息平臺及時報告。

4 加強鄂城—大冶地區礦山環境治理與修復

礦區及外圍大面積土壤環境污染主要來自兩個方面的因素:一是自然成因,主要是含礦地層、礦床和巖體中鎘、砷、鉛等污染元素高背景引起；二是人為成因,礦山開采活動及礦石加工冶煉等工業活動,加劇了該區土壤環境污染程度。此外,大冶市城區及周邊,城市污水和生活垃圾排放,也是造成區域土壤環境污染的重要因素；保安湖南部區內土壤酸化正在逐步增強,局部區域達危險區(酸化區)。鑒于以上原因,對黃石地區土壤環境污染防治提出如下建議:

(1) 加強礦山開采管理。區內大量礦山開采,將地下含礦層中有毒有害重金屬元素帶入地表,加重了土壤污染,是區內土壤環境污染的重要源頭。政府應加大礦山開采管理,尤其對礦石堆集地、尾礦應加強監督管理和生態環境風險評估,從源頭上阻止對土壤的二次污染。

(2) 加強城市污水和生活垃圾排放治理。建議政府加大對黃石市和大冶市城市污水處理工程和固體垃圾排放物處理工程的投入,實現城市工業“三廢”排放總量控制管理,禁止城市污水和生活垃圾無序排放。

(3) 加強土壤環境污染監測監控建設。建議黃石市政府將土壤環境質量監測列入常規性環境質量監測內容,建立黃石土壤環境監測網站和數字化信息平臺,為政府決策和科學研究提供準確信息。

(4) 加大科研投入,開發污染土壤治理與修復技術。建議政府設立土壤污染安全保障專項資金,用于土壤污染修復技術開發和綜合防治工程示范。引導社會資金進入土壤污染修復領域,促進土壤污染防治技術的應用。

5 盡快實施土壤修復工程

成立專業科研班子,逐步建立土壤污染治理修復技術體系,有計劃、分步驟地推進土壤污染治理修復。首先開展典型地區土壤污染治理試點示范,隨之,進一步開展市縣級土壤污染狀況詳查工作,取得資料之后針對污染特性,制訂詳細修復方案,特別注重應用成熟技術先易后難逐步修復；在重金屬污染較嚴重的地區,結合實地地形地貌和土壤類型,探討重金屬污染農田土壤的原位鈍化技術；選擇適應于堿性或酸性土壤,有強烈抗熱和抗旱能力、根系強健粗糙、穿透下層土壤能力強的草種(狗牙根、白三葉、高羊茅),這些草種對重金屬具有選擇性吸附,可以逐步消減重金屬較高的含量,改善土壤質量；結合土地整理復墾工程,對田、水、路渠進行綜合整治,改善土地生態條件和生態環境,進而修復土壤；同時加強環境監管,杜絕加重或重現的人為污染。加強污染區生態效應及建立生態預警模型研究,以地質為基礎,建立追蹤溯源的修復體系,推動治理、修復、監測的良性升級。

目前湖北省地質局開展的修復工作僅限于依托武漢市一個科技項目《武漢市土壤污染調查與治理技術研究》,該項目重點對武漢市城區內排放污染為主的重金屬污染區塊,做植物盆栽吸附及除污試驗,中間性成果顯示效果較好,為以后土壤污染調查與治理技術打下了基礎。

[1] 張德存，李金平，楊軍,等.湖北省江漢流域經濟區農業地質調查總報告[R].武漢:湖北省地質調查院,2011.

[2] 龍培耕.農村土地污染防治的法律制度研究[J].法制與社會,2013,4(11):34-35.

[3] 王拯.關于土壤污染防治工作的若干思考[J].污染防治技術,2013,26(4):47-49.

[4] 朱遙,孫興富.重污染企業退役土地面臨的環境風險及其管理措施[J].中國環境管理,2013,5(5):22-25.

[5] 鄭玉歆.土壤污染問題邊緣化狀態亟待改變[J].學習與實踐,2013(1):47-57.

(責任編輯：陳姣霞)

Geochemical Investigation Results on the Application of Land Pollution ControlWork in Hubei Province

ZENG Mingzhong1, YANG Jun2, HU Zhengxiang1, XIAO Baoquan1

(1.HubeiGeologicalSurvey，Wuhan,Hubei430034; 2.HubeiInstituteofSelenium-richIndustry,Wuhan,Hubei430034)

Through the review and progress of Hubei province land geochemical survey work is introduced,the authors can carry out land survey and pollution control work on the application of geochemical investigation results,put forward to strengthen environmental management planning,the establishment of ecological protection zone,the establishment of land chemical monitoring earth network,enhancing mine environmental governance and implementation of soil remediation engineering measures.It is important to improve the land quality and protect the people’s livelihood based on strengthening land environmental pollution and governance.

geochemical survey; environmental pollution; environmental governance; soil remediation

2015-03-24;改回日期:2015-04-24

曾明中(1962- ),男,正高職高級工程師,地球化學找礦專業,從事農業地質工作。E-mail: 417822740@qq.com

P595; X53

A

1671-1211(2015)04-0427-04

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.201504013

數字出版網址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20150619.1501.017.html 數字出版日期:2015-06-19 15:01