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中图分类号:S15 文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2011)-01-0011-2
环境和农产品污染问题已受到各国政府和公众的持续关注。随着我国加入世界贸易组织,农产品市场的全球化,以及消费者对农产品关注程度的提高,使农产品中的农药残留、重金属、持久性有机污染物等环境污染问题越来越受到人们的重视。
1相关性研究的意义
1.1 土壤环境质量安全是农产品质量安全的基本保证
由于人类一些不合理经济活动的影响,土壤环境质量及其安全性能日益下降,直接威胁农产品质量安全,进而危害群众健康。我国耕地资源极其匮乏,所面临的粮食和土壤环境问题比其他任何国家都要严峻得多,加强土壤污染防治迫在眉睫。另外,土壤污染防治工作的基础还比较薄弱,全社会土壤污染防治的意识不强。
2008年1月8日,环保总局局长周生贤在第一次全国土壤污染防治工作会议上,提出要充分认识加强土壤污染防治的重要意义。加强土壤污染防治,是构建国家生态安全体系的重要部分,是实现农产品质量安全的重要保障。
1.2 土壤环境质量和农产品质量之间的辩证关系
土壤环境质量与农产品质量安全被提到重要议事日程上来。并且二者之间一定有着密切的关系。但是这种关系并不一定如人们所理解的那样,即,土壤污染,相应农产品一定污染。土壤污染,某种类型的农产品却未被污染;土壤未被污染,相应农产品也未必安全。
有些生产环境适合这类农作物或植物的生长,相关农产品质量也好。有些生产环境适合另外一类农作物的生长。生产环境对农产品种类及对农产品质量有着重要的影响关系。因此调查生产环境中土壤环境质量与农产品之间的相互关系可以指导农业生产,采取相应措施,提高土壤环境质量。
1.3 科学研究及生产发展的理论基础
调查生产环境中土壤环境质量与农产品质量之间的相互关系可以明确二者之间的关系。了解污染物在农作物体内富集规律,为无公害蔬菜基地的选址和污染土壤的治理提供科学依据和理论基础。
调查生产环境中土壤环境质量与农产品之间的相互关系可以建立土壤环境质量与农产品质量之间对应的数据库。为以后的科学研究、生产发展提供重要的理论基础支持。
项目的研究为相关性理论研究,但实际意义是如果确定农作物的产地,便可知其相应农产品的质量是否安全,为后续农产品的进出口等做了前期工作。并可进一步进行拓展实验:被环境污染物污染的农产品与生物体之间的慢性毒理学研究;食物链累积关系。
2国内外研究现状分析
关于农产品质量安全与土壤环境质量之间的相关性研究,通过文献查找,相关资料并不多见。较多的是研究环境污染物与人体健康的影响关系或是只是调查土壤环境污染与农产品中含有污染物的多少,对其深入的相关性研究并不多见。
2008年,赵勇、李红娟、魏婷婷、孙志强等人对土壤重金属污染和蔬菜污染的相关性进行了研究,为绿色蔬菜生产提供技术支持,以郑州市常见的 5种叶菜类蔬菜为试验材料,采用温室盆栽土培的方法研究了土壤 Pb浓度与蔬菜污染的相关性,并对绿色蔬菜生产要求的土壤 Pb污染阈限值进行了预测。
2008年,李东坡、武志杰、梁成华等人通过分析土壤污染的原因、特点、我国土壤污染的现状以及与农产品质量关系 ,提出了协调人与自然关系,积极研究土壤环境污染的控制方法与修复技术;加强无污染生产资料的开发技术研究,减轻土壤环境污染;走节约资源,提高效率,减少污染的绿色农业发展之路 ,确保粮食生产和农产品食用安全。并指出土壤污染是土壤环境恶化因素中对农产品质量影响最大起决定性作用的因素。
2005年,徐明岗、李菊梅、张青对土壤环境改善和食品安全之间的相关性进行了专题论述。
从上述文献来看,农产品、食品质量安全与土壤环境质量及其他相关环境之间有必然的相关性,但对其相关性的理论研究很少,大多数文献报道的是环境污染物对农产品的直接影响或是环境污染物对人体健康的影响或是对生物、生态效应的影响关系做实验研究。其实三者即:环境质量、农产品质量安全、生物体生态生理健康,它们之间的关系应该是非常密切的。环境质量直接影响农产品质量,农产品质量安全与否与对人体健康关系密切。
3相关性研究的主要内容及其他问题
3.1 主要研究内容
确定农产品实验基地或者是农作物培育实验室,选择现今流行的一些环境污染物:如重金属、持久性有机污染物,确定几种环境污染物的种类:如Pb、Hg、Cd或有机有毒物质。用其污染土壤,然后再栽种相应的农作物,待生产成熟后,采收,确定农作物的果实或是其他可食部分,采用分析测试方法确定污染物的富集程度,根据土壤污染物的浓度和农产品中污染物浓度的数据,采用一定的数学方法分析其相关性,明确污染物在农作物体内富集规律,为无公害蔬菜基地的选址和污染土壤的治理提供科学依据和理论基础。也就是实验和理论相结合,通过实验获取分析数据,采用数学理论对数据进行深层信息的挖掘,获取我们想要的信息。
3.2 关键问题
在确定污染指标的选择上是项目的一个关键问题,因为曾经有文献报道过,有些污染指标在土壤环境中大量存在,但是在其相应的农产品当中未能体现出来,可能与农产品种类对该项污染指标的耐受机制有关。就象人们所能理解的,土壤污染严重,种出来的果实也一定有问题。有些污染指标在土壤环境或水体环境中含量很小,但是在农产品当中却表现得含量很高,这就需要不光考虑土壤单一方面的因素,还要考虑水体、大气等周围的环境以及农产品本身的种类等问题。
还有一个就是污染指标的浓度问题。
模型的建立也是关键,模型建立得适合,会真实地反映本质问题,反映出二者之间的相关性,如果模型选择得不合理,未必得出真实结果。
土壤环境质量与相应农产品质量安全之间的相关性问题很复杂,并不是相关或不相关两个答案就能解决的问题,需要多方面、多角度考虑影响问题的因素,才有可能得出客观的结果。
参考文献
[1]凌建刚,陈英旭,陈国,等.农产品与环境中持久性有机物污染研究现状及存在问题[J].农产品加工,2008,(4):19-21.
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[4]赵勇,李红娟,魏婷婷,孙志强.土壤、 蔬菜的铅污染相关性分析及土壤铅污染阈限值研究[J].中国生态农业学报,农产品加工,2008,16(4):843-847.
[5]陈良超,康克功,岳田利,等.朱鹊自然保护区有机农产品产地环境质量评价[J].陕西农业科学,2008,(4):19-21.
[6]董元华,张桃林.基于农产品质量安全的土壤资源管理与可持续利用[J].土壤2003, 35 (3): 182-186.
[7]凌建刚,陈英旭,陈国,等.农产品与环境中持久性有机物污染研究现状及存在问题[J].农产品加工,2008,(4):19-21.
[8]金亮,李恋卿,潘根兴,等.苏北地区土壤―水稻系统重金属分布及其食物安全风险评价[J].生态与农村环境学报,2007, 23 (1) : 3339.
Abstract: the agriculture environment has been very severe, the agricultural environment pollution and ecological destruction not only to limit the sustainable development of agriculture in our country, even more serious direct threat to the health, life and property safety of the farmers. To solve the problems of the agricultural environment, it must find the reasons for the formation of agricultural environmental issues, to seek solution for China's agricultural sustainable development must from a multi-pronged approach.Key words: agricultural environment; pollution; countermeasures
中图分类号:X501 文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)02-
近年来我国的环境保护事业呈现出新面貌,在城市环境日益改善的同时,农业环境问题却越来越突出,各种污染与生态问题交织在一起,生态破坏日益严重,农业环境受到严重冲击,农民利益受到极大伤害。同弱势产业的农业和弱势群体的农民一样,农业环境问题也处于某种弱势。由于城乡差距大以及政府过多地把精力放在城市的基础设施建设、环境整治和保护上,导致农村的环境问题比城市更加突出和严重。
一、我国农村的生态环境现状
(一)我国目前近3亿农民都在饮用不符合卫生标准的水,其中一些地区农村饮用水存在高氟、高砷、苦涩、污染及血吸虫等水质问题,长期饮用这样的水,将严重的影响农民的身体健康。根据有关调查显示,目前全国农村有6300多万人在饮用含氟量严重超标的水。长期饮用高氟水,轻者造成氟斑牙,重者造成骨质疏松、骨变形、甚至瘫痪丧失劳动能力等问题。水污染不仅仅严重影响农民的身体健康,也对农业生产造成了极大的影响。它可以导致农作物减产、含有毒物质、渔业受损等一系列的问题。
导致农村水污染问题产生的原因大致包括以下几方面:首先是工业污染。为了实现对城市的环境治理,许多外地工业污染正在源源不断地向农村转移。工业企业排放出的工业废水,都直接流入水域,使河流、湖泊、水库遭受污染。农民再取这样的水来灌溉、饮用。其次,农业废弃物也在对水体造成越来越大的污染。大量的垃圾、秸秆、人畜粪便进入水体,以及水产养殖业对水体的污染,导致水质不断恶化。化学肥料施于土壤中,被作物吸收的只是其中的极小部分,大部分在雨水的作用下或者渗透到地下,污染地下水,或者随地表径流进入河流、稻田、池塘。地下水是人们生活饮用水的主要来源,化学肥料将导致水中的硝酸盐、亚硝酸盐过多。硝酸盐可直接引起婴儿缺氧甚至死亡。硝酸盐进入人体后,还会在口腔及肠道中迅速转化成亚硝酸盐,并形成亚硝酸基化合物,引起食道癌、胃癌等消化系统的癌症。人们喝了这样的水,就容易生病。目前有大量的化肥随着农田径流流入了江河湖泊。
(二)农村土壤污染严重
当前,我国农业土壤环境污染日趋严重,耕地、城市农业土壤环境、矿区农业土壤环境均受到不同程度的污染,而且农业土壤环境的污染源呈多样化的特点。农业土壤环境污染的总体情况可以用“四个增加”来概括:农业土壤环境污染的面积在增加,农业土壤环境污染物种类在增加,农业土壤环境污染的类型在增加,农业土壤环境污染物的含量在增加。
导致农业土壤环境污染的主要因素有:
1、工业排放的废气、废水、废渣。
工业“三废”未经处理或处理不当直接排放,将会污染环境,并最终归于污染农业土壤环境。
2、污水灌溉
不少地区用污水灌溉农田,且多数污水未经处理,所含重金属及有毒、有害物质会在农业土壤环境中累积,造成严重后果。
3、农药、化肥等化学制品。
许多地区单纯地为了提高粮食产量,大量使用农药、化肥等化学制品,造成农业土壤环境过酸,使农业土壤的团粒结构遭到破坏,导致农业土壤板结。
4、重金属污染
使用含有重金属的废水进行灌溉是重金属进入农业土壤环境的一个重要途径。重金属进入农业土壤环境的另一条途径是随大气沉降。
5、非降解农膜的大面积使用
残留在农业土壤环境中的农膜阻碍了农业土壤中水分和气体的交换,破坏农业土壤环境的物理性状,甚至使农业土壤的性质改变而不宜耕作。
二、导致农业环境问题形成的重要原因
(一)粗放式现代化农业生产
目前我国农业生产由过去的传统农业迅速向现代化农业发展。农业现代化的迅速发展也不可避免的存在生产过程污染较重而又治理不善,以及高耗低产等问题。使农村的产业结构从过去自然和谐型转变成现在的自然危害型。首先,过量施用化肥、农药导致的农村面源污染,已成为中国环境污染的重要原因。
(二)环境立法缺位
首先,我国目前的环境法律体系,是以城市污染和工业污染为目标而建立起来的。而农村的面源污染与城市污染、工业污染相比有着极大的差异。如前所述,农业环境污染有以下几个特点:一是排放主体的分散性和隐蔽性。二是随机性和不确定性。三是不易监测性。这与城市和工业的点源污染相比更加难以掌握、监控和防治。
(三)农村人口压力过大
我国农村地区人口的迅速膨胀,加大了对农村生态环境的压力。特别是在文化、教育十分落后的贫困农村地区,人口、环境、经济的发展已经形成人口膨胀―-生态恶化―-经济贫困―-人口素质低下―-人口再膨胀的怪圈。农村聚居点的生活污染物因为基础设施和管制的缺失一般直接排入周边环境中,造成严重的“脏乱差”现象:每年产生的约为1.2亿吨的农村生活垃圾几乎全部露天堆放;每年产生的超过2500万吨的农村生活污水几乎全部直排,使农村聚居点周围的环境质量严重恶化。
(四)农业环境问题宣传不足
我们国家的环保宣传设计是以城市为重点的,而对农民的环保需求,往往缺乏有针对性的宣传。农民对农村污染危害的严重性和长期性认识不足。农民本身文化水平较低,对环境危害问题认识不够到位,大多数农民都认为只有工厂排放的污染物才叫污染,而化肥、农药、畜禽排放的粪便等都不属于污染。另外,相对于环境问题而言,农民更看重的是经济利益,他们普遍认为只要生活水平提高了,一切问题都可以得到解决。农民环境意识的淡薄,也是导致农业环境污染的原因之一。
三、解决农业环境问题的对策
(一)完善法律保障体系
我国尚未有专门针对农业环境问题的立法,现有的环境立法也难以用来解决日益严重的农业环境问题。因此,我国有必要尽快制定出台一系列针对农业环境问题的法律法规。对农村的有关防治畜禽污染,农村化肥、农药、农膜污染以及“白色污染”等方面的问题作出专门性规定。
(二)加强面源污染的治理力度
针对农村面源污染问题,必须一改往日的粗放型农业生产方式,走生态农业的发展道路。生态农业是以生态学原理为理论基础,以农业可持续发展为核心,促进生态与经济的平衡与发展,将农业安全与人类健康列为首位,是现代农业技术集成的产业化经营体系,是多资源利用的生产体系。
(三)控制农村人口数量
要在农村大力推行我国的计划生育政策,通过对人口的控制,减少总需求量的增长。从而达到减轻自然生态环境压力的目的。同时,还应当在加大农村教育的投入,在农村切实有效的普及九年制义务教育以及科学文化素质教育、环境意识教育。要使农民认识到我国农村生态环境恶化的现状及其严重的危害,要有危机感,紧迫感和责任心。
(四)加大对农业环境保护的宣传力度
1.1 土壤污染的成因。
土壤的污染是由两个方面的原因形成,一个是人为因素,发生在农业生产过程中如不当使用农药等、以及其他人类活动中如工业污水流经的土地引起的土壤污染等;另一个就是自然因素所造成的污染,自然因素造成的土壤污染其因果关系和机理较为复杂,就我国农业用地的污染主要来自不当的农业种植方式如滥用农药、化肥等和工业污染所带来的土壤重金属含量超过国家和世界标准许可的范围。
1.2 土壤污染的表现形式。
土壤污染也称作“看不见的污染”, 土壤污染主要分为土壤生态污染、重金属污染、农药污染等,在人们将注意力转向土壤污染时,关注农药、重金属、污水灌溉等造成的土壤污染,这本未可厚非,但是在土壤污染防治时应该着眼于更大范围,土壤污染、土地退化是土壤质量变化过程的不同方面,是人为因素和自然因素两个方面相互作用的结果,只有从大的视野考察问题才不可能陷入狭隘“就事论事”的局限。从目前大背景下分析,土壤污染是环境污染一个部分,而土壤污染由可分为在农业生产本身活动所引起的土壤污染和由其他原因产生的土壤污染如工业污水排放;土壤在生物圈中所处的特殊位置决定了土壤是最为容易受到污染的生态系统,现代意义上的环境污染是以人为因素为主,在我国的河流中,82%的河流受到不同程度污染,我国的空气质量总体呈下降趋势,酸雨区范围不断扩大。从小区域上看,我国农村的小工厂、作坊和低水平的城镇化是土壤污染的直接原因之一。
1.3 土壤污染的直接危害。
简单的说,土壤污染有三个方面的直接危害,土壤污染主要分为土壤生态污染、重金属污染、农药污染等,农作物、食品被污染的消息经常见诸于媒体,土壤污染已经严重地威胁到人民的身体健康和生命安全;我国每年有大量的农产品出口到国外,而且大部分是发达国家,这些国家在防治土壤污染带来的危害方面有比较完整的法律、标准和检验手段,我国的农产品多次被检查不合格,客观上土壤污染是罪魁祸首。土壤生物污染,它可以将传染性病菌、病毒、虫卵带入土壤,危及植物和人类自身的安全,SARSE病毒和禽流感就可以通过这样的途径传播。土壤污染的另一个主要危害是对土壤本身,土壤污染导致土壤环境质量下降、土壤结构破坏、理化性质发生变异,其直接后果是农产品产量下降、农产品受到污染。土壤在受到污染后,即使在人为干预的情况下,土壤污染的恢复需要很长的一个时间周期,有的甚至无法恢复,恢复的经济代价远远大于采取防止措施的代价。
2 我国土壤污染防治
2.1 政府在土壤污染防治的职责
2.1.1 综合管理部门的职责。
我国环境污染防治一般按照专业和综合部门划分,从我国目前的情况,土壤污染防治主要由环境保护部门履行,属于综合部门管理,环境保护部门职责应该集中于外部因素所造成的土壤污染;我国《农业法》第66条规定:“县级以上人民政府应当采取措施,督促有关单位进行治理,防治废水、废气和固体废弃物对农业生态环境的污染。排放废水、废气和固体废弃物造成农业生态环境污染事故的,由环境保护行政主管部门或者农业行政主管部门依法调查处理;给农民和农业生产经营组织造成损失的,有关责任者应当依法赔偿。”这一条规定应该成为政府履行其法定职责的依据,并可以在土壤污染防治法中进一步细化。
2.1.2 农业管理部门的职责。
矫正不合理的农业生产方式、减少土壤污染是农业管理部门的职责所在,另一方面,推广适合当地农业环境的、先进的农业生产模式才能根本上防止土壤,我国《农业法》第8章 “农业资源与农业环境保护” 共计10条从土地质量、转基因农作物、退耕还林、草原保护、小流域治理、环境污染防治、农药管理等方面有比较全面的规定。这些规定应该在土壤污染防治法中具体化、规范化,尤其是农业部门在土壤污染防治中职责与工作范围有待明确、确定。
2.2 利用市场机制整治土壤污染。
在市场经济条件下,利用现有的法律法规、充分发挥市场配置资源的优势,是整治土壤污染的基础性机制,将土壤污染治理与经济利益联系里起来,通过整治土壤污染并获取经济利益;将土地使用权或者承包经营权与经营者的经济利益和效益相与土壤污染的防治结合起来。
中图分类号:X85 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2015)29-0057-01
工农业的迅速发展使越来越多的外源污染物直接转移到环境中,加重了环境污染程度,环境监测可以为环境污染程度提供一种客观的评价手段,在众多环境监测技术中,生物监测是敏感度最高、成本最低的监测技术,已在世界范围内得到广泛应用。
1 生物监测技术概述
1.1 生物监测的基本原理
生物监测的基础是生态系统的相关理论,即生物与其生活的周围环境是相互依存、相互影响、相互制约的关系。生物与生态环境之间不断进行着能量交换和物质交换,当生态环境受到污染后,生物体内部就会随之出现大量有毒物质,随着时间的迁移,这些有毒物质不断积累,导致生物生长指标、分布状况发生巨大变化。如当水资源被污染之后,水体中藻类细胞的光合作用就会出现异常。由此可见,通过合理运用生物对生态环境的各种反应就可以实现对环境污染状况的监测,这个应用的过程就是生物监测。
1.2 生物监测的应用优势
生物监测不仅是其他环境监测方法的补充,更能有效弥补其他监测方法的不足,这主要取决于以下应用优势:
①连续性。连续性指生物监测能够动态收集很长一段时间内的环境变化信息,从而提高环境状况分析的系统性。
②灵敏性。生态环境中的一些细小变化无法被理化监测技术所察觉,但是可以通过生物监测的日积月累和和生物富集效应放大这种改变,从而大大提高环境污染监测的敏感性。
③保护性。各种理化监测方法或多或少都会对环境产生一定的影响,但是应用生物监测的过程本身就是一种保护手段。
④经济性。生物监测无需投入技术、设备、资金等,而且操作起来更加简单,有效节省了人力物力。
2 生物监测在环境监测中的应用范围
2.1 水环境监测
水生生物与水环境之间的关系密不可分,水质受到污染,水生生物必然会受到影响,通过水生生物的一系列变化就可以直观监测水质污染状况。水环境监测中两种最常用的生物监测技术就是微生物群落监测和指示物监测。水体中的微生物群落可以敏感的反映出水质变化,如将泡沫塑料放入水体中,通过分析泡沫块收集到的微生物就可以得出监测结果。指示物监测法主要通过分析受污染水环境中缺失的敏感微生物来达到水质监测目的,由于指示物生存周期长、活动范围小,因此监测结果比较可靠。
2.2 土壤环境监测
土壤环境监测方法很多,可使用的生物种类包括植物、动物、微生物等,其中,最常使用的生物种类是动物,一般以蚯蚓为监测对象。蚯蚓在土壤环境中的敏感性较高,其体内重金属含量的变化可直观反映出土壤中农药、重金属等有害物质的含量。
此外,植物监测法的应用范围也比较广,这是因为土壤受到污染后植物生长会受到直接的影响,进而出现生长代谢异常,从而反映出土壤受污染情况。
2.3 大气环境监测
大气环境监测的目的在于分析大气质量及污染程度,在整个生态环境中,大气污染是影响范围最广的重要因素,大气环境监测主要是使用植物指示物作为监测对象,这是因为植物生长位置比较固定,因此管理起来更加方便,将植物作为监测对象可以更加直观的反映出大气环境状况。针对不同的污染因素可以采用不同的植物作为指示物,如二氧化硫指示物包括落地松、杜仲、水杉、地衣等,这些植物受到二氧化硫污染后,叶子表面会出现斑块状物质,叶子边缘也会逐渐变成土黄色。
氟化物指示物包括郁金香、杏、梅等植物,这些植物受到氟化物污染后,叶子形状会发生改变,叶面上也会出现浅褐色或红褐色伤斑。二氧化碳指示物包括烟草、番茄、秋海棠、向日葵等,这些植物受到过高浓度的二氧化碳污染后,叶脉上会出现不规则的伤斑,叶片颜色也开始发生改变,变为黄褐色、棕色等。
3 生物监测在环境监测中的具体应用分析
为进一步分析生物监测技术的具体应用特点,本文将举例说明几种比较常见的生物监测模型。
3.1 果蝇生物监测模型装修监测
果蝇是一种多细胞真核生物,具有生存期短、繁殖迅速、反应灵敏的特点,虽然果蝇生物结构简单,但是其生理功能与其他哺乳动物类似,因此经常作为环境污染综合性监测的首选生物材料。果蝇生物模型主要用于室内装修环境监测,通过分析果蝇在室内环境中的生存状态就可以评价室内污染情况。新装修的室内空气中一般包含甲醛、甲苯、二甲苯等有害物质,这些挥发性物质主要来自于装修材料和家具,国内外普遍将耗氧量作为还原性有机物污染的评价指标,但是缺乏一种简捷有效的检测手段,因此,需要建立果蝇生存模型。
果蝇生存模型需要设置对照试验,生活在正常环境下的果蝇寿命在36~54 d之间,平均寿命为43 d±3 d,而生活在刚装修完毕环境下的果蝇寿命在23~35 d之间,平均寿命为29 d±2 d,通过统计学检验可以看出,实验组和对照组组间比较差异显著。经测定发现,实验组检测空间装修后空气中的甲醛、苯等有机物含量均超过国家标准,由此可以看出,果蝇生存模型的监测效果比较好。
3.2 卤虫生物监测模型毒性监测
卤虫是水产品养殖中的一种常见饲料,来源稳定,其在环境监测中的优势主要取决于不同生长发育阶段的形态特征明显,易于观察,卤虫幼体对毒性异常敏感,因此美国国家环保总局将其列为毒性试验生物。国内也有应用卤虫进行废水毒性监测的报道,但相对而言较少。卤虫幼体对油田生产水样品的敏感度较高,由于卤虫生长发育的身长值与毒物浓度呈负相关,因此,通过分析卤虫发育龄期可准确区分出样品毒性差异。
4 结 语
生物监测可用于不同生态系统的环境监测,与其他环境监测方法相比,具有连续性、保护性、灵敏性、经济性等几大优势,其主要用于水环境、土壤环境、大气环境监测,单项技术应用范围较广。在环境污染日益严重的今天,加大环境监测可以及时发现存在的环境问题,从而提出解决对策,因此,加大环境监测对于强化环境整改力度具有重要意义。由于生物监测发展时间较短,仍然存在一些问题,但随着多学科领域的相互渗透和交融,生物监测技术的灵敏性和可靠性比较得到显著提升,其在环境监测中的地位也将更加突出。
参考文献:
[1] 戴舒雅,余俭,丁波,等.生物监测在水环境监测中的应用及发展趋势 [J].污染防治技术,2013,(5).
[2]张平,利用生物监测技术监测水平环境污染的研究进展[J].北方环境,2011,(8)
[3] 许凡.发光菌法测定生物综合毒性与其在环境监测中的运用[J].环 境,2011,(S2).
一、土壤污染的现状
随着经济和社会的快速发展,我国的土壤环境破环严重,土壤污染持续恶化。目前,全国土壤污染的超标率已经达到了16.1%,污染点的比例依次为重度污染1.1%;中度污染1.5%;轻度污染2.3%;中轻微污染11.2%,主要体现在工矿业、农业等人类生产和生活方面。我国的土壤污染类型主要表现为无机型、有机型和复合型,其中无机型污染比重较大,其污染超标点位数占到了全部污染超标点位的五分之四以上,污染问题突出。我国的土壤污染范围较广,总体来看,南方地区土壤污染程度大于北方地区,主要集中在经济发展水平较高、工业化发达的工矿业周边、城市及近郊区。土壤污染的蔓延直接触及我国的生态保护红线和耕地保护红线,造成生态环境质量逐渐下降,耕地土壤环境和生产能力严重退化。现阶段我国土壤污染以重金属污染为主,受污染耕地总面积1.5亿亩,占到了我国18亿亩耕地保护红线的8.3%,耕地质量受损严重,造成了巨大的经济损失。[1]
二、土壤污染的特征和危害
(一)土壤污染的特征
土壤污染作为我国生态环境治理的短板之一,与其他短板相比有不同的特征。土壤污染是进入土壤的污染物含量超过了土壤自身的净化能力,使土壤内部机理发生质变。第一,土壤污染的来源复杂多样,涉及大气,废水污水、化工用品、重金属、固体废弃物、农药化肥等多方面。第二,土壤污染不容易被察觉,而且形成污染的周期长,滞后性比较突出。第三,土壤污染是污染物在土壤中发生量变的过程,一般污染物进入土壤之后,流动性大大减小,因而不断沉积从量变引起土壤质变。第四,土壤污染治理困难程度大,治理周期较长,成本较高。[2]
(二)土壤污染的危害
第一,土壤污染通过大气循环,食物链的富集,水环境污染等渠道,经过各种方式进入人类和动植物体内,严重影响了人类和动植物的健康。第二,土壤污染制约了我国农业生产的发展,造成农作物减产,农产品质量下降,被间接污染的农产品又直接影响到人类的食品安全。第三,土壤污染影响人类生存空间的环境质量,目前我國发生的多起毒地事件在很大程度上已经引起了人们对土壤污染的重视。第四,土壤污染威胁到我国生态环境安全和社会经济可持续发展,山水林田湖是一个命运共同体,没有土壤环境的安全就不可能实现生态环境的安全,土壤污染严重阻碍了我国现代化建设的进程。[3]
三、土壤污染治理中存在的问题
第一,土壤污染治理法律制度缺失,现阶段我国还没有专门的治理土壤污染的政策或法规,面对目前土壤污染的严峻形势,制定土壤污染防治法及配套政策法规迫在眉睫。第二,土壤污染修复手段单一,技术不成熟,传统的修复技术难以适应复杂多变的污染状况,现行的治理手段往往比较单一且效率低,缺乏技术创新,既耗时又耗力。第三,土壤污染管理机制和防治体系不健全,我国土壤污染治理涉及的治理主体多,关系复杂,以往的土壤污染治理中经常出现部门之间相互推诿的情况,造成监管空缺,缺乏统一的管理机制。我国土壤资源种类较多,制定的土壤质量评价标准也多,如何建立一套统一协调的标准体系是今后提高土壤污染治理成效的关键。第四,土壤污染治理周期长,资金需求大。由于土壤污染的滞后性、持久性等特点,导致土壤污染治理的周期较长,加之土壤污染的隐蔽性,使社会公众对土壤污染的重视程度不够,参与治理土壤污染的积极性不高,这些原因都会增大土壤污染防治成本。[4]
四、土壤污染治理对策
(一)严格落实“土十条”,推进土壤污染治理进程
新常态下,美丽中国建设和生态文明建设都对我国的生态环境安全提出了更高的要求,国务院也了《土壤污染防治行动计划》,土壤污染治理面临巨大挑战。《土壤污染防治行动计划》的为我国土壤污染治理指明了目标和方向,因此必须坚持创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念,严格落实“土十条”里的各项任务目标,推进土壤污染治理,改善土壤环境,保障生态环境安全,促进社会和经济的可持续发展。
(二)建立健全土壤污染综合治理的法律体系
面对当前我国土壤污染治理中的种种问题和弊端,必须尽快建立治理我国土壤污染的专门法规,健全土壤污染治理各项配套政策和措施。以立法的方式助推土壤污染治理,明确污染治理主体的职责权限,杜绝污染防治和处理应急事件的过程中相关部门互相推诿的情况。在治理土壤污染的过程中,要强化政府的作用,以政府为主导,加强土壤污染的监管和执法力度,实行污染者付费的制度。
(三)实施土壤污染精准监测机制,完善土壤质量评价标准体系
土壤污染治理的首要前提是全面精准监测和普查全国的土壤污染,建立大数据形式下我国土壤污染监测的信息网络和数据平台,建立土壤监测的制度与规范体系,尽快实现我国土壤质量检测的全覆盖。要从源头开始建立土壤污染监测的长效机制,严格监督工矿业、农业,水环境、重金属行业等的污染,在此基础上,进一步完善土壤质量的评价标准体系。
(四)创新土壤污染修复技术与治理手段,降低治理土壤污染的成本
在治理土壤污染的过程中不断探索和创新土壤修复的新技术和新方式,加大土壤污染治理的科技投入,改造升级土壤污染治理的设施设备。通过借鉴国外的先进技术和模式,结合我国土壤污染的实际情况,建立多功能、专业的技术研发平台,不断优化土壤污染治理模式,完善土壤治理的多元化的投资或融资机制,从根本上降低治理土壤污染的成本。
五、结语
土壤污染治理的成效关系到我国社会和经济的可持续发展,也关系到人类的健康和生存环境的质量,同时也关系到我国的生态安全和生态文明建设的成败。加强土壤污染治理和改善土壤环境质量是我国新常态下全面建成小康社会的必然要求,因此必须结合我国实际情况,从社会发展的各个方面着手,重点发力,全面治理,为建设“美丽中国”打下稳固的基础。
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一、我国土壤污染现状及危害
(一)我国土壤污染现状土壤污染大致可分为:重金属污染、农药和有机物污染、放射性污染、病原菌污染等多种类型。据报道,目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积近12000万公顷,约占总耕地面积的1/5;其中工业'三废'污染耕地1000万公顷,污水灌溉的农田面积已达330多万公顷。 污水灌溉等废弃物对农田已造成大面积的土壤污染。如沈阳张士灌区用污水灌溉20多年后,污染耕地2500多公顷,造成了严重的镉污染,稻田含镉5-7mg/kg.天津近郊因污水灌溉导致2.3万公顷农田受到污染物。广州近郊因为污水灌溉而污染农田2700公顷,因施用含污染物的底泥造成1333公顷的土壤被污染,污染面积占郊区耕地面积的46%.80年代中期对北京某污灌区进行的抽样调查表明,大约60%的土壤和36%的糙米存在污染问题。另一方面,全国有1300-1600万公顷耕地受到农药的污染。除耕地污染之外,我国的工矿区、城市也还存在土壤(或土地)污染问题。
(二)土壤污染的危害 1.土壤污染导致严重的直接经济损失对于各种土壤污染造成的经济损失,目前尚缺乏系统的调查资料。仅以土壤重金属污染为例,全国每年就因重金属污染而减产粮食1000多万t,另外被重金属污染的粮食每年也多达1200万t,合计经济损失至少200亿元。对于农药和有机物污染、放射性污染、病原菌污染等其他类型的土壤污染所导致的经济损失,目前尚难以估计。 2.土壤污染导致食物品质不断下降我国大多数城市近郊土壤都受到了不同程度的污染,有许多地方粮食、蔬菜、水果等食物中镉、铬、砷、铅等重金属含量超标或接近临界值。 3.土壤污染危害人体健康土壤污染会使污染物在植(作)物体中积累,并通过食物链富集到人体和动物体中,危害人畜健康,引发癌症和其他疾病等。 4.土壤污染导致其他环境问题土地受到污染后,含重金属浓度较高的污染表土容易在风力和水力的作用下分别进入到大气和水体中,导致大气污染、地表水污染、地下水污染和生态系统退化等其他生态问题。
二、土壤污染的特点土壤污染具有明显的隐蔽性、滞后性、累积性和不可逆转性等特点,土壤一旦受到污染,则需要很长的治理周期和较高的投资成本,造成的危害也比其他污染更难消除。 土地污染具有隐蔽性和滞后性。它往往要通过对土壤样品化验和农作物的残留检测,其严重后果仅能通过食物给动物和人类健康造成危害,因而不易被人们察觉;因此,从产生污染到出现问题通常会滞后很长的时间。土壤污染具有累积性,污染物质在土壤中不容易迁移、扩散和稀释,因此容易在土壤中不断积累而超标。土壤污染具有不可逆转性,重金属对土壤的污染基本上是一个不可逆转的过程,许多有机化学物质的污染也需要较长的时间才能降解;土壤污染很难治理,积累在污染土壤中的难降解污染物很难靠稀释作用和自净化作用来消除。因此,治理污染土壤通常成本较高、治理周期较长。
三、我国现行土壤污染防治的法律规定及其存在的问题目前,我国涉及土壤保护的法律法规主要有《中华人民共和国环境保护法》《刑法》《土地管理法》《土地管理法实施条例》《水土保持法》《土地复垦条例》《基本农田保护法》《农药安全使用标准》《农用污泥中污染物控制标准》《农田灌溉水质标准》及大气、水、固体废弃物污染防治法等。另外,为了贯彻《中华人民共和国环境保护法》,防止土壤污染,保护生态环境,我国于1995年制定了《土壤环境质量标准》(GB 15618—1995)。尽管相关的法律法规不少,但大多针对经济利用、土地管理和利用、土地规划及土地权属问题方面,对土壤污染防治的规定分散而不系统,缺乏具可操作性的细则和有威慑力的责任追究条款我国现有的土壤保护法律法规存在的问题主要有 :
(一)《环境保护法》《环境保护法》罗列的污染种类的滞后性,该法第20条规定:“各级人民政府应当加强对农业环境的保护,防治土壤污染、土地沙化、盐渍化、贫瘠化、沼泽化、地面沉降和防治植被破坏、水土流失、水源枯竭、种源灭绝以及其他生态失调现象的发生和发展,推广植物病虫害的综合防治,合理使用化肥、农药及植物生长激素。”该法于1989年颁布,但是对于所处的社会发展状况而言,以上的罗列已经基本概括了所可能发生的污染种类,而这不发放置今日,就存在着些许的滞后性,无法穷尽污染种类,致使污染发生之时,无追究污染着责任的法律依据,其应当包括有放射性物质和化学物质的污染、乱堆放生产废物和消费废物,以及包括生物性污染在内的污染及其他可能造成土地退化的不良(有害)影响;
(二)《土地管理法》 1.调整对象的局限性《土地管理法》的制定目的是为了加强土地管理,维护土地的社会主义公有制,保护、开发土地资源,合理利用土地,切实保护耕地。对于防治土壤污染,该法也作了原则性的规定,即在第35规定各级人民政府应当采取措施,维护排灌工程设施,改良土壤,提高地力,防止土地荒漠化、盐渍化、水土流失和污染土地。这条规定是在《土地管理法》第4章,耕地保护当中提出的,而并非在总则当中对此问题加以表述,这就导致了这部法在调整土壤污染问题时,调整对象存在着明显的局限性; 2.土壤污染防治意识的缺乏性该法第43条规定:任何单位和个人进行建设,需要使用土地的,必须依法申请使用国有土地;但是,兴办乡镇企业和村民建设住宅经依法批准使用本集体经济组织农民字体所有的土地的,或者乡(镇)村公共设施和公益事业建设经依法批准使用农民集体所有的土地除外。该法第36条规定:非农业建设必须节约使用土地,可以利用荒地的,不得占用耕地;可以利用劣地的,不得占用好地。禁止占用耕地建窑、建坟或者擅自在耕地上建房、挖砂、采石、采矿、取土等。禁止占用基本农田发展林果业和挖塘养鱼。可以看出的是,该法对于基本农田的用途有着严格的规定,对于其他耕地的利用范围则放宽限制,而兴建乡镇企业则又放宽了农用地转化为建设用地的条件,而乡镇企业产生排放的“三废”物质,则是导致农村土壤污染的最大元凶,而对于乡镇企业和基本农田土地布局和使用规划的缺失,又是导致乡镇企业在一定程度上造成耕地污染严重的原因。
中图分类号:TE08 文献标识码: A
1、引言
土壤是环境要素之一,是人类生存、兴国安邦的战略资源。近20年来,随着社会经济的高速发展,我国因污染退化的土壤数量日益增加、范围不断扩大,土壤质量恶化加剧,危害更加严重,己经影响到小康社会的建设和可持续发展战略目标的实现,土壤污染防治刻不容缓。
对于土壤污染这个问题,一种观点认为,只要外源污染物进入土壤,便可称为土壤污染;而另一种观点认为,外源污染物不仅需要存在于土壤中,而且要对土壤本身或者土壤中附着的植物或者周围的生态环境造成损害,才能称之为土壤污染。综合来说,土壤污染,就是由于人类的生产、生活等活动产生的污染物、废弃物等直接或者间接的进入土壤,使得土壤的形状和性质等发生变化,并且超出了土壤的自净能力,破坏土壤乃至整个生态平衡的现象。
2、我国土壤污染现状
现如今制约我国经济社会可持续发展的重要因素之一就是土壤污染,由于我国工业化和城市化的进程加快,导致受污染土地的面积不断扩大,这一问题已制约着我国经济社会的发展。
2014 年 4 月 17 日,环境保护部和国土资源部了全国土壤污染状况调查公报,本次土壤污染状况调查的范围是除香港、澳门特别行政区和台湾省以外的陆地国土,调查点位覆盖全部耕地,部分林地、草地、未利用地和建设用地,实际调查面积约 630 万平方公里。调查采用统一的方法、标准,基本掌握了全国土壤环境总体状况。调查结果显示,全国土壤环境状况总体不容乐观,部分地区土壤污染较重,耕地土壤环境质量堪忧,工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的点位超标率为 16.1%,其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为 11.2%、2.3%、1.5%和 1.1%。从土壤利用类型看,耕地、林地、草地土壤点位超标率分别为 19.4%、10.0%、10.4%。
我国目前土壤污染呈污染种类多、污染途径广、有机无机污染物混合污染、新老污染并存的多元素复杂形式,防治难度极大。农产品的质量安全和人民的身体健康受到土壤污染的严重威胁,同时也影响社会和谐。我国土壤污染状况总体呈现污染物种类多、含量大、受污染土地面积广的特点,农村、城市和矿区呈现不同程度的土壤污染状况,尤其是耕地受污染严重。目前,有关研究表明,我国耕地受重金属污染严重,约有五分之一的耕地被重金属污染,而农产品被有机污染和农用化学品污染,导致其产量和质量均有下降,每年的直接损失至少数百亿。
近几年来,环保问题随着经济社会的迅速发展日益受到人们的关注。土壤环境保护和治理问题也成为除了水、大气、固体废弃物污染以外的新的关注热点。目前,我国生态环境、食品的安全、农业可持续发展等问题已受到土壤污染的严重威胁,土壤污染问题引起了环保治理者的高度重视,为此,国务院办公厅于今年初《关于印发近期土壤环境保护和综合治理工作安排的通知》,要求到2015年,在全面摸清我国土壤被污染状况的前提下,建立严格的涉及耕地和集中式饮用水水源地的土壤环境保护和治理制度,遏制土壤污染的上升趋势,保证全国耕地土壤环境质量的调查点位达标率高于80%。并提出到2020年,力争建成我国土壤环境保护体系,明显改善全国土壤环境质量。
3、土壤污染的主要成因及类型
化学污染、生物污染、物理污染、放射性污染等都是土壤污染物的来源,这些有机和无机污染物造成了土壤污染的多样性。通过污水排放、化肥农药的使用、废气和固体废物,这些污染物质进入土壤并大量累积。随着近几年来人口的急剧增长和工业的迅速发展,大量固体物质堆放和倾倒在土壤表面,土壤层中也渗透着大量有害废水,大气中的飘尘及有害气体也会随雨水进入土壤,另外农业化学肥料污染也是导致土壤污染的重要因素。由于人类的生产和生活过程过多的介入土壤,导致土壤污染的未知来源范围广、种类复杂。
3.1水质污染型
主要由于污染水源(指未经处理、未达排放标准的城市生活或工业废水等)通过被污染的地表水灌溉农田,最终污水中的有毒有害物质随着污水进入农田而污染土壤。
3.2大气污染型
工业活动排放到大气中的有害气体通过空气沉降、化学反应等过程,产生酸雨进入土壤,引起土壤的酸化。另外空气中的粉尘、烟尘等粒子由于地球重力作用空降进入土壤,也形成了土壤污染。
3.3固体废物污染型
城市工业废渣(城市垃圾、煤渣、矿渣、粉煤灰等)大量堆放在土地表面,其中的有毒有害物质造成土壤污染,使环境恶化。这些工业企业及生产生活产生的废物、垃圾等固体有害物质在堆积、处理和掩埋的过程中,大量占用地表面积,并且随着大气的迁移、降水、扩散、地表径流等进而污染周围地区土壤,形成土壤污染的点源性污染。随着城市工业化进程的加速,固体废物污染的污染物性质和种类都逐渐复杂化,并且这种复杂趋势日渐扩大。
3.4农业污染型
农药、化肥在农业生产中过量或不合理的使用都会造成土壤的污染。例如,氮肥在农业生产活动中被大量使用,导致土壤自身成分被破坏,形成土壤表层硬化,造成土壤的生物本质变差,致使农业产品的产出和质地下降。农药虽然具有杀虫的作用,但在农业生产中大量使用会使农药中的有毒有害物质沁入土壤,长期大量使用农药就会引起土壤严重污染。
4、土壤污染特性
土壤污染因其组成结构和形成原因的复杂具有独特性,与大气污染、水污染等其他环境污染有极大差别,它有着自身特有的性质。
4.1隐蔽性和潜伏性
土壤污染是污染物在土壤中长期积累的过程,一般要通过对土壤污染物进行植物产品质量分析监测、植物生态效应监测、植物产品产量监测、以及环境效应监测等来发现。其后果要通过长期摄食由污染土壤生产的植物产品的人或动物的健康状况才能反映出来。因此,土壤污染不像大气和水体污染那样易被人们所觉察。
4.2不可逆转性和长期性
土壤一旦遭到污染后极难恢复,而重金属污染则是一个不可逆过程。许多有机化学物质也需要有一个比较长时间的降解过程。由于土壤是一个络合一鳌合体系,土壤中凡乎所有的金属离子都有形成络合物和鳌合物的能力,形成的络合物、鳌合物可以几十年甚至几个世纪存在于土壤中,在常态下难以分解、转化。因而,土壤一旦遭受污染,极难恢复。
4.3后果的危害性
土壤污染的后果十分严重:1、被污染耕地质量下降,经济损失严重。耕地中污水灌溉并长期使用肥料、农药、农膜,致使污染物在土壤大量累积,土壤肥力下降,农作物产量减少,质量下降。2、食品安全隐患增加,危及人体健康。农作物在被污染的土壤中生长,大量吸收来自污染土壤的有毒有害物质,最终通过食物链进入人体,导致各类疾病的产生,危害人体健康。3、生态安全受到威胁。生态系统是一个有机整体,土壤污染直接导致土壤的生态系统结构和功能产生改变,使得生物种群的多样性减少,结构改变,导致土壤生产力减弱,破坏生态安全。土壤污染不仅危及特定地区的一个人或几个人的人生和财产安全,甚至波及更广范围的多数人的人生和财产安全;不仅危及当代人的生命健康,甚至会殃及子孙后代的利益。
4.4难以治理性
由于土壤污染的来源具有多样性,在治理土壤污染时仅仅依靠治理污染源头是远远不够的。土壤会被重金属、有机物质、放射性元素等多种有毒有害物质污染,这些物质在土壤中积累,很难被土壤稀释,有时甚至需要换土或者淋洗等方法来治理土壤污染,因此治理土壤污染的成本相对较高,时间较长。而大气污染和水污染等则可以通过直接治理污染源头而达到短时间内稀释净化自然的效果。
5、总结
在2012年两会上周宜开委员说,目前我国土壤污染形势严峻,存在的突出问题。周宜开委员并建议:一、抓紧制订土壤污染防治法,规定专门的、行之有效的制度和措施,使土壤污染防治工作步入法制化轨道。二、尽快实施土壤污染防治战略。开展重点加密调查,评估土壤污染对生态环境的风险;建立国家区域土壤污染档案;加强土壤污染监测和风险管理体系建设;推进污染土壤的治理修复。三、严格保护耕地土壤环境。重点做好农产品基地和农业主产区土壤环境安全性评估和有效保护;全面推广数字化测土配方施肥技术,加强耕地质量管理信息化建设。
土壤是人与动植物赖以生存的基础,而随着人类的进化和社会的不断发展,土壤环境正逐渐被破坏,土壤污染问题日益严重。由于我国当前土壤污染形式严峻,所以一定要实施防治战略、加强管理、严格保护土壤环境。
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土壤是人类生存和发展的基本物质基础,也是农业生产的基础,土壤环境质量直接影响农产品的质量及人类健康。土壤污染使本来就紧张的耕地资源更加短缺,土壤中的污染物具有迁移性和滞留性,有可能继续造成新的土地污染,给农业发展带来很大的不利影响[1]。土壤污染再造成严重的经济损失的同事,也给人民的身体健康带来极大的威胁,不单单损害到当下人们的身体健康,甚至严重危及后代子孙的利益,不利于经济的可持续发展。随着农业的发展,肥料用量的增加,肥料中重金属在土壤中累积成了土壤中重金属污染的重要部分,施肥引起的土壤环境污染已引起广泛关注。其中,肥料中报道较多的一类污染物,主要包括镉、铬、铅、铜、锌、镍等[2]。长期定位试验以长期固定的管理模式管理土壤,具有时间的长期性、信息丰富、准确可靠等优点,是研究不同施肥制度和耕作条件下土壤环境质量演变的重要手段。
1 土壤中的重金属的来源
土壤重金属的来源主要有两类,即自然源和人为源。自然源主要来自大气降尘;人为源主要来自污水灌溉、工业废弃物得不当堆置、矿业活动、农药和化肥等。其中Cd、Cr、Cu、K、Ni、Pb、Zn等金属元素是我国土壤环境质量标准中有着明确限量指标的元素,这些元素及其化合物是土壤中最常见的污染物质。
2 土壤中重金属对人类的影响
土壤从古至今一直是人类生存和发展不可或缺的物质基础,经济萧条过,但是人们对土壤的热爱和渴望一点没有因为其他因素有过任何的改变,土壤环境质量的好坏直接影响农业生产的产品的质量及其间接使用者的健康[3]。土壤的过度使用及污染使得本来就供给不足的耕地资源更是捉襟见肘,土壤资源的损失给人们的生产生活带来了巨大的压力。更重要的是,土壤中的污染物具有迁移性和滞留性,也就是说,在现有土壤已经被污染的同时,极有可能继续造成新的土壤污染,给农业发展带来很打的不利。土壤污染损失在造成严重的经济损失的同时,也给人民的身体健康带来的极大的威胁,不单单威胁到人民现在的身体健康,也对子孙后代的生产生活健康带去极大的安全隐患,不利于经济的可持续发展。
土壤污染也对其他方面存在一定程度上的影响[4],例如,土壤污染直接体现在地下水的水质;农作物的生长即粮食,蔬菜的产量;食品质量安全费用等等,土壤污染造成严重且长久的损失。国内外学者对重金属的研究一直没有间断过,研究的重点不约而同的选择了对重金属有效性的研究上[5],传统研究重金属有效性的思路主要集中在重金属全量的有效性及如何利用高等植物的毒理试验、微生物的活性等评价重金属的生物有效性[6],但不可否认的是,土壤中重金属元素的存在形态才应是衡量其环境效应的关键参数[7]。因此,对重金属形态的研究才是打破现有研究瓶颈的重要因素。
3 土壤中重金属污染的特点及危害
重金属进入土壤,其难移动性导致大量积累,造成土壤环境污染,从而影响到植物的生长,对动物、微生物、土壤酶的活动产生潜在威胁,关系到人类的健康[8]。重金属的积累必然影响到土壤理化性质和生物效应的变化,致使土壤肥力和质量降低。土壤重金属的含量及活性受施肥影响较大,许多重金属既是植物生长必需元素,又是环境污染元素。这些元素一旦过量,就会对土壤生物和植物生长产生毒害。在土壤环境中重金属污染特点可以分为两部分:一是土壤环境中重金属自身的特点,二是区别与水体和大气等介质中的特点[9]。
重金属的性质使然,其在土壤中具有难移动,污染危害周期性长的特点,所以关于重金属在土壤中环境行为的研究越来越收到重视。重金属的污染主要与其移动息相关,但重金属的传输和迁移都是以特定的形态来完成的[10-15]。从重金属理化性来分析,土壤中重金属不同形态间能力特性都是有差异的。在土壤中的迁移表现也各不相同,其迁移能力大小有直接决定了重金属生物的有效性以及对生态环境的危害程度。有些重金属是植物生长所需要的,但是过量的重金属则会引起植物体生理功能的紊乱[16]。植物体会产生营养不良,发生病变等异常。土壤微生物不能通过生物作用降解土壤中的重金属。所以重金属在土壤中不断的积累,被微生物吸收富集后通过食物链在人体体内积累,以此来危害人体健康。农作物中重金属主要来自土壤,这种污染具有隐蔽性高,长期存在并且不可逆转的特点,作物中重金属通过食物链的传递,给人体带来健康的风险。现有的研究结果表明,植物体能够吸收累积多少土壤中的重金属,主要取决于重金属元素的有效态,而农业生产中大量使用的化肥农药会改变土壤理化性质,从而影响到土壤中重金属有效态含量的变化,使有效态重金属比重增加,重金属移动性提高,毒性危害性提高,是产生农业面源污染的主要途径[17]。对于现代经济型农业而言,施肥可以有效的提高产能,提高土地利用效率,但是随着施肥总量的累积,土壤中重金属含量也必然随之增加,对土壤的本体有极大的破坏严重,对植物体及人体的危害也随之增大。
4 长期定位施肥对土壤中重金属影响的研究现状
长期定位试验有着其他如短期培养,定位培养等试验所不具备的解释问题的能力[18]。因为种种针对特定实验的需求人们对长期定位试验至今依然有着浓厚的兴趣。英、美等发达国家早已建立了多个时间长达50年以上的定位试验基地,其中兴建于1843年的英国洛桑试验站的长期定位试验至今已持续160多年的实验操作。有些长期定位试验项目常延续数十年乃至上百年之久[19],为了解某新兴农业耕作方式在同一条件下反复长期采用可能带来的后果提供了宝贵的科学资料,便于我们在农耕施肥选种方面做出更有益的选择。我国于20世纪70年代末至80年代初在全国化肥试验网中布置了一批肥料长期定位试验[20]。1987年又在全国重点农区和主要土壤类型上建立了9个土壤肥力和肥料效益长期定位监测基地[21]。到1994年共有超过10年的定位试验60多个。吉林农大试验田便是较早的一批重点农区和主要土壤类型的实验基地[22]。这些试验基本上反映了我国长期施肥的作物产量和土壤肥力变化规律,为我国不同地区肥料的宏观需求,合理配比和施用,以及因地因作物制宜生产专用肥料提供了依据。
5 土壤中重金属污染的防治及修复
对土壤污染的预防:控制和减少土壤对污染源的接触,是最有利快捷的方式。修复方式有以下几点:
(1)加大工业上三废排放的监管;
(2)加强土壤污灌区的监测和管理;
(3)合理的使用化肥及农药;
(4)增加土壤容量和提高土壤净化能力。
6 总结
就目前来看,对于土壤中重金属有效性的研究主要集中在两点。(1)土壤中全量的有效性;(2)怎样有效的利用高等作物的毒理研究以及运用微生物的活性去评价重金属的生物有效性。在整个过程中,衡量土壤中重金属对环境影响的效应,单单考虑重金属的总量是不足以全面说明其环境效应的,重金属元素的形态才是衡量的关键参数。
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作者简介:陈知朔,上海社会科学院法学研究所,研究方向:环境与资源保护法。
一、新型城镇化进程中面临的土壤环境问题
我国土壤环境问题伴随着城镇化的进程日益凸显。土壤污染的特点从原先的局部性、单一型污染扩展为区域性、复合型污染;来自工业、农业、生活三方面污染源通过不同途径进入城镇和农村的土壤,新旧污染和二次污染呈现出混合叠加的态势。
(一)大量城市污染企业关停搬迁,一方面污染场地留隐患,一方面向农村转移污染
(二)高速城镇化使得生活垃圾、污水和固废排放剧增,加重土壤环境压力
(三)农业生产过程中不合理使用农业投入品,耕地质量持续下降
近年来,我国由于土壤污染问题引发的农产品质量安全事件层出不穷,不仅危及群众的健康和安全,更对我国的经济和社会发展产生了不利影响。据估计,我国当前有近1.5亿亩的耕地遭受污染,约占18亿亩耕地的8.3%。一方面是由于农业生产过程中化肥的过量或不当施用导致土壤酸化,破坏土壤结构。另一方面,全国每年农药使用量达30多万吨,但吸收率却只有 30%~40%,超负荷连年使用农药,残留的农药会严重损害土壤的生产、自净能力和载体功能。此外,规模化养殖场和地膜也是重要的土壤污染源。因为长期施用以规模化养殖场的畜禽粪便为原料做成的有机肥料,会把饲料添加剂中的重金属元素带到土壤中;而难以降解的地膜其大面积推广使用会导致土壤的白色污染。
二、我国土壤环境保护立法现状
我国当前的法律体系从耕地保护、特殊区域保护以及大气、水、固体废弃物污染防治等不同角度针对土壤环境问题形成了一些分散性的规定。例如国家层面的立法主要有《环境保护法》、《固体废物污染环境防治法》、《基本农田保护条例》等法律法规;地方层面有《浙江省固体废物污染环境防治条例》、上海市《关于保障工业企业及市政场地再开发利用环境安全的管理办法》等规范性文件。然而从总体看来,我国土壤环境保护立法缺乏系统性、针对性和可操作性,并且有的规定已明显滞后,无法适应新型城镇化发展对保护土壤环境的要求。
党的十以来,生态文明建设被列入现代化建设“五位一体”的总体布局中;十八届三中全会决定指出,必须建立系统完整的生态文明制度体系;十八届四中全会决定进一步强调,要制定并完善包括土壤环境保护在内的法律法规。在推进新型城镇化、建设“生态宜居”和“美丽中国”的新常态下,土壤环境保护立法受到越来越多的重视并逐渐得以充实和全面化。
在新型城镇化战略的推进过程中,如何从法律层面有效应对日趋严峻的土壤环境问题,已成为新形势下环境保护工作面临的重要挑战。结合我国国情与现阶段土壤污染实际情况,建议未来构建并完善如下几方面土壤环境保护立法。
(一)健全管理体制与管理制度
考察我国有关土壤环境管理体制的立法,不难发现某些内容存在交叉、矛盾且不符合科学管理的规律,普遍存在机构设置交叉重叠、部门之间权限划分不清、统管与分管部门关系不明确等问题。例如仅土壤污染监测一项工作就有环保、国土、农业三部门同时负责,这种权责交叉的状态会造成管理主体相互推委或争相管理,严重阻碍土壤环境保护工作的顺利展开。对此,应在立法中明确土壤环境保护和污染防治的监督管理体制,其中最主要的是机构的设置及其职权的明确划分,尤其是环保、国土、农业、水利、财政等部门之间的职责分工。除此之外,还应构建土壤环境保护的部际协调机制,搭建统一的土壤信息资源共享平台,完善内部制约与外部制约相结合的监督机制,使得各部门各司其职、通力配合,科学高效地完成土壤环境保护工作。
虽然我国现行立法中已有一部分法律制度对土壤污染物、污染源进行了控制,但这些分散的规定既不全面也不完善,没有形成系统的、可操作性的管理体系。建议我国逐步建立并健全土壤环境功能区划、土壤环境标准、土壤环境监测、土壤环境调查、土壤污染区域分级等一系列管理制度。
(二)完善污染场地治理与修复的法律制度
污染场地治理与修复的法律制度,具体包括制定污染场地整治规划、确定污染场地的最佳可利用技术、治理与修复公告、确定治理与修复责任人及实行人、进行治理与修复的检查与监督、确定费用的分担等制度。 其中,污染场地治理与修复目标的确定是治理与修复工作能否成功的关键。发达国家对此有着深刻的教训。例如荷兰在20世纪90年代早期有关土壤保护的立法中规定,土壤修复的目标是将其恢复至原有状态,但实践证明这种修复目标过于严苛,导致了高昂的修复费用。越来越多的国际经验表明,树立一个具有可操作性的、而非无条件使土壤恢复至适合所有用途的修复目标更有效。由此“基于风险的管理理念”应运而生。针对风险高但又有开发价值的污染场地,可选择按土地规划功能修复;而那些风险较小的场地则应先控制污染源,再对其进行修复,如此一来便能达到成本最优化。
对于我国而言,2012年的《关于保障工业企业场地再开发利用环境安全的通知》有效地推动了污染场地风险管理在各地的初步展开。下一步应尽快研究制定更为全面、系统的污染场地治理与修复的法律制度,明确场地风险管理模式与程序,完善标准体系建设,规范污染场地管理。
(三)创建可持续的资金筹措机制
可持续的资金来源是土壤环境保护的基本保障。目前由于我国缺乏完善的土壤治理与修复资金筹措机制和相关管理办法,导致众多城市无法及时对污染场地进行修复,一定程度上阻碍了新型城镇化的顺利推进。在资金筹措机制方面,由美国国会通过立法建立的超级基金和棕地修复基金为我国提供了有益的借鉴,其资金来源包括政府的拨款和贷款、向特定规模企业所征的环境税、向石油及42类化工原料所征的专门税以及环境保险等等。
鉴于我国土地资源国有的特点并结合“污染者付费”原则,可以考虑由中央、地方财政和工业企业共同出资,建立旨在修复那些经风险评估程序筛选出来的、亟须加以治理的污染场地。其中企业承担的资金部分应该以污染企业的民事责任为基础,在行政干预条件下以税收的形式征收。通过税收的强制性、无偿性和确定性,保障资金的稳定来源。另外,实施环境污染责任保险也是维护土壤受害者合法权益、提高防范环境风险、保障土壤污染治理修复费用的有效手段。
(四)建立合理的公众参与和信息公开制度
土壤环境质量的优劣直接关乎公共利益。公众参与是环保工作最强大的支持力量;信息公开则是满足公众环境诉求的重要基础。如何在新型城镇化建设过程中进一步增强农业生产者的土壤保护意识,鼓励和引导公众积极参与、支持土壤环境保护显得尤其重要。在土壤环境保护立法过程中,应当贯彻多元共治的现代环境治理理念,构建合理有效的公众参与和信息公开制度,充分保障公众的环境知情权、参与权与监督权。具体来说,公众应当有权通过综合决策平台及时掌握土壤质量状况,预防或反对有损土壤环境的重大行政决策和建设项目。政府有关部门应当利用网络、热线电话、社会调查等各种渠道了解公众对于土壤环境方面的建议,倡导利益相关方积极参与协商。土壤环境信息要在合理范围内向公众公开,并在突发环境事件信息公开的补正、土壤环境信息公开失当法律责任的充实X等方面做好必要的制度完善。
(五)建立严格的法律责任追究机制
严格的法律责任追究机制是补救受侵害者的合法权益、规范法律秩序的有效手段,也是实现土壤环境保护目标的重要保障。例如,美国《超级基金法》就构建了具有“严格、连带并溯及既往”特征的法律责任条款。其中严格和溯及既往,指无论潜在责任方是否存在主观过错皆须对污染场地负责(战争行为、不可抗力与第三人过错属于免责事由);连带责任意味着,如果涉及两个或多个潜在责任方,则美国环保局有权向任一或全部责任方索要治理费用。Y这一条款的实施有力地推动了美国社会各界积极投身到污染场地的治理当中。
作者简介:赵中秋(1975-),女,河南周口人,中国地质大学(北京)土地科学技术学院,副教授;曹银贵(1982-),男,湖南常德人,中国地质大学(北京)土地科学技术学院,讲师。(北京 100083)
基金项目:本文系教育部高等学校土地资源管理专业国家级特色专业建设项目(项目编号:TS11214)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)26-0079-03
中国地质大学(北京)土地资源管理专业经过多年的摸索和改革创新,培养目标定位为以土地资源的合理利用与管理为目标,以“3S”技术与工程技术为手段,以土地资源的开发利用、整理复垦、保护管理为研究核心,理论与实践教学相结合,培养具备管理学、经济学及资源学的基本理论,掌握土地管理方面的基本知识,具有计算机、测绘等基本技能,能在国土、城建、房地产以及相关领域从事土地管理、土地估价、土地规划、房地产经营开发等工作的中高级专门人才。[1]该专业分别于2008 年、2009年被评为北京市和国家级特色专业建设点。专业依托学校地学、工程技术和信息技术的学科优势,强化了具有明显工程特色的“土地整理复垦与生态修复”、“土地资源评价与利用规划”、“土地集约利用技术与工程”的学生能力的培养。[2] 2009 年,学校为落实《教育部财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》和《教育部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见》文件精神,启动新一轮本科培养方案的修订工作。土地资源管理专业以此为契机,从优化课程设置、加强教材建设、突出实践教学等方面进一步完善课程体系,建立了“通识基础课 + 学科基础课 + 专业基础课 + 专业主干课 + 实践必修课 +公共选修课”循序渐进式课程和实践教学体系。专业基础课增加了土壤环境学、土地生态学、土壤地理学等环境科学、生态学背景的课程。
土壤环境学是一门环境科学与土壤科学之间的边缘交叉学科,是在20世纪60年代随着环境科学的兴起逐渐发展起来的,着重于研究土壤污染的发生与防治,包括污染物的形成、迁移转化规律、污染治理和土壤修复方法等等,以及土壤环境质量现状评价等方面,是环境科学和环境工程专业的一门重要的专业基础课程。[3,4]中国地质大学(北京)(以下简称“我校”)开设该课程的授课对象是土地资源管理专业大学二年级学生,笔者在教学实践中发现,现有的土壤环境学教材知识结构对土地资源管理专业并不太适用,为使“土壤环境学”符合土地资源管理专业的需要,更好地满足土地资源管理人才培养的知识结构需求,必须对现有“土壤环境学”课程教学内容体系进行调整和优化。
一、“土壤环境学”教学特点
1.内容多
现有“土壤环境学”内容体系主要由三大部分组成:土壤基础知识、土壤污染、土壤污染防治与修复。第一部分包括土壤的形成、组成、结构、性质(物理、化学性质),是学习后面内容的理论基础知识,对没有土壤学背景的学生来说,这部分课时量需要较大;第二部分土壤污染包括土壤环境背景值、土壤环境容量、土壤污染的主要污染来源与分类、特点、土壤污染动力学过程(迁移转化规律)、土壤污染监测与评价等内容;第三部分土壤污染的防治与修复包括土壤污染修复概述、土壤重金属污染修复技术、有机污染修复技术、放射性污染修复技术及其案例分析等内容。从以上内容可以看出,教学内容非常多,而该课程安排学时量为32学时。
2.知识面窄
从上一节“土壤环境学”主要教学内容可以看出,整个内容体系除了前面的基础理论知识部分外,其他内容主要涉及土壤污染的发生、迁移转化、防治与修复等,也就是说土壤污染与修复是该课程的主题内容。从土壤环境学的环境科学发展背景来看这一知识结构体系是不难理解的,土壤环境学是随着环境科学兴起而发展起来的,并作为环境科学的一门分支学科,成为环境科学专业的专业基础课程。[3,4]因此,目前大多数的土壤环境学教材主要是面向环境科学专业并以上述内容为主体知识结构。除了土壤学基础理论知识外,教学更侧重于讲授土壤污染的发生和防治,包括污染物的形成、迁移转化规律、污染治理和土壤修复方法等。[4]
从土地资源管理专业人才培养角度来看,当前的“土壤环境学”教学内容显然知识面太窄。此外,随着环境科学向着重视生态环境研究方向发展的趋势,土壤环境学研究的内容也在不断丰富与扩展,土壤生态环境与生态保护研究也同样受到重视,并获得重要进展,例如土壤环境退化研究,包括土壤沙化、水土流失、盐渍化、酸化以及土地的非农业侵占等。土壤环境学应成为融合土壤环境学基础理论,土壤污染与防治,土壤生态环境保护,环境质量评价、规划和管理为一体的较为完善的学科体系。[5]曲向荣[5]对土壤环境学内容体系试图做了些调整尝试,将土壤污染与修复的内容进行了适当压缩,增加了一章关于土壤生态保护与土壤退化防治(包括沙化、水土流失、盐渍化、酸化等)的内容。
3.实践性强
“试验实践”是“土壤环境学”的重要教学目标之一,学生在掌握土壤环境学基础理论的同时,还必须动手进行实验操作,如土壤及其植物样品的野外采集及制样,土壤理化性质室内分析试验,土壤中常见污染物的调查、分析及污染评价,土壤修复技术操作观摩等。其教学不能仅仅是传授基础土壤学知识,更重要的是培养学生利用土壤环境学知识与方法来发现和解决治理土壤环境问题。因此,土壤环境学是一门实践性很强的学科。
二、“土壤环境学”教学内容体系重构
“土壤环境学”是针对环境科学专业的一门专业基础课程,目前主要的教材有陈怀满主编的《环境土壤学》,王红旗主编的《土壤环境学》(研究生用),张辉主编的《土壤环境学》,曲向荣主编的《土壤环境学》。这些教材均是针对环境科学专业而编写的本科或研究生使用教材,多是以土壤污染与防治为主题内容。虽然曲向荣主编的《土壤环境学》对教材内容体系试图做了些调整尝试,将土壤污染与修复的内容进行了适当压缩,增加了一章关于土壤生态保护与土壤退化防治(包括沙化、水土流失、盐渍化、酸化等)内容,土壤沙化、水土流失、盐渍化、酸化等诸多土壤环境问题仅仅是点到即止,篇幅较少。而在土地资源管理专业体系中土壤环境学的主要教学任务是使学生了解和掌握各种土壤环境问题的形成原因或退化机理及其调控与治理方法。为了使其能够更好地满足土地资源管理专业人才培养的需求,本文在土壤环境学教学实践的基础上,根据土地资源管理专业的知识结构需求以及该课程与其他课程之间的内容联系,对其内容体系进行了重新组织与优化。主要内容由土壤学基础理论知识、土壤环境退化与防治、土壤环境评价与管理三大部分组成,具体见图1。
1.土壤学基础理论知识
本部分包括土壤的形成与发育、土壤的组成、性质,是学习后面章节的基础和前提。按照“系统结构组成决定系统性质,系统性质决定其功能发挥”的逻辑思路,该部分内容对于学生学习和掌握后面章节的内容至关重要。而本专业学生先修课程里有关土壤学基础知识方面的课程很少,因此,在32个总学时中,分配1/4左右的学时数讲授该部分。其中“土壤的形成与发育”部分在土壤地理学中有详细介绍,为避免知识重复并节约课时将本部分内容删掉。土壤组成包括土壤矿物质、土壤有机质、土壤生物、土壤水、热、空气,其中土壤矿物质、有机质与土壤性质及后面要讲的土壤退化过程有着紧密的联系,需作为重点来讲;土壤生物部分压缩,主要讲授与土壤性质关系密切的土壤微生物部分,并与土壤有机质合并为一章;土壤水、热、空气一章内容进行压缩和简化,保留与土壤退化过程关系较紧密的主要内容。土壤的物理化学性质(物理性质:容重、孔隙度、质地等;化学性质:酸碱性质、胶体化学性质、氧化还原性质等)都与土壤退化过程有着密切的联系,需详细介绍。经过如此调整,可以使学生更好地掌握和理解各种土壤环境问题的形成过程或退化原理及治理措施。
2.土壤环境退化与防治
这部分内容将重点扩充。主要讲授目前存在的主要土壤环境问题的形成原因或机理及其治理方法。包括土壤污染与修复、土壤沙化与治理、水土流失与治理、土壤盐渍化与治理、土壤酸化与治理,每部分设置一个案例。该部分打破了传统的土壤环境学只介绍“土壤污染”这一种土壤退化形式及其治理方法,把土壤污染内容压缩,补充了其他几种土壤退化形式,大大拓宽了知识面,更有利于土地综合整治对学生专业基础知识结构的需求。该部分是该课程主体教学内容,安排总学时的1/2左右进行讲授。
3.土壤环境评价与管理
本部分包括土壤环境现状调查、土壤环境质量现状评价、土壤环境质量预测、土壤环境影响评价、土壤环境生态风险评价以及土壤环境管理。土壤环境现状与预测评价依据评价侧重点的不同,可分为侧重土壤环境污染的土壤污染评价和侧重于土壤生态变化的土壤生态评价以及对土壤环境特性和外部条件、土壤污染和生态在内的系统全面的综合评价。[5]通过该部分学习,使学生了解和掌握土壤环境评价的内容与方法,了解和掌握土壤环境管理的主要手段与措施。
三、实践教学设计
土壤环境学是一门实践性很强的学科,实践教学是土壤环境学授课内容的重要组成部分。为了加强土壤环境学实践教学环节,在总学时只有32个学时的情况下,本课程教学大纲设置了8个学时的实践教学学时。为了充分利用有限的实践学时,本文对实践教学部分进行了重新设计。土壤样品的野外采集与保存是大多数“土壤环境学”实践的必有环节,由于本课程授课对象学习的“土壤地理学”中安排了土样采集这一环节,本课程的实践教学部分直接去掉了这一环节。在这有限的8个学时内,对土壤环境学的核心实践内容进行实习教学,土壤污染的调查、评价及修复,即让学生利用课堂所学理论知识对土壤中常见污染物进行调查、污染评价并根据具体情况提出合适的修复或治理对策,由学生自由选题,自行设计方案,进行综合性和探究性试验,通过试验掌握土壤中常见污染物的调查、评价方法,了解土壤污染物存在形态及其影响因素,进一步理解和掌握土壤污染修复技术及其原理,实现理论和实践相结合,提高学生实际解决问题的能力。
四、小结
当前土地退化问题日益严重,生态功能减弱或丧失,加强土地综合整治研究工作是解决土地退化问题,恢复土地各种生态功能的重要手段。土壤退化是土地退化中最重要、最基础、具有生态连锁效应的退化现象,因此,土壤环境的治理与修复是土地整治的关键与前提。土地资源管理专业人才培养过程中,加强土壤环境退化过程或机理及其防治的专业理论及实践教育具有重要意义。土壤环境学是中国地质大学(北京)土地资源管理专业针对本科二年级学生而设的一门专业基础课,其教学任务是通过土壤学基础知识以及土壤环境问题的形成及防治理论知识的传授,培养学生利用这些理论知识与方法来发现和解决土壤环境问题,为土地综合整治与管理奠定专业技能基础,从而全面提高土地资源管理专业学生的综合素质与综合能力。
参考文献:
[1]付梅臣,袁春,周伟,等.我校土地资源管理专业本科教育的现状与教育创新研究[J].中国地质教育,2005,(2):26-29.
[2]周伟,袁春,付梅臣,等.土地资源管理特色专业建设的实践[J].中国地质教育,2012,(2):38-43.