书城科普读物青少年身边的环保丛书:人类、自然与城市
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第19章 土壤污染(1)

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,也是全世界普遍关注和研究的主要环境问题。土壤污染对环境和人类造成的影响与危害在于它可导致土壤的组成、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,并可通过食物链进入人体,以致危害人体健康。土壤污染的最大特点是,一旦土壤受到污染,特别是受到重金属或有机农药的污染后,其污染物是很难消除的。因此,要特别注意防止重金属等污染物质污染土壤。对于已被污染的土壤,应积极采取有效措施,以避免和消除它可能对动植物和人体带来的有害影响。

土壤污染源及污染物

土壤污染是指人类活动所产生的污染物质通过各种途径进入土壤,其数量超过了土壤的容纳和同化能力,而使土壤的性质、组成及性状等发生变化,并导致土壤的自然功能失调,土壤质量恶化的现象。土壤污染的明显标志是土壤生产力的下降。

1.土壤污染源

土壤污染物的来源极为广泛,主要来自工业(城市)废水和固体废物、农药和化肥、牲畜排泄物以及大气沉降等。

(1)工业(城市)废水和固体废物

在工业(城市)废水中,常含有多种污染物。长期使用这种废水灌溉农田,便会使污染物在土壤中积累而引起污染。利用工业废渣和城市污泥作为肥料施用于农田时,常常会使土壤受到重金属、无机盐、有机物和病原体的污染。工业废物和城市垃圾的堆放场,往往也是土壤的污染源。

(2)农药和化肥

现代农业生产大量使用的农药、化肥和除草剂也会造成土壤污染。如有机氯杀虫剂DDT、666等在土壤中长期残留,并在生物体内富集。氮、磷等化学肥料,凡未被植物吸收利用的都在根层以下积累或转入地下水,成为潜在的环境污染物。

(3)牲畜排泄物和生物残体

禽畜饲养场的积肥和屠宰场的废物中含有寄生虫、病原体和病毒,当利用这些废物作肥料时,如果不进行物理和生化处理便会引起土壤或水体污染,并可通过农作物危害人体健康。

(4)大气沉降物

大气中的SO2、NOx和颗粒物可通过沉降或降水而进入到农田。如北欧的南部、北美的东北部等地区,雨水酸度增大,引起土壤酸化、土壤盐基饱和度降低。大气层核试验的散落物可造成土壤的放射性污染。此外,造成土壤污染的还有自然污染源。例如,在含有重金属或放射性元素的矿床附近,由于这些矿床的风化分解作用,也会使周围土壤受到污染。

2.土壤污染物

凡是进入土壤并影响到土壤的理化性质和组成,而导致土壤的自然功能失调、土壤质量恶化的物质,统称为土壤污染物。土壤污染物的种类繁多,按污染物的性质一般可分为四类,即有机污染物、重金属、放射性元素和病原微生物。

(1)有机污染物

土壤有机污染物主要是化学农药,目前大量使用的化学农药有50多种,其中主要包括有机磷农药、有机氯农药、氨基甲酸酯类、苯氧羧酸类、苯酰胺类等。此外,石油、多环芳烃、多氯联苯、甲烷、有害微生物等,也是土壤中常见的有机污染物。

(2)重金属

使用含有重金属的废水进行灌溉是重金属进入土壤的一个重要途径。重金属进入土壤的另一条途径是随大气沉降落入土壤。重金属主要有Hg、Cd、Cu、Zn、Cr、Pb、As、Ni、Co、Se等。由于重金属不能被微生物分解,而且可为生物富集,所以土壤一旦被重金属污染,其自然净化过程和人工治理都是非常困难的。此外,重金属可以被生物富集,因而对人类有较大的潜在危害。

(3)放射性元素

放射性元素主要来源于大气层核试验的沉降物,以及原子能和平利用过程中所排放的各种废气、废水和废渣。放射性元素主要有Sr、Cs、U等。含有放射性元素的物质不可避免地随自然沉降、雨水冲刷和废弃物的堆放而污染土壤。土壤一旦被放射性物质污染就难以自行消除,只能靠其自然衰变为稳定元素,而消除其放射性。放射性元素也可通过食物链进入人体。

(4)病原微生物

土壤中的病原微生物,可以直接或间接地影响人体健康。它主要包括病原菌和病毒等,来源于人畜的粪便及未经处理的生活污水,特别是医院污水。人类若直接接触含有病原微生物的土壤,可能会对健康带来影响;若食用被土壤污染的蔬菜、水果等,则间接受到污染。

土壤污染的危害

土壤污染会直接使土壤的组成和理化性质发生变化,破坏土壤的正常功能,并可通过植物的吸收和食物链的积累等过程,进而对人体健康构成危害。土壤污染还会使农作物的产量和质量下降。

1.土壤污染对植物的危害

当土壤中的污染物含量超过植物的忍耐限度时,会引起植物的吸收和代谢失调;一些污染物在植物体内残留,会影响植物的生长发育,甚至导致遗传变异。

(1)无机污染物的危害

土壤长期施用酸性肥料或碱性物质会引起土壤pH值的变化,降低土壤肥力,减少作物的产量。土壤受Cu、Ni、Co、Mn、Zn、As等元素的污染,能引起植物的生长和发育障碍;而受Cd、Hg、Pb等元素的污染,一般不引起植物生长发育障碍,但它们能在植物可食部位蓄积。用含Zn污水灌溉农田,会对农作物特别是小麦的生长产生较大影响,造成小麦出苗不齐、分蘗少、植株矮小、叶片萎黄。过量的Zn还会使土壤酶失去活性,细菌数目减少,土壤中的微生物作用减弱。当土壤中含As量较高时,会阻碍树木的生长,使树木提早落叶、果实萎缩、减产。土壤中存在过量的Cu,也能严重地抑制植物的生长和发育。当小麦和大豆遭受Cd的毒害时,其生长发育均受到严重影响。实验证明,随着施Cd量的增加,作物体内Cd含量增高,产量降低。

(2)有机毒物的危害

利用未经处理的含油、酚等有机毒物的污水灌溉农田,会使植物生长发育产生障碍。例如,我国沈阳抚顺灌区曾用未经处理的炼油厂废水灌溉,结果水稻严重矮化。初期症状是叶片披散下垂,叶尖变红;中期症状是抽穗后不能开花受粉,形成空壳,或者根本不抽穗;正常成熟期后仍在继续无效分蘖。植物生长状况同土壤受有机毒物污染程度有关。一般认为水稻矮化现象是石油污水中油、酚等有毒物和其他因素综合作用的结果。农田在灌溉或施肥过程中,极易受三氯乙醛(植物生长紊乱剂)及其在土壤中转化产物三氯乙酸的污染。三氯乙醛能破坏植物细胞原生质的极性结构和分化功能,使细胞和核的分裂产生紊乱,形成病态组织,阻碍正常生长发育,甚至导致植物死亡。小麦最容易遭受危害,其次是水稻。据研究,每千克栽培小麦的土壤中三氯乙醛含量不得超过0.3毫克。

(3)土壤生物污染的危害