- 村鎮場地污染防治與生態環境修復
- 席北斗 侯立安 李鳴曉 姜玉等編著
- 13734字
- 2020-04-30 18:35:32
1.4 我國村鎮場地污染現狀
當前我國村鎮土壤環境污染形勢嚴峻,主要表現如下。
①在一些經濟快速發展地區耕地土壤中持久性有毒有害物質已經大量積累,部分農田的重金屬(鎘、汞、砷等)、農藥(滴滴涕等)、多環芳烴、多氯聯苯、二英等持久性有機無機復合污染突出,嚴重影響糧食生產和農產品質量安全。
②在快速的城市化和實施退二進三的城市布局改造戰略的進程中,污染企業搬遷引發的村鎮場地土壤環境污染事故已經影響到人居環境安全健康。
③在一些礦區、油田及其周邊土壤中重金屬和有機污染也相當嚴重,對周邊生態安全和人體健康構成威脅。
④一些濕地不僅是生物棲身地和生態敏感區,而且也是污水和廢棄物的匯集地,污染嚴重,影響生物多樣性和生態安全。
在高強度的資源和能源利用與污染物排放過程中,我國村鎮場地污染的范圍在進一步擴大,村鎮場地污染物的種類在增多,出現了復合型、混合型的高風險污染土壤區。村鎮場地污染呈現出從污灌型向污灌型與大氣沉降型并重的轉變,城郊向農村延伸,局部向區域蔓延的趨勢;從有毒有害污染發展至有毒有害污染與養分過剩、土壤酸化的交叉,形成點源污染與面源污染共存,生活污染、種植養殖業污染和工礦企業排放疊加,各種新舊污染與次生污染相互復合混合的態勢,危及糧食生產與質量安全、生態環境安全和人體健康,迫切需要治理和修復。最近20年,隨著經濟的高速發展,我國進入了環境高風險時期,各種場地污染事件層出不窮,尤其是近10年,場地污染事件的發展規模日趨擴大,后果更加嚴重,污染類型愈加復雜。據不完全統計,我國1998~2006年共發生環境污染和破壞事件14700余起,平均每年發生1600多起。
環境保護部與國土資源部于2014年4月17日發布《全國土壤污染狀況調查公報》[6],披露全國土壤環境狀況總體不容樂觀,指出工礦業、農業等人為活動以及土壤環境背景值高是造成村鎮土壤污染或超標的主要原因。全國村鎮土壤總超標率為16.1%,其中輕微、輕度、中度和重度污染點位比例分別為11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。工礦業廢棄地土壤環境問題突出,南方村鎮土壤污染重于北方,長江三角洲、珠江三角洲、東北老工業基地等部分區域村鎮土壤污染問題較為突出,西南、中南地區土壤重金屬超標范圍較大。從土地利用類型來看,耕地、林地、草地土壤點位超標率分別為19.4%、10%、10.4%。從污染類型看,以無機型為主,有機型次之,復合型污染比重較小。從污染物超標情況看,鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳8種重金屬和六六六、滴滴涕、多環芳烴3類有機物是主要的污染物。同時耕地村鎮土壤污染事關“米袋子”“菜籃子”安全,與人民健康息息相關,要保住“舌尖上的安全”,首先就要保證土壤安全。
國土資源部發布的《2012國土資源公報》顯示,全國198個地市級行政區共有4929個地下水水質監測點,其中綜合評價水質呈較差級的監測點為1999個,占40.6%,水質呈極差級的監測點為826個,占16.8%。主要超標組分為鐵、錳、氟化物、“三氮”(亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮和氨氮)、總硬度、溶解性總固體、硫酸鹽、氯化物等,個別監測點存在重(類)金屬超標現象。在這些監測點中,綜合評價結果為水質呈優良級的監測點為580個,占全部監測點的11.8%,水質呈良好級的監測點為1348個,占27.3%,水質呈較好級的監測點為176個,占3.6%。據悉,2013年,有連續監測數據的水質監測點總數為4677個,分布在187個城市,其中水質綜合變化呈穩定趨勢的監測點有2974個,占63.6%;呈變好趨勢的監測點有793個,占17.0%;呈變差趨勢的監測點有910個,占19.5%。村鎮地下水是水資源的重要組成部分,是人類生存、生活和生產活動必不可少的自然資源,在保證居民生活用水、社會經濟發展和生態環境平衡等方面起到不可估量的作用。近年來由于過度開采、企業惡意偷排,我國村鎮地下水污染狀況日益嚴重。地下水由于有承壓層的存在處理難度更大,而且在地下交錯相連,與土壤接觸更為緊密,污染更隱蔽,處理的成本遠大于地表水的處理。因此對村鎮地下水進行生態安全評估和污染修復已到了刻不容緩的地步。
1.4.1 土壤環境質量
2014年,我國村鎮耕地土壤點位超標率為19.4%,其中輕微、輕度、中度和重度污染點位比例分別為13.7%、2.8%、1.8%和1.1%。污染類型以無機型為主,有機型次之,復合型污染比重較小,無機污染物超標點位數占全部超標點位的82.8%。鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳8種無機污染物點位超標率分別為7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%,六六六、滴滴涕、多環芳烴3類有機污染物點位超標率分別為0.5%、1.9%、1.4%。長江三角洲、珠江三角洲、遼河平原、海河平原等部分區域土壤污染問題較為突出,西南、中南地區土壤重金屬超標范圍較大;鎘、汞、砷、鉛4種無機污染物含量分布呈現從西北到東南、從東北到西南方向逐漸升高的態勢。
2015年,酸雨區面積約72.9萬平方公里,占國土面積的7.6%,比2010年下降5.1個百分點;其中,較重酸雨區和重酸雨區面積占國土面積的比例為1.2%和0.1%。酸雨污染主要分布在長江以南、云貴高原以東地區,包括江西大部、湖南中東部、重慶南部等,大幅提升了南方土壤重金屬污染風險。
三江平原、松嫩平原、淮北平原村鎮場地土壤重金屬點位超標率相對較低,分別為1.35%、0.81%、0.62%;海河平原、遼河平原、黃泛平原點位超標率相對較高,分別為4.28%、3.70%、2.10%。東北及黃淮海平原村鎮場地主要超標重金屬污染物依次為Cd(1.18%)、Hg(0.40%)、Cu(0.17%)、As(0.11%)。北方主要村鎮場地重金屬超標問題較為突出的區域主要位于遼河平原東部、南部,以及海河平原京津冀交匯區。Cd超標點位集中分布在遼河平原的沈陽市和錦州市,海河平原的天津市,黃泛平原的濟源市、新鄉市、安陽市;Hg超標點位集中分布在海河平原的天津市、北京市;Cu超標點位集中分布在遼河平原的沈陽市、撫順市,海河平原的趙縣;As超標點位集中分布在海河平原的天津市。Cd尚清潔點位連片分布在遼河平原的沈陽市和錦州市、海河平原的天津市和北京市周邊;Ni尚清潔點位在遼河平原的沈陽市、遼陽市、海城市、營口市,海河平原的涿州市、保定市、石家莊市、沙河市,淮北平原的洛陽市、舞陽縣、信陽市呈帶狀分布。海河平原天津市以南,趙縣以東區域為土壤環境質量清潔區;黃泛平原北部和西南部為土壤環境質量清潔區;松嫩平原西南部為土壤環境質量清潔區;三江平原除富錦市、寶清縣,其他區域均為土壤環境質量清潔區。
三江平原村鎮場地環境質量相對較好,As、Cr、Cu、Pb、Zn環境質量等級均為清潔。Cd、Ni超標點位零散分布在雙鴨山市寶清縣,點位超標率分別為1.90%、5.60%。Hg超標點位僅分布在富錦市,點位超標率為0.40%。三江平原是今日的“北大倉”,境內有52個國有農場和8個森工局,是國家重要的商品糧生產基地,年總產量達1.5×107t,商品率和機械化程度全國第一。為追求產量,農業機械的廣泛使用、大量施用化肥和農藥很可能引起土壤重金屬超標[7]。三江平原境內天然沼澤濕地殘存分布,有6個國家級濕地自然保護區,3個被列入了國際重要濕地名錄。三江平原東北部存在洪河和三江兩塊國家級重要濕地,環境的保護力度很大,周邊農田開墾較晚,農田肥力較高,環境容量的提升與保護應受到重視[8]。
松嫩平原村鎮農田各土壤監測點位Cu、Hg、Pb環境質量等級均為清潔。Cd、Zn、Ni超標點位主要分布在長春市九臺區,點位超標率分別為6.20%、1.00%、0.40%。舒蘭市Cd以及龍江縣As超標現象也不容忽視,點位超標率分別為2.40%、0.30%。據2002年文獻報道,松嫩平原村鎮場地污染源主要包括工業“三廢”(水、氣、渣),沿嫩江分布的化工、制糖、制革等工業污染排放企業約有2800個,每年排放廢水1.2×107t;僅齊齊哈爾江段排入嫩江的廢水占整個嫩江納污總量的70%。與“七五”和“六五”期間松嫩平原土壤背景值比較,灌區中大部分有毒元素有增加趨勢,部分也有減少[9]。導致松嫩平原村鎮場地土壤污染的主要原因有農藥、化肥的大量施用、殘留農膜、畜禽養殖、大氣粉塵沉降、固廢堆棄等[10]。
遼河平原村鎮場地土壤Pb環境質量等級均為清潔。Hg、Zn超標點位僅分布在遼陽市,點位超標率分別為12.50%、1.10%。據2011年文獻報道,遼陽市人多地少,化肥農藥的施用量為東三省用量最大的地區之一。遼陽市化肥年施用量遠超過國家設置的安全施用值上限,化肥利用率低、流失量高導致了農田土壤污染。由于環保基礎設施缺乏和管理的滯后,遼陽市每年產生的生活垃圾幾乎全部露天堆放,每年產生農村生活污水幾乎全部直排,使農村聚居點周圍的環境質量嚴重惡化[11]。尤其值得注意的是,即使在遼陽農村現代化進程較快的地區,這種基礎設施建設和環境管理落后于城鎮化發展水平的現象并沒有隨著經濟水平的提高而改善,環境污染對人類健康的威脅與日俱增。遼陽鄉鎮企業廢水和固體廢物等主要污染物排放量已占工業污染物排放總量的50%以上,而且由于鄉鎮企業布局不合理,污染物處理率也顯著低于工業污染物平均處理率[12]。人口密集集約化畜禽養殖地區的環境容量小(沒有足夠的耕地消納畜禽糞便,生產地點離人的聚居點近或者處于同一個水資源循環體系中),加之鄉鎮企業規模和布局沒有得到有效安排,未避開生態功能區,造成畜禽糞便還田的比例低,且容易直接造成環境污染。
As超標點位僅零散分布在沈陽市、阜新蒙古族自治縣,點位超標率分別為0.50%、0.90%。遼河平原村鎮農田土壤Cu超標點位集中分布于平原東南部的沈陽市及撫順市周邊,點位超標率分別為3.60%、11.50%。沈陽市西南區域村鎮場地土壤重金屬Cu尚清潔點位連片分布。遼河平原村鎮場地土壤Cd超標問題尤為突出,超標點位密集分布于錦州市、沈陽市、海城市,點位超標率分別為69.20%、19.90%、1.30%。Cr、Ni超標點位僅分布在撫順市,點位超標率分別為3.80%、34.60%。沈陽市到海城市之間的區域村鎮場地土壤重金屬Ni尚清潔點位連片分布。張士灌區位于沈陽西郊,距市區3km。1962年以來,引用衛生明渠污水灌溉稻田,面積為2800hm2。1974年首次監測出灌區糙米含Cr量最高達2.6mg/kg。1975年沈陽市Cr污染聯合調查組對灌區土壤、稻米、灌溉水、人體健康等進行了全面調查[13],發現灌溉水中含Cr量達30~1431μg/L。灌區上游有330hm2土地屬嚴重污染區,糙米平均含Cr 1.06mg/kg。造成張士灌區污染的原因主要是水污染。灌溉水源被沈陽市最大的Cr污染源——沈陽冶煉廠所污染。至2007年,張士灌區村鎮場地土壤Cr污染仍很嚴重,樣品糙米含Cr量為0.435~0.855mg/kg,均超過國家食品衛生標準,該濃度與1987年相比有上升的趨勢,增加了335%~755%。土壤pH值下降使土壤酸化,導致土壤中的Cr更多地轉變為生物有效態Cr,占總量的22.8%~52.0%,易被作物吸收,導致水稻含Cr量超標。重金屬污染物隨著地表徑流、地下水及飄塵等移動方式發生遷移轉化,使污染范圍逐漸擴大。至2017年,張士灌區下游彰驛站鎮土壤Cr含量在0.47~2.49mg/kg,超過國家土壤環境質量二級標準(GB 15618—1995),且超過當地背景值1.47~12.11倍[14];土壤中Cr形態特征分布為殘渣態、弱酸提取態、可還原態、可氧化態;水稻植株各器官Cr含量分布遞減趨勢為根、莖、葉、糙米;有41.6%的糙米樣品超過國家相應的食用標準,目前多以輕度污染為主。由此可見,張士灌區污染事件對沈陽市村鎮場地環境造成了長期的、難以逆轉的危害。
錦州市農村每年生活垃圾排放量約60×104t,生活污水約0.5×108t。由于農村基礎設施相對落后,污水缺乏有效收集治理措施,生活污水排放分散、水量小,污水收集難度大、建設成本高,致使管網覆蓋率低,少數村鎮污水處理廠運行效率低,處理效果差[15];農村生活垃圾不能得到有效處理,生活垃圾在溝渠、村頭路邊隨意亂倒堆積,成為新的污染源。同時隨著人民生活水平的提高,農村的生活垃圾的組成日趨復雜,有毒、有害物質增多,農村有機廢棄物還田積極性不高,土地消解比例下降。垃圾處理率低、處理設施建設不完善和管理落后,導致大部分污水隨意排放,垃圾排放多為填溝、填坑、沿河排放和露天堆放,嚴重影響村容村貌,雨季被沖入河流造成環境污染。城市生活垃圾向農村轉移的現象仍然存在,清運車將垃圾傾倒在農村,成為農村環境的“潛在污染源”。隨著農業產業結構的調整,錦州市農村養殖專業戶越來越多,規模逐漸擴大,但是大多數養殖專業戶對畜禽場排放廢棄物的處理和貯運能力不足,畜禽產生的固體糞便隨意露天堆放,不能進行及時有效的無害化處理,造成臭氣四溢,糞水橫流;畜禽場產生的廢液污水,多數就近直接排入溝渠,導致農民生產和生活環境污染加劇。未經過無害化處理的畜禽糞便直接作為肥料,一遇大雨,糞便污水隨地表徑流擴散。農藥、化肥及農膜的大量使用,使農產品的污染居高不下,“白色污染”有增無減。農民盲目追求農產品單產,超量或不科學使用化肥,使農產品質量降低的同時過量的農藥化肥隨地表徑流造成污染擴散;此外,過量使用或濫用農藥,使糧食、果蔬等農產品受到污染,同時還影響到有益生物與生物多樣性的保護,致使生態失去平衡;大量使用地膜或塑料大棚,可以使農作物早結果、早上市,但不容忽視的是,地膜不進行清理或科學處理,對土壤十分有害,造成了農用地膜污染嚴重。
2008~2009年開展的全國第一次污染源普查結果表明:海城市種植業污染的主要來源有以下幾個方面[16]。
①農藥、化肥、農膜的使用,使耕地和地下水資源受到污染,即農藥殘留、化肥重金屬超標、白色垃圾污染。
②農作物秸稈大部分未被有效利用,成為種植業污染的另一來源。
③生產、生活中的垃圾由于缺乏有效的排水和垃圾清運處理系統,直接排放或沉積在田間地面,最終造成污染。
沿海城市共有32個鎮區(農場),408個行政村,約有農業人口23萬戶,近83萬人,農業污染問題嚴重,治理困難。
海河平原村鎮場地土壤Cr超標點位僅分布于遷安市,點位超標率為0.90%。Pb、Zn超標點位僅分布于天津市,點位超標率分別為0.40%、1.40%。海河平原村鎮場地Cu超標點位主要分布在趙縣,點位超標率為5.70%,其次為昌黎縣、天津市,點位超標率分別為5.20%、1.60%。海河平原村鎮場地As超標點位在天津市、永清縣周邊相對較多,且零散分布,點位超標率分別為1.10%、3.30%。海河平原村鎮場地Cd超標點位密集分布于平原中部天津市,點位超標率為11.30%。Cd超標點位零散分布于遷西市、北京市、石家莊市欒城區、唐海縣,點位超標率分別為33.30%、1.80%、9.10%、2.50%。海河平原村鎮場地Hg超標點位在天津市零散分布,在北京市密集分布,點位超標率分別為5.30%、9.80%。海河平原村鎮場地Ni超標點位零散分布在天津市、薊州區、盧龍縣,點位超標率分別為1.60%、1.00%、2.40%。土壤Ni超標點位在遵化市密集分布,點位超標率為29.53%。土壤Ni尚清潔點位在平原西南部的涿州市、保定市、石家莊市、沙河市一帶連片分布,需要引起重視。
據2000年文獻報道,天津村鎮場地土壤重金屬污染元素多、面積廣、程度深。且隨著工業的發展和水資源的緊缺,污染將進一步加劇[17]。天津菜田耕層土壤中除靜海、寶坻、薊縣(現薊州區)外,其他區縣的Cu、Pb、Cd、Hg、As、Ni、Zn 7種重金屬的含量均超過土壤背景值,其中Cd和Hg的污染已到十分嚴重的地步。東麗區菜田土壤是全市受到重金屬污染最重的一個區,其中以Cr污染最嚴重。該區菜田表土中Cr的平均濃度為0.857mg/kg。高于菜田土壤背景值8倍,相當于國家環境二級標準的1.4倍。底層土壤(60~80cm)Cr平均含量0.28mg/kg,是菜田土壤背景值的2.3倍。東麗區蔬菜中Cr含量超標區域與土壤Cr污染分布是一致的。油菜、大白菜、菠菜、萵筍等7種蔬菜超標,其中油菜中Cr的含量最高值達0.198mg/kg,超過食品衛生標準近4倍,芹菜葉的含量最高達0.417mg/kg,超標8倍多。西青區菜田耕層土壤中Cd的平均含量為0.585mg/kg,是全市園田土壤背景值0.056mg/kg的10倍多。Hg的平均含量為1.81mg/kg,是全市園田土壤背景值0.025mg/kg的72.4倍。西青、津南和北辰3個區的水蘿、菠菜、油菜、芹菜和大白菜等7種蔬菜Hg的污染率達38%。而Cd的污染率達76%。菜田和蔬菜重金屬污染主要是受污水、污泥的影響,如東麗區、武清區受北京排污河污水的影響,致使土壤及蔬菜中重金屬含量大大超過相關標準;垃圾、磷肥的普遍使用也是農田重金屬污染的重要原因[18]。土壤中重金屬污染一方面將對綠色和無公害蔬菜的發展產生嚴重的副作用,另一方面也將嚴重影響天津城鄉居民的身心健康。天津市作為全國大城市中缺水最嚴重的城市之一,淡水資源人均占有量是全國人均占有量的1/15,農業用水極度缺乏,致使部分地區常年引污農灌已達40多年。三大排污河灌區由于常年污水灌溉和使用污泥,造成農業環境逐年變劣。據2006年農業環境質量調查資料顯示,天津市污灌面積達14.7×104hm2,在污灌區域內遭受重金屬污染的土地面積占污灌區面積的64.8%,其中輕度污染的占46.7%,中度污染的占9.7%,嚴重污染的占8.4%,清潔區只占總污灌面積的1/5,超標最重區域分布在南、北排污河灌區。隨著農用物資的大量投入和鄉鎮企業的大力發展,其他非污灌區的農田土壤環境質量也有不同程度的重金屬污染,在27.3×104hm2的監測面積中,清潔區的面積占總監測面積的54.46%;污染面積占總監測面積的45.54%,其中超標面積占1.28%。2017年,天津全市土地總面積為119.1688×104hm2。農用地面積71.5×104hm2,其中耕地面積44.4×104hm2;建設用地總面積38.82×104hm2;未利用地面積8.82×104hm2。總體來看,天津全市土壤環境質量處于較好的狀態,僅部分污染物在局部地區出現超標現象。根據針對天津市典型近郊農業產地的調查,近郊農田中As、Hg、Zn、Pb、Cu、Cr、Cd等重金屬高于天津土壤背景值和全國土壤背景值[19],Cd、Cu、Hg在個別點位出現超標現象。大部分污染區集中在中心城區周邊,與污灌區域吻合,污灌區土壤Cd污染相對較重。有機污染則以六六六、滴滴涕為主,呈現出零星分布。此外,工礦企業周邊、工業聚集區以及歷史工業企業搬遷場地也出現部分污染超標現象。
隨著產業結構的調整,遷西縣經濟迅速發展,同時也引發了許多環境問題[20]。人均耕地面積由1949年的0.11hm2下降到現在的0.052hm2,平均每年增加3210人,減少耕地50hm2。目前,全縣水土流失面積達625km2,占全縣土地總面積的43.4%,村鎮場地土壤侵蝕模數達2700t/(km2·a),每年土壤侵蝕量達到1.929×106t,也加劇了農業生態環境的退化。工礦企業是土壤重金屬污染的主要成因,例如遷西縣灑河橋鎮曾出現尾礦向大黑汀水庫非法傾倒現象,非法傾倒的尾礦向庫內填埋十幾米,形成舌狀堰塞體,傾倒的尾礦嚴重侵占河道;據統計,水庫周邊有旅游設施70多處、旅游船只150多艘、選礦企業20多家、6個入河排污口。2016年,北京各區縣中,規模相對較大的中高級別工業開發區有34個,產業涉及石油化工、醫藥、冶金與機械制造、電子信息、航空物流、食品加工、纖維橡塑與紡織印染、造紙印刷等,具有類型各異、程度不同的環境污染特征。部分學者對工業區與重金屬污染進行了大量研究,證明兩者存在一定的關聯性,工業區是土壤Cu、Pb、Zn、Cd、Hg重金屬元素污染的主要原因。欒城縣是一個以農業為主的地區,自20世紀70~80年代起,洨河流域地區曾大面積使用污水灌溉農作物[21]。石家莊市80%以上的污水排入東明渠和洨河,根據計算2010年石家莊的污水產生量在3.9×108m3左右[22],而石家莊市區當時僅有2座污水處理廠,致使其中大量污水未經處理經污水管網直接排入洨河,且洨河無任何防滲措施。長期的污水滲漏可能導致土壤化學組分含量普遍偏高[23~25]。唐海縣道路密集,農田、村莊、工業用地交錯分布。縣內主要企業有造紙廠、化肥廠等重污染工業,縣外南臨唐山市南堡化學工業區。唐海縣農田不僅受農業化工原料污染,而且易受工業、交通等污染[26]。
黃泛平原村鎮場地Pb環境質量等級均為清潔。As、Cr、Cu、Zn環境質量等級總體清潔。Hg超標點位分布在高青縣、濟源市、安陽市,點位超標率分別為5.00%、5.30%、8.30%。Ni超標點位零散分布在平原東南部的高青縣、郯城縣、新鄉市,點位超標率分別為11.10%、21.60%、9.10%。黃泛平原村鎮場地Cd超標點位集中分布在平原西部的濟源市、新鄉市、安陽市、輝縣,零散分布在曲阜市、連云港市,點位超標率分別為47.40%、63.60%、50.00%、14.60%、9.40%、44.40%。小清河發源于濟南市泉群及南部山區,流經高青縣南部邊界,是兩岸居民灌溉和飲用的主要水源。隨著兩岸工農業生產的發展,尤其是近年來工業的高速發展,大量工礦企業廢水和生活污水不斷排入小清河,使河水受到了嚴重污染,小清河河水呈黑色,有懸浮物、白沫、異味,尤其在枯水期,高青縣境內河道中幾乎全為污水,水質污染嚴重。小清河污水灌溉的歷史已久[27],從20世紀60年代以后約有50年歷史。在區內污水灌溉面積約4533hm2,每年灌溉5~6次,灌溉用水量約0.3×108t,其灌溉方式是通過渠道直接漫灌于農田中,灌渠長1000~1500m。污灌區內包氣帶巖性厚度在4m左右,巖性以砂性土為主,黏性土厚度小。經多年污灌,土壤吸附有害組分的能力已達臨界值,土壤納污自凈能力已較弱,致使土壤向環境輸出污染物,更促使和加快了污水對淺層地下水的污染。據相關研究報道[28],濟源市土壤受污染面積達117.19km2。濟源市位于河南西北部,是全國重要的鉛鋅深加工基地,已有電解鉛(合金鉛)企業35家,其中兼粗鉛冶煉的大型企業3家,它們在促進當地經濟發展的同時,給當地的土壤環境及生態安全也帶來了嚴重影響[29]。安陽市是一個工業、農業并舉發展的城市,鋼鐵行業是安陽市的支柱行業,在為安陽經濟做出巨大貢獻的同時,已不可避免地影響了當地村鎮農田環境質量[30]。鉛冶煉企業對安陽村鎮農田環境質量的影響主要體現為對土壤環境質量的影響,企業集中區村鎮農田環境質量等級為中度污染,適用于林地及污染物容量較大的農田(蔬菜地除外)。新鄉市土壤Cd最低值出現在市區西北部太行山腳下的輝縣市峪河鄉峪河村,最高值出現在市區主城區東南部的新鄉縣古固寨鄉前辛莊村。新鄉市各縣市區土壤Cd平均值排序:輝縣市<長垣縣<原陽縣<獲嘉縣<封丘縣<衛輝市<延津縣<新鄉縣。新鄉市是我國著名的輕工業城市,電池企業較多,約有200多家企業,規模較大的企業有30多家,企業排放的電池廢水造成的土壤重金屬污染問題較為突出[31],2005年、2007年、2009年曾有研究報道存在電池廢液灌溉農田現象。由于長期采用電池廢水灌溉,新鄉市寺莊頂污灌區土壤中Cd、Ni和Zn總量嚴重超標。土壤中Cd主要以Fe-Mn氧化物結合態存在,Ni主要以Fe-Mn氧化物結合態和殘余態存在,Zn主要以殘余態存在,Cr主要以Fe-Mn氧化物結合態和殘余態存在,Cu主要以有機結合態存在[32]。新鄉市寺莊頂污灌區小麥籽實中Cd和Ni含量嚴重超標,長期電池廢水灌溉已對小麥的食品安全造成嚴重威脅[33]。新鄉市寺莊頂污灌區小麥籽實中重金屬與土壤重金屬含量的相關性分析表明,小麥中Cd、Zn含量與土壤中Cd、Zn的總量、Fe-Mn氧化物結合態及有機結合態相關性顯著[34,35]。
淮北平原村鎮場地As、Cr、Cu、Pb、Zn環境質量等級均為清潔。Cd超標點位零散分布于洛陽市、信陽市、鄭州市周邊,點位超標率分別為19.20%、6.00%、1.40%。Hg超標點位零散分布在禹州市、洛陽市、葉縣,點位超標率為1.30%、3.80%、1.40%。Ni超標點位分布在澠池縣,點位超標率為3.60%。平原東部村鎮場地土壤Ni尚清潔點位連片分布。洛陽市是我國著名的重工業城市之一,工業以裝備制造、能源電力、石油化工、新材料和硅光伏及光電為主,城市西部分布大量工廠。洛陽市工業區土壤污染較為嚴重,工業區、主干道和商業區達到強生態危害,Cd污染主要由人類活動造成[36]。信陽市土壤主要污染源包括工業廢水廢渣、農業化肥農藥、居民生活污水等,目前信陽淺層地下水已受到不同程度的污染,特別是信陽市老城區和工業重鎮明港,居民和工業用水已過早地結束了幾千年來就近取用淺層地下水的習慣。鄭州城市生活、工業活動加重周邊農地的污染負荷,直接進入土壤的污染物、大氣污染、沉降、酸雨使土壤環境壓力增大;化肥農藥大量使用,肥力下降,使土壤承載力加重,生產功能退化,從而使農業生產面臨著諸多的問題。鄭州市土壤中Cd在西部已經超出警戒線范圍,有向北發展的趨勢[37]。Hg在鄭州市北郊超出背景值的二級標準,達輕污染,部分甚至達到中度污染,Hg污染最為嚴重的是惠濟區的老鴉陳村,其來源主要有污水灌溉和噴灑農藥。
四川盆地、長江中下游平原地區、廣西蔗糖產區土壤重金屬污染相對嚴重,綜合點位超標率分別為34.30%、10.92%、79.49%。四川盆地主要污染物為Cd、Ni和Cu,長江中下游平原地區與廣西蔗糖產區為Cd和Ni,其中洞庭湖平原Cd點位超標率高達65.03%。
根據Hakanson潛在生態風險指數法測算,東北及黃淮海平原村鎮耕地土壤重金屬Hg和Cd污染風險問題突出,如表1-1所列,Hg高等污染風險的市縣共計55個,其中,黃泛平原19個、海河平原10個、遼河平原9個、松嫩平原9個、淮北平原7個、三江平原1個;Cd高等污染風險的市縣共計14個,其中黃泛平原8個、海河平原2個、遼河平原2個、松嫩平原的1個、淮北平原1個;Hg中等污染風險的市縣共計183個,Cd中等污染風險的市縣共計123個;Hg低等污染風險的市縣共計133個,Cd低等污染風險的市縣共計234個。黃淮海平原村鎮耕地土壤重金屬污染風險及點位超標率高于東北平原。南方村鎮場地重金屬Cd污染風險問題相對集中,14191個縣市(區)中,高等污染風險的縣市(區)共計29個,其中四川盆地15個、長江中下游地區8個、廣西蔗糖產區6個;中等污染風險的縣市(區)共計46個,其中四川盆地26個、長江中下游地區16個、廣西蔗糖產區4個。
表1-1 村鎮農田主產區Hg、Cd污染風險等級區劃一覽表

北方主要村鎮場地耕地土壤重金屬污染高風險較為突出的是Cd、Hg。區劃結果顯示,東北和黃淮海平原8種重金屬(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn)污染風險較高的為Cd、Hg。土壤重金屬Cd高等污染風險區域主要集中分布于遼河平原東部的沈陽市,以及平原南部的錦州市、葫蘆島市。其次,三江平原雙鴨山市、海河平原天津市及黃泛平原西南部的新鄉市為土壤Cd高風險區域。Cd中等風險區域連片分布在遼河平原東部沈陽市、遼陽市、營口市,南部盤錦市和黃泛平原東部青島市、中部濟寧市、西部濟源市以及海河平原的北部天津市、北京市,零散分布在三江平原雙鴨山市、松嫩平原哈爾濱市和長春市、海河平原石家莊市、黃泛平原鶴壁市、淮北平原鄭州市和洛陽市及三門峽市周邊。
經ArcGIS統計污染風險柵格數據結果表明,Cd高等污染風險區域面積在遼河平原、黃泛平原、海河平原、三江平原占比分別為4.26%、0.18%、0.16%、0.25%,中等污染風險區域面積在遼河平原、黃泛平原、海河平原、三江平原、淮北平原、松嫩平原占比分別為11.40%、9.44%、9.26%、1.75%、3.30%、2.73%。沈陽市2009年農田土壤環境質量調查結果中發現,重金屬總Cd超標率為3.8%;三江平原黑土地區土壤重金屬污染的研究結果表明,雙鴨山市土壤重金屬Cd含量平均值為0.10mg/kg,無明顯超標現象。天津市郊農田土壤環境質量的研究結果表明,7.6%的土壤監測點位Cd生態風險達到極強水平。新鄉市農田土壤重金屬進行了生態風險評價結果表明,Cd平均潛在生態風險系數平均值屬于極強生態污染級別。雙鴨山市土壤Cd污染風險呈上升趨勢,沈陽市、錦州市、天津市、新鄉市土壤Cd污染風險不容忽視。
土壤重金屬Hg高等污染風險區域主要分布于海河平原北京市、天津市,遼河平原的沈陽市周邊。Hg中等污染風險區域主要分布于遼河平原東南部錦州市、遼陽市、沈陽市,海河平原天津市、唐山市、安陽市,淮北平原北部洛陽市、濟源市、平頂山市周邊。經計算,Hg高等污染風險區域面積在海河平原、遼河平原占比分別為1.93%、1.42%,中等污染風險區域面積在海河、遼河、淮北、黃泛平原占比分別為4.99%、9.92%、3.11%、1.32%。相比于2006年,2009年北京順義區土壤中Hg元素含量明顯升高,并且在2009年的調查結果中Hg生態風險系數高區域與污灌范圍明顯關聯[38]。2005年天津市西青區農產品產地土壤環境質量的研究結果發現,重金屬Hg在該區域僅存在一個點位處于中等生態風險水平,其他均處于輕微生態風險水平。2005~2008年沈陽市農田土壤與污灌區土壤環境質量的監測結果顯示,土壤總汞含量均值超過背景值80%,重金屬汞點位超標率為2.5%。北京市土壤Hg元素污染風險呈上升趨勢,天津市、沈陽市Hg污染風險不容忽視。
1.4.2 水環境質量
1.4.2.1 地表水環境質量
2015年,全國972個地表水國控斷面(點位)中,Ⅰ類水質斷面(點位)占2.8%,比2014年下降0.6個百分點。Ⅱ類、Ⅲ類水質斷面(點位)比2014年分別上升1.0%。Ⅴ類、劣Ⅴ類水質比2014年分別下降1.2%、0.4%。2015年,松花江流域水質相對較好,其次為黃河流域,海河和遼河流域水質較差,除黃河流域外其他流域水質均整體有所改善。松花江、遼河、海河、黃河流域Ⅰ~Ⅲ類水質國控斷面個數所占比例分別為65.1%、40.0%、42.2%、61.2%。淮河流域94個國控斷面中,無Ⅰ類水質斷面,Ⅱ類和Ⅲ類水質比2014年均下降1.0%;Ⅳ類、Ⅴ類水質比2014年分別上升1.0%、6.4%。淮河支流沱河、新灘河、包河、渦河、潁河、洪河、洳河等水系Ⅴ類、劣Ⅴ類水占38.1%。長江流域水質較好,主要支流污染重于干流。長江主要支流118個國控斷面中,Ⅴ類水質占0.8%,比2014年下降1.7%,劣Ⅴ類水質占4.2%,與2014年持平。
2008年、2015年松花江水環境質量Ⅰ~Ⅲ類水所占比例分別為33.3%、65.1%;而Ⅴ類、劣Ⅴ類水所占比例分別由7.2%下降到2.3%、14.3%下降到5.8%,分別下降了4.9和8.5個百分比。
2008年、2015年遼河流域水環境質量Ⅰ~Ⅲ類水所占比例分別為35.1%、40.0%;而Ⅴ類、劣Ⅴ類水所占比例分別由18.9%下降到5.5%、32.5%下降到14.5%。流域水質情況有大幅改善。
2008年、2015年海河流域水環境質量Ⅰ~Ⅲ類水所占比例由28.6%上升至42.2%,同比上升13.6個百分比;而Ⅴ類、劣Ⅴ類水所占比例分別由12.5%下降到6.3%、50.8%下降到39.1%,分別下降了6.2和11.7個百分比。流域水質有大幅改善。2008年、2015年黃河流域水環境質量Ⅰ~Ⅲ類水所占比例分別為68.2%、61.2%,而Ⅴ類、劣Ⅴ類水所占比例分別由6.8%下降到4.8%、20.5%下降到12.9%;Ⅳ類水所占比重上升。流域水質有大幅改善。
2008年、2015年淮河流域水環境質量Ⅰ~Ⅲ類水所占比例分別為38.4%、54.3%;而Ⅴ類水所占比例由5.8%上升到13.8%,劣Ⅴ類水所占比例由22.1%下降到9.6%。淮河支流沱河、新灘河、包河、渦河、潁河、洪河、洳河等水系Ⅴ類、劣Ⅴ類水占38.1%。
遼河平原村鎮場地重金屬Cd、Cu超標點位主要集中于沈陽市和錦州市周邊。遼河流域支流渾河流經沈陽市,據2008年和2014年《中國環境狀況公報》顯示,2008年渾河(沈陽段)水質為劣Ⅴ類,2014年該段河流水質提升為Ⅳ類。而大凌河支流西細河流經錦州市,2008年水質為Ⅴ類,2014年提升至Ⅳ類。遼河沈陽段存在沿岸企業污水隨意排放,居民垃圾隨意堆放,季節性河流水體自身調節、凈化能力差,水土流失加劇,凹岸生態惡化等問題。由其導致的洪澇災害、水質惡化、生態環境退化等已經嚴重影響居民的生產生活,成為制約社會經濟發展的重要因素。遼河平原土壤重金屬Cd、Cu超標點位密集分布區域,其周邊河流水質相對其他區域較差,地表流域水質與土壤重金屬環境質量具有一定相關性。
海河平原村鎮場地重金屬Cd、Hg、As、Cu超標點位主要集中在天津、北京市周邊。潮白新河、永定新河、北運河流經北京市及天津市,據2008年、2014年《中國環境狀況公報》顯示,潮白新河(天津段)水質在2008年為Ⅴ類,2014年水質下降為劣Ⅴ類;2008年潮白新河(北京段)水質為Ⅲ~Ⅳ類,2014年水質為Ⅱ~劣Ⅴ類,北京東南部河段水質下降。2008年、2014年永定新河(天津段)、北運河水質均為劣Ⅴ類。北京市及天津地區河流水質相對海河平原其他區域較差,并且河流水質呈下降趨勢。海河平原水質較差,流域附近土壤重金屬Cd、Hg、As、Cu超標點位密集分布。
黃泛平原村鎮場地重金屬Cd超標點位主要分布于濟源市、新鄉市、安陽市。大沙河流經上述區域,據2008年、2014年《中國環境狀況公報》顯示,其水質均為劣Ⅴ類,與該區域內土壤重金屬Cd超標問題存在一定相關性。
1.4.2.2 地下水環境質量
2012年的相關數據顯示,全國198個地市級行政區開展了地下水水質監測,監測點總數為4929個,其中國家級監測點800個。依據《地下水質量標準》(GB/T 14848—1993),綜合評價結果為水質呈優良級的監測點比例11.8%;水質呈良好級的監測點比例27.3%;水質呈較好級的監測點比例3.6%;水質呈較差級的監測點比例40.5%;水質呈極差級的監測點比例16.8%。
2013年地下水水質較差和極差的監測點比例與2012年相比進一步增加。公報指出,與上年相比,有連續監測數據的地下水水質監測點總數為4196個,分布在185個城市,水質變好的監測點比例為15.4%,穩定的監測點比例為66.6%,變差的監測點比例為18.0%。
2015年,國土部門對全國31個省(區、市)202個地市級行政區的5118個監測井(點),開展了地下水水質監測。評價結果顯示:水質呈優良、良好、較好、較差和極差級的監測井(點)比例分別為9.1%、25.0%、4.6%、42.5%和18.8%。超標指標主要包括總硬度、溶解性總固體、pH值、COD、“三氮”(亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮和氨氮)、氯離子、硫酸鹽、氟化物、錳、砷、鐵等,個別水質監測點存在鉛、六價鉻、鎘等重(類)金屬超標現象。北方平原地區的淺層地下水污染問題更為突出。2015年,以流域為單元,水利部門對北方平原區17個省(區、市)的重點地區開展了地下水水質監測,監測井主要分布在地下水開發利用程度較大,污染較嚴重的地區。監測對象以淺層地下水為主,易受地表或土壤水污染下滲影響,水質評價結果總體較差。2103個測站數據評價結果顯示:水質優良、良好、較差和極差的測站比例分別為0.6%、19.8%、48.4%和31.2%,無水質較好的測站。“三氮”污染較重,部分地區存在一定程度的重金屬和有毒有機物污染。
根據環境保護部(現生態環境部)發布的《2016中國環境狀況公報》,在地下水方面,遍布全國的6124個監測點的評價結果,水質為優良級、良好級、較好級、較差級和極差級的監測點分別占10.1%、25.4%、4.4%、45.4%和14.7%,各流域地下水水質監測結果總體水平均較差,全國地下水水質安全問題不容樂觀。
1.4.3 空氣環境質量
2015年全國338個地級以上城市有265個城市空氣環境質量超標,占比為78.4%,主要超標污染物為PM2.5、PM10、NO2、SO2。與2014年相比,PM10年均濃度下降7.4%,SO2年均濃度下降16.1%,NO2年均濃度下降6.3%。空氣質量相對較好的10個城市為海口、廈門、惠州、舟山、拉薩、福州、深圳、昆明、珠海和麗水,空氣質量相對較差的10個城市為保定、邢臺、衡水、唐山、鄭州、濟南、邯鄲、石家莊、廊坊和沈陽。京津冀地區13個地級以上城市達標天數平均比例(52.4%)呈上升趨勢,比2014年上升9.6%,比2013年上升14.9%。
2013年北方主要農產地主要城市空氣環境質量情況如表1-2所列,2013年東北平原和黃淮海平原空氣環境質量情況統計結果表明,海河平原北部唐山、石家莊、邢臺、邯鄲、保定、天津空氣環境質量均較差;2014年北方主要農產地主要城市空氣環境質量情況如表1-3所列,2014年東北平原和黃淮海平原空氣環境質量情況統計結果表明,全年空氣綜合質量較2013年有所下降。空氣環境質量相對較差的市縣,其土壤環境質量、地表水質也相對較差。大氣沉降是有害物質進入土壤的一種重要途徑,是影響農田生態系統安全的重要因素[39]。重金屬元素可通過化石燃料燃燒、汽車尾氣、工業煙氣、粉塵等進入大氣,吸附在氣溶膠上,然后通過干濕沉降的方式進入土壤,可在表層土壤中不同程度地累積[40]。而海河平原北部城市相對東北和黃淮海平原其他城市,空氣環境質量較差,污染物在這些區域易通過大氣干濕沉降在水-土-氣交互系統中進行遷移。
表1-2 2013年北方主要農產地主要城市空氣環境質量情況一覽表


表1-3 2014年北方主要農產地主要城市空氣環境質量情況一覽表

