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全國土壤污染狀況調查公報范文1
一、土壤污染的現狀
目前,我國土壤污染的總體形勢嚴峻,根據2012年《中國環境狀況公報》可以看出我國土壤污染面積已經達到1000萬平方千米,土壤污染類型趨于多樣化,尤其是重金屬污染,其污染的耕地面積近2000萬平方千米,約占耕地總面積的五分之一。
根據2013年《中國環境狀況公報》顯示我國的耕地污染、區域性退化問題較為嚴重,農村環境形勢依然嚴峻。在重污染企業或工業密集區、工礦開采區及周邊地區、城市和城郊地區出現了土壤重污染區和高風險區。
環境保護部會同國土資源部曾歷時八年對全國的土壤污染狀況進行調研,范圍涵蓋了除香港、澳門特別行政區和臺灣省以外的陸地國土,實際調查面積約630 萬平方公里,覆蓋全部耕地,部分林地、草地、未利用地和建設用地。根據其在2014年4月17日的《全國土壤污染狀況調查公報》,可以看到我國的土壤污染嚴重,耕地、工礦業廢棄地土壤環境問題突出。
二、我國現行的立法的缺陷
目前在我國的現行立法中,沒有一部專門針對土壤污染防治的法律,即在土壤污染領域沒有一部"基本法律",涉及土壤污染的防治只是零星、分散的規定。相關立法主要有以下缺陷:
首先,現行立法缺乏系統性。不管是法律、行政法規還是地方性法規對土壤污染防治的規定沒有一個體系,都是零散式、原則性的,缺乏實際操作性,沒有具體的法律制度,甚至還出現各單行法之間相互矛盾,根本無法適應當前嚴峻的土壤污染局面。
其次,立法不全面、不均衡、缺乏針對性。目前的立法對土壤污染的整體性保護不夠,主要集中在對農業耕地土壤污染的防治,對于現在比較嚴重的城市和工礦區土壤污染的防治不夠重視。傾向土壤污染的前置性預防規定,忽視對土壤污染的治理和修復。
第三,土壤污染防治主體責任不明。從現行的法律規定來看,土壤污染的防治主體包括:各級人民政府、產生環境污染的企事業單位、農民和農業生產經營組織、公民個人等。但是多元化的法律主體導致各主體之間職責不清、分工不明、相互推諉。權利、義務責任不明確,責任追究機制不健全,使造成污染的企業和個人得不到應有的懲罰。例如將政府部門作為土壤環境保護的法律主體,基于其在環境資源開發利用的雙重主體身份,必將會造成農田土壤無人實施保護的境地。因此就政府而言,其應在土壤環境中發揮規劃、決策和監督的作用,而不能成為土壤環境保護的主體。
第四,刑事立法不足。近幾年我國土壤污染引發的事故頻頻發生,其危害波及面達而且具有隱蔽性、潛伏期長、修復具有滯后性等特點。其對社會造成的巨大危害已經不能僅僅依靠行政法和民法來控制,刑法是最嚴厲的制裁手段,土壤污染帶來的社會危害性已經達到了刑法入罪的標準。其刑事立法不足主要表現在以下幾點:一是土壤污染罪名的缺失;二是相關附屬刑法的規定具有概括性、相對零散;三是,缺乏對環境危險犯的認定;四是刑罰的力度不夠,會導致罰不當其罪,造成刑罰配置不足。
第五,執法體制不健全,法律責任缺失。目前,在土壤污染防治方面存在多部門管理,主要涉及環保部門、國土資源部門、水利部門、農業部門等,各部門之間的責任權限不明確,主管部門與分管部門之間的關系不明確,致使各部門都有權管但又都不管的情形。有時出現交叉職能管理的狀況,最終導致無人管理、無人承擔責任的局面。權責統一是法律制度的一項重要原則,只有明確規定土壤污染的法律責任主體和責任追究機制,才能使土壤污染防治的法律得以落實。
三、完善為我國土壤污染防治的立法建議
(一)完善我國環境污染相關法律,制定《土壤污染防治法》,明確土壤污染防治的基本原則和基本制度。
基本原則包括是:堅持預防為主、防治結合、綜合治理,可持續利用,污染者負擔,綜合生態系統治理,耕地土壤重點保護等原則。基本制度主要包括以下幾種制度:
1.建立土壤污染調查制度。調查制度應當是土壤污染防治的基礎性制度,主要是指為了了解一定范圍內的土壤污染的實際情況以及對已污染的土壤進行修復和整治所采取的一系列預防性措施和手段。明確調查的主體、程序、方案、調查點位的設置等內容。
2.設立土壤污染標準制度。針對農業用地、工業用地、商業用地、居住用地等的不同類型分別設立標準。
3.土壤治理和修復制度。目前的法律在土壤污染修復制度基本是零規定,我國已有大量污染的土壤,此時修復制度顯得尤為重要。應確立土壤污染修復的對象、建立修復計劃、修復責任制度、修復資金來源、修復評估與鑒定制度、修復土壤的資質規定等內容。
4.公眾參與,信息公開制度。各級環保單位應當及時定期公布土壤的污染情況、質量狀況以及修復的土壤狀況等,保障公眾的對土壤污染實際情況的知情權。通過聽證和征求建議等形式保障公民的參與權,鼓勵和引導公眾參與到具體防治土壤污染的活動中。
5.土壤污染法律責任制度。明確責任主體,權責分明,各部門之間權限明確,避免權責不清。
6.土壤污染風險評估制度。這項制度類似于我國現有的環境影響評價制度,其主要是對規劃使用的土地要進行土壤污染的風險評估。
7.完善土壤污染糾紛制度和救濟制度,法律責任的合理設定是保障法律發揮實際效果的前提。增加行政處罰的種類和處罰力度,重視對行政執法人員責任的追究。在土壤污染引民事糾紛時候適用嚴格責任、連帶責任原則,重視社會救助和社會責任的承擔。
(二)完善土壤污染防治的刑事立法
1.在刑法典的相關章節直接設立污染土壤罪,給法官定罪量刑提供明確的依據。在《土壤污染防治法》中也規定相應的刑事責任,對于違反《土壤污染防治法》的犯罪行為就可以直接定性為污染土壤罪,符合刑法的罪行法定原則。
2.改變現行附屬刑法中的刑事責任大多以發生實際損害結果為條件來追究的方式,因為結果犯犯罪形態的規定忽視了對生態利益的直接保護,導致對土壤和生態環境造成巨大威脅的行為得不到刑法的規制,其一旦造成實際損害,損害后果往往無法逆轉。因此,土壤污染刑事責任的追究應當以危險犯即只要規定的行為在客觀上足以造成土壤污染的危險狀態即可。
3.適當加大懲罰力度,當違法成本高的時候,犯罪者基于利益的考慮,將選擇自己的行為方式。
(三)健全土壤污染防治管理體制
1.明確環境保護主管部門作為土壤污染防治工作中的統管地位,以法律的形式規定其統一監督管理的權限,同時明確農業部門、水利部門、國土資源部門等部門的權限范圍,避免出現權限交叉的局面。
2.可以在一個部門統一管理的基礎上,建立協調機構,加強各部門之間的分工和協調,確保有關資源和數據的互通共享,有主有次、有分有合,協同推進土壤污染防治。
3.明確政府在土壤污染防治中的作用,即政府發揮決策、監督作用,而非具有土壤污染防治的職責。
全國土壤污染狀況調查公報范文2
關鍵詞:土壤污染;修復技術;微生物修復
當前我國土壤污染引起公眾越來越多的關注,我國土壤污染的產生可追搠到50多年前“”時期一些高污染工業企業的建設。近年來,隨著城市化的不斷推進,許多老工業企業因企業、搬遷遺留了大量的污染土地,這些污染土地污染物濃度非常高,污染深度甚至達到地下十幾米,有些有機污染物還以非水相液體的形式在地下土層大量聚集,成為新的污染源,有些污染物甚至遷移至地下水并擴散導致更大范圍的污染。這些土地因堆積儲存、泄露或其他方式承載了有害物質,具有潛在風險性,會對人體健康和生態環境產生危害,因此急需對這些污染場地實施土壤修復。
一、土壤污染的危害
1.土壤污染導致嚴重的直接經濟損失
農作物的污染、減產。對于各種土壤污染造成的經濟損失,目前尚缺乏系統的調查資料。僅以土壤重金屬污染為例,全國每年就因重金屬污染而減產糧食 1000 多萬噸,另外被重金屬污染的糧食每年也多達 1200 萬噸,合計經濟損失至少 200 億元。
2.土壤污染導致生物品質不斷下降
我國大多數城市近郊土壤都受到了不同程度的污染,有許多地方糧食、蔬菜、水果等食物中鎘、鉻、砷、鉛等重金屬含量超標和接近臨界值。土壤污染除影響食物的衛生品質外,也明顯地影響到農作物的其他品質。有些地區污灌已經使得蔬菜的味道變差,易爛,甚至出現難聞的異味;農產品的儲藏品質和加工品質也不能滿足深加工的要求。
3.土壤污染危害人體健康
土壤污染會使污染物在植(作)物體中積累,并通過食物鏈富集到人體和動物體中,危害人畜健康,引發癌癥和其他疾病等。
4.土壤污染導致其他環境問題
土地受到污染后,含重金屬濃度較高的污染表土容易在風力和水力的作用下分別進入到大氣和水體中,導致大氣污染、地表水污染、地下水污染和生態系統退化等其他次生生態環境問題。
二、我國當前土壤污染的現狀
2014年4月17日,環境保護部和國土資源部了全國土壤污染狀況調查公報。調查結果顯示,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。全國土壤總的點位超標率為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%。從土地利用類型看,耕地、林地、草地土壤點位超標率分別為19.4%、10.0%、10.4%。可見,我國土壤污染形勢嚴峻。
三、土壤修復技術
到目前為止,土壤修復技術已經歷四個階段的發展:20世紀70年代:化學控制、客良;20世紀80年代:穩定與固定、微生物修復;20世紀90年代:植物修復;21世紀初:生物/物化/聯合修復,并逐漸將污染治理的重點集中到污染場地修復。場地污染修復就技術門類又可分為三類:
(1)污染場地(土壤)物理修復技術
物理修復是指通過各種物理過程將污染物(特別是有機污染物)從土壤中去除或分離的技術。熱處理技術是應用于工業企業場地土壤有機污染的主要物理修復技術,包括熱吸附、蒸汽浸提、微波加熱等熱物理修復技術,還包括多相抽提等技術,已經應用于苯系物、多環芳烴、多氯聯苯、二英等污染土壤的修復。
(2)污染場地(土壤)化學修復技術
相對于物理修復,污染土壤的化學修復技術發展較早,主要有土壤固化一穩定化技術、淋洗技術、氧化一還原技術、光催化降解技術、電動力學修復技術等。
(3)污染場地(土壤)生物修復技術
土壤生物修復技術包括植物修復、微生物修復、生物聯合修復等技術,進入21世紀后得到了迅速發展,成為“綠色環境修復”技術之一。
植物吸收修復技術在國內外都得到了廣泛研究,已經應用于砷、鎘、銅、鋅、鎳、鉛等重金屬以及與多環芳烴復合污染土壤的修復,并發展出包括絡合誘導強化修復、不同植物套作聯合修復、修復后植物處理處置的成套集成技術。
近年來,我國在重金屬污染農田土壤的植物吸收修復技術應用方面在一定程度上開始引領國際前沿研究方向。同時開展了植物修復多環芳烴、多氯聯苯和石油烴的研究工作,但是含有機污染物土壤的植物修復技術的田間研究還較少,對炸藥、放射性核素污染土壤的植物 修復研究則更少。
植物穩定修復技術被認為是一種更易接受,可大范圍應用,并利于礦區邊際土壤生態恢復的植物技術,也被視為一種植物固碳技術和生物質能源生產技術。
微生物能以有機污染物為唯一碳源和能源,或者與其它有機物質進行共代謝而降解有機物。利用微生物降解作用發展的微生物修復技術是農田土壤污染修復常見的一種修復技術。在我國,微生物修復技術已在農藥、石油等農田污染土壤中得到應用:
1)建立了農藥高效降解菌篩選技術、微生物修復劑制備技術和農藥殘留微生物降解田間應用技術;
2)篩選了大量的石油烴降解菌,復配了多種微生物復制菌劑,研制了生物修復預制床和生物泥漿反應器,提出了生物修復模式;
3)開展了持久性有機物如多氯聯苯、多環芳烴污染土壤的微生物修復技術工作;
4)建立了菌根真菌強化紫花苜蓿根際修復多環芳烴的技術和污染農田土壤的固氮植物一根瘤菌一菌根真菌聯合生物修復技術。
微生物修復研究工作主要體現在篩選和馴化特異性高效降解微生物生物菌株,提高功能性微生物在土壤中的活性、壽命和安全性,修復過程參數的優化和養分、溫度、濕度等關鍵因子的調控方面。正在發展微生物修復與其它現場修復工程嫁接和移植技術,以及針對性 強、高效快捷、成本低廉的微生物修復設備,以實現微生物修復技術的工程化應用。
四、結語
目前,在我國土壤修復剛剛起步,土壤修復理論與技術研究還較欠缺,適合我國國情的土壤修復技術發展方向不十分明朗,鑒于此,筆者綜述了當前國內外各種土壤修復技術的方法,并分析了各種方法的優缺點及適用范圍,以期為污染場地修復提供借鑒參考。■
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全國土壤污染狀況調查公報范文3
[關鍵詞]市場經濟手段;土壤污染;國際經驗;借鑒
目前,我國的土壤污染防治有著非常鮮明的特征,主要包括防治的面積非常廣、基礎薄弱等,近年來,我國的社會經濟迅猛發展,在此條件下,土壤環境的污染問題出現了很嚴重的交織,多種行業呈現著相應的上升趨勢,同時,多個地區的土壤污染狀況是非常嚴重的,對于人們的身體健康構成了嚴重的威脅,甚至出現了傷亡的情況,所以,土壤污染的防治是勢在必行的。而對市場調查的結果進行充分分析,對土壤污染的防治經濟政策進行創新應用,是至關重要的一項土壤生態環境安全建構的措施,對于我國的土壤污染防治管理轉型有著不容忽視的作用和影響。
1 當前我國土壤污染防治的狀況
1.1我國土壤污染現狀不容樂觀
2014 年,環保部聯合國土資源部了《全國土壤污染狀況調查公報》,其中的數據對我國的土壤環境的現狀進行了充分的展現。我國土壤環境的整體狀況是非常嚴峻的。在全國范圍內,存在很大比例的土壤超標狀況;多個區域受到了嚴重的污染。土壤的類型不同,超標率有著一定的差異。通過相應的調查可以看出兩方面的內容:其一,從不同的土地利用類型來看,耕地的土壤點位超標率是最高的,然后就是利用地、草地和林地,耕地土壤環境污染問題是非常突出的;其二,工礦業廢棄地和重污染企業用地土壤環境的質量是非常差的。同時,存在很嚴重的重金屬超標的情況,其中,鎘污染所占的比重最大。以鎘、汞、鎳等為主的無機物超標點數在總的超標點數中占據較多的比重。
1.2土壤污染的責任還是比較不明確的
在土壤污染工作的防治過程中,沒有深入開展,出現這種現象的原因是土壤污染修復的責任體系存在問題,對其產生了很多的阻礙作用,在此基礎上,需要將土壤環境管理體系機制改革作為最重要的內容去開展。不能明確判定土壤污染的責任人。同時,土壤污染有著非常鮮明的特點,主要是潛伏期長,在被污染到發現污染有著很長的一段時間,這不利于土壤污染者的判定。就算土壤污染者能夠得到相應的判定,但是也可能不存在了,不能對其應該承擔的責任進行相應的追究,導致了非常嚴重的后果,使實際被大量污染的土壤不能得到有效的管理,這所造成的社會環境的風險是不可估量的。在判定土壤污染責任人的過程中,必定要和我國的土地國情進行相應的結合和聯系,但是我國的土地國情對于責任的判定是非常不利的,使其難度不斷增加。在對土壤造成嚴重污染的企業中,最多的就是國有企業,同時,我國有著相應的土地國有制等制度,在此影響下,我國的土壤管理法規不能對其中的責任進行有效的判定和處理。
1.3土壤污染防治的資金問題非常嚴重
要實現土壤污染治理的目標,需要將資金作為其基礎和前提,那么,在此條件下,保證資金的供給是至關重要的一個問題。當下的土壤修復資金不能和土壤污染治理的要求相適應。土壤污染治理的情況是非常復雜的,筆者對國際經驗進行充分的研究和探索,從中發現相比于水和大氣污染,土壤污染的資金需求更大。同時,我國存在嚴重的遺留土壤污染狀況,在此條件下,只是通過想削減相應的存量是不能有效處理的,需要在風險的防范等方面進行大量的資金投入。土壤污染治理的資金來源有著相應的特點,主要是資金的來源有限,同時不能得到持續的保障?,F如今,在我國的土壤污染的調查評估和治理修復資金的提供中,政府相關部門和土地開發商占據著至關重要的位置,是主要的資金來源,但是,這也體現出一定的劣勢,即資金的來源是非常單一的。土壤污染防治的系統性是非常突出的,需要多種資金來源的參與,其中,土壤污染的治理等都是非常重要的環節,對于資金的需求是非常大的。資金的缺乏對于土壤污染的防治是非常不利的。
1.4土壤污染的社會治理機制沒有形成
在我國土壤污染的防治過程中,主要的資金提供者是政府,那么,在此過程中,土壤的經濟價值沒有得到充分的體現,同時,為政府增加了非常大的負擔。在經濟不斷發展的過程中,我國的經濟體制發生了相應的轉變,從計劃經濟轉變為市場經濟,市場經濟形式得到了充分的深化,在此條件下,土壤污染治理費用的承擔者發生了相應的變化,目前的主要承擔者是企業、政府和開發商,與此同時,將社會治理機制融入到土壤污染的治理中是非常必要的。
2 發達國家土壤立法中市場經濟手段的運用經驗
(1)進一步強調污染者付費的原則,并將其作為基本的要求. 通過這樣的措施可以對土壤污染的責任進行有效的判定,避免出現無法判定的狀況,對于責任人進行相應的處罰。美國制定并頒布了《綜合環境污染響應、賠償和責任認定法案》,對土壤污染“誰污染誰治理”的原則進行了充分的明確,不斷突出其重要的地位和作用。其具體內容是,造成污染問題的各責任主體有義務對其行為進行經濟賠償,利用所賠付的資金進行相應的修復工作,履行相關的法律責任。同時,當責任主體沒有履行相應的責任時,需要通過相應的超級資金提供修復的資金,政府在其中發揮著重要的作用,同時,對沒有承擔起相應責任的主體有著相應的被追究責任,可以要求其支付應付費用的 3 倍以內罰款。污染者付費的原則在英國的土壤污染的防治立法中也得到了充分的應用。其立法規定,土壤表面和地下排放污染物的企業、個人等都有一定的承擔污染責任的義務。在德國,實行了誰污染誰付費的原則,由此應對土壤修復的高額費用。當沒有做好土壤污染責任人的判定工作時,土壤的修復費用是由政府墊付的。通過相應的追查,可以判定相應的責任人時,相關的土壤污染費用還是要由相關的責任人付費。
(2)通過對污染者責任延伸原則的應用,實現經濟政策拓展的目標。美國頒布了《超級基金法》,其連帶責任為污染場地治理提供了更大的追責空間。同時,其中第 9 607 條規定污染場地的潛在責任主體涵蓋場地被污染時的所有者、污染場地現在的所有者、產生廢物工業活動的操作者、廢物運輸者和廢物商人、廢物處理設備原有的所有者或運營人、參與有害物質處理或有關管理決策的公司人員等,主體范圍包含的內容是非常多的,同時,對所有的主體實行連帶責任,明確了在責任主體已經不存在或者不確定的情況下的責任。在英國,對于污染的場地實行了相應的等級責任制。所頒布的《環境保護法》中的第 78 條進一步明確了土壤污染責任主體,且將相應的責任主體進行了分類,主要分成了兩個級別 : 第一級主要指的是把污染物排放到土地中的個人或者公司,或者是容許污染行為發生的知情人;第二級主要指的是土地的當前所有者。從原則上講,需要第一級的責任主體承擔相應的污染責任,當找不到原始污染者時,由第二級責任主體承擔。
(3)在土壤污染防治工作的落實過程中,需要明確政府的責任,這是非常重要的保障。在污染防治立法的過程中,各個發達國家對相關政府的責任都進行了相應的明確。在我國,在污染防治的立法中需要將管理部門的不同職能作為重要的依據,通過對法律形式的應用來明確其責任,為土壤污染的防治提供重要的保障。美國對土壤污染防治中環境署的政府職責是非常重視的。美國環境署的辦事機構在不同的州都有相應的設置,同時,將聯邦政府和地方政府的分權原則作為重要的基礎和依據,其主要的權力集中在環境署,與此同時,各州的權力也是相對獨立的,對責任進行了明確的劃分,并做到責任到人。2000 年時,美國出臺了正式的棕色地塊經濟振興計劃,同時,將相關的權力賦予各州、社區等,對其進行合理的評價、清潔,實現其可持續的發展,為城市棕色地塊的治理提供新的可能性。
(4)在土壤立法的過程中,建立起相應的土壤防治基金。這也是土壤立法中的一般的做法。足夠的治理資金對土壤污染的治理有著至關重要的作用,并且是其重要的保障,發揮著決定性的作用。在美國,所使用的超級基金制度,對污染土壤的治理有著重要的作用,為其提供了重要的資金保障。在土壤污染的治理中,需要大量的資金,如果沒有判定相應的污染責任人,那么,治理工作會受到很大的阻礙。在這種情況下,超級基金的建立有著至關重要的作用,可以有效處理目前的狀況,為其提供足夠的治理資金。需要注意的問題是,超級基金的來源有著非常鮮明的特點,主要是多元化,其具體的來源包括 6 個方面:其一是一般的財政撥款;其二是潛在的責任人追回的治理費用;其三是基金利息;其四是年收入過 200 萬美元公司繳納的環境稅;其五是石油和化工原料的原料稅;其六是不愿意承擔相關環境責任的公司或個人罰款。
(5)在對土壤環境污染防治市場化強化的過程中,對市場手段進行充分的應用。土壤的污染防治需要的資金是非常多的,如果只是依靠一種資金來源,那么,相應的土壤污染治理的目標是不能實現的,所以,需要對各種資金的來源進行相應的探索和發現。在美國,對相關的稅費手段進行了充分的應用,通過這樣的方式來促進污染主體主動作為。在其頒布的《納稅人減稅法》中做出了相關的規定,并提出了多種稅收的優惠政策,從而對私人資本發揮重要的鼓勵作用,使他們加大對棕色地塊的治理開支。除此之外,美國在一定程度上拓寬了融資的渠道,將市場化管理的手段應用到了土壤污染的防治過程中,充分發揮其作用和影響,實現土壤污染防治的有效性。美國的棕色地塊計劃對于污染場地治理的激勵政策是非常重視的,同時,其資金支持模式有著非常鮮明的特點,主要是多元化和立體化。隨著科學技術和經濟的發展,人們對創新的重視程度不斷增加,很多國家對投資和融資機制的創新越來越重視,并通過這種方式對土壤環境的污染進行有效治理。在巴西,建立起了相應的國家基金,主要目的是對高風險的污染場地進行有效的治理和修復。巴西央行通過對綠色信貸的實施,將環境風險納入了場地評估的要素中,并不斷突出其重要性,在一定程度上限制有著潛在風險的商業和工業場地建設等的貸款。除此之外,還對具有嚴重土壤污染的地塊進行確認,并對其進行優先治理,政府在其中發揮著重要的引導作用,承擔著資金投入的職責,并積極鼓勵成立私人基金,由此對高經濟價值的地區進行開發。
3 結語
土地對于人類來說是賴以生存的基礎,因此,人們必須要對其進行有效的保護。土壤的開發、利用等都和國家、民族的發展有著密切的聯系。我國土壤環境受到了嚴重的污染,且量大、面廣,對于經濟社會的發展有著非常不利的影響,所以,我國需要借鑒國際經驗,對我國的土壤污染進行有效防治,以保護人們賴以生存的環境。
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全國土壤污染狀況調查公報范文4
關鍵詞:土壤;鎘污染;來源;危害;治理
中圖分類號 X53 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731(2015)24-104-04
Abstract:As the development of industry,soil cadmium pollution have caused more and more concern.In this thesis,the pollution actualities,source,damage and management of soil cadmium pollution were briefly introducted,and the development direction of soil cadmium pollution management was discussed.
Key words:Soil;Cadmium pollution;Source;Damage;Managment
據2014年《全國土壤污染狀況調查公報》顯示,我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。其中,鎘污染物點位超標率達到7.0%,呈現從西北到東南、從東北到西南方向逐漸升高的態勢,是耕地、林地、草地和未利用地的主要污染物之一[1]。鎘是眾所周知的重金屬“五毒”元素之一,具有分解周期長(半衰期超過20a)、移動性大、毒性高、難降解等特點,在生產活動中容易被作物吸收富集,不僅嚴重影響作物的產量和品質,而且可以通過食物鏈在人體的積累危害人體健康[2],例如,20世紀60年代在日本富山縣神通川流域出現的“骨痛病”事件。針對我國鎘污染現狀,本文將從鎘污染的來源、危害、修復治理等方面進行了論述,詳細介紹鎘污染這一環境污染問題,以期為我國農業的健康發展和鎘污染土壤的治理提供科學依據,為后續研究提供參考。
1 我國土壤鎘污染現狀
我國于20世紀70年代中后期才開展有關農田土壤鎘污染調查的工作,1980年中國農業環境報告顯示,我國農田土壤中鎘污染面積為9 333hm2,到2003年我國鎘污染耕地面積為1.33×104 hm2,并有11處污灌區土壤鎘含量達到了生產“鎘米”的程度[3-4]。近年來,隨著我國工業的發展,由于化肥、農藥的大量施用,工業廢水和污泥的農業利用,以及重金屬大氣沉降的日益增加,土壤中鎘的含量明顯增加,土壤鎘污染狀況越發嚴重,目前,我國鎘污染土壤的面積已達2×105km2,占總耕地面積的1/6[5]。
從近年的有關研究來看,我國各地均存在著不同程度的鎘污染問題。目前,我國土壤鎘污染涉及11個省市的25個地區。比如,上海螞蟻浜地區污染土壤鎘的平均含量達21.48mg/kg,廣州郊區老污灌區土壤鎘的含量高達228.0mg/kg[6-7]。我國農田土壤的鎘污染多數是由于進行工業廢水污灌造成的。據統計,我國工業每年大約排放300億~400億t未經處理的污水,引用工業廢水污灌農田的面積占污灌總面積的45%[8],至20世紀90年代初,我國污灌農田中有1.3×104hm2的農田遭受不同程度的鎘污染,污染土壤的鎘含量為2.5~23.0mg/kg,重污染區表層土壤的鎘含量高出底層土壤幾十甚至1 000多倍[9]。在大田作物中,鎘是我國農產品主要的重金屬污染物[10]。據報道,我國污灌區生產的大米鎘含量嚴重超標,例如,成都東郊污灌區生產的大米中鎘含量高達1.65mg/kg,超過WHO/FAO標準約7倍[11]。2000年農業部環境監測系統檢測了我國14個省會城市共2 110個樣品,檢測數據顯示,蔬菜中鎘等重金屬含量超標率高達23.5%;南京郊區18個檢測點的青菜葉檢測表明,鎘含量全部超過食品衛生標準,最多超過17倍[6]。潘根興研究團隊于對2007年對全國6個地區(華東、東北、華中、西南、華南和華北)縣級以上市場隨機采購的91個大米樣品檢測后,發現約有10%左右的市售大米存在重金屬鎘含量超標問題[12]。據報道,廣西某礦區生產的稻米中鎘濃度嚴重超標,當地居民因長期食用“鎘米”已經出現了“骨痛病”的癥狀,嚴重威脅當地居民的身體健康[3]。以上研究結果表明,我國土壤受鎘污染的程度已相當嚴重,土壤鎘污染造成水稻、蔬菜等農產品的質量下降、產量降低,并且嚴重威脅到當地居民的身心健康,影響我國農業的可持續發展。
2 土壤鎘污染的來源
土壤中鎘的主要有2種來源,分別為自然界的成土母質和人為活動,前者為自然界中巖石和土壤鎘含量的本底值,一般來講世界范圍內土壤鎘平均值為0.35mg/kg,我國土壤鎘背景值為0.097mg/kg,遠低于世界均值[13-14]。而后者主要指通過工農業生產活動直接或間接地將鎘排放到環境的人為活動,并且是造成土壤鎘污染的主要途徑,歸納起來污染途徑主要有如下4個方面:
2.1 大氣鎘沉降 電鍍、油漆著色劑、塑料穩定劑、電池生產以及光敏元件的制備等工業廢氣中存在一定量的鎘,它們會和粉塵一起隨風擴散到工廠周圍,一般在工業區周圍的大氣中鎘的濃度較高[15],較高濃度的鎘可以通過降雨或沉降進入土壤。進入土壤中的鎘,一部分被植物吸收,剩余的部分則在土壤大量積累,而當土壤中鎘累積超過一定范圍時,就造成了土壤的鎘污染[16]。
2.2 施肥不當 在農業生產過程中為了獲得高產,一般都加大農藥化肥的投入,長期施用含有鎘的農藥化肥必然導致土壤的鎘污染。據統計分析,磷肥中含有較多的鎘,氮肥和鉀肥含量較少,因此含鎘磷肥的施用影響最為嚴重。我國磷肥生產所需磷礦石的鎘含量雖然較低,在世界上屬于較低水平,但我國磷礦石含磷量同樣不高,因此需要從國外進口大量的磷肥[4]。據西方國家估算,全球磷肥平均含鎘量7.0mg/kg,可給全球土壤帶來約6.6×104kg鎘[17]。韓曉日等[18]研究也發現,長期施用磷肥和高量有機肥能夠增加土壤鎘含量。由此可見,長期施用含鎘的化肥會增加土壤的鎘含量,給土壤帶來嚴重的重金屬污染問題。
2.3 污水灌溉 鍍鋅廠以及與塑料穩定劑、染料及油漆等生產有關工廠產生的工業污水中含有多種重金屬,其中就有大量的鎘,這些廢水如不經處理或者處理不達標,廢水中的鎘就會隨著污灌進入土壤,因此,在工礦和城郊區的污灌農田均存在著土壤鎘污染問題。據統計,目前我國工業、企業每年要排放約300億~400億t未經處理的污水,利用這些工業污水進行灌溉造成了嚴重的重金屬污染,污水灌溉已經是我國農田土壤鎘污染的主要原因[8]。何電源等[19]在1987-1990年間對湖南省的農田污染狀況調查也表明,農田土壤鎘污染的主要來源是工礦企業排放的廢氣和廢水。此外,大量堆積的工業固體廢棄物和農田施用的污泥,也會造成土壤的鎘污染[16]。
2.4 金屬礦山酸性廢水污染 金屬礦山的開采、冶煉以及重金屬尾礦、冶煉廢渣和礦渣堆等,存在著大量的酸性廢水,這些酸性廢水溶出的多種重金屬離子能夠隨著礦山排水和降雨進入水環境或土壤,可以間接或直接地造成土壤重金屬污染。據報道,1989年我國有色冶金工業向環境中排放重金屬鎘多達88t[20]。
3 土壤鎘污染的危害
鎘是一種具有毒性的重金屬微量元素,是人體、動物和植物的非必需元素,但它在冶金、塑料、電子等行業非常重要,通常通過“工業三廢”等途徑進入土壤。土壤中鎘的形態有水溶態、可交換態、碳酸鹽態、有機結合態、鐵錳氧化態和硅酸態等,水溶性和交換態鎘可以被植物吸收,并通過食物鏈進入人體富集,達到一定程度時會引發各種疾病,嚴重危害植物和人體的健康,且具有長期性、隱蔽性和不可逆性等特點。
3.1 鎘對植物健康的危害 鎘是植物生長的非必需元素,當鎘在植物組織中含量達到1.0mg/kg時,會通過阻礙植物根系生長、抑制水分和養分的吸收等引起一系列生理代謝紊亂,如蛋白質、糖和葉綠素的合成受阻,光合強度下降和酶活性改變等,使植物表現出葉色減褪、植物矮化、物候期延遲等癥狀,最終導致作物品質下降和減產,甚至死亡[6,21-22]。張義賢等[23]研究表明,大麥種子在鎘脅迫下,種子的萌芽率、根生長率均呈下降趨勢,當鎘濃度達到0.01mol/L時,種子萌芽率小于45%,且根不再生長。劉國勝等[24]研究表明,當土壤含有0.43mg/kg可溶態鎘時,水稻減產10%,當含量為8.1mg/kg時,水稻減產達25%,并且,稻米的氨基酸、支鏈淀粉和直鏈淀粉比例發生改變,使水稻品質變差[4]。
3.2 鎘對人體健康的危害 鎘是人體非必需的微量元素,具有較強的致癌、致畸及致突變作用,對人體會產生較大的危害,鎘一般通過呼吸系統和消化系統進入人體,在人體內半衰期長達20~30a。鎘對人體的毒害分為急性毒害和慢性毒害2種,鎘的急性毒害主要表現為肺損害、胃腸刺激反應、全身疲乏、肌肉酸痛和虛脫等;慢性毒害主要表現為對骨骼、肝臟、腎臟、免疫系統、遺傳等的系列損傷,并誘發多種癌癥[25-27]。例如,20世紀60年生在日本神通川流域的“骨痛病”,原因就是當地居民食用鎘米造成的。因此,聯合國環境規劃署(UNEP)將其列為具有全球性意義的危險化學物質[28]。
4 土壤鎘污染的治理方法
為了有效利用現有的土地資源,減少鎘等重金屬人體造成的危害,需要采取有效措施治理和恢復受污染的土壤。目前,有關鎘污染土壤的治理方法有很多,主要有物理方法、化學方法和生物方法等。
4.1 物理方法 鎘污染土壤的物理修復方法主要有排土、客土、深耕翻土等傳統物理方法以及電修復技術、洗土法等??屯练ň褪菍⑽廴就寥犁P除,換入未污染的土壤,去表土法就是將污染的表土移去等。傳統的物理修復方法治理鎘污染效果非常明顯,如吳燕玉等[29]在張士灌區調查時發現去除表層土可使稻米中鎘含量降低50%。然而,這種方法需要耗費大量資金、人力物力,且移除的污染土壤又容易引起二次污染,因此難以在大面積治理上推廣。電修復技術,是指在土壤外加一個直流電場,土壤重金屬在電解、擴散、電滲、電泳等作用下流向土壤中的某個電極處,并通過工程收集系統收集起來進行處理的治理方法。胡宏韜等[30]研究發現,當試驗電壓為0.5W/cm時,陽極附近土壤中鎘的去除效率達到75.1%;淋濾法和洗土法是運用特定試劑與土壤重金屬離子作用,然后從提取液中回收重金屬,并循環利用提取液。據報道,美國曾應用淋濾法和洗土法成功地治理了包括鎘在內的8種重金屬,治理了2.0×104t污染的土壤,且重金屬得到了回收和利用,而且整個治理過程中沒有產生二次污染[20]。
4.2 化學方法 化學法是指通過在土壤中施用化學制劑、改良劑,增加土壤粘粒和有機質,改變土壤氧化還原電位和pH值等理化性質,使土壤鎘發生氧化還原等作用,降低鎘的生物有效性,以減輕對其它生物的危害[31-32]。目前,磷酸鹽、石灰、硅酸鹽等是化學法處理鎘污染土壤中常用物質。Gworek[33]等在研究中發現利用沸石等硅鋁酸鹽鈍化土壤重金屬能顯著降低污染土壤中鎘的濃度。總體而言,化學方法具有操作簡單、治理效果、費用適中等優點,缺點是容易再度活化重金屬。因此,該方法適用于重金屬污染不太嚴重的地區,對污染太嚴重的土壤不適用[4,20]。
4.3 生物方法 生物方法是指通過某些特定微生物、動物或植物的代謝活動,吸附降解土壤污染物質、降低土壤重金屬生物活性的治理方法,具有土壤擾動小、原位性、不產生二次污染等優點,一般分為微生物修復、動物修復、植物修復3種。
4.3.1 微生物修復 微生物修復是指利用土壤微生物固定、遷移或轉化土壤中的重金屬,從而降低重金屬毒性,主要包括生物富集和生物轉化2種作用方式。生物富集作用指微生物的積累和吸附作用;生物轉化作用指微生物對重金屬的氧化和還原作用、重金屬的溶解和有機絡合配位等[34]。例如,吳海江[35]利用分離獲得的菌株對鎘的去除率高達60%,吸附量達54mg/kg;張欣等[36]在模擬鎘輕度污染試驗中通過施入微生物菌劑使菠菜植株鎘含量平均下降14.5%。
4.3.2 動物修復 動物修復是指利用土壤中某些低等動物的代謝活動來降低污染土壤中重金屬比例的方法。例如,Ramseier等[37]研究發現蚯蚓具有強烈的鎘富集能力,當土壤鎘濃度為3mg/kg時,蚯蚓的鎘富集量可以達到120mg/kg。但由于低等動物生長受環境等因素的嚴重制約,該項技術在實際應用中受到了一定限制[20,28]。
4.3.3 植物修復 植物修復是指利用超富集植物吸附清除土壤鎘污染的原位治理方法,具有實施較簡便、投資較少、破壞小、無二次污染等優點,是一種環境友好型修復技術[20,34]。目前,全世界已發現500多種富集重金屬的植物,其中部分植物對土壤鎘具有強烈的富集作用,表現出對鎘的選擇性吸收,如蕪菁、菠菜、煙草、向日葵等[12]。近幾年來,我國在利用植物修復鎘污染土壤方面取得了不少成果,例如,蔣先軍等[38]研究發現印度芥菜、劉威等[39]發現寶山堇菜等屬于鎘超積累植物,這些發現都可以應用于鎘污染土壤的治理與恢復工作。
5 展望
2014年《全國土壤污染狀況調查公報》顯示,我國土壤鎘污染物點位超標率達到7.0%,鎘是我國耕地、林地、草地和未利用地的主要污染物之一,土壤鎘污染日趨嚴重。因此,要積極開展切實有效的管理控制、污染防治綜合治理等,首先,從源頭上控制鎘對土壤的污染,采取清潔生產與資源循環利用措施,減少甚至避免各類鎘污染物進入土壤環境;其次,加強鎘污染土壤修復技術的研究,特別是植物修復技術和微生物技術;再次,發展聯合修復技術,將生物修復與物理化學法、工程措施和農藝措施有效結合起來,開展多學科聯合的生態修復。只有這樣,才有可能修復已經被鎘等重金屬污染的土地,保護未被污染的土地資源,實現自然與社會的健康、可持續發展。
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全國土壤污染狀況調查公報范文5
環境科學治理涵蓋自然環境和人文環境的治理。就自然環境而言,包括市容市貌、大氣污染、水污染、土壤污染、水土流失防治以及跨地區資源調配等。建設生態文明、保護生態環境逐漸成為各地區的主要以及重點工作。
一、市容環境治理取得的實效
從目前的狀況來看,市容環境的治理取得一定實效,從以下幾個方面可窺一斑:一是環境建設與治理的重點工程立足于生態文明建設以及可持續發展,正在不斷滿足人民群眾的需求,臟亂地區的環境面貌逐步改善;二是對于重點地區、主要街道環境景觀、老舊小區、老舊平房區、歷史文化保護區、風景名勝區、新城和小城鎮環境建設水平不斷提高,郊區、農村、薄弱地區、街巷環境水平在不斷改善,交通要道即鐵路、公路、地鐵和交通樞紐及周邊地區的環境質量也在不斷提高;三是從全國范圍來看,逐步構建了符合現代城市特點的環境衛生管理新模式,初步實現了精細、綜合、全程監管,城鄉環境衛生監管一體化的新格局正在形成;四是道路清掃保潔質量明顯提高,垃圾分類及處理結構進一步優化和調整。
二、大氣、水、土壤環境的現狀
在2014年開展的空氣質量新標準監測的161個城市中,只有9.9%的城市空氣質量達標,剩余90.1%的城市空氣質量不同程度超標。霧霾天氣出現在我國城市的范圍逐漸增大,而且污染程度也越來越嚴重。在中國環保部2014年的《中國人群環境暴露行為模式研究報告》中指出,在大氣污染物濃度相同的情形下,我國城市居民暴露于大氣污染中健康風險是農村居民的70%。
2014年,在全國202個城市中開展地下水監測工作,水質較差的城市占61.5%,只有10.8%的城市地下水質達到優良級別。這些監測點除了常規指標超標外,個別監測點檢測出砷鉛等重金屬超標。在中國環保部2014年的《中國人群環境暴露行為模式研究報告》中指出,在水中污染物濃度相同的情形下,我國居民經口飲水暴露的健康風險是美國的2.4倍。
2014年,環境保護部和國土資源部公布的《全國土壤污染狀況調查公報》顯示,中國的土壤污染較為嚴重。全國土壤總超標率為16.1%,其中重度污染點位比例為1.1%??傮w來看,重金屬超標問題以西南、中南地區為甚,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。
耕地土壤點位超標率為19.4%,主要污染物為鎘、鎳、銅、砷、汞、鉛、滴滴涕和多環芳烴。土壤鎘超標率7.0%,其中鎘重度污染點位比例為0.5%。幾年來,農業部門多次抽查結果顯示,中國約10%的大米存在鎘超標問題。
三、環境治理存在的問題
一是被動型治理;二是突擊性整治;三是環境治理重過程輕結果;四是權利分散,利益分割。要改變目前的環境治理狀態,就要實現四個轉變,即主動進行環境規劃建設、實現常態化環境管理、重視環境整治質量以及實現環境治理體制分區域一體化(如目前已經形成的珠三角經濟圈、長三角經濟圈、東三省,以及正在形成的京津冀都市圈以及“一帶一路”布局下的沿線城市),以此推動環境治理體系的完善以及環境治理能力的提高。
四、環境治理頂層設計的難點
唯有實現環境治理的頂層設計才能徹底改觀目前環境治理所存在的問題,那么,環境治理的頂層設計難點到底在哪里?筆者認為,一是行政體制的碎片化。碎片化的行政管理體制導致權利分散,利益分割,一定程度上造成了客觀需要的簡政放權與強大的體制運行習慣以及主觀意志形成的集權制之間存在著一時難以調解的矛盾;二是老生常談的二元問題,即政府與市場的博弈與平衡,政府該放的要放,市場該管的要管。2015年3月,中辦、國辦印發《關于推行地方各級政府工作部門權力清單制度的指導意見》,明確了地方各級政府公布權力清單的時間表。浙江省邁出了第一步,規定政府職責為“法無授權不可為”,同時規定市場“法不禁止即可為”,賦以市場自由權??梢哉f,必須有強大的整治意愿和強大的改革集團來推動政府釋權以及治理法治化,才能逐步改觀“上面千條線,下面一根針”的治理結構。
五、如何推動環境治理頂層設計
推動環境治理頂層設計究竟要從哪幾個方面入手?筆者認為,首先要從意識上高度重視。要有強大的整治意愿改變現在的政績觀,啟動綠色GDP2.0,尋求創新綠色GDP,形成理性、科學的國家統計核算體系;二要從技術手段上支撐。社會轉型靠什么?當然是強大的技術力量,幾次科技革命的導火索都是由于技術突破。要建設生態文明,必須依靠技術手段形成節能環保的社會服務體系;三是資金支持。資金支持要逐步打破現有的財政撥付方式,改變目前僅僅依賴財政補助的局面,在財政資金保障和維持好頂層設計以及宏觀調控的條件下,讓市場資金合理流入,使得財政資金真正發揮導向性和杠桿性的作用;四是企業轉型升級?!笆濉笔瞧髽I轉型升級的關鍵期,也是中國新能源革命爆發的關鍵期,企業要處理好發展與保護環境之間的關系,堅持“高效、節能、集約”發展路徑,借力新能源革命,借機生態經濟戰略,實現自我轉型升級的同時,推動中國生態文明建設真正落地。
作者簡介:
全國土壤污染狀況調查公報范文6
遙感技術具有宏觀性和現勢性強、綜合信息豐富等優勢,為礦區土壤重金屬污染評價提供了可行的方法。本文綜述了遙感技術在礦區土壤重金屬污染評價方面的研究,并對其進行了展望。
關鍵詞:
遙感;土壤;重金屬
1.引言
礦產資源是生產資料和生活資料的重要來源,人類社會的發展進步與礦產的開發利用密不可分。礦產的開采、冶煉、加工過程中大量的鉛、鋅、鉻、鎘、鈷、銅、鎳等重金屬以及類金屬砷等進入大氣、水、土壤引起嚴重的環境污染。根據2014年4月17日環境保護部、國土資源部的《全國土壤污染調查公報》,“全國土壤環境狀況總體不容樂觀,部分地區土壤污染較重,總的超標率達16.1%”、“在調查的70個礦區的1672個土壤點位中,超標點位占33.4%,主要污染物為鎘、鉛、砷和多環芳烴”。資源、環境是制約社會經濟發展的兩大瓶頸,如何克服這個瓶頸問題同時又能實現礦山開發的可持續發展,是我國社會必須面對和解決的緊迫的社會問題[1]。傳統的土壤重金屬污染監測方法有實驗室監測、現場快速監測等方法。實驗室監測方法雖然測量精度高,但是存在勞動強度大、采樣分析費時,適用范圍小的缺點;現場快速監測法雖然具有大面積、連續、高密度獲取信息的特點,但是還大多處于定性或半定量的試驗階段,易受周圍因素影響[2]。各種巖石、土壤、植被及水體等均有各自獨特的光譜特征。地物光譜特征的差異,是遙感技術識別各類地物的主要依據,也是應用遙感技術開展土壤重金屬污染評價的理論基礎。遙感技術以其宏觀性和現勢性強、綜合信息豐富等優勢,在礦區土壤重金屬污染評價中起到了積極的先導作用,并取得了良好的應用效果。一般情況下,土壤中的有機質、水分、鐵氧化物、重金屬等對土壤光譜反射率有一定影響。國外相關研究起步較早,始自20世紀六十年代土壤光譜研究[3]。國外有研究中表明,當土壤有機質含量超過2%,鐵氧化物、重金屬等光譜信息有可能被土壤中的有機質的光譜信息所掩蓋,進一步加大了光譜信息提取的難度;同時土壤的反射率會因鐵氧化物的存在而在整個波譜范圍內有明顯的下降趨勢,土壤的光譜反射率都朝著藍波方向下降,并且這種下降趨勢可以擴展到紫外區域[4],相關研究陸續拓展至礦區重金屬污染中來[5];國內自20世紀八十年代在云南騰沖系統地開展土壤光譜與理化性狀關系的研究[6~7],并于九十年代末開展遙感技術在礦區重金屬污染監測的探索。目前遙感技術對礦區土壤重金屬污染評價研究主要有兩個方向:一是植被反演。根據地表植被覆蓋以及重金屬在植被根莖、葉片中富集,植被在重金屬脅迫下葉綠素等光譜特征發生變化的特點,通過植被光譜數據反演土壤中的重金屬含量,間接評價重金屬污染。二是土壤監測。利用重金屬對土壤波譜特性的影響,通過土壤光譜數據監測重金屬含量[8-10]。
2.植被反演方法
植被在生長發育的過程中,礦區土壤中的重金屬被吸收和富集,對植物的產生的影響主要體現在長勢方面產生了生物地球化學效應,如色素含量、水含量、葉面溫度的變化,進而影響植被的光譜反射率,植被光譜的變化能夠在遙感光譜信息中有所體現?;谝陨险J識,可以通過植被光譜信息、波譜曲線變化的分析提取污染信息[11]。不同植物對重金屬敏感性不同,重金屬脅迫導致植物體內生物化學成分發生改變,使電磁波譜反射特性不同。植被反演方法的原理是,運用遙感技術研究重金屬污染條件下植被光譜特征變化,建立植被光譜特征與重金屬污染條件下植被生長狀態參數變化之間的關系[7];研究葉綠素含量與重金屬污染之間的關系,分析葉綠素變化敏感的光譜指數及其響應規律,并進行了區域應用與驗證[11-13]。研究表明,隨著土壤中重金屬含量增加,植被近紅外、可見光反射光譜特征發生顯著變化,表現為可見光光譜反射增強,近紅外光譜減少,紅邊移動范圍減少[14-15]。此方法適用于礦區植被覆蓋較茂密的區域。王杰等(2005年)以江西德興銅礦去為實驗區,采用美國陸地衛星(Landsat)ETM+數據,采用比值分析、彩色合成、影像融合等方法增強影像視覺效果,對污染區的植被的波譜曲線與正常區的同種植被的光譜特征作對比,總結出受毒化植物葉冠的波譜形態與正常植物葉冠的波譜形態相比發生的形態變異的特征,總結對照區和污染區植被的波譜特征差異和各污染區的受污染程度,分析出不同污染區植物的受毒害程度[16]。雷國靜等(2006年)在南方植被茂密區離子型稀土礦區采用高分辨率QuickBird遙感數據采取坐標換的方式,消除土壤信息干擾,獲取了較真實的植被受污染影響程度的信息,運用了歸一化植被指數密度分割方法和通過旋轉二維散點圖獲得植被綠度方法來提取植被污染信息,取得了較好的效果[17]。李新芝等(2010年)以肥城煤礦區為實驗區,將SPOT-5數據2.5米分辨率的全色波段進行小波變換、主成分分析等融合方法提高圖像的空間信息量,綜合運用纓帽變換、植被與土壤相關性分析、支持向量機分類等方法提取礦區植被信息,并制作了植被等級分布圖,確定了不同污染程度的植被覆蓋面積,與礦區污染分布的規律具有較好的一致性[11]。黃鐵蘭等(2014年)以廣東大寶山礦區及周邊10公里范圍作為研究區,分別以ASTER及QuickBird為數據源,采用植被指數法和植被綠度法對植被污染信息進行識別,對獲取的植被綠度信息圖像進行密度分割,獲得植被污染程度及分布情況。同時建議大范圍的礦山植被污染信息的識別,考慮到項目綜合成本等因素,采用ASTER等低分辨率的數據源,選擇植被綠度指數法進行識別。對于小范圍的典型礦區,可選用QuickBird等高分辨率的數據源,用植被指數法進行識別[18]。由于混合像元、大氣效應的存在,植被信息提取過程中容易出現錯分、漏分現象;相關系數的設置易受經驗的影響。同時信息提取易受云層、山體陰影和人類生產活動的影響,均存在一定的誤提現象。未來應加強信息提取技術、多源遙感數據在植被反演中的應用研究,以解決上述問題。
3.土壤監測方法
土壤是由多種物理化學特性不同的物質的組成的混合體,例如有機質、重金屬、水、其他礦物質等。各種物質均有發射、反射、吸收光譜的特性,都會對土壤光譜特征產生影響,同時植被覆蓋也對土壤光譜的監測有較大影響,因此對于通過土壤光譜數據直接監測土壤重金屬含量的研究,尚處于探索階段。土壤監測方法的原理是,利用光譜分析方法室內測定土壤發射光譜數據,經線性回歸分析或指數回歸分析、標準化比值計算、特征光譜寬化處理后,利用回歸分析方法建立重金屬元素含量與發射率變量之間的土壤重金屬反演模型,定量反演出礦區土壤重金屬含量[19-23]。此類方法適用于植被覆蓋率較低的地區。ThomasKemper等(1998年)在西班牙Aznalcóllar尾礦庫潰壩事件土壤重金屬污染監測中,基于多元線性回歸分析(MLR)和人工神經網絡(ANN)方法分別通過化學分析、特征光譜--近紅外反射光譜(0.35−0.35μm)手段監測土壤重金屬含量,兩種手段對As、Fe、Hg、Pb、S、Sb等六種元素監測有較高的相似度。為相似礦區環境的監測提供了較好的借鑒意義[13]。李淑敏等(2010年)以北京為研究區,研究土壤中8種重金屬(Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb、Hg)的含量與熱紅外發射率的關系,分析了土壤重金屬的特征光譜,并模擬預測了重金屬含量的回歸模型,為基于遙感光譜的土壤重金屬含量監測奠定了基礎[24]。宋練等(2014年)以重慶市萬盛采礦區為研究區,通過光譜特征物質之間的自相關性來分析土壤中光譜特征物質,在回歸分析的基礎上建立As、Cd、Zn重金屬含量的遙感定量反演模型,監測三種重金屬含量,結果表明土壤在近紅外波段和可見光波段的反射值比值與土壤中As、Cd、Zn含量存在較好相關性[25]。部分研究對波段選擇和光譜分辨率的重要性認識不高,影響了重金屬元素光譜信息識別、重金屬污染預測精度;土壤中絕大部分重金屬,如鉛、鋅、鉻、砷等在可見光—近紅外波段區間的光譜特征較弱,易被植被、土壤波譜信息掩蓋,對直接利用土壤重金屬光譜特征來提取污染信息帶來了難度。研究發現,鐵氧化物的波譜特征較明顯,今后需加強土壤中重金屬與鐵氧化物相關性的研究,以提高污染信息提取的準確性。
4.未來展望
近年來,遙感技術用于礦區土壤重金屬評價取得了一定進展,今后要在以下幾個方面尋求突破:
(1)研究遙感信息提取新技術新方法。地物波譜特性易受土壤成分、大氣效應、植被等環境噪音的影響,需進一步加強波譜信息提取技術的研究,以提高遙感信息提取的準確性。
(2)加強田間光譜測量研究。目前對土壤重金屬監測僅局限于實驗室級別的光譜監測,需要進一步探討其他因素對重金屬吸附的影響以建立準確的土壤重金屬含量光譜估算模型,并進行大量而精確的實驗室與田間的光譜測量工作。
(3)由定性監測向定量監測轉變。遙感技術在礦區土壤重金屬污染評價方面的研究大多是定性或半定量評價,尚達不到定量評價。需在遙感反演土壤污染信息模型與理論方法、土壤重金屬含量與光譜變量的相關關系等方面加強研究,以接近或達到定量評價污染的水平,進而利用遙感技術評價大面積土壤污染及修復。
(4)研制高性能的衛星,提高遙感信息獲取能力。作為中國16個重大科技專項(2006年~2020年)之一的高分辨率對地觀測系統已進入全面建設階段,其中2014年8月發射升空的高分二號衛星空間分辨優于1m,這必將改變遙感數據普遍采用國外遙感數據(SPOT、Landsat、QuickBrid等)的局面。
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