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土壤的主要污染物范文1
關鍵詞：土壤污染調查；地統計條件模擬；污染概率；局部空間變異；污染區范圍；布點優化；
作者簡介：謝云峰(1981—)，男，副研究員(博士)；E-mail：xieyf@craes.org.cn；
1引言(Introduction)
土壤采樣調查是獲取土壤污染物空間分布信息最重要的手段，采樣調查結果的精度直接影響污染風險評價結果的準確性和風險管理決策的合理性.土壤污染調查包括土壤樣點布設、樣品采集、污染物含量分析等環節.實際工作中，通常認為污染物分析方法的準確性是影響污染物調查準確性的最主要因素(Crumblingetal.，2001)，而忽略了土壤采樣布點方案的重要性.大量研究表明，污染物在土壤中的空間分布表現出明顯的空間變異性，人類活動影響越大的區域，局部變異程度越大(Thompson，1996；叢鑫等，2009；杜平等，2006；張娟等，2014；鄭一等，2003).針對空間變異性較大的環境要素，樣點布設方案是影響調查結果準確性最主要的因素之一.Jenkins等(1997)對土壤中三硝基甲苯污染的調查結果表明，至少95%的變異度(統計方差)是由采樣位置導致，而含量分析(室內分析和現場分析)手段對變異度的貢獻不超過5%.其他類似研究也表明，土壤采樣導致的不確定對污染物含量測定不確定性的貢獻超過50%(Argyrakietal.，1997；Theocharopoulosetal.，2001；Jenkinsetal.，1999).因此，科學合理的土壤采樣布點方案對保障污染調查結果的精度非常重要.現有的土壤污染調查布點方法主要包括判斷性采樣和非判斷性采樣(姜成晟等，2009)，其中，判斷性采樣主要根據已有先驗知識設計采樣布點方案，并在潛在的高污染風險區域加大采樣密度(UKEnvironmentAgency，2000)；當缺乏場地污染物分布的背景信息時，就只能采取非判斷性采樣方法，如隨機采樣、均勻網格布點采樣等(Thompsonetal.，1995；USEPA，1989).傳統的土壤污染調查布點方法主要用于對污染物總體(平均含量)的最佳估計(Brusetal.，1999)，樣本量主要取決于污染物含量的空間變異程度.土壤污染治理過程中，污染調查主要關注目標污染物的超標程度及污染區范圍.因此，以總體估計為目標的傳統土壤污染調查布點方法對土壤污染范圍的估計精度通常不能滿足修復決策的需求(劉庚等，2013；謝云峰等，2010).近年來，應用地統計學方法來提高土壤污染調查精度已成為研究熱點之一(D'Or，2005；Demougeot-Renardetal.，2004；Juangetal.，2005；VanGroenigenetal.，1999；VanToorenetal.，1997)，該方法基于土壤污染物空間分布的自相關性，優化土壤調查布點空間布局，可提高土壤污染調查效率(Burgessetal.，1981；Demougeot-Renardetal.，2004；Englundetal.，1993；閻波杰等，2008；趙倩倩等，2012).雖然基于地統計學和條件模擬方法的樣點布設方法效率最高(Jonesetal.，2003)，但在土壤污染調查過程中卻很少用于土壤污染調查布點優化(Verstraeteetal.，2008).
為了獲得準確的土壤中污染物空間分布信息，土壤污染調查通常包括污染初步調查、污染詳查等多個階段.初步調查的主要目的是識別土壤主要污染物及潛在污染區域，通常樣本量較少.污染詳查是在初步調查基礎上，在潛在的污染區域增加樣點，確定污染區的范圍及其污染程度.土壤污染調查方案的誤差主要包括污染區被低估和清潔區被高估(Marchantetal.，2013；Ramseyetal.，2002)，其中，前者會導致污染區面臨的污染風險不能得到有效控制，后者會導致不必要的修復投入.為了獲取準確的污染區信息，通常需要增加樣本量，但這會導致采樣分析成本的增加.高效的采樣方案是將采樣調查成本與調查不確定性導致的經濟損失的總成本降到最低(Ramseyetal.，2002).采樣方案優化的目的就是要尋求降低污染修復不確定性的最佳樣本量(Demougeot-Renardetal.，2004).土壤污染物的空間分布受污染來源、環境條件、污染物性質等因素的綜合影響，其在空間上表現出不同程度的空間相關性和變異性，對土壤污染物空間變異性的描述準確與否是影響調查結果的關鍵.本研究結合土壤污染調查的特定需求，提出基于污染概率和污染物局部空間變異特征的土壤污染調查加密布點方法，以提高土壤污染調查方法對污染區范圍和污染程度的估計精度，并為土壤污染調查提供方法學支持.
2土壤污染調查加密布點方法(Samplingdesignoptimizationprocedurefordetailedsoilpollutioninvestigation)
土壤污染調查結果的不確定性主要出現在污染物含量過渡區域(劉庚等，2013；謝云峰等，2010；Xieetal.，2011)，為此，該研究針對污染調查結果的不確定性，提出土壤污染調查加密布點的工作流程和方法(見圖1).土壤污染調查加密布點的2個核心問題分別為確定需要加密布點區域和樣點布設方法.
2.1加密布點區域的確定方法
由于土壤污染治理僅關注污染物含量超過相關環境標準或修復目標值的區域，因此，提高污染區范圍的估計精度就顯得尤為重要，加密布點法正是基于這一需求而提出.由于初步調查階段已經獲得了一定的污染物分布信息，所以在加密詳查階段只需要針對污染分布信息不確定性較大的區域進行補充調查即可，其中，不確定性區域是指污染物空間分布精度低于修復決策需求精度的區域.
為了定量評估土壤污染調查的不確定性，該研究引入土壤污染概率方法.基于初步調查數據，利用概率制圖方法預測土壤污染物超過環境標準或修復目標值的概率，常用的概率制圖方法有地統計條件模擬方法、指示克里格方法等.其中，地統計條件模擬方法包括多種模擬算法，如序貫高斯模擬、序貫指示模擬等.污染概率的取值范圍為0~1，概率值越高，可優先判定為污染土壤；相反，污染概率值越低，可優先判定為清潔土壤.概率制圖結果中，概率值介于高值和低值之間者即為不確定性區域，需要進一步補充調查確認.假定某污染土壤地統計條件模擬的污染概率閾值范圍為0.1~0.8，設定污染概率閾值和清潔概率閾值分別為0.5和0.3，則污染概率為0.5~0.8者為污染區域，0.1~0.3者為清潔區域，0.3~0.5者即是需要加密調查的區域.
不確定性區域污染概率值較低的可能原因為：①區域內污染物含量較低；②區域屬污染區域，并且樣本量較少.為了進一步探究其具體原因，該研究引入局部變異特征方法.基于初步調查數據，分析土壤污染物含量的局部變異特征(包括變異系數、方差、自相關性等)，如果局部變異性較大，表明土壤中污染物含量空間分布差異較大；反之，則表明污染物含量空間分布差異較小.對于局部變異性較大者，通常是污染物含量高值區向低值區的過渡區域，也是調查結果不確定性較大的區域；對于變異性較小者，通常是高值集中或低值集中的區域，調查結果的可靠性較高.因此，根據土壤污染物的局部變異系數，將土壤污染調查結果劃分為不確定性區域和確定性區域.假定某污染土壤局部變異系數為20%~200%，設定變異系數閾值為100%，則變異系數為100%~200%者為不確定性區域；低于100%者為確定性區域.
綜合污染概率和局部空間變異系數確定的污染調查不確定性區域，即為污染調查加密布點的目標區域.
2.2不確定性區域樣點布設方法
不確定性區域樣點布設包括加密樣點的數量和樣點的空間位置.其中，加密樣點數量主要與不確定性程度相關，不確定性較大的區域，加密布設的樣本量也較大；樣點的空間位置主要與污染物含量空間變化趨勢相關，主要利用趨勢分析方法分析土壤污染物空間變化規律，沿著土壤污染物含量變化的方向布設加密樣點.
本研究提出的污染調查加密布點方法的主要目的是為提高污染區范圍的估計精度.在初步調查結果的基礎上，結合污染概率和局部變異系數方法確定加密布點的目標區域，再根據土壤污染物含量分布的空間變異性及其變化趨勢，確定加密樣點的布設方案.該方法可優化加密布點的位置，降低加密布點的數量，提高加密布點的效果，從而在保證調查精度的前提下，降低調查成本.
3加密布點方法案例驗證(Validationofthesamplingdesignoptimizationprocedurefordetailedsoilpollutioninvestigation)
3.1案例區概況
案例數據來源于某重金屬污染場地，場地面積約14.50km2.按照200m間隔進行均勻采樣，在部分高污染區域適當增加樣本量，共采集359個土壤樣品.土壤污染調查結果表明，土壤重金屬Cu、Pb、As、Cd等污染物都存在不同程度的污染.以該場地土壤Cd污染為例，開展土壤污染調查詳查加密布點優化方法研究.
3.2樣點加密布點方案
案例驗證研究過程中并不實際開展土壤污染初步調查布點取樣，以及初步調查結果分析和詳查加密布點工作.而是利用案例場地已有的359個調查數據，采用空間抽樣的思路，模擬開展土壤污染初步調查和加密詳查布點過程.具體操作步驟為：首先基于案例數據的359個樣點數據，進行模擬的土壤污染初步調查.根據圖1的工作流程可知，土壤污染物空間變異特征研究和土壤污染不確定性區域確定是土壤詳查加密布點的2個最重要的環節.地統計學的半方差分析方法是最常用的空間變異特征研究手段之一，為了獲取比較準確的土壤污染物的空間分布規律，需要有足夠的樣本量.因此，在初步調查階段，將研究區域劃分為10×10的網格，落在網格內的土壤樣點作為初步調查樣點，當網格內有多個土壤樣點時，隨機選取其中一個，由此共獲得土壤初步調查樣點97個，樣點間平均距離約為386m.在初步調查的97個樣點數據的基礎上，利用本研究提出的加密布點方法進行加密布點.具體步驟為：基于初步調查數據，利用地統計學方法分析場地土壤Cd含量(w(Cd))的空間分布規律.利用條件模擬方法預測該場地土壤Cd污染概率(圖2a).基于污染概率預測結果，設定污染概率閾值(Pt)和清潔概率閾值(Ct)，污染區域確定方法如式(1)所示.土壤Cd污染概率閾值和清潔概率閾值分別設定為0.8和0.2，基于污染概率劃定的不確定性區域見圖2b；在此基礎上，結合土壤污染局部變異特征(圖2c)，將局部變異性大于變異系數閾值(CVt)的區域劃定為不確定性區域(圖2d)，變異系數閾值設定為局部變異系數最大值的75%(式(2)).綜合污染概率和局部變異系數的結果，即為土壤污染詳查布點的優先區域，根據土壤污染物空間結構分析結果，沿著污染物含量變化的方向確定加密樣點的位置(圖3a).由于該研究是模擬研究，如果在最佳的采樣位置沒有樣點數據，就選擇鄰近樣點作補充，土壤詳查加密樣點為57個，布點方案見圖3b.將加密布點后的污染調查結果與案例場地359個數據獲得的結果進行對比，評價加密布點的效果.
式中，Rp為污染概率分區，Z(x)為條件模擬預測的土壤污染物含量，Zc為土壤污染評價標準，Pt為污染概率閾值，Ct為清潔概率閾值，Rcv為污染變異系數分區，CVx為局部變異系數，CVt為變異系數閾值.
3.3數據處理方法
利用GS+7.0軟件進行土壤污染物含量的空間結構特征分析.樣點污染物含量局部變異特征是在樣點VORONOI圖的基礎上，借助ArcGIS10.1的GeostatisticalAnalyst工具，計算每個樣點及其鄰近樣點的變異系數.采樣網格、初步調查樣點設計及所有空間制圖均在ArcGIS10.1軟件中實現.土壤污染物含量條件模擬及污染概率計算在GSLIB(GeostatisticalSoftwareLibrary)中實現(Journeletal.，1998).地統計學條件模擬方法較多，該研究采用最常用的算法之一序貫高斯模擬方法(SequentialGaussianSimulation，SGS)(謝云峰等，2015)，該方法算法簡單、靈活、計算方便，其基本思路為：根據現有樣點數據計算待模擬點污染物濃度的條件概率分布，從該分布中隨機取值作為模擬實現；將得到的每一個模擬值，連原始樣點數據一起作為條件數據，進入下一個點的模擬.
3.4結果與討論
3.4.1土壤Cd統計特征的估計精度
由表1可見，土壤Cd污染初步調查樣點(97個)與污染詳查樣點加密后(154個)的統計特征很相似，平均值差異僅為0.01mg·kg-1.加密詳查后樣本的變異系數降低.與總體樣本相比，初步調查和加密詳查這2個階段采樣的Cd平均值都偏高，誤差為5.40%.變異系數較總體分別降低2.79%和6.71%.初步調查平均值的估計精度較高，而加密詳查并沒有進一步提高平均值的估計精度.在污染詳查階段，由于在土壤污染空間變異較大的區域增加了樣點，因此，其變異系數降低.
3.4.2土壤污染區面積的估計精度
土壤污染調點關注的是污染信息的識別精度.初步調查和加密詳查階段，根據樣點w(Cd)超標率(表2)估算的污染區面積所占比例分別為68.04%和70.13%，比所有樣本的估算結果分別高3.14%和5.23%.污染概率預測結果表明，當污染概率閾值為0.8時，污染概率預測的污染區面積所占比例在53.58%~57.84%之間，比樣點超標率估計結果低7.06%~16.39%.基于超標率估算污染區面積，意味著當某個采樣網格內的土壤樣點污染物含量超標時，則判定該網格超標.樣點加密詳查后，增加的樣點都位于污染概率較高的區域，因此，總體樣點中污染區域樣點的比例增加，導致污染面積估計結果增大.
初步調查和加密詳查這2個階段估計的污染區面積非常接近，樣點加密后污染概率預測的污染區面積僅增加0.16%，初步調查與加密詳查估算的面積均小于總體樣本的估計結果，污染面積低估4.10%.為了評價污染區范圍空間位置的預測精度，將不同采樣階段預測的污染區范圍與總體樣本預測的結果進行空間差值運算，并根據差值結果將污染區空間位置預測精度分為相同、低估和高估3種情況.相同表示污染程度預測結果一致，低估表示污染區被預測為清潔區，高估表示清潔區被預測為污染區(圖4).從污染區的空間位置精度來看，初步調查污染區面積預測的準確度為79.35%，分別有12.45%的區域污染程度被低估，8.20%的區域污染程度被高估.加密詳查后，污染區面積預測的準確度提高到86.10%，污染程度被低估和被高估的面積分別降至9.00%和4.90%.
土壤Cd平均值估計結果表明，在初步調查階段，其估計精度就已達到94.00%以上，而污染區的估計精度僅為79.35%.表明在土壤污染調查過程中，平均值或土壤污染統計特征的估計精度，并不能反映污染區范圍的估計精度.土壤污染治理過程中，污染區空間分布信息比平均值更重要，直接影響到修復成本的估計.本研究提出的土壤污染詳查加密布點方法，在保證土壤污染總體平均含量估計精度的前提下，顯著提高了污染區面積的估計精度；加密詳查后，污染區面積的估計誤差為4.10%，空間位置精度為86.10%，比初步調查精度提高了6.75%；土壤污染調查的樣本量顯著降低，初步調查和加密詳查的樣本量僅為總體的42.90%.
本研究的樣點優化思路是在不確定性較大的區域內增加樣點，不確定性區域的界定標準為條件模擬的污染概率和局部變異系數.從圖2可知，不確定性區域主要分布在污染區邊緣，在這些區域增加樣點密度，能顯著提高污染區空間位置精度.初步調查過程中，污染程度被低估時，污染區域被誤判為清潔區域(見圖4左下角和左上角的綠色區域)；樣點優化過程中，清潔區域不會補充調查樣點，因此，優化后的結果仍然是被低估.污染程度被低估與初步調查布點、污染概率閾值選擇有關.由于沒有污染物分布相關的背景信息，網格隨機采樣布點法對總體平均含量和變異程度的預測精度較高，對局部污染信息的預測精度較低.在初步調查前，收集場地污染源排放、土地利用方式、土壤理化性質、水文地質條件等影響污染物空間分布的相關信息，輔助調查樣點設計，可以提高對污染區識別的精度(Falketal.，2011).污染概率閾值選擇對加密點的空間分布有較大影響，如果選擇的污染概率閾值過低，就會導致被高估的區域不能被識別；概率閾值過高，則會導致不確定性區域增大，需加密的樣本過多，從而降低加密效率.本研究為了獲取較大的不確定性區域，選擇了較高的污染概率閾值和較低的清潔概率閾值，用于檢驗樣點優化方案的效率.在具體應用中，應結合研究區的特點和調查目標，選擇適宜的污染概率閾值，進一步提高樣點優化方案的效率.加密詳查樣點優化過程中，基于污染概率和局部變異系數篩選出不確定性較大的區域，該研究并沒有在這些區域增加樣點，而是根據已有的樣點數據，基于距離鄰近原則，用鄰近樣點替代最佳位置的樣點.增加的樣點在空間位置上并不是最優化的，這可能會降低樣點優化的效率.實際應用中在最佳的空間位置補充樣點，應該會取得更好的調查效果.
本研究提出的加密布點方法的核心是在污染預測結果不確定性的區域，根據污染物空間分布規律補充調查樣點.如圖1所示，在污染物空間分布、污染概率預測、預測結果不確定性評價等階段都應用了地統計學方法.根據地統計學方法的基本假設，應用該方法時要求污染物空間分布具有顯著的空間自相關性.大量的研究結果表明，重金屬、多環芳烴等污染物在土壤中的空間分布都表現出明顯的空間相關性(胡克林，2004；鄭一等，2003).因此，地統計學方法是適用的.對某些污染物，如化工場地的氯代烴污染等，這類污染物主要是通過泄漏釋放到土壤中，然后通過土壤孔隙進一步向下遷移.在水平空間上，存在泄漏的區域就會檢出污染物，沒有泄漏的區域就不存在污染(韓春梅等，2009)，因此，這類污染物在空間上自相關性較差，本研究提出的加密布點方法就不適用.土壤中污染物空間分布受污染源分布及釋放特征、區域環境條件、污染物性質及環境行為特點等多種因素的綜合影響，在不同尺度上會表現出不同的空間分布規律.針對具體區域開展污染調查時，需綜合考慮污染物空間分布的影響因素，同時可借鑒前期研究和其它類似研究的成果，初步分析土壤中污染物的空間分布特征，在此基礎上，進行初步調查布點.基于初步調查結果，應用地統計學方法研究污染物空間分布規律，如果污染物具有較好的空間自相關性，就可以采用本研究的方法進行加密布點優化，否則，本研究的方法就不適用.加密布點是在初步調查結果的基礎上，通過辨識污染物的空間分布規律，結合污染調查的要求，開展詳查布點優化.因此，初步調查的可靠性會直接影響加密布點的效果.地統計學應用半方差分析研究污染物的空間自相關性.相關研究表明，樣點數量和空間分布會直接影響半方差分析結果的準確性(Goovaerts，1999).從樣點數量來看，由于污染物類型、研究區域條件的差異，不同研究的結論不太一致，通常認為樣點數小于60時，難以獲得較準確的半方差(秦耀東，1998).在具體應用時，可根據半方差函數的擬合效果，評估樣點數是否足夠.從樣點空間分布來看，為評估污染物在不同距離和不同方向上的空間分異規律，初步調查樣點應盡可能在研究區域內均勻分布，在不同距離和方向上都有足夠的樣點數用于分析污染物的空間分布規律，可幫助提高加密布點優化的效率.
4結論(Conclusions)
1)土壤污染調查布點方法對土壤污染物含量的估計精度較高，案例場地土壤中Cd平均值的預測誤差為5.40%，變異系數的預測誤差為6.71%.
土壤的主要污染物范文2
關鍵詞：污染土壤；土壤污染；微生物修復
中圖分類號：X53文獻標識碼：A文章編號：1674-0432（2012）-02-0079-2
隨著工農業的發展以及農用化學物質用量和種類的增加，土壤污染日趨嚴重，污染程度不斷加劇，污染土壤面積逐年擴大，土壤污染成了全世界普遍關注和研究的主要環境問題。
1 我國土壤污染的現狀及危害
土壤污染是指人類活動所產生的污染物從而使土壤的性質、組成及性狀等發生變化，導致污染物質在土壤中的積累，破壞了土壤的自然生態平衡，使土壤的自然功能失調、土壤質量發生惡化的現象。
1.1 我國土壤污染的現狀
我國目前土壤污染主要表現在土壤污染程度加劇、污染類型復雜多樣以及對土壤污染認識和重視不夠，資金投入不足，防治土壤污染的法律依據及有關土壤環境評價標準體系不完善，防治土壤污染的措施缺乏有效性和針對性等。
1.2 土壤污染的危害
土壤污染與水污染、大氣污染有極大的不同，具備隱蔽性、滯后性、累積性、不可逆轉性和難治理性等特點，土壤一旦受到污染，則需要很長的治理周期和較高的投資成本，造成的危害也比其他污染更難消除，因此其造成的危害也大，主要表現在以下方面。
1.2.1 土壤污染導致嚴重的直接經濟損失 土壤污染后，有機、無機毒物在土壤中過多滯留，改變了土壤的理化性質，土壤鹽堿化、板結，破壞土壤生態平衡，直接影響土壤生態系統的結構和功能，造成嚴重的無法估量的經濟損失，僅以土壤重金屬污染為例，全國每年因重金屬污染而造成的經濟損失達就達200億元。
1.2.2 土壤污染導致生物品質不斷下降 因農田施用化肥，大多數城市近郊土壤都受到不同程度的污染。許多地方糧食、蔬菜、水果等食物中鎘、砷、鉻、鉛等重金屬含量超標或接近臨界值。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。
1.2.3 土壤污染危害人體健康 土壤污染后一方面造成有害物質在農作物中積累，并通過食物鏈進入人體，引發各種疾?。涣硪环矫?，污染土壤中的病原微生物也有可能通過各種途徑進入人體，引起人的疾病，最終危害人體健康。
1.2.4 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。
1.2.5 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。
2 污染土壤微生物修復技術的原理
微生物對污染土壤中污染物的降解與轉化是污染土壤微生物修復的基礎。污染土壤微生物修復技術的原理就是采用一定的工程技術，篩選能高效降解污染物的優良微生物菌種，人為創造有利于優良降解微生物生長的環境條件，結合工程技術，促進微生物對污染土壤中的污染物的降解與轉化，使污染土壤恢復到污染前的水平，根據污染土壤類型的不同，主要介紹重金屬污染土壤和有機污染土壤的微生物修復原理。
2.1 重金屬污染土壤
重金屬污染土壤的微生物修復原理主要是通過微生物對土壤中重金屬的固定、移動或生物轉化，改變重金屬在土壤中的環境化學行為，從而達到生物修復的目的，主要包括生物富集和生物轉化。在重金屬污染土壤中，本身存在或人為加入一些對有毒重金屬離子具有抗性的特殊微生物類群，這些特殊微生物類群能夠把重金屬進行生物轉化，其主要轉化機制包括微生物對重金屬的生物氧化、還原、甲基化、重金屬的溶解和有機絡合，從而改變其毒性，使重金屬污染土壤得到修復。
2.2 有機污染土壤的微生物修復原理
有機污染土壤的微生物修復原理主要是大部分有機污染物可以被微生物胞外或胞內降解、轉化，降低其毒性或使其完全無害化。微生物對有機物的胞外降解主要是微生物能夠分泌降解有機污染物的胞外酶；微生物胞內降解主要是污染物能通過主動運輸、被動擴散、促進擴散、基團轉位及胞飲作用等進入微生物細胞內后，由微生物細胞分泌胞內酶降解。降解作用主要有氧化作用、還原作用、基團轉移作用、水解作用以及酯化、縮合、氨化、乙?；㈦p鍵斷裂及鹵原子移動等類型。
3 污染土壤微生物修復技術的影響因素分析
污染土壤微生物修復過程實質上是微生物對污染物的降解與轉化過程。因此，在選擇利用和實施污染土壤微生物修復技術時，一定要考慮其影響因素，以保證微生物修復的效果。主要包括以下六個方面。
3.1 微生物的種類和性質
污染土壤微生物修復技術中，對修復起核心作用的是微生物。選擇優良的微生物菌種，是污染土壤微生物修復取得良好效果的前提。用作污染土壤微生物修復的微生物有土著微生物，外來微生物，基因工程菌（GEM）三大類。土著微生物存在生長慢，代謝活性不高，但適應快，目前在大多數微生物修復工程中實際應用的都是土著微生物；外來微生物是指為了提高污染物的降解速率，人為接種的一些降解污染物的高效菌，采用外來微生物接種是會受到土著微生物的競爭，因此要加大接種量；菌因工程菌是采用遺傳工程手段將多種降解基因轉入同一微生物中，從而獲得更廣譜的降解能力，但基因工程菌的實際應用在美、日等國，受立法控制。因此，污染土壤微生物修復技術中微生物的選擇，對修復效果起關鍵作用。
3.2 微生物營養鹽
污染土壤微生物修復過程中，為使污染物達到完全降解或是降解更充分，必需供給處理微生物合理的營養。因為在污染土壤中，污染物過量積累，可能品種單一，營養元素嚴重失衡，因此，在處理過程中，一定要添加營養鹽。營養鹽的添加，一定要通過可行性實驗確定。
3.3 溶解氧
土壤具有團粒結構，是氣、固、液三相體系。污染土壤因污染物種類和數量不同，溶氧也有差別。良好土壤溶氧在5mg/L左右，污染土壤由于污染物而變低。為保證污染土壤微生物修復過程中微生物的生長和對污染物的充分降解及有效轉化，一定要保證氧的供給。在工程實際中，常采用鼓風機向地下鼓風以補充污染土壤中的氧。
3.4 共代謝基質
微生物對環境中污染物質之所以有強大的降解與轉化能力，除了因為它本身個體小，比表面積大，種類多，分布廣，適應力強，代謝類型多樣，代謝速率快外，還有一個重要的特點，就是微生物具有共代謝作用。在污染土壤中添加化學結構與污染物類似的共代謝基質，一方面，可以富集共代謝微生物；另一方面共代謝基質能促使微生物對難降解污染物的分解。因此共代謝基質的種類和數量是影響污染土壤微生物修復技術效果的一個很重要因素。
3.5 污染土壤的特性
污染土壤的特性影響修復過程中污染物和微生物的相對活性，最終影響修復速度和程度。土壤可分為氣體、水分、無機固體和有機固體四個組分，有機固體能吸附阻留有機污染物，降低其在土壤中的運動性，同時這種固定化分延長微生物對有機污染物的降解與轉化。
3.6 污染物的物理、化學性質
污染土壤中污染物的物理化學性質也是影響污染土壤微生物修復技術的一個重要因素。主要包括淋失與吸附、揮發、生物降解和化學反應四個方面的性質。了解污染土壤污染物的性質是判斷能否采用微生物修復以及采取相應的對策，強化微生物修復過程。
3.7 微生物的環境因子
影響污染土壤微生物修復的因素除了以上因素外，微生物生長的環境因子如溫度、pH、水分等，也是影響污染土壤微生物修復技術效果的重要的環境因素。
4 污染土壤微生物修復技術的應用前景
污染土壤微生物修復技術具有耗資少，處理效果好等優點，引起許多國家的重視，我國也成立了專門的機構，旨在研究和推動污染土壤的修復工作。通過研究人員的努力，污染土壤微生物修復技術已走出實驗室，并在許多受有毒有害有機污染物污染的土壤修復計劃中得到應用，一些工程技術如原位處理、生物通風、挖掘堆置處理、反應器處理等已經比較成熟，隨著土壤污染問題的日益嚴峻，隨著國家對環保的日趨重視，隨著國民環保意識的增強，污染土壤微生物修復技術必將展現更廣的應用前景。
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土壤的主要污染物范文3
關鍵詞：土壤生物修復；根際環境；機制
中圖分類號：X53文獻標識碼：A文章編號：16749944（2013）04022103
1土壤生物修復與根際環境
土壤生物修復是利用生物法對受污染土壤進行治理的技術，其中包含了較為復雜的生物轉化過程 [1]，包括有微生物作用、植物作用以及兩者之間的相互作用等，而越來越多研究發現，這種相互作用在污染物去除中更為重要。根際環境是生物修復作用發生的主要場所，隨著對生物修復技術的研究的深入，更多的學者開始關注根際環境[2]。
2植物與微生物的土壤修復機制
2.1植物修復
植物修復是污染土壤的生物治理的重要手段之一，植物修復土壤的機制大體上可分為轉移和轉化兩大類。前者通過植物的吸收作用將污染物從土壤中去除進入植物組織內富集達到去除污染物的目的，其本質是將污染物轉移，如Cunningham等（1996）利用胡蘿卜吸收二氯二苯基-三氯乙烷，然后收獲胡蘿卜，曬干，完全燃燒以破壞污染物[3]，在這個過程中，親脂性污染物離開土壤基質進入脂含量高的胡蘿卜根中。植物吸收是最為直接的污染物去除的途徑，其機理也最為直接，污染物通過根系進入植物內從而脫離受污染的土壤，從而使土壤得到凈化，去除重金屬、有機物污染物，是受污染土壤恢復的重要機制之一。在利用根系吸收污染的過程中，根系的巨大比表面積的特征具有積極的作用。后者是通過植物的分泌物的活性作用使污染物通過生物化學反應轉化為低毒物質，植物在生長過程中根系往往會分泌各種高分子物質或酶，研究發現這些高分子分泌物活酶具有去除污染物的能力，如Schnoor等（1995）發現植物分泌的硝基還原酶，可用于硝基有機物的降解[4]。一般通過該過程，污染物被礦化為CO2和 H2O或轉化為無毒或低毒的代謝物，從而起到去毒作用。
之前較多的報道均集中在受重金屬污染的土壤中，對受有機污染土壤的研究和應用相對偏少，近些年來植物修復有機污染土壤的研究也逐漸增加。
2.2微生物修復
相對于植物修復而言，微生物去除污染物的應用更為廣泛，微生物具有強大的適應性，而土壤環境也為微生物的生命代謝提供了各種良好的條件。
對于無機污染物（如重金屬離子、鹽等），根際微生物能通過改變根際環境pH值和氧化還原電位以改變污染物的形態，近而通過根和土壤吸附，固定污染物，此類研究較多，如Kunita等對受高濃度銅污染土壤中銅轉化細菌的活性特征進行了研究，顯示了微生物在高濃度銅污染土壤中的污染物轉化過程[5]，此外，Robinson 等（2001）對4種根際熒光假單胞菌對Cd的富集與吸收的研究發現，根際細菌對Cd的富集達到環境中的100倍以上[6]，這類研究均說明了微生物具有轉化和固定土壤中重金屬的功能。
此外，隨著人類工業活動的復雜化，不斷有新型的有機物排入環境，形成了難降解污染物治理的新難題，新型農藥、化工產品的生產、石油工業的發展和污水排放均為新型污染物進入土壤環境污染的源頭。而在受難降解污染物污染的土壤中，微生物的難受性和適應性也為這類污染物的治理提供了途徑，可以促進污染物的去除，如khtuya等研究發現了真菌對難降解污染物的去除作用[7]。對于易降解污染物，微生物通過自身現有的代謝基因能夠產生相關的酶系，通過生長代謝活動使其降解，而對于有毒難降解類污染物，微生物通過一定的適應期，能夠通過突變和進化形成產生降解該類物質的生物酶系的基因，從而具備耐性和降解能力，實現對一些難降解的有機化合物的降解[8]。除了微生物對污染物的直接降解或轉化作用外，研究發現其中包含更為復雜的過程：如微生物分泌物能夠改變有機物的溶解性、酯溶性及生物可利用性等；另外，根際微生物的分泌物可與金屬離子發生鰲合作用。通過代謝過程，金屬離子可被沉淀或被鰲合在可溶或不可溶生物多聚物上[2]。因此微生物分泌物對降解微生物或富集污染物也具有一定作用。
2.3植物與微生物的相互作用
2.3.1微生物與植物之間相互促進作用
一方面，植物根系的土壤環境為微生物生長提供了有利條件。土壤本身屬于多孔介質，并富含微生物增殖的營養因子，土壤中植物根系的存在為微生物創造了多樣性的生長環境，同時植物根系的巨大比表面積也有利于微生物的附著。另一方面，微生物能夠分泌多種生理活性物質來刺激并調節植物生長。這包括活的微生物活動產生的植物激素、酸性物質以及纖維素等。已發現的植物激素類物質主要有生長素（主要是IAA）、赤霉素（主要是GA3，GA1）、細胞分裂素（CTK）、脫落酸（ABA）、乙烯和酚類化合物及其衍生物、鐵載體、抗生素、系統防衛酶和氰化物等抗病物質等[9]，有些微生物能夠產生抗病和抗逆作用，間接促進植物生長。如黃藝等（2000）通過研究發現在土壤根際環境中，與非菌根相比，其必須元素Cu、Zn交換態含量增加，非必須元素Cd交換態含量減少；同時，Cu、Zn和Pb的有機結合態的含量在菌根際中都高于非根際[10]，這說明微生物與植物之間可能存在相互促進作用，這為利用植物、微生物修復受污染的土壤創造了有利條件。
2.3.2微生物與植物之間作用與污染物代謝的關系
根際環境中，植物生長與微生物增殖之間是相互促進的，這在污染物的去除中有著重要的作用。Whiting等（2001）利用鋅的超積累植物結合三種根際菌，使土壤中的重金屬得到活化，提高了植物對鋅的吸收[11]。Ma等（2001）成功地從鎳污染土壤中分離到耐重金屬污染并促進植物生長的根際細菌，其能夠促進在高水平重金屬污染地土壤中植物的生長，進而促進污染物的去除[12]。Chekol等（2004）發現植物修復中，在根際存在條件下，根際的脫氫酶的活性有很大提高，強化了土壤中PCB的生物降解，同時，根際土壤中生物量也比無植物條件下有很大提高[13]。根際分泌物中的有機物對土壤微生物具有一定的選擇性[14]，其中一些可以作為微生物的能源和營養物質而被利用，使根際微生物的數量和代謝活力增加進而改變根際微生物群落結構，使其分解污染物的能力增加，說明根際分泌物中的有機成分是引起根際新的細菌群落發展的潛在機制[2]。此外，研究發現根際分泌物可以作為污染物的共代謝基質。Zheng等（2001）發現薄荷類植物的根際分泌物中含有芳香族化合物等多環芳烴（PAHs）、多聚體染料等的共代謝物質，促進了污染土壤中多聚體染料的代謝分解[15]。
2.3.3優勢種群對污染物去除的作用
微生物群落的改變對土壤污染物的去除有著重要影響。優勢種群的出現，以及促植物生長微生物的存在都會加快污染物的穩定和去除。微生物群落結構的變化與微生物的代謝活性相關，而微生物的代謝活性是污染土壤中有機污染物分解的重要原因。因而，根際分泌物對微生物群落結構的變化過程，就可能是對土壤進行修復的基本過程[16]，這些對于土壤修復都有著重要的意義。土壤中微生物的活性及其生物量增長受到底物的限制，特別是碳源，而根際作用產生的碳源的輸入能夠增加微生物的活性。模擬實驗的結果表明，在添加人工合成的根分泌物的土壤中發現，微生物群落結構及活性與碳源的存在有明顯相關性[17]。微生物活性的增加使之對有機污染物的降解能力加強，從而加快了生物修復過程。
可以看出，植物與微生物之間往往是存在相互作用的。特別是在根際環境中，根際分泌物作為植物與微生物相互作用的紐帶，植物根際分泌物促進了微生物的活性，而微生物又能促進植物的生長從而有利于污染物質從土壤中去除，這種作用機制最終有利于污染土壤的生物修復。
3存在問題與展望
目前對于土壤生物修復的各種單一作用機制都已經有了清楚的了解，但對于各個機理之間的關系仍不夠明確。此外生物修復土壤最大弊端在于處理周期較長，同時富集生物的處置存在二次污染的可能，某些情況下，代謝產物可能具有更大毒性。
近些年來，土壤重金屬污染、化學物質泄漏風險事故頻發，采用化學法等工程恢復措施成本巨大，而土壤生物修復工程法盡管周期相對較長，但在未來邊生產邊恢復治理的環境管理要求下將其作為一項常規措施具有更多的優越性。隨著對各種生物修復技術研究的深入，生物修復技術必將會在土壤修復中起到更加重要的作用。 參考文獻：
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土壤的主要污染物范文4
隨著污染物種類的增加，土壤污染表現出機理上的復雜性、形式的多樣性和范圍上的擴大化，土壤通過與大氣、水的交換以及通過農作物等與人直接或間接的接觸對人類的健康產生了極大的威脅。國內外環境工作者對此進行了大量的研究，逐漸認識到土壤中的污染物之間具有伴生性和綜合性，即不同污染物之間產生聯合作用，如：協同、相加、拮抗等，形成了復合污染。目前，無機-有機復合污染是我國污染土壤的基本特征之一，且土壤中重金屬污染一般濃度相對較高，而有機污染物的濃度則比較低。
土壤復合污染研究已成為環境科學發展的重要方向之一，隨著研究方法和技術手段的進步，以前研究中探討不深的污染治理和修復研究也有了較大的進展。近年來，美國、德國、英國、荷蘭等國家先后投入巨大的人力和財力，深入開展研究污染土壤修復，在物理、化學、化學和聯合修復等方面均取得了相當顯著的成果。
重金屬污染的主要來源為冶煉業、電鍍業，主要重金屬污染物為：Pb、Cd、Cu、Cr、Zn，Ni和As。土壤重金屬復合污染具有幾個特點：①大多數金屬的課移動性較差或遷移距離短；②重金屬在土壤及生物體內蓄積；③重金屬對植物造成的傷害具有潛伏性特征。從污染物的種類出發，土壤中重金屬復合污染發生的主要類型有兩種，分別是重金屬元素之間構成的復合污染和重金屬與有機污染物所構成的復合污染。
污染土壤修復是指利用物理、化學和生物手段，轉移、吸收、降解和轉化土壤中的危險污染物，使其濃度降低到可以接受的標準，或將有毒有害的污染物轉化為無毒無害的物質。通過現有重金屬污染土壤修復資料表明，對于重金屬污染土壤的修復技術有物理修復、化學修復和生物修復、聯合修復以及農業生態修復等。
物理修復方法主要有溶液淋洗法、物理工程措施、凍融法、固化穩定法和電動力法。溶液淋洗法是把土壤固相的重金屬轉移到土壤溶液中，在運用當中，常配合使用表面活性劑以提高淋洗效果。物理工程措施可以用于土壤重金屬污染嚴重的地區，一些發達國家試行了固化技術和挖土深埋包裝技術，但這種方法工程量大，并伴有污土的處理問題。電動力法主要是用于重金屬污染土壤，在歐美一些國家發展很快，已經進入商業化階段。其基本方法是將電極插入受污染的土壤場地或地下水區域，通過施加微弱電流，從而形成電場，利用電場產生的各種電動力學效應（包括電滲析、電遷移和電泳等）驅動土壤污染物沿電場方向定向遷移，從而將污染物富集到電極區，然后再進行集中處理或分離。作為一種新興的原位修復技術，在污染土壤尤其是重金屬污染土壤的修復中，電動力學已經顯示了其高效性，尤其在傳統方法難以治理的細粒致密的低滲性異質土壤以及不能改變地上環境的區域（如受污染區域上部有重要建筑物）修復中有獨特的優勢，且成本低于傳統方法，適和無機/有機污染的飽和或非飽和土壤。
化學修復的原理與物理修復相比，利用了污染物的化學性質達到去除的目的。化學方法主要包括氧化法、還原法、溶劑萃取法和土壤改良劑投加技術等。表面活性劑增效修復（SER）是利用其的增溶-洗脫作用，提高土壤中污染物的溶液濃度，改善其生物可利用性，以達到修復的目的，在修復土壤有機物方面已經有所研究并取得了一定的效果，但是表面活性劑的二次污染和生態安全問題限制了它的廣泛使用。
生物修復是指利用土壤中的植物、動物、微生物以及植物與微生物的綜合體，吸收、富集或轉化土壤中的污染物質，從而最終達到清除土壤中污染物的一類技術總稱。生物修復是污染土壤修復方法的主體，其中應用最為廣泛的是微生物和植物修復。同物理、化學方法相比，生物修復具有土壤理化特性破壞小、污染物降解高、二次污染小、處理成本低、應用廣泛等特點，隨著土壤修復要求的逐步提高，生物修復技術的推廣得到了迅猛發展。
生物修復技術分為植物修復、動物修復和微生物修復。目前，用于修復的生物主要是植物和微生物，另外還有少量的原生動物。植物修復方法主要是利用了植物對污染物的吸收、降解、轉化和揮發等。微生物修復機理包括生物吸附、細胞代謝、表面生物大分子吸收轉運、生物吞飲、沉淀和氧化還原等?，F在在實際應用中，最常見的是根際修復。根際修復是利用土壤中的微生物、植物、菌根真菌及其相互作用的根際和菌(絲)際環境，有效地降解土壤中的污染物。它克服了微生物修復和植物修復污染土壤的不足，是污染物植物修復的縱深研究，是一種復合的生物修復技術。根際修復具有經濟、有效、實用、美觀、原位非破壞型、無二次污染、可大面積應用等獨特優點而越來越受到人們的重視，是目前最具潛力的土壤生物修復技術之一。
菌根修復是根際修復中的一種，與其它生物修復方法相比，菌根修復的優點有，通過外延菌絲顯著增加了菌根與土體的接觸面積。據報道外延菌絲與土體的接觸面積可超過300m2；菌根和菌絲周圍特殊的土體條件，為微生物生長和繁殖提供了良好環境，樹木每克外生菌根可分別支持106個好氧細菌和102個酵母；在生物數量方面，菌根際微比周圍土體高1000倍。菌根條件下，菌根與土體接觸面積的擴大和微生物數量的增多為其修復污染土壤提供了良好基礎。叢枝菌根(AM)是叢枝菌根真菌(AMF)與植物根系相互作用的互惠共生體，在自然界中分布最廣的一類菌根，AM真菌能與陸地上絕大多數的高等植物共生。
聯合修復就是共用多種修復技術或以一種修復技術為主，輔以其他方法將土壤中的污染物去除。目前土壤污染大多屬于復合污染，單一修復方法難以解決復合污染土壤修復問題，所以通過不同修復方法的組合可以滿足污染土壤修復的實際需求。物理和化學聯合修復彌補了某些修復方法存在的不足，提高了污染物降解速率，降低了修復費用；生物修復與物理化學修復聯合的方法主要是以一種修復技術為主，其他的為輔來完善修復技術，如微生物進一步降解物理修復中的污染物使其去除效率更高；化學和生物聯合修復也是為克服其不足而創造的，它常常利用某些化學物質加快生物降解過程或強化植物對污染物的吸收降解能力等。
土壤的主要污染物范文5
關鍵詞：土壤污染；調查；潛在生態危害系數法；生態健康風險評估
中圖分類號：X825文獻標識碼：A文章編號：0439-8114（2017）21-4031-04
老化工廠搬遷遺留下來的土壤污染問題日益引起人們的關注，使得土壤污染修復研究成為當今環保領域的研究熱點之一[1，2]。改革開放初期，隨著經濟發展的需求，鄉鎮化工廠大量興建，由于環保意識薄弱、環保措施不當，大量工業廢渣、廢水直接被掩蓋于場址土地之下[3]。隨著國家環保監察力度不斷加大，一些小工廠被關閉，對場址土地重新利用時，其造成的土壤污染日益顯現出來。
本研究通過對江蘇省某地某生產農藥的廢棄化工廠進行實地走訪調查，采集土樣、水樣，送檢，根據測得的數據確定了調查區域污染物種類以及污染程度，通過潛在生態危害系數法[4-7]和毒性風險評估法[8-10]對數據進行分析處理，為該污染場地土壤修復治理提供依據。
1材料與方法
1.1區域概況
調查區域地處某化學工業園新材料產業園北部。該區域原為丘陵，隨著周邊用地規劃調整作為工業用地開發，形成了目前工業園區、村莊、農田與工廠混雜分布的局面。該廠區南邊瀕臨河流，北邊綠山工業大道經過，交通發達，占地約28000m2，主要生產乙烯利、2，4-滴、敵敵畏。目前調查區域內相關企業已經全部停產搬遷，廠房空置，煤渣淺埋在土壤表層，污染嚴重，空氣中能聞到明顯的刺鼻氣味。
1.2樣品采集與處理
通過走訪現場和企業老員工確定采樣點分布，按采用廠內和廠外相結合的原則設置了11個采樣點，用便攜式手持GPS定位，樣點分布如圖1所示。1-5號點在主要污染區，9號點在生產區域邊上，其余點在廠外路邊。采樣時間為2016年4月和12月共2次，用螺旋鉆采樣器采集表層和淺層土壤于密封袋中，貼好樣點標簽，保存待用。
土壤放于風干盤中，去除沙石和雜草等雜物，研磨過18目篩，風干后進一步研磨，過60目篩，保存于密封袋中待測。
1.3檢測方法
揮發性有機污染物采用便攜式光離子化檢測器（PID），現場測定揮發性有機污染物（VOC）含量；土壤于密封袋中2h，傳感器進入密封袋中2s，讀取數值。半揮發性有機污染物采用氣相色譜-質譜（GC-MS）聯用檢測法，委托南京索益盟環保科技有限公司檢測。重金屬污染物采用X射線熒光光譜儀（XRF），委托常州大學理化中心檢測。
1.4數據分析方法
1.4.1潛在生態危害指數計算法[11]某地多種重金屬綜合潛在生態危害指數（RI）計算如式（1）所示。
RI=Eri=Tri×Cri=Tri×（1）
式中，Ci實測為重金屬i的實際測量值；Cni為該重金屬元素的評價標準；Cri為重金屬i的污染系數；Tri為重金屬i的毒性響應系數，參考Hakanson數值[12]，即Hg=40，Cd=30，Pb=Cu=Ni=5，Cr=2，Zn=1。
潛在生態危害指數RI為某一點多個重金屬潛在生態危害系數的綜合值，分為4個等級，分別為RI<150為輕微生態危害；150≤RI<300為中等生態危害；300≤RI<600為強生態危害；RI≥600為很強生態危害。
1.4.2暴露風險評估法[11，12-17]
1）經口攝入土壤的致癌風險公式為：
CRois=OISERca×Csur×SFo（2）
式中，CRois為經口攝入土壤途徑的致癌風險，無量綱；OISERca為經口攝入土壤暴露量（致癌），0.4187×10-6kg土壤/（kg體重·d）；Csur為表層土壤中污染物濃度，mg/kg，現場實地測量獲得；SFo為經口攝入致癌斜率因子，（kg·d）/mg。
2）皮膚接觸土壤的致癌風險公式為：
CRdcs=DCSERca×Csur×SFd（3）
式中，CRdcs為皮膚接觸土壤途徑的致癌風險，無量綱；DCSERca為皮膚接觸土壤暴露量，0.2289×10-6kg土壤/（kg體重·d）；SFd皮膚接觸致癌斜率因子，（kg·d）/mg。
3）吸入土壤顆粒的致癌風險公式為：
CRpis=PISERca×Csur×SFi（4）
式中，CRpis為吸入土壤顆粒途徑的致癌風險，無量綱；PISERca為吸入土壤顆粒暴露量，0.0049×10-6kg土壤/（kg體重·d）；SFi為呼吸吸入致癌斜率因子，（kg·d）/mg。
4）經口攝入土壤的非致癌風險公式為：
HQois=（5）
式中，HQois為經口攝入土壤途徑的非致癌風險，無量綱；OISERnc為經口攝入土壤暴露量（非致癌），1.2059×10-6kg土壤/（kg體重·d）；RFDo為經口攝入參考計量，（kg·d）/mg。
5）皮膚接觸土壤的非致癌風險公式為：
HQdcs=（6）
式中，HQdcs為皮膚接觸土壤途徑的非致癌風險，無量綱；DCSERnc為皮膚接觸土壤暴露量，0.6594×10-6kg土壤/（kg體重·d）；RFDd為皮膚接觸參考計量，（kg·d）/mg。
6）吸入土壤顆粒的非致癌風險公式為：
HQpis=（7）
式中，RFDi為呼吸吸入參考計量，mg/（kg·d）；PISERnc為吸入土壤顆粒暴露量，0.0143×10-6kg土壤/（kg體重·d）。
2結果與分析
2.1場地土壤主要污染物識別
對污染場地的樣品檢測，所測主要結果如表1、表2所示。檢出揮發、半揮發性污染物23種，污染物檢出率28.04%，污染物主要有2，4-二氯苯酚、鄰苯二甲酸二甲酯、菲、熒蒽、苯并（b）熒蒽等。其中污染最嚴重的是2，4-二氯苯酚，因為廢棄化工廠生產除草劑的主要成分就是2，4-二氯苯酚，苯酚類污染物有刺激性氣味，對眼睛、黏膜、呼吸道有刺激作用，對身體危害大；多環芳烴大多具有致癌的危險，因此要對其進行生態風險評估。污染土壤中主要包含鋅（Zn）、銅（Cu）、鉛（Pb）、鎳（Ni）、鉻（Cr）、鎘（Cd）和汞（Hg）等重金屬，可能是廢催化劑傾倒掩埋所致，樣品中檢測的重金屬含量如表2所示。由表2可以看出，4號點Zn，2號點Cu，4號、7號和9號點Ni，2號、3號、4號和6號點Cr等都超出國標二級限值（GB15618-1995），對地下水的污染和人們身體的健康都存在著嚴重的安全隱患。
2.2便攜式光離子化檢測器分析
PID可以現場快速測定土壤揮發性有機氣體濃度，對于土壤現場調查及采樣選擇有指導意義。以mg/kg為單位的有機氣體濃度數據讀數作為污染評價指標（PI），判斷標準為PI<10，場地無揮發性有機污染物；10≤PI<100，場地存在輕度揮發性有機污染物；100≤PI<200，場地存在中度揮發性有機污染物；PI≥200，場地存在嚴重揮發性有機污染物。由表3可以看出，編號為2的樣品PI最高，為826.7，場地存在嚴重揮發性有機污染物；編號為6到11的樣品PI均小于10，場地無揮發性有機污染物。因此，廠房所在區域存在嚴重揮發性有機污染物，隨著距離的增加，PI減小，廠房外的PI均小于10，場地污染程度極度輕微，可能是汽車尾氣或者附近居民噴施農藥殘留影響所致。
2.3重金屬潛在生態危害指數法分析
根據污染場地重金屬的實際測量值（表2）以及公式（1），計算出單一元素的污染系數（表4），由表（4）以及公式（2）、（3）計算出土壤中某一重金屬的潛在生態危害系數和RI（表5）。
由表4可以看出，6號至11號樣點的Zn、Cu、Pb和Cr的單一污染指數都小于1，屬于無污染；2號至4號樣點Cr的單一污染指數在1～2，屬于輕度污染，Hg的單一污染指數大于3，屬于重污染。廢棄工廠內的重金屬污染明顯比工廠外的污染嚴重，重金屬可能來自于工廠掩埋的催化劑。
由表5可以看出，1號、2號、4號和5號樣點的300≤RI<600，屬于強生態危害。工廠內大量使用的催化劑、煤渣等廢棄物直接掩埋在廠區，重金屬轉移到土壤和地下水中，遺留下難以解決的土壤污染問題；路邊上的樣點RI基本上都小于300，屬于中等生態危害，可能主要來自于汽車尾氣中的重金屬。
2.4暴露評估
調查區域附近有河流和居民區，污染物可能會經口攝入土壤、皮膚接觸土壤和呼吸吸入土壤等3種暴露途徑進入人體并危害人體健康。污染物Cr、苯并（b）熒蒽和2，4-二氯苯酚濃度取1號至5號點的平均值，分別為0.1502、0.1504和1.6416mg/kg。由表6可以看出，不同暴露途徑的致癌和非致癌風險差異明顯。重金屬Cr經口攝入土壤、皮膚接觸土壤和呼吸吸入土壤的致癌風險分別為3.14×10-8、6.88×10-7和2.45×10-7，均低于可接受的風險水平1.0×10-6，不會給附近居民帶來潛在的致癌風險；非致癌風險也均低于非致癌的風險水平1。苯并（b）熒蒽的致癌和非致癌風險也低于可接受的風險水平，表明重金屬和苯并（b）熒蒽不會給附近居民帶來致癌和非致癌風險。2，4-二氯苯酚的非致癌風險為6.60×10-4、3.61×10-4和4.59×10-7，低于非致癌的風險水平1，不會帶來非致癌風險，但是在檢測的樣品中2，4-二氯苯酚的濃度最高且易揮發、高毒性，長期生活在這種環境中易造成嚴重的身體健康問題。
3結論
經采樣及檢測確定該農藥廠污染場址土壤中的污染物主要包括2，4-二氯苯酚、多環芳烴和Cr等。廠區內大部分調查樣點都屬于強生態危害，廠區外調查樣點基本上屬于中等生態危害，以廠區為中心點，向外輻射，危害逐漸減小。2，4-二氯苯酚、苯并（b）熒蒽和Cr的非致癌風險均低于可接受的風險水平1，苯并（b）熒蒽和Cr的致癌風險也低于可接受的風險水平1.0×10-6，但是長期生活在這種低毒性的環境中也會帶來嚴重的健康問題。本研究對該場地及類似農藥污染場地污染調查、風險評估及土壤修復有一定的指導意義和修復設計參考價值。
作者：陳冬
參考文獻：
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土壤的主要污染物范文6
11月18日晚，幾輛重型卡車在“制服人墻”的保護下頻繁進出毗鄰北京南五環的北京焦化廠場地土壤修復現場，車上載著全部是發黃的渣土，除了塵土飛揚，還能間斷性地聞到股燒膠皮的味道，讓人有些作嘔。一墻之隔的建工雙合家園的547戶居民為此到環保局上訪。“居民聞到的氣味主要是焦化廠土壤污染修復的味道?！北本┦协h保局調查的結果證明，這些氣體主要是通過煙囪排放、挖掘運輸逸散以及污染土壤治理車間的揮發。
北京焦化廠，2006年正式停產，如今是北京市保障性住房地塊。長達50余年的焦炭和煤化工生產過程中產生的污染物，已擴散遷移至原廠房內部及地下，該地存在較為嚴重的土壤污染問題。自2007年起，對該場地的風險評價調查納入北京市政府的規劃并逐步實施。之后，修復建設方案用了4年才通過專家評審。2013年5月開始啟動修復。該修復項目負責人張景鑫對媒體表示，焦化廠污染土壤修復治理項目是目前國內最大的獨立煉焦化工企業地下污染治理項目。“焦化廠污染土壤修復規模創國內新高，困難包括廠區面積大、污染范圍廣、污染土方量大、治理工期短、周邊環境復雜等，污染治理過程中的二次污染防治尤其重要?！?/p>
評價報告顯示，污染土壤約153萬立方米，污染物不同程度分布在表層土至地下18米深，主要污染物為多環芳烴、苯系物和萘，在土壤和地下水中的污染已經超過人體正常的可接受水平，存在危害人體健康風險。
“修復方在現場修建了5個5000平方米的膜結構大棚，說是為了避免土壤預處理過程中有害氣體溢出對空氣產生較大污染。”到過現場的居民引述修復方的解釋，“污染土壤在密閉車間內進行破碎、篩分等預處理工作，并對揮發出的有害氣體采用活性炭吸附?！?/p>
然而，正是這樣一個環保示范工程，卻給居民、環保局、施工方等帶來了無窮困擾。
雙合家園是北京市保障性住房小區，總戶數7160戶。當晚，一位居民向記者反映說，“我看過環評書，這種焚燒處理危險廢物會產生二次污染，并且不能在居民區附近進行處理，要異地處理。”污染土壤被清挖和攪動過程中，一些污染物已開始揮發，而升溫加熱過程又加速了多種污染物釋放，整個修復過程中不可避免有污染物的二次產生與排放，異味只是表征之一。
然而，國內尚無成功案例可循，施工聯合單位首次承接大型污染場地修復工程，施工過程中污染物揮發到空氣中產生的異味，引起了周邊小區居民的持續抵制，由此項目不得不采取間歇式施工。但因為針對污染物的細化監測標準缺失，施工過程中出現的有害物質無從評判，幾方又各執一詞。環保部門認為無從判定、很難監管。一位接待過居民的北京市環保局工作人員說，自今年5月，該項目多次被責令停工。停工只是為了滿足居民訴求，同時要求施工方組織修改相應的方案，最大限度減少異味擾民問題。但具體減少到何種程度，還無法量化。
截稿前，網名為“毒氣難民”的居民稱，“有些鄰居已經承受不住氣味，搬出了小區?！?/p>
據悉，該場地采用的是一種熱脫附技術，即通過對土壤物理加熱、升溫方式，讓污染物揮發并與土壤分離，釋放出的污染物再采取活性炭等集氣吸附、統一收集處理后再進行排放。這種全自動污染土壤熱脫附系統，屬于首戰并無經驗可借鑒。多位土壤修復專家卻不怎么認同?！盁崦摳郊夹g曾在國際上廣泛應用過一個階段，技術較成熟，但缺陷也比較明顯，施工過程管控難度高，成本相對較高，屬于國際上逐步被淡出的技術?！币晃粯I內專家指出，國外目前轉向原位修復的微生物降解法等技術的應用，但耗時較長。今年5月環保部的《污染場地修復技術應用指南》對熱脫附技術評價為，能高效去除有機污染物，去除率可達99.98%以上;缺點是能耗大、成本高，對處理土壤的粒徑和含水量有一定要求，且尾氣回收難度高，處理時會產生更多尾氣或危害更大的污染物，容易產生致癌物二惡英。
