關(guān)于土壤砷污染防治的思考

1、關(guān)于土壤砷污染控制的思考摘要：隨著砷等重金屬污染事件頻發(fā)，土壤砷污染受到人們的日益關(guān)注，但對(duì)于土壤砷污染治理技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用和環(huán)境管理并沒有取得突破性的進(jìn)展。本文綜述了土壤砷污染的來源，國(guó)內(nèi)外砷污染的現(xiàn)狀，以實(shí)踐應(yīng)用的角度分析了目前最常用的砷污染土壤修復(fù)技術(shù)和存在的問題，并從環(huán)境監(jiān)管的角度對(duì)砷等重金屬污染的管理和治理提出了建議。關(guān)鍵詞：砷污染；土壤；修復(fù)技術(shù)；環(huán)境管理砷是廣泛分布于自然界的一種微量元素，含砷物質(zhì)常被用作殺蟲劑、除草劑、防腐劑和半導(dǎo)體生產(chǎn)原料1。隨著砷的廣泛使用，大量砷在開采、加工以及使用和廢棄過程中殘留到土壤中，造成世界范圍內(nèi)土壤砷污染普遍存在。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前世界上有19個(gè)國(guó)家曾報(bào)

2、道發(fā)生較大區(qū)域的砷污染，全球至少有5000多萬人面臨著地方性砷中毒的威脅，其中大多數(shù)為亞洲國(guó)家，中國(guó)也是受砷中毒最為嚴(yán)重的國(guó)家之一2。在孟加拉國(guó)、印度、阿根廷等國(guó)，土壤砷污染直接導(dǎo)致的地下水污染使得超過3000萬的人口受到不同程度的砷毒害3-4，而我國(guó)內(nèi)蒙古、山西、湖南、云南等省份也存在不同程度的砷污染，約有230多萬人受到砷毒害5-6。土壤一旦遭受砷污染，其治理難度大且時(shí)間長(zhǎng)。近年來，我國(guó)砷等重金屬污染事件屢屢發(fā)生，政府已經(jīng)開始重視砷等重金屬污染的控制和治理。1 土壤砷污染來源和危害1.1 砷污染的來源砷是多價(jià)態(tài)的親硫元素，自然界中砷多以無機(jī)砷形態(tài)分布在許多礦物和地質(zhì)巖石中，主要含砷礦物有砷

3、黃鐵礦及毒砂（FeAsS ）、雄黃礦（As 4S 4）、雌黃礦（As 2S 3）、和臭蔥石（FeAsO 4·2H 2O ）等7。同時(shí)，巖石風(fēng)化、土壤侵蝕、森林火災(zāi)、微生物活動(dòng)以及火山爆發(fā)等均會(huì)產(chǎn)生含砷物質(zhì)。全球每年從巖石風(fēng)化和海洋噴濺釋放的砷量大約為14005600t8。與此同時(shí)，全球每年人為向土壤排放的砷量達(dá)2840094000t，遠(yuǎn)超砷的自然釋放量9。人為排放的途徑主要是工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)施用以及煤的燃燒。工業(yè)生產(chǎn)（添加劑、防腐劑、脫色劑）、有色金屬礦（砷礦及伴生礦）的開采及冶煉是砷的主要污染源。根據(jù)2010年的環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國(guó)各行業(yè)工業(yè)廢水中砷排放總量118.092噸?；瘜W(xué)品制造

4、、有色礦采選業(yè)、有色金屬冶煉及加工這三大行業(yè)砷排放比例占97%10。農(nóng)業(yè)砷污染主要來自以砷化物為主要成分的農(nóng)藥和化肥，包括一些除草劑（如甲胂酸）、木材防腐劑（如鉻砷合劑）、飼料添加劑（如對(duì)氨基胂酸）等。磷肥中砷含量一般在2050mg/kg11，若長(zhǎng)期大量施用也會(huì)不斷積累，造成土壤砷嚴(yán)重污染。煤等化石燃料燃燒可以向大氣中排放大量的砷，這些砷大多都會(huì)沉降到土壤中去。煤炭中含砷量為282mg/kg，褐煤中可高達(dá)1500mg/kg。除了在露天堆放中會(huì)直接釋放一部分到大氣中以外，在使用中同樣會(huì)產(chǎn)生污染，火電廠燃煤產(chǎn)生的飛灰和灰渣中均含有大量的砷12。1.2 土壤砷污染現(xiàn)狀絕大部分砷由于吸附、沉淀、絡(luò)合反

5、應(yīng)等作用會(huì)滯留在土壤中，部分水溶性砷和黏土顆粒吸附砷通過地表徑流淋溶作用、物理化學(xué)和生物作用，進(jìn)入地下水或地表水體，最終，通過食物鏈及直接接觸等途徑進(jìn)入人體。亞洲是世界上砷污染最嚴(yán)重的地區(qū)，其中孟加拉國(guó)是全球砷污染最嚴(yán)重的國(guó)家，2009年曾發(fā)生“歷史上一國(guó)人口遭遇到的最大的群體中毒事件”。據(jù)當(dāng)時(shí)的報(bào)道，可能有超過兩百萬人集體砷中毒，是人類史上最大的中毒案13。其罪魁禍?zhǔn)资菫閮?chǔ)水灌溉和挖泥防洪的數(shù)萬個(gè)人工池塘，使得土壤中的有機(jī)砷暴露于微生物，通過新陳代謝從泥土和沉積物中釋放出來。我國(guó)的湖南、云南、廣西等地區(qū)由于地質(zhì)因素和礦藏開采不規(guī)范導(dǎo)致了嚴(yán)重的土壤砷污染。廣西、湖南兩省受到砷污染的土壤至少有上

6、千平方公里。湖南石門縣有亞洲最大的雄黃礦，已有1500年的開采歷史，其周圍3040km的土壤都受到砷污染的影響14。然而，最嚴(yán)重的仍是由企業(yè)生產(chǎn)導(dǎo)致的砷污染事件，許多涉及使用含砷原料的企業(yè)，由于缺乏規(guī)范的生產(chǎn)廢水收集、循環(huán)系統(tǒng)及固體廢物堆場(chǎng)，高砷廢水和固廢隨意排放或露天堆放，大量的砷進(jìn)入周圍水體及土壤，進(jìn)而進(jìn)入地下水，威脅整個(gè)生存環(huán)境。2008年，云南陽(yáng)宗海發(fā)生的砷污染事件，近10萬名群眾飲水困難，當(dāng)時(shí)水土中的砷含量平均達(dá)0.117mg/L，按湖泊庫(kù)容6.9億m 3的水量計(jì)，入湖砷量高達(dá)77t 15。污染事件是由于云南澄江錦業(yè)工貿(mào)有限公司違反規(guī)定，未建生產(chǎn)廢水處理設(shè)施，大量含砷廢水在廠內(nèi)循環(huán)，

7、同時(shí)將含砷固體廢物磷石膏傾倒于廠區(qū)外未經(jīng)防滲漏處理的露天堆場(chǎng)，致使砷污染物向土壤逐步滲漏，污染地下水，進(jìn)而導(dǎo)致陽(yáng)宗海嚴(yán)重污染。2 土壤砷污染控制方法和實(shí)踐鑒于砷本身基本上不可能由自然凈化的方式去除，對(duì)于砷污染排放源的控制尤為重要，同時(shí)對(duì)于已污染的場(chǎng)地等必須進(jìn)行人工修復(fù)。常用的砷污染土壤修復(fù)方法主要有工程措施法、固化/穩(wěn)定化技術(shù)、玻璃化技術(shù)、土壤淋洗技術(shù)、原位電動(dòng)修復(fù)技術(shù)和生物修復(fù)技術(shù)等。相對(duì)來說，玻璃化技術(shù)能耗大，成本高。土壤淋洗技術(shù)投資大，易造成土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失或沉淀。原位電動(dòng)修復(fù)技術(shù)尚處于開始階段。而目前就國(guó)內(nèi)來說，綜合成本和效率考慮，對(duì)于砷污染處理最常用的方法是固定化/穩(wěn)定化技術(shù)和生物修

8、復(fù)技術(shù)。2.1 穩(wěn)定化技術(shù)的應(yīng)用穩(wěn)定化技術(shù)能有效、經(jīng)濟(jì)、快速地穩(wěn)定土壤中的有效態(tài)砷，且應(yīng)用較廣，技術(shù)已趨于成熟16。它是指通過施加固化劑以改變砷在土壤中的存在形態(tài)，通過吸附沉淀作用使其固定在土壤中，降低砷的活性，減少其遷移性和生物可利用性。工程實(shí)踐中常用的穩(wěn)定劑屬于凝硬態(tài)材料，如水泥、石灰、飛灰、鐵氧化物材料、鋼渣或是泥漿狀聚合物。在實(shí)施過程中，需要添加亞鐵鹽，調(diào)節(jié)pH 使土壤有效砷轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定難溶的形態(tài)17。這種方法需要大量的固化劑，且易對(duì)土壤造成破壞，一般用于砷污染嚴(yán)重的小面積土壤修復(fù)，例如砷污染場(chǎng)地修復(fù)等18-19。2.2 植物修復(fù)技術(shù)的工程實(shí)踐植物修復(fù)主要是通過種植超高量累積重金屬的植物

9、將土壤中的砷吸收轉(zhuǎn)移至植物中進(jìn)行清除，利用植物能忍耐或超積累砷的特性，修復(fù)砷污染的土壤。自Ma 等20等人發(fā)現(xiàn)蜈蚣蕨能超富集砷以來，砷超富集植物及砷污染土壤植物修復(fù)研究從理論到實(shí)際應(yīng)用日漸深入。迄今為止，已發(fā)現(xiàn)10余種砷的超富集植物。目前在我國(guó)利用蜈蚣草(Pterisvittata L.除砷已經(jīng)入實(shí)際推廣階段21。湖南郴州砷污染土壤植物修復(fù)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，利用蜈蚣草修復(fù)砷污染土壤效率很高，一年一畝地約可吸附713公斤的砷，三至五年內(nèi)土地就可修復(fù)22。在我國(guó)，由于當(dāng)前受砷污染的土壤，多數(shù)是量大面廣的中低濃度污染，植物修復(fù)法是首選，效果也較為明顯。據(jù)透露，2010年10月，由國(guó)家總投入2450多萬元的

10、蜈蚣草重金屬污染農(nóng)田修復(fù)項(xiàng)目，已在廣西、云南、湖南、江西等地成規(guī)模展開，總修復(fù)農(nóng)田面積達(dá)到10002000畝。然而在實(shí)踐推行中，卻遇到了問題。百姓的積極性并不高，推廣難度很大。由于蜈蚣草種植時(shí)間長(zhǎng)，加上成本大，沒有經(jīng)濟(jì)效益，百姓寧愿拋荒，也不愿作這種嘗試。另外，種植蜈蚣草所需的經(jīng)費(fèi)，地方政府也無法給予支持。陳同斌團(tuán)隊(duì)在種植實(shí)踐了4年后退出了郴州，其給出其中一個(gè)原因就是政府支持力度不大。另一方面，富集后的植物處理也沒有專業(yè)的公司和團(tuán)隊(duì)進(jìn)行，為避免二次污染，對(duì)于修復(fù)植物的后續(xù)處理和利用也有待跟進(jìn)。2.3 砷污染可行性控制技術(shù)2013年1月全國(guó)砷污染防治技術(shù)政策對(duì)外征求意見，該稿從清潔生產(chǎn)、末端治理

11、、綜合利用等幾個(gè)方面對(duì)涉砷行業(yè)的污染防治提出要求，指出到2015年末，涉砷行業(yè)基本實(shí)現(xiàn)全過程監(jiān)控，含砷廢氣、廢水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，含砷煙塵、廢渣與污泥等固體廢物的安全處置率達(dá)到100%。對(duì)于人為造成的砷污染，此政策要求的含砷廢物處理和安全排放將大大減少該類污染事件的發(fā)生，同時(shí)也意味著行業(yè)將加大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)升級(jí)力度，減少砷排放。另一方面，對(duì)于在我國(guó)由于燃煤造成的砷污染事件來說，對(duì)于煤炭的脫砷處理將直接減少火電以及其他燃煤行業(yè)的砷污染排放。另外，對(duì)于砷背景值過高的地區(qū)和土壤上，避免栽種蔬菜、糧食等易進(jìn)入食物鏈的作物，應(yīng)改種苧麻或樹木等不進(jìn)入食物鏈循環(huán)的植物將有效降低砷污染的危害，也可以考慮對(duì)于受

12、砷污染嚴(yán)重的癌癥村進(jìn)行生態(tài)移民。3 關(guān)于環(huán)境監(jiān)管對(duì)砷等重金屬污染控制的思考3.1 重金屬污染環(huán)境監(jiān)管存在的問題目前從環(huán)境監(jiān)管角度，我國(guó)砷等重金屬污染防治的環(huán)境管理研究比較缺乏，同時(shí)政府和企業(yè)環(huán)境監(jiān)管的重視程度很低，致使污染企業(yè)規(guī)劃布局不合理，建設(shè)項(xiàng)目評(píng)估不平衡，缺乏有效的長(zhǎng)效監(jiān)管體制和監(jiān)測(cè)能力，并且管理技術(shù)和依據(jù)不充分等一系列問題。對(duì)于砷等重金屬污染的監(jiān)管，都以直接監(jiān)管為主，通過單純的收費(fèi)政策來遏制企業(yè)的重金屬排放，這在很大程度上默認(rèn)了這種污染方式23，并且在污染事件發(fā)生后的企業(yè)處罰力度較低，這進(jìn)一步縱容了企業(yè)排污。另一方面，利用市場(chǎng)和信息等進(jìn)行的刺激性監(jiān)管和自我監(jiān)管處于次要地位，特別是刺激性

13、監(jiān)管中，可交易排污收費(fèi)市場(chǎng)還未形成，各行業(yè)缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致市場(chǎng)在重金屬污染治理中的作用嚴(yán)重缺失24。另外，政府的宣傳意識(shí)淡薄，很多政策性文件處于保密狀態(tài)，使得公眾對(duì)于重金屬污染的現(xiàn)狀漠然，重要性認(rèn)識(shí)不足，難以建立長(zhǎng)效的污染監(jiān)管機(jī)制。3.2 砷等重金屬污染環(huán)境監(jiān)管的建議在重金屬污染監(jiān)管工作中，引入生命周期評(píng)價(jià)和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，在產(chǎn)品生命周期各階段及時(shí)監(jiān)測(cè)砷等重金屬含量，嚴(yán)格控制濃度，實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)；并在最終處置階段，實(shí)現(xiàn)回收再利用，避免其參與到生物地球化學(xué)循環(huán)中，降低重金屬在人體內(nèi)富集的風(fēng)險(xiǎn)。這里主要是指由政府確定最高排污限度，實(shí)行可交易的排污權(quán)，企業(yè)可以選擇執(zhí)行或者購(gòu)買排污許可證25。政府通過公

14、布污染信息，建立企業(yè)信用體系，引起公眾和社會(huì)輿論的關(guān)注，引導(dǎo)企業(yè)樹立形象，自愿減排。同時(shí)，可以培育治理重金屬污染的專業(yè)市場(chǎng)，由具有重金屬污染治理專業(yè)資質(zhì)的企業(yè)提供治理服務(wù)26。這種模式，不但減少污染企業(yè)的治污費(fèi)用，也能避免設(shè)備投資的浪費(fèi)。在重金屬污染物防治中政府可以向生產(chǎn)企業(yè)征收產(chǎn)品稅，根據(jù)生產(chǎn)所使用的原料分別制定稅率，對(duì)可循環(huán)使用的材料采取減免稅收的政策，鼓勵(lì)可循環(huán)材料的使用，減少生產(chǎn)過程中重金屬有毒物質(zhì)的使用。產(chǎn)品稅的建立能有效從削減重金屬污染原料的使用，實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)。4 總結(jié)我國(guó)砷污染的主要來源在于工業(yè)生產(chǎn)以及涉砷行業(yè)中“三廢”和燃煤的砷排放，很多涉砷企業(yè)缺乏規(guī)范的廢水和固廢處理措施，加

15、之政府和企業(yè)監(jiān)管和監(jiān)測(cè)的不重視，導(dǎo)致砷不斷滲漏進(jìn)入土壤和地下水，甚至直排進(jìn)入地表水體，致使砷污染事件頻發(fā)。砷等重金屬污染事件的治理已日益得到政府和公眾的重視。但是，目前新的重金屬污染源還沒有完全有效控制，遺留的問題也沒有根本解決，土壤污染問題形勢(shì)依然非常嚴(yán)峻。土壤穩(wěn)定化/固定化技術(shù)和植物修復(fù)技術(shù)目前已得到一定的推廣和使用，然而均存在局限性，加之地方政府資金缺乏且不重視，民眾的積極性不高，土壤砷等重金屬污染的治理收效甚微。煤的脫砷技術(shù)等將是未來可能的發(fā)展方向。針對(duì)砷等重金屬污染環(huán)境監(jiān)管存在的不足，在涉砷企業(yè)生產(chǎn)銷售過程中引入生命周期評(píng)價(jià)和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，嚴(yán)格監(jiān)測(cè)和控制其濃度，在完善排污權(quán)交易市場(chǎng)，

16、建立企業(yè)信用管理體系的基礎(chǔ)上實(shí)行產(chǎn)品稅，并注重培育治理重金屬污染的專業(yè)市場(chǎng)，結(jié)合社會(huì)輿論和公眾監(jiān)督，必將使砷等重金屬污染得到有效的控制。 參考文獻(xiàn)：1查紅平, 肖維林, 雷曉林, 等. 砷的植物修復(fù)研究進(jìn)展J.地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù),2007,18(2:55-602Berg M, Tran H C, Nguyen T C, et al. Arsenic contamination of ground water and drinking water in Vietnam: A human health threat J. Environment Science & Technology ,

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