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第三节 土壤
土壤是地壳表层的岩石经过长期的风化和生物学作用形成的。由于各地的岩石风化物不同,地形、地貌和气候条件不同,在土壤形成过程中,各种化学成分的蓄积、迁移和转化规律也不同,从而使各地区土壤的化学成分有很大差异,造成地质环境中微量元素的过多或过少;同时,土壤又是联系无机界和有机界的重要环节,是许多有害废弃物处理和容纳的场所。虽然土壤作为环境介质能承载大量的污染物,但污染物一旦超出土壤的最大容纳量就会造成土壤污染。地质环境中微量元素的过多或过少以及土壤污染都会对人体健康产生不良影响,甚至引起生物地球化学性疾病、公害病等,给人类健康造成极大的威胁。
一、土壤污染及其来源
土壤污染(soil pollution)是指在人类生产和生活活动中排出的有害物质进入土壤中,直接或间接危害人畜健康的现象。
(一)土壤污染的来源
1.工业污染
主要是工业企业排放的废水、废气和废渣等,是土壤环境污染的主要来源。该污染源对土壤可产生直接或间接的污染。
2.农业污染
主要是农药和化肥污染土壤。相对于工业污染源,农业污染具有低剂量、面积大的特点。现代农业越来越依赖化肥和农药,导致农业生产排放的污染物种类和数量日益增多,需要高度重视。
3.生活污染
包括生活垃圾、人畜粪便等,这些污染物含有致病的各种病菌和寄生虫,是土壤生物性污染的重要来源。
4.交通污染
汽车尾气排放的各种有毒物质通过大气沉降造成土壤污染。
(二)污染物污染土壤的方式
1.气型污染
是由于大气中的污染物沉降至地面造成土壤污染,主要污染物有铅、镉、砷及氟等。气型污染范围通常在排放源周围约5~10km,甚至更远。以表层土壤污染最严重。大气污染物中的二氧化硫、氮氧化物形成的酸雨落入土壤中,使土壤酸化,破坏土壤生态平衡,以此造成的污染距离会更远。但气型污染分布的特点和范围受排放源性质的影响,同时也受当地气象因素的影响。金属冶炼、熔融过程中排放的废气因含氟、镉、铅等造成周围土壤的严重污染。
2.水型污染
主要是工业废水和生活污水通过污水灌溉农田而污染土壤。工业废水中的污染物复杂多样,可含有各种有毒化学物,如铅、汞、镉、铜、锌、氟、砷、有机磷农药、石油、洗涤剂、放射性物质以及病原菌和寄生虫卵等,是土壤污染的主要来源。污水灌溉农田容易导致农作物污染,有的农作物大量富集某些有害物质,达到很高的浓度,引起食用者中毒。如用镉污染的水灌溉稻田,镉富集在稻米中,食用后引起镉中毒。生活污水中常含有大量微生物,特别是粪尿污水和医院污水中还会含有肠道致病微生物和寄生虫虫卵,是土壤生物性污染的主要来源。在渗水性强、地下水位高的地区水型污染还容易对地下水造成污染。
3.固体废弃物型污染
主要是指工业废渣、生活垃圾、粪便、农药和化肥等对土壤的污染。工业废弃物对土壤的污染范围较为局限和固定,但也可通过风吹雨淋使污染范围扩大。对土壤污染最严重的是化学工业、金属冶炼加工业产生的固体废弃物,这类工业固体废弃物每年全国的总排放量约1.5亿吨,占主要工业固体废弃物总排放量的25.5%。化学工业固体废弃物的排放量(万吨/年)约为:铬渣12,氰渣2,汞渣0.8,氯乙烯渣0.7,砷渣0.5,镉渣0.05。可见,化学固体废弃物的排放量虽然不大,但其中污染物多为有毒有害物质。有些有毒重金属废渣和放射性废渣污染土壤,持续时间可长达数十年以上,不易自净。排放的固体废弃物还可成为蚊蝇孳生地,污染水源、恶化空气、破坏农田和植被。
二、土壤污染对健康的危害
土壤污染的危害主要通过农作物等间接途径对健康产生危害,其危害具有不易发现,一旦污染又难以清除的特点,所以,必须给予高度重视。
(一)生物性污染的危害
1.肠道传染病和寄生虫病
肠道传染病患者和病原携带者的粪便中常含有大量病原体如伤寒杆菌、痢疾杆菌、霍乱弧菌等。土壤常被当作粪便处理的场所,经常受到致病微生物和寄生虫虫卵的污染。许多肠道传染病病菌在土壤中能存活相当长时间,抵抗力最小的霍乱弧菌可存活8~10天,痢疾杆菌可存活25~100天,伤寒杆菌可存活100~400天,肠道病毒可存活100~170天,破伤风、气性坏疽、肉毒、炭疽的致病菌可存活1年以上,蛔虫卵在土壤中可存活数年。带有病原菌和寄生虫虫卵的粪便污染土壤,通过人类生吃蔬菜、瓜果等途径进入机体而引起传染病。
2.钩端螺旋体和炭疽病
含有病原体的动物粪便污染土壤后,其钩端螺旋体和炭疽杆菌等病原体通过皮肤或黏膜进入人体而引起感染。家畜一旦感染了炭疽病并污染土壤后会在该地区相当长一段时间内传播炭疽病。
3.破伤风和肉毒中毒
天然土壤中常存在破伤风杆菌和肉毒杆菌,人接触土壤而感染。
(二)化学性污染的危害
土壤化学性污染物对人体健康的危害一般来说是间接的,主要通过农作物或饮用水进入人体产生危害。进入土壤中的重金属一般不易随水流动,也不能被微生物分解,几乎可长期以不同形式存在于土壤中,甚至有的可转化为毒性更强的化合物,并通过食物链而进行生物富集。对一些半衰期较长的农药,还可造成土壤和农作物的农药残留。
1.农药污染对健康的危害
我国生产的农药有250多种,常用的有60多种,其中有机磷杀虫剂占大部分。有机磷农药的半衰期为2周至数周,有机氯农药为2~4年;含铅、砷、铜、汞等农药的半衰期更长,为10~30年。农药对健康的危害主要有:①慢性中毒:农药进入人体内,可影响多种酶的活性,酶活性的变化必然引起体内生理、生化功能紊乱,甚至出现病理改变。如有机磷农药慢性中毒主要表现为血液胆碱酯酶活性降低,自主神经系统功能紊乱。有机氯农药慢性中毒主要表现对中枢神经系统和肝脏、肾脏等实质性脏器的损害。②致癌、致畸和致突变作用。如DDT有致畸和致突变作用;六六六有致肝癌作用;氨基甲酸酯类农药西维因可引起大、小鼠恶性肿瘤。
2.重金属污染对健康的危害
常见的土壤重金属污染物有铅、汞、镉、砷、铬等。重金属污染物污染土壤后可对机体产生各种危害,其中以镉污染引起的痛痛病(itai-itai disease)最为典型。痛痛病最早发生在日本富山县神通川流域,是由含镉废水污染农田而引起的公害病。痛痛病早期表现为腰背、膝关节疼,以后遍及全身的刺痛;患者易在轻微外伤下发生多发性骨折;四肢弯曲变形,脊柱受压变形,骨软化和骨质疏松,行动困难,长期卧床。无特效疗法,死亡率很高。
三、土壤污染的卫生预防控制原则
土壤污染的卫生预防控制是预防土壤污染和对已污染的土壤进行改良、治理。预防控制的重点应放在对各种污染物排放的浓度和总量的控制,对工业废渣、粪便、垃圾等各种污染物进行合理的收集并进行无害化处理,综合利用。
(一)工业废渣的处理
工业废渣的特点是产量大、种类繁多、化学成分复杂多样,含有难以降解的重金属毒物,很难治理。目前对工业废渣的处理主要是综合利用,对有经济价值的废渣,如热电厂烧煤锅炉的煤灰渣,冶金工业洗选厂的煤灰或矿渣,可将其作为制砖、混凝土、水泥等建筑材料。对含有害金属的废渣,可做安全填埋处理。
(二)粪便、垃圾的处理
对人畜粪便及生活垃圾无害化处理既可控制肠道传染病也可为农业增加肥料,更是改良土壤最有效的办法。所以,人畜粪便和生活垃圾必须经过有效的无害化处理,才可排放或再利用。目前,通常采用密封、堆肥、发酵及沼气等方法处理。这些方法经济、简便易行,且能有效杀灭致病的微生物、寄生虫虫卵,减少或消除传染病的危害。
(三)污水的处理
含有有害物质的工业废水、农业用水以及生活污水必须进行无害化处理。必须执行“谁污染谁治理”的原则,经常监测、监督,使之符合农田灌溉水质标准。医院污水应经专门的消毒处理,达到排放要求后才可用于农田灌溉。
(四)合理使用农药和化肥
提倡开发和使用高效、低毒、低残留的新型农药。尽量使用有机肥和利用生物农药,以减少有害农药和化肥的使用。对某些高毒、高残留的农药,应限制使用,其用法、用量、使用范围必须符合要求,杜绝盲目滥用的现象。
(五)改良土壤
合理利用污染土地,采取深翻土地或使用生石灰、磷酸盐、氧化铁等化学改良剂,可减轻土壤中重金属毒物的危害。