村镇场地污染防治与生态环境修复
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1.4 我国村镇场地污染现状

当前我国村镇土壤环境污染形势严峻,主要表现如下。

①在一些经济快速发展地区耕地土壤中持久性有毒有害物质已经大量积累,部分农田的重金属(镉、汞、砷等)、农药(滴滴涕等)、多环芳烃、多氯联苯、二英等持久性有机无机复合污染突出,严重影响粮食生产和农产品质量安全。

②在快速的城市化和实施退二进三的城市布局改造战略的进程中,污染企业搬迁引发的村镇场地土壤环境污染事故已经影响到人居环境安全健康。

③在一些矿区、油田及其周边土壤中重金属和有机污染也相当严重,对周边生态安全和人体健康构成威胁。

④一些湿地不仅是生物栖身地和生态敏感区,而且也是污水和废弃物的汇集地,污染严重,影响生物多样性和生态安全。

在高强度的资源和能源利用与污染物排放过程中,我国村镇场地污染的范围在进一步扩大,村镇场地污染物的种类在增多,出现了复合型、混合型的高风险污染土壤区。村镇场地污染呈现出从污灌型向污灌型与大气沉降型并重的转变,城郊向农村延伸,局部向区域蔓延的趋势;从有毒有害污染发展至有毒有害污染与养分过剩、土壤酸化的交叉,形成点源污染与面源污染共存,生活污染、种植养殖业污染和工矿企业排放叠加,各种新旧污染与次生污染相互复合混合的态势,危及粮食生产与质量安全、生态环境安全和人体健康,迫切需要治理和修复。最近20年,随着经济的高速发展,我国进入了环境高风险时期,各种场地污染事件层出不穷,尤其是近10年,场地污染事件的发展规模日趋扩大,后果更加严重,污染类型愈加复杂。据不完全统计,我国1998~2006年共发生环境污染和破坏事件14700余起,平均每年发生1600多起。

环境保护部与国土资源部于2014年4月17日发布《全国土壤污染状况调查公报》[6],披露全国土壤环境状况总体不容乐观,指出工矿业、农业等人为活动以及土壤环境背景值高是造成村镇土壤污染或超标的主要原因。全国村镇土壤总超标率为16.1%,其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。工矿业废弃地土壤环境问题突出,南方村镇土壤污染重于北方,长江三角洲、珠江三角洲、东北老工业基地等部分区域村镇土壤污染问题较为突出,西南、中南地区土壤重金属超标范围较大。从土地利用类型来看,耕地、林地、草地土壤点位超标率分别为19.4%、10%、10.4%。从污染类型看,以无机型为主,有机型次之,复合型污染比重较小。从污染物超标情况看,镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种重金属和六六六、滴滴涕、多环芳烃3类有机物是主要的污染物。同时耕地村镇土壤污染事关“米袋子”“菜篮子”安全,与人民健康息息相关,要保住“舌尖上的安全”,首先就要保证土壤安全。

国土资源部发布的《2012国土资源公报》显示,全国198个地市级行政区共有4929个地下水水质监测点,其中综合评价水质呈较差级的监测点为1999个,占40.6%,水质呈极差级的监测点为826个,占16.8%。主要超标组分为铁、锰、氟化物、“三氮”(亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和氨氮)、总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、氯化物等,个别监测点存在重(类)金属超标现象。在这些监测点中,综合评价结果为水质呈优良级的监测点为580个,占全部监测点的11.8%,水质呈良好级的监测点为1348个,占27.3%,水质呈较好级的监测点为176个,占3.6%。据悉,2013年,有连续监测数据的水质监测点总数为4677个,分布在187个城市,其中水质综合变化呈稳定趋势的监测点有2974个,占63.6%;呈变好趋势的监测点有793个,占17.0%;呈变差趋势的监测点有910个,占19.5%。村镇地下水是水资源的重要组成部分,是人类生存、生活和生产活动必不可少的自然资源,在保证居民生活用水、社会经济发展和生态环境平衡等方面起到不可估量的作用。近年来由于过度开采、企业恶意偷排,我国村镇地下水污染状况日益严重。地下水由于有承压层的存在处理难度更大,而且在地下交错相连,与土壤接触更为紧密,污染更隐蔽,处理的成本远大于地表水的处理。因此对村镇地下水进行生态安全评估和污染修复已到了刻不容缓的地步。

1.4.1 土壤环境质量

2014年,我国村镇耕地土壤点位超标率为19.4%,其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为13.7%、2.8%、1.8%和1.1%。污染类型以无机型为主,有机型次之,复合型污染比重较小,无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8%。镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种无机污染物点位超标率分别为7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%,六六六、滴滴涕、多环芳烃3类有机污染物点位超标率分别为0.5%、1.9%、1.4%。长江三角洲、珠江三角洲、辽河平原、海河平原等部分区域土壤污染问题较为突出,西南、中南地区土壤重金属超标范围较大;镉、汞、砷、铅4种无机污染物含量分布呈现从西北到东南、从东北到西南方向逐渐升高的态势。

2015年,酸雨区面积约72.9万平方公里,占国土面积的7.6%,比2010年下降5.1个百分点;其中,较重酸雨区和重酸雨区面积占国土面积的比例为1.2%和0.1%。酸雨污染主要分布在长江以南、云贵高原以东地区,包括江西大部、湖南中东部、重庆南部等,大幅提升了南方土壤重金属污染风险。

三江平原、松嫩平原、淮北平原村镇场地土壤重金属点位超标率相对较低,分别为1.35%、0.81%、0.62%;海河平原、辽河平原、黄泛平原点位超标率相对较高,分别为4.28%、3.70%、2.10%。东北及黄淮海平原村镇场地主要超标重金属污染物依次为Cd(1.18%)、Hg(0.40%)、Cu(0.17%)、As(0.11%)。北方主要村镇场地重金属超标问题较为突出的区域主要位于辽河平原东部、南部,以及海河平原京津冀交汇区。Cd超标点位集中分布在辽河平原的沈阳市和锦州市,海河平原的天津市,黄泛平原的济源市、新乡市、安阳市;Hg超标点位集中分布在海河平原的天津市、北京市;Cu超标点位集中分布在辽河平原的沈阳市、抚顺市,海河平原的赵县;As超标点位集中分布在海河平原的天津市。Cd尚清洁点位连片分布在辽河平原的沈阳市和锦州市、海河平原的天津市和北京市周边;Ni尚清洁点位在辽河平原的沈阳市、辽阳市、海城市、营口市,海河平原的涿州市、保定市、石家庄市、沙河市,淮北平原的洛阳市、舞阳县、信阳市呈带状分布。海河平原天津市以南,赵县以东区域为土壤环境质量清洁区;黄泛平原北部和西南部为土壤环境质量清洁区;松嫩平原西南部为土壤环境质量清洁区;三江平原除富锦市、宝清县,其他区域均为土壤环境质量清洁区。

三江平原村镇场地环境质量相对较好,As、Cr、Cu、Pb、Zn环境质量等级均为清洁。Cd、Ni超标点位零散分布在双鸭山市宝清县,点位超标率分别为1.90%、5.60%。Hg超标点位仅分布在富锦市,点位超标率为0.40%。三江平原是今日的“北大仓”,境内有52个国有农场和8个森工局,是国家重要的商品粮生产基地,年总产量达1.5×107t,商品率和机械化程度全国第一。为追求产量,农业机械的广泛使用、大量施用化肥和农药很可能引起土壤重金属超标[7]。三江平原境内天然沼泽湿地残存分布,有6个国家级湿地自然保护区,3个被列入了国际重要湿地名录。三江平原东北部存在洪河和三江两块国家级重要湿地,环境的保护力度很大,周边农田开垦较晚,农田肥力较高,环境容量的提升与保护应受到重视[8]

松嫩平原村镇农田各土壤监测点位Cu、Hg、Pb环境质量等级均为清洁。Cd、Zn、Ni超标点位主要分布在长春市九台区,点位超标率分别为6.20%、1.00%、0.40%。舒兰市Cd以及龙江县As超标现象也不容忽视,点位超标率分别为2.40%、0.30%。据2002年文献报道,松嫩平原村镇场地污染源主要包括工业“三废”(水、气、渣),沿嫩江分布的化工、制糖、制革等工业污染排放企业约有2800个,每年排放废水1.2×107t;仅齐齐哈尔江段排入嫩江的废水占整个嫩江纳污总量的70%。与“七五”和“六五”期间松嫩平原土壤背景值比较,灌区中大部分有毒元素有增加趋势,部分也有减少[9]。导致松嫩平原村镇场地土壤污染的主要原因有农药、化肥的大量施用、残留农膜、畜禽养殖、大气粉尘沉降、固废堆弃等[10]

辽河平原村镇场地土壤Pb环境质量等级均为清洁。Hg、Zn超标点位仅分布在辽阳市,点位超标率分别为12.50%、1.10%。据2011年文献报道,辽阳市人多地少,化肥农药的施用量为东三省用量最大的地区之一。辽阳市化肥年施用量远超过国家设置的安全施用值上限,化肥利用率低、流失量高导致了农田土壤污染。由于环保基础设施缺乏和管理的滞后,辽阳市每年产生的生活垃圾几乎全部露天堆放,每年产生农村生活污水几乎全部直排,使农村聚居点周围的环境质量严重恶化[11]。尤其值得注意的是,即使在辽阳农村现代化进程较快的地区,这种基础设施建设和环境管理落后于城镇化发展水平的现象并没有随着经济水平的提高而改善,环境污染对人类健康的威胁与日俱增。辽阳乡镇企业废水和固体废物等主要污染物排放量已占工业污染物排放总量的50%以上,而且由于乡镇企业布局不合理,污染物处理率也显著低于工业污染物平均处理率[12]。人口密集集约化畜禽养殖地区的环境容量小(没有足够的耕地消纳畜禽粪便,生产地点离人的聚居点近或者处于同一个水资源循环体系中),加之乡镇企业规模和布局没有得到有效安排,未避开生态功能区,造成畜禽粪便还田的比例低,且容易直接造成环境污染。

As超标点位仅零散分布在沈阳市、阜新蒙古族自治县,点位超标率分别为0.50%、0.90%。辽河平原村镇农田土壤Cu超标点位集中分布于平原东南部的沈阳市及抚顺市周边,点位超标率分别为3.60%、11.50%。沈阳市西南区域村镇场地土壤重金属Cu尚清洁点位连片分布。辽河平原村镇场地土壤Cd超标问题尤为突出,超标点位密集分布于锦州市、沈阳市、海城市,点位超标率分别为69.20%、19.90%、1.30%。Cr、Ni超标点位仅分布在抚顺市,点位超标率分别为3.80%、34.60%。沈阳市到海城市之间的区域村镇场地土壤重金属Ni尚清洁点位连片分布。张士灌区位于沈阳西郊,距市区3km。1962年以来,引用卫生明渠污水灌溉稻田,面积为2800hm2。1974年首次监测出灌区糙米含Cr量最高达2.6mg/kg。1975年沈阳市Cr污染联合调查组对灌区土壤、稻米、灌溉水、人体健康等进行了全面调查[13],发现灌溉水中含Cr量达30~1431μg/L。灌区上游有330hm2土地属严重污染区,糙米平均含Cr 1.06mg/kg。造成张士灌区污染的原因主要是水污染。灌溉水源被沈阳市最大的Cr污染源——沈阳冶炼厂所污染。至2007年,张士灌区村镇场地土壤Cr污染仍很严重,样品糙米含Cr量为0.435~0.855mg/kg,均超过国家食品卫生标准,该浓度与1987年相比有上升的趋势,增加了335%~755%。土壤pH值下降使土壤酸化,导致土壤中的Cr更多地转变为生物有效态Cr,占总量的22.8%~52.0%,易被作物吸收,导致水稻含Cr量超标。重金属污染物随着地表径流、地下水及飘尘等移动方式发生迁移转化,使污染范围逐渐扩大。至2017年,张士灌区下游彰驿站镇土壤Cr含量在0.47~2.49mg/kg,超过国家土壤环境质量二级标准(GB 15618—1995),且超过当地背景值1.47~12.11倍[14];土壤中Cr形态特征分布为残渣态、弱酸提取态、可还原态、可氧化态;水稻植株各器官Cr含量分布递减趋势为根、茎、叶、糙米;有41.6%的糙米样品超过国家相应的食用标准,目前多以轻度污染为主。由此可见,张士灌区污染事件对沈阳市村镇场地环境造成了长期的、难以逆转的危害。

锦州市农村每年生活垃圾排放量约60×104t,生活污水约0.5×108t。由于农村基础设施相对落后,污水缺乏有效收集治理措施,生活污水排放分散、水量小,污水收集难度大、建设成本高,致使管网覆盖率低,少数村镇污水处理厂运行效率低,处理效果差[15];农村生活垃圾不能得到有效处理,生活垃圾在沟渠、村头路边随意乱倒堆积,成为新的污染源。同时随着人民生活水平的提高,农村的生活垃圾的组成日趋复杂,有毒、有害物质增多,农村有机废弃物还田积极性不高,土地消解比例下降。垃圾处理率低、处理设施建设不完善和管理落后,导致大部分污水随意排放,垃圾排放多为填沟、填坑、沿河排放和露天堆放,严重影响村容村貌,雨季被冲入河流造成环境污染。城市生活垃圾向农村转移的现象仍然存在,清运车将垃圾倾倒在农村,成为农村环境的“潜在污染源”。随着农业产业结构的调整,锦州市农村养殖专业户越来越多,规模逐渐扩大,但是大多数养殖专业户对畜禽场排放废弃物的处理和贮运能力不足,畜禽产生的固体粪便随意露天堆放,不能进行及时有效的无害化处理,造成臭气四溢,粪水横流;畜禽场产生的废液污水,多数就近直接排入沟渠,导致农民生产和生活环境污染加剧。未经过无害化处理的畜禽粪便直接作为肥料,一遇大雨,粪便污水随地表径流扩散。农药、化肥及农膜的大量使用,使农产品的污染居高不下,“白色污染”有增无减。农民盲目追求农产品单产,超量或不科学使用化肥,使农产品质量降低的同时过量的农药化肥随地表径流造成污染扩散;此外,过量使用或滥用农药,使粮食、果蔬等农产品受到污染,同时还影响到有益生物与生物多样性的保护,致使生态失去平衡;大量使用地膜或塑料大棚,可以使农作物早结果、早上市,但不容忽视的是,地膜不进行清理或科学处理,对土壤十分有害,造成了农用地膜污染严重。

2008~2009年开展的全国第一次污染源普查结果表明:海城市种植业污染的主要来源有以下几个方面[16]

①农药、化肥、农膜的使用,使耕地和地下水资源受到污染,即农药残留、化肥重金属超标、白色垃圾污染。

②农作物秸秆大部分未被有效利用,成为种植业污染的另一来源。

③生产、生活中的垃圾由于缺乏有效的排水和垃圾清运处理系统,直接排放或沉积在田间地面,最终造成污染。

沿海城市共有32个镇区(农场),408个行政村,约有农业人口23万户,近83万人,农业污染问题严重,治理困难。

海河平原村镇场地土壤Cr超标点位仅分布于迁安市,点位超标率为0.90%。Pb、Zn超标点位仅分布于天津市,点位超标率分别为0.40%、1.40%。海河平原村镇场地Cu超标点位主要分布在赵县,点位超标率为5.70%,其次为昌黎县、天津市,点位超标率分别为5.20%、1.60%。海河平原村镇场地As超标点位在天津市、永清县周边相对较多,且零散分布,点位超标率分别为1.10%、3.30%。海河平原村镇场地Cd超标点位密集分布于平原中部天津市,点位超标率为11.30%。Cd超标点位零散分布于迁西市、北京市、石家庄市栾城区、唐海县,点位超标率分别为33.30%、1.80%、9.10%、2.50%。海河平原村镇场地Hg超标点位在天津市零散分布,在北京市密集分布,点位超标率分别为5.30%、9.80%。海河平原村镇场地Ni超标点位零散分布在天津市、蓟州区、卢龙县,点位超标率分别为1.60%、1.00%、2.40%。土壤Ni超标点位在遵化市密集分布,点位超标率为29.53%。土壤Ni尚清洁点位在平原西南部的涿州市、保定市、石家庄市、沙河市一带连片分布,需要引起重视。

据2000年文献报道,天津村镇场地土壤重金属污染元素多、面积广、程度深。且随着工业的发展和水资源的紧缺,污染将进一步加剧[17]。天津菜田耕层土壤中除静海、宝坻、蓟县(现蓟州区)外,其他区县的Cu、Pb、Cd、Hg、As、Ni、Zn 7种重金属的含量均超过土壤背景值,其中Cd和Hg的污染已到十分严重的地步。东丽区菜田土壤是全市受到重金属污染最重的一个区,其中以Cr污染最严重。该区菜田表土中Cr的平均浓度为0.857mg/kg。高于菜田土壤背景值8倍,相当于国家环境二级标准的1.4倍。底层土壤(60~80cm)Cr平均含量0.28mg/kg,是菜田土壤背景值的2.3倍。东丽区蔬菜中Cr含量超标区域与土壤Cr污染分布是一致的。油菜、大白菜、菠菜、莴笋等7种蔬菜超标,其中油菜中Cr的含量最高值达0.198mg/kg,超过食品卫生标准近4倍,芹菜叶的含量最高达0.417mg/kg,超标8倍多。西青区菜田耕层土壤中Cd的平均含量为0.585mg/kg,是全市园田土壤背景值0.056mg/kg的10倍多。Hg的平均含量为1.81mg/kg,是全市园田土壤背景值0.025mg/kg的72.4倍。西青、津南和北辰3个区的水萝、菠菜、油菜、芹菜和大白菜等7种蔬菜Hg的污染率达38%。而Cd的污染率达76%。菜田和蔬菜重金属污染主要是受污水、污泥的影响,如东丽区、武清区受北京排污河污水的影响,致使土壤及蔬菜中重金属含量大大超过相关标准;垃圾、磷肥的普遍使用也是农田重金属污染的重要原因[18]。土壤中重金属污染一方面将对绿色和无公害蔬菜的发展产生严重的副作用,另一方面也将严重影响天津城乡居民的身心健康。天津市作为全国大城市中缺水最严重的城市之一,淡水资源人均占有量是全国人均占有量的1/15,农业用水极度缺乏,致使部分地区常年引污农灌已达40多年。三大排污河灌区由于常年污水灌溉和使用污泥,造成农业环境逐年变劣。据2006年农业环境质量调查资料显示,天津市污灌面积达14.7×104hm2,在污灌区域内遭受重金属污染的土地面积占污灌区面积的64.8%,其中轻度污染的占46.7%,中度污染的占9.7%,严重污染的占8.4%,清洁区只占总污灌面积的1/5,超标最重区域分布在南、北排污河灌区。随着农用物资的大量投入和乡镇企业的大力发展,其他非污灌区的农田土壤环境质量也有不同程度的重金属污染,在27.3×104hm2的监测面积中,清洁区的面积占总监测面积的54.46%;污染面积占总监测面积的45.54%,其中超标面积占1.28%。2017年,天津全市土地总面积为119.1688×104hm2。农用地面积71.5×104hm2,其中耕地面积44.4×104hm2;建设用地总面积38.82×104hm2;未利用地面积8.82×104hm2。总体来看,天津全市土壤环境质量处于较好的状态,仅部分污染物在局部地区出现超标现象。根据针对天津市典型近郊农业产地的调查,近郊农田中As、Hg、Zn、Pb、Cu、Cr、Cd等重金属高于天津土壤背景值和全国土壤背景值[19],Cd、Cu、Hg在个别点位出现超标现象。大部分污染区集中在中心城区周边,与污灌区域吻合,污灌区土壤Cd污染相对较重。有机污染则以六六六、滴滴涕为主,呈现出零星分布。此外,工矿企业周边、工业聚集区以及历史工业企业搬迁场地也出现部分污染超标现象。

随着产业结构的调整,迁西县经济迅速发展,同时也引发了许多环境问题[20]。人均耕地面积由1949年的0.11hm2下降到现在的0.052hm2,平均每年增加3210人,减少耕地50hm2。目前,全县水土流失面积达625km2,占全县土地总面积的43.4%,村镇场地土壤侵蚀模数达2700t/(km2·a),每年土壤侵蚀量达到1.929×106t,也加剧了农业生态环境的退化。工矿企业是土壤重金属污染的主要成因,例如迁西县洒河桥镇曾出现尾矿向大黑汀水库非法倾倒现象,非法倾倒的尾矿向库内填埋十几米,形成舌状堰塞体,倾倒的尾矿严重侵占河道;据统计,水库周边有旅游设施70多处、旅游船只150多艘、选矿企业20多家、6个入河排污口。2016年,北京各区县中,规模相对较大的中高级别工业开发区有34个,产业涉及石油化工、医药、冶金与机械制造、电子信息、航空物流、食品加工、纤维橡塑与纺织印染、造纸印刷等,具有类型各异、程度不同的环境污染特征。部分学者对工业区与重金属污染进行了大量研究,证明两者存在一定的关联性,工业区是土壤Cu、Pb、Zn、Cd、Hg重金属元素污染的主要原因。栾城县是一个以农业为主的地区,自20世纪70~80年代起,洨河流域地区曾大面积使用污水灌溉农作物[21]。石家庄市80%以上的污水排入东明渠和洨河,根据计算2010年石家庄的污水产生量在3.9×108m3左右[22],而石家庄市区当时仅有2座污水处理厂,致使其中大量污水未经处理经污水管网直接排入洨河,且洨河无任何防渗措施。长期的污水渗漏可能导致土壤化学组分含量普遍偏高[23~25]。唐海县道路密集,农田、村庄、工业用地交错分布。县内主要企业有造纸厂、化肥厂等重污染工业,县外南临唐山市南堡化学工业区。唐海县农田不仅受农业化工原料污染,而且易受工业、交通等污染[26]

黄泛平原村镇场地Pb环境质量等级均为清洁。As、Cr、Cu、Zn环境质量等级总体清洁。Hg超标点位分布在高青县、济源市、安阳市,点位超标率分别为5.00%、5.30%、8.30%。Ni超标点位零散分布在平原东南部的高青县、郯城县、新乡市,点位超标率分别为11.10%、21.60%、9.10%。黄泛平原村镇场地Cd超标点位集中分布在平原西部的济源市、新乡市、安阳市、辉县,零散分布在曲阜市、连云港市,点位超标率分别为47.40%、63.60%、50.00%、14.60%、9.40%、44.40%。小清河发源于济南市泉群及南部山区,流经高青县南部边界,是两岸居民灌溉和饮用的主要水源。随着两岸工农业生产的发展,尤其是近年来工业的高速发展,大量工矿企业废水和生活污水不断排入小清河,使河水受到了严重污染,小清河河水呈黑色,有悬浮物、白沫、异味,尤其在枯水期,高青县境内河道中几乎全为污水,水质污染严重。小清河污水灌溉的历史已久[27],从20世纪60年代以后约有50年历史。在区内污水灌溉面积约4533hm2,每年灌溉5~6次,灌溉用水量约0.3×108t,其灌溉方式是通过渠道直接漫灌于农田中,灌渠长1000~1500m。污灌区内包气带岩性厚度在4m左右,岩性以砂性土为主,黏性土厚度小。经多年污灌,土壤吸附有害组分的能力已达临界值,土壤纳污自净能力已较弱,致使土壤向环境输出污染物,更促使和加快了污水对浅层地下水的污染。据相关研究报道[28],济源市土壤受污染面积达117.19km2。济源市位于河南西北部,是全国重要的铅锌深加工基地,已有电解铅(合金铅)企业35家,其中兼粗铅冶炼的大型企业3家,它们在促进当地经济发展的同时,给当地的土壤环境及生态安全也带来了严重影响[29]。安阳市是一个工业、农业并举发展的城市,钢铁行业是安阳市的支柱行业,在为安阳经济做出巨大贡献的同时,已不可避免地影响了当地村镇农田环境质量[30]。铅冶炼企业对安阳村镇农田环境质量的影响主要体现为对土壤环境质量的影响,企业集中区村镇农田环境质量等级为中度污染,适用于林地及污染物容量较大的农田(蔬菜地除外)。新乡市土壤Cd最低值出现在市区西北部太行山脚下的辉县市峪河乡峪河村,最高值出现在市区主城区东南部的新乡县古固寨乡前辛庄村。新乡市各县市区土壤Cd平均值排序:辉县市<长垣县<原阳县<获嘉县<封丘县<卫辉市<延津县<新乡县。新乡市是我国著名的轻工业城市,电池企业较多,约有200多家企业,规模较大的企业有30多家,企业排放的电池废水造成的土壤重金属污染问题较为突出[31],2005年、2007年、2009年曾有研究报道存在电池废液灌溉农田现象。由于长期采用电池废水灌溉,新乡市寺庄顶污灌区土壤中Cd、Ni和Zn总量严重超标。土壤中Cd主要以Fe-Mn氧化物结合态存在,Ni主要以Fe-Mn氧化物结合态和残余态存在,Zn主要以残余态存在,Cr主要以Fe-Mn氧化物结合态和残余态存在,Cu主要以有机结合态存在[32]。新乡市寺庄顶污灌区小麦籽实中Cd和Ni含量严重超标,长期电池废水灌溉已对小麦的食品安全造成严重威胁[33]。新乡市寺庄顶污灌区小麦籽实中重金属与土壤重金属含量的相关性分析表明,小麦中Cd、Zn含量与土壤中Cd、Zn的总量、Fe-Mn氧化物结合态及有机结合态相关性显著[34,35]

淮北平原村镇场地As、Cr、Cu、Pb、Zn环境质量等级均为清洁。Cd超标点位零散分布于洛阳市、信阳市、郑州市周边,点位超标率分别为19.20%、6.00%、1.40%。Hg超标点位零散分布在禹州市、洛阳市、叶县,点位超标率为1.30%、3.80%、1.40%。Ni超标点位分布在渑池县,点位超标率为3.60%。平原东部村镇场地土壤Ni尚清洁点位连片分布。洛阳市是我国著名的重工业城市之一,工业以装备制造、能源电力、石油化工、新材料和硅光伏及光电为主,城市西部分布大量工厂。洛阳市工业区土壤污染较为严重,工业区、主干道和商业区达到强生态危害,Cd污染主要由人类活动造成[36]。信阳市土壤主要污染源包括工业废水废渣、农业化肥农药、居民生活污水等,目前信阳浅层地下水已受到不同程度的污染,特别是信阳市老城区和工业重镇明港,居民和工业用水已过早地结束了几千年来就近取用浅层地下水的习惯。郑州城市生活、工业活动加重周边农地的污染负荷,直接进入土壤的污染物、大气污染、沉降、酸雨使土壤环境压力增大;化肥农药大量使用,肥力下降,使土壤承载力加重,生产功能退化,从而使农业生产面临着诸多的问题。郑州市土壤中Cd在西部已经超出警戒线范围,有向北发展的趋势[37]。Hg在郑州市北郊超出背景值的二级标准,达轻污染,部分甚至达到中度污染,Hg污染最为严重的是惠济区的老鸦陈村,其来源主要有污水灌溉和喷洒农药。

四川盆地、长江中下游平原地区、广西蔗糖产区土壤重金属污染相对严重,综合点位超标率分别为34.30%、10.92%、79.49%。四川盆地主要污染物为Cd、Ni和Cu,长江中下游平原地区与广西蔗糖产区为Cd和Ni,其中洞庭湖平原Cd点位超标率高达65.03%。

根据Hakanson潜在生态风险指数法测算,东北及黄淮海平原村镇耕地土壤重金属Hg和Cd污染风险问题突出,如表1-1所列,Hg高等污染风险的市县共计55个,其中,黄泛平原19个、海河平原10个、辽河平原9个、松嫩平原9个、淮北平原7个、三江平原1个;Cd高等污染风险的市县共计14个,其中黄泛平原8个、海河平原2个、辽河平原2个、松嫩平原的1个、淮北平原1个;Hg中等污染风险的市县共计183个,Cd中等污染风险的市县共计123个;Hg低等污染风险的市县共计133个,Cd低等污染风险的市县共计234个。黄淮海平原村镇耕地土壤重金属污染风险及点位超标率高于东北平原。南方村镇场地重金属Cd污染风险问题相对集中,14191个县市(区)中,高等污染风险的县市(区)共计29个,其中四川盆地15个、长江中下游地区8个、广西蔗糖产区6个;中等污染风险的县市(区)共计46个,其中四川盆地26个、长江中下游地区16个、广西蔗糖产区4个。

表1-1 村镇农田主产区Hg、Cd污染风险等级区划一览表  

北方主要村镇场地耕地土壤重金属污染高风险较为突出的是Cd、Hg。区划结果显示,东北和黄淮海平原8种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn)污染风险较高的为Cd、Hg。土壤重金属Cd高等污染风险区域主要集中分布于辽河平原东部的沈阳市,以及平原南部的锦州市、葫芦岛市。其次,三江平原双鸭山市、海河平原天津市及黄泛平原西南部的新乡市为土壤Cd高风险区域。Cd中等风险区域连片分布在辽河平原东部沈阳市、辽阳市、营口市,南部盘锦市和黄泛平原东部青岛市、中部济宁市、西部济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双鸭山市、松嫩平原哈尔滨市和长春市、海河平原石家庄市、黄泛平原鹤壁市、淮北平原郑州市和洛阳市及三门峡市周边。

经ArcGIS统计污染风险栅格数据结果表明,Cd高等污染风险区域面积在辽河平原、黄泛平原、海河平原、三江平原占比分别为4.26%、0.18%、0.16%、0.25%,中等污染风险区域面积在辽河平原、黄泛平原、海河平原、三江平原、淮北平原、松嫩平原占比分别为11.40%、9.44%、9.26%、1.75%、3.30%、2.73%。沈阳市2009年农田土壤环境质量调查结果中发现,重金属总Cd超标率为3.8%;三江平原黑土地区土壤重金属污染的研究结果表明,双鸭山市土壤重金属Cd含量平均值为0.10mg/kg,无明显超标现象。天津市郊农田土壤环境质量的研究结果表明,7.6%的土壤监测点位Cd生态风险达到极强水平。新乡市农田土壤重金属进行了生态风险评价结果表明,Cd平均潜在生态风险系数平均值属于极强生态污染级别。双鸭山市土壤Cd污染风险呈上升趋势,沈阳市、锦州市、天津市、新乡市土壤Cd污染风险不容忽视。

土壤重金属Hg高等污染风险区域主要分布于海河平原北京市、天津市,辽河平原的沈阳市周边。Hg中等污染风险区域主要分布于辽河平原东南部锦州市、辽阳市、沈阳市,海河平原天津市、唐山市、安阳市,淮北平原北部洛阳市、济源市、平顶山市周边。经计算,Hg高等污染风险区域面积在海河平原、辽河平原占比分别为1.93%、1.42%,中等污染风险区域面积在海河、辽河、淮北、黄泛平原占比分别为4.99%、9.92%、3.11%、1.32%。相比于2006年,2009年北京顺义区土壤中Hg元素含量明显升高,并且在2009年的调查结果中Hg生态风险系数高区域与污灌范围明显关联[38]。2005年天津市西青区农产品产地土壤环境质量的研究结果发现,重金属Hg在该区域仅存在一个点位处于中等生态风险水平,其他均处于轻微生态风险水平。2005~2008年沈阳市农田土壤与污灌区土壤环境质量的监测结果显示,土壤总汞含量均值超过背景值80%,重金属汞点位超标率为2.5%。北京市土壤Hg元素污染风险呈上升趋势,天津市、沈阳市Hg污染风险不容忽视。

1.4.2 水环境质量

1.4.2.1 地表水环境质量

2015年,全国972个地表水国控断面(点位)中,Ⅰ类水质断面(点位)占2.8%,比2014年下降0.6个百分点。Ⅱ类、Ⅲ类水质断面(点位)比2014年分别上升1.0%。Ⅴ类、劣Ⅴ类水质比2014年分别下降1.2%、0.4%。2015年,松花江流域水质相对较好,其次为黄河流域,海河和辽河流域水质较差,除黄河流域外其他流域水质均整体有所改善。松花江、辽河、海河、黄河流域Ⅰ~Ⅲ类水质国控断面个数所占比例分别为65.1%、40.0%、42.2%、61.2%。淮河流域94个国控断面中,无Ⅰ类水质断面,Ⅱ类和Ⅲ类水质比2014年均下降1.0%;Ⅳ类、Ⅴ类水质比2014年分别上升1.0%、6.4%。淮河支流沱河、新滩河、包河、涡河、颍河、洪河、洳河等水系Ⅴ类、劣Ⅴ类水占38.1%。长江流域水质较好,主要支流污染重于干流。长江主要支流118个国控断面中,Ⅴ类水质占0.8%,比2014年下降1.7%,劣Ⅴ类水质占4.2%,与2014年持平。

2008年、2015年松花江水环境质量Ⅰ~Ⅲ类水所占比例分别为33.3%、65.1%;而Ⅴ类、劣Ⅴ类水所占比例分别由7.2%下降到2.3%、14.3%下降到5.8%,分别下降了4.9和8.5个百分比。

2008年、2015年辽河流域水环境质量Ⅰ~Ⅲ类水所占比例分别为35.1%、40.0%;而Ⅴ类、劣Ⅴ类水所占比例分别由18.9%下降到5.5%、32.5%下降到14.5%。流域水质情况有大幅改善。

2008年、2015年海河流域水环境质量Ⅰ~Ⅲ类水所占比例由28.6%上升至42.2%,同比上升13.6个百分比;而Ⅴ类、劣Ⅴ类水所占比例分别由12.5%下降到6.3%、50.8%下降到39.1%,分别下降了6.2和11.7个百分比。流域水质有大幅改善。2008年、2015年黄河流域水环境质量Ⅰ~Ⅲ类水所占比例分别为68.2%、61.2%,而Ⅴ类、劣Ⅴ类水所占比例分别由6.8%下降到4.8%、20.5%下降到12.9%;Ⅳ类水所占比重上升。流域水质有大幅改善。

2008年、2015年淮河流域水环境质量Ⅰ~Ⅲ类水所占比例分别为38.4%、54.3%;而Ⅴ类水所占比例由5.8%上升到13.8%,劣Ⅴ类水所占比例由22.1%下降到9.6%。淮河支流沱河、新滩河、包河、涡河、颍河、洪河、洳河等水系Ⅴ类、劣Ⅴ类水占38.1%。

辽河平原村镇场地重金属Cd、Cu超标点位主要集中于沈阳市和锦州市周边。辽河流域支流浑河流经沈阳市,据2008年和2014年《中国环境状况公报》显示,2008年浑河(沈阳段)水质为劣Ⅴ类,2014年该段河流水质提升为Ⅳ类。而大凌河支流西细河流经锦州市,2008年水质为Ⅴ类,2014年提升至Ⅳ类。辽河沈阳段存在沿岸企业污水随意排放,居民垃圾随意堆放,季节性河流水体自身调节、净化能力差,水土流失加剧,凹岸生态恶化等问题。由其导致的洪涝灾害、水质恶化、生态环境退化等已经严重影响居民的生产生活,成为制约社会经济发展的重要因素。辽河平原土壤重金属Cd、Cu超标点位密集分布区域,其周边河流水质相对其他区域较差,地表流域水质与土壤重金属环境质量具有一定相关性。

海河平原村镇场地重金属Cd、Hg、As、Cu超标点位主要集中在天津、北京市周边。潮白新河、永定新河、北运河流经北京市及天津市,据2008年、2014年《中国环境状况公报》显示,潮白新河(天津段)水质在2008年为Ⅴ类,2014年水质下降为劣Ⅴ类;2008年潮白新河(北京段)水质为Ⅲ~Ⅳ类,2014年水质为Ⅱ~劣Ⅴ类,北京东南部河段水质下降。2008年、2014年永定新河(天津段)、北运河水质均为劣Ⅴ类。北京市及天津地区河流水质相对海河平原其他区域较差,并且河流水质呈下降趋势。海河平原水质较差,流域附近土壤重金属Cd、Hg、As、Cu超标点位密集分布。

黄泛平原村镇场地重金属Cd超标点位主要分布于济源市、新乡市、安阳市。大沙河流经上述区域,据2008年、2014年《中国环境状况公报》显示,其水质均为劣Ⅴ类,与该区域内土壤重金属Cd超标问题存在一定相关性。

1.4.2.2 地下水环境质量

2012年的相关数据显示,全国198个地市级行政区开展了地下水水质监测,监测点总数为4929个,其中国家级监测点800个。依据《地下水质量标准》(GB/T 14848—1993),综合评价结果为水质呈优良级的监测点比例11.8%;水质呈良好级的监测点比例27.3%;水质呈较好级的监测点比例3.6%;水质呈较差级的监测点比例40.5%;水质呈极差级的监测点比例16.8%。

2013年地下水水质较差和极差的监测点比例与2012年相比进一步增加。公报指出,与上年相比,有连续监测数据的地下水水质监测点总数为4196个,分布在185个城市,水质变好的监测点比例为15.4%,稳定的监测点比例为66.6%,变差的监测点比例为18.0%。

2015年,国土部门对全国31个省(区、市)202个地市级行政区的5118个监测井(点),开展了地下水水质监测。评价结果显示:水质呈优良、良好、较好、较差和极差级的监测井(点)比例分别为9.1%、25.0%、4.6%、42.5%和18.8%。超标指标主要包括总硬度、溶解性总固体、pH值、COD、“三氮”(亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和氨氮)、氯离子、硫酸盐、氟化物、锰、砷、铁等,个别水质监测点存在铅、六价铬、镉等重(类)金属超标现象。北方平原地区的浅层地下水污染问题更为突出。2015年,以流域为单元,水利部门对北方平原区17个省(区、市)的重点地区开展了地下水水质监测,监测井主要分布在地下水开发利用程度较大,污染较严重的地区。监测对象以浅层地下水为主,易受地表或土壤水污染下渗影响,水质评价结果总体较差。2103个测站数据评价结果显示:水质优良、良好、较差和极差的测站比例分别为0.6%、19.8%、48.4%和31.2%,无水质较好的测站。“三氮”污染较重,部分地区存在一定程度的重金属和有毒有机物污染。

根据环境保护部(现生态环境部)发布的《2016中国环境状况公报》,在地下水方面,遍布全国的6124个监测点的评价结果,水质为优良级、良好级、较好级、较差级和极差级的监测点分别占10.1%、25.4%、4.4%、45.4%和14.7%,各流域地下水水质监测结果总体水平均较差,全国地下水水质安全问题不容乐观。

1.4.3 空气环境质量

2015年全国338个地级以上城市有265个城市空气环境质量超标,占比为78.4%,主要超标污染物为PM2.5、PM10、NO2、SO2。与2014年相比,PM10年均浓度下降7.4%,SO2年均浓度下降16.1%,NO2年均浓度下降6.3%。空气质量相对较好的10个城市为海口、厦门、惠州、舟山、拉萨、福州、深圳、昆明、珠海和丽水,空气质量相对较差的10个城市为保定、邢台、衡水、唐山、郑州、济南、邯郸、石家庄、廊坊和沈阳。京津冀地区13个地级以上城市达标天数平均比例(52.4%)呈上升趋势,比2014年上升9.6%,比2013年上升14.9%。

2013年北方主要农产地主要城市空气环境质量情况如表1-2所列,2013年东北平原和黄淮海平原空气环境质量情况统计结果表明,海河平原北部唐山、石家庄、邢台、邯郸、保定、天津空气环境质量均较差;2014年北方主要农产地主要城市空气环境质量情况如表1-3所列,2014年东北平原和黄淮海平原空气环境质量情况统计结果表明,全年空气综合质量较2013年有所下降。空气环境质量相对较差的市县,其土壤环境质量、地表水质也相对较差。大气沉降是有害物质进入土壤的一种重要途径,是影响农田生态系统安全的重要因素[39]。重金属元素可通过化石燃料燃烧、汽车尾气、工业烟气、粉尘等进入大气,吸附在气溶胶上,然后通过干湿沉降的方式进入土壤,可在表层土壤中不同程度地累积[40]。而海河平原北部城市相对东北和黄淮海平原其他城市,空气环境质量较差,污染物在这些区域易通过大气干湿沉降在水-土-气交互系统中进行迁移。

表1-2 2013年北方主要农产地主要城市空气环境质量情况一览表  

表1-3 2014年北方主要农产地主要城市空气环境质量情况一览表