前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇土壤环境特征范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。

土壤安全是国家生态安全的基础,直接关系到国民经济的发展,农产品安全和人体健康,对促进国民经济的持续发展和保障人民群众的身体健康具有十分重要的战略意义和现实意义。为了掌握土壤污染的状况,查明污染的原因,为制定土壤污染防治对策提供决策依据,国家环保总局组织开展了全国性的土壤污染状况调查工作。
我市的土壤调查是河北省土壤调查的组成部分,本次调查工作是在省土壤污染状况调查领导小组的指导下,以全市环保系统监测队伍为主体,开展全市土壤现状调查工作。
二、目标任务
通过开展全市土壤调查,全面、系统、准确掌握我市土壤环境质量总体状况,查明重点区域土壤污染类型、程度和原因,评估土壤污染风险,确定土壤环境安全等级,建立我市土壤环境监测网络,优化我市土壤监测点位,开展土壤例行监测,提升土壤环境监管能力。
三、工作重点
(一)全市土壤环境质量状况调查与评价
1、调查目标
通过开展土壤环境质量现状调查与评价,掌握我市土壤环境质量总体状况,阐明区域土壤污染的特征,评价土壤环境质量状况,为建立土壤环境质量监督管理体系,防治土壤污染提供基础数据和准确信息。
2、调查范围
土壤污染状况调查的总体范围为*市全部辖区。针对不同土壤类型和土地利用类型进行全面、系统的土壤环境质量现状调查。
3、主要调查内容
在全市范围内系统开展土壤现状调查,分析重金属、农药残留、有机污染物等项目及土壤理化性质,根据各县(市、区)土地利用情况及土壤污染类型,有针对性地增测特征污染指标。
4、预期成果
(1)*市土壤环境质量状况调查与评估报告;
(2)建立*市土壤样品库;
(3)*市土壤环境质量数据库;
(4)*市土壤环境质量图。
(二)土壤环境背景点环境质量调查与对比分析
1、调查目标
通过开展全市土壤环境污染状况调查,掌握我市土壤环境质量从“七五”期间至今二十年的变化状况,查明土壤污染状况及其成因,阐明区域土壤污染的特征,为土壤环境资源合理开发利用提供科学依据,保护和合理利用土地资源。
2、调查范围
以“七五”全国土壤环境背景值调查布设的10个土壤典型剖面点位作为本次调查的背景点,原布设点位已不具备采样条件的,取消该背景点,同时提供原背景点的现场景观照片和出具核准说明书。
3、主要内容
采集可对比的土壤样品,进行相同项目的测试分析,对比相关的监测结果,对比分析我市20年来土壤背景值和土壤环境质量变化情况,积累土壤环境质量基础数据,建立土壤环境背景点的样品库。
4、预期成果
(1)编制*市土壤背景点环境质量状况及其20年变化分析评价报告;
(2)建立*市土壤环境背景点样品库;
(3)建立*市土壤环境背景值数据库。
(三)重点区域土壤污染水平调查与评估
1、调查目标
在全市土壤环境质量调查评价的基础上,结合我市环境综合整治重点,对重点区域开展土壤污染调查,查明土壤污染类型、分布、范围、程度和污染物种类、来源,分析污染成因以及发展趋势,提出土壤污染物优先控制清单,为土壤污染防治奠定基础。
2、调查范围
根据《全国土壤污染状况调查总体方案》划分的十类区域,依照《河北省土壤污染状况调查实施方案》的要求,对我市可能受到污染的区域开展土壤污染调查,具体范围为:
(1)工业企业周边:*市钢铁有限公司、中煤旭阳焦化有限公司、建滔焦化有限公司;
(2)交通干线:1*国道;
(3)固体废物堆放场地:白马河垃圾填埋场;
(4)污灌区:宁晋县污灌区、新河县污灌区;
(5)畜禽养殖:宁晋县养牛场、南和县养猪场、南宫县养牛场、内丘县养殖场;
(6)自然保护区:内邱县杏峪自然保护区。
3、主要内容
(1)按照《全国土壤污染状况调查技术规定》的有关要求和统一表格,收集重点调查区域有关污染源的基础信息和相关资料。根据不同的污染类型,对土壤样品、地表水、地下水、农产品同步采样并进行分析测试;
(2)调查、监测重点区域土壤污染的类型、范围、程度及土壤污染区的空间分布情况,并分析污染成因;
(3)建立重点区域土壤污染样品库;
(4)土壤污染风险评价。
4、预期成果
(1)*市土壤污染重点区域分析评价报告;
(2)*市重点区域土壤污染风险评估与环境安全性报告;
(3)*市重点区域土壤污染样品库;
(4)*市重点区域土壤污染档案。
四、时间安排
全市土壤污染专项调查,从20*年10月起到20*年完成,分三个阶段进行。
第一阶段:20*年10月-20*年6月底为准备阶段,主要任务是制定调查工作方案、调查技术方案、调查点位布设方案,落实调查经费等。
第二阶段:20*年7月-20*年底为实施阶段,主要任务是完成调查工作的调查点位布设、剖面数量及准确位置确定、野外采样和室内的数据分析工作。
第三阶段:20*年为总结阶段,主要任务是编制调查总报告和各专题报告,全面总结和集成调查成果。
关键词 新型城镇化 土壤环境保护 法律制度 污染场地
作者简介:陈知朔,上海社会科学院法学研究所,研究方向:环境与资源保护法。
一、新型城镇化进程中面临的土壤环境问题
我国土壤环境问题伴随着城镇化的进程日益凸显。土壤污染的特点从原先的局部性、单一型污染扩展为区域性、复合型污染;来自工业、农业、生活三方面污染源通过不同途径进入城镇和农村的土壤,新旧污染和二次污染呈现出混合叠加的态势。
(一)大量城市污染企业关停搬迁,一方面污染场地留隐患,一方面向农村转移污染
(二)高速城镇化使得生活垃圾、污水和固废排放剧增,加重土壤环境压力
(三)农业生产过程中不合理使用农业投入品,耕地质量持续下降
近年来,我国由于土壤污染问题引发的农产品质量安全事件层出不穷,不仅危及群众的健康和安全,更对我国的经济和社会发展产生了不利影响。据估计,我国当前有近1.5亿亩的耕地遭受污染,约占18亿亩耕地的8.3%。一方面是由于农业生产过程中化肥的过量或不当施用导致土壤酸化,破坏土壤结构。另一方面,全国每年农药使用量达30多万吨,但吸收率却只有 30%~40%,超负荷连年使用农药,残留的农药会严重损害土壤的生产、自净能力和载体功能。此外,规模化养殖场和地膜也是重要的土壤污染源。因为长期施用以规模化养殖场的畜禽粪便为原料做成的有机肥料,会把饲料添加剂中的重金属元素带到土壤中;而难以降解的地膜其大面积推广使用会导致土壤的白色污染。
二、我国土壤环境保护立法现状
我国当前的法律体系从耕地保护、特殊区域保护以及大气、水、固体废弃物污染防治等不同角度针对土壤环境问题形成了一些分散性的规定。例如国家层面的立法主要有《环境保护法》、《固体废物污染环境防治法》、《基本农田保护条例》等法律法规;地方层面有《浙江省固体废物污染环境防治条例》、上海市《关于保障工业企业及市政场地再开发利用环境安全的管理办法》等规范性文件。然而从总体看来,我国土壤环境保护立法缺乏系统性、针对性和可操作性,并且有的规定已明显滞后,无法适应新型城镇化发展对保护土壤环境的要求。
党的十以来,生态文明建设被列入现代化建设“五位一体”的总体布局中;十八届三中全会决定指出,必须建立系统完整的生态文明制度体系;十八届四中全会决定进一步强调,要制定并完善包括土壤环境保护在内的法律法规。在推进新型城镇化、建设“生态宜居”和“美丽中国”的新常态下,土壤环境保护立法受到越来越多的重视并逐渐得以充实和全面化。
在新型城镇化战略的推进过程中,如何从法律层面有效应对日趋严峻的土壤环境问题,已成为新形势下环境保护工作面临的重要挑战。结合我国国情与现阶段土壤污染实际情况,建议未来构建并完善如下几方面土壤环境保护立法。
(一)健全管理体制与管理制度
考察我国有关土壤环境管理体制的立法,不难发现某些内容存在交叉、矛盾且不符合科学管理的规律,普遍存在机构设置交叉重叠、部门之间权限划分不清、统管与分管部门关系不明确等问题。例如仅土壤污染监测一项工作就有环保、国土、农业三部门同时负责,这种权责交叉的状态会造成管理主体相互推委或争相管理,严重阻碍土壤环境保护工作的顺利展开。对此,应在立法中明确土壤环境保护和污染防治的监督管理体制,其中最主要的是机构的设置及其职权的明确划分,尤其是环保、国土、农业、水利、财政等部门之间的职责分工。除此之外,还应构建土壤环境保护的部际协调机制,搭建统一的土壤信息资源共享平台,完善内部制约与外部制约相结合的监督机制,使得各部门各司其职、通力配合,科学高效地完成土壤环境保护工作。
虽然我国现行立法中已有一部分法律制度对土壤污染物、污染源进行了控制,但这些分散的规定既不全面也不完善,没有形成系统的、可操作性的管理体系。建议我国逐步建立并健全土壤环境功能区划、土壤环境标准、土壤环境监测、土壤环境调查、土壤污染区域分级等一系列管理制度。
(二)完善污染场地治理与修复的法律制度
污染场地治理与修复的法律制度,具体包括制定污染场地整治规划、确定污染场地的最佳可利用技术、治理与修复公告、确定治理与修复责任人及实行人、进行治理与修复的检查与监督、确定费用的分担等制度。 其中,污染场地治理与修复目标的确定是治理与修复工作能否成功的关键。发达国家对此有着深刻的教训。例如荷兰在20世纪90年代早期有关土壤保护的立法中规定,土壤修复的目标是将其恢复至原有状态,但实践证明这种修复目标过于严苛,导致了高昂的修复费用。越来越多的国际经验表明,树立一个具有可操作性的、而非无条件使土壤恢复至适合所有用途的修复目标更有效。由此“基于风险的管理理念”应运而生。针对风险高但又有开发价值的污染场地,可选择按土地规划功能修复;而那些风险较小的场地则应先控制污染源,再对其进行修复,如此一来便能达到成本最优化。
对于我国而言,2012年的《关于保障工业企业场地再开发利用环境安全的通知》有效地推动了污染场地风险管理在各地的初步展开。下一步应尽快研究制定更为全面、系统的污染场地治理与修复的法律制度,明确场地风险管理模式与程序,完善标准体系建设,规范污染场地管理。
(三)创建可持续的资金筹措机制
可持续的资金来源是土壤环境保护的基本保障。目前由于我国缺乏完善的土壤治理与修复资金筹措机制和相关管理办法,导致众多城市无法及时对污染场地进行修复,一定程度上阻碍了新型城镇化的顺利推进。在资金筹措机制方面,由美国国会通过立法建立的超级基金和棕地修复基金为我国提供了有益的借鉴,其资金来源包括政府的拨款和贷款、向特定规模企业所征的环境税、向石油及42类化工原料所征的专门税以及环境保险等等。
鉴于我国土地资源国有的特点并结合“污染者付费”原则,可以考虑由中央、地方财政和工业企业共同出资,建立旨在修复那些经风险评估程序筛选出来的、亟须加以治理的污染场地。其中企业承担的资金部分应该以污染企业的民事责任为基础,在行政干预条件下以税收的形式征收。通过税收的强制性、无偿性和确定性,保障资金的稳定来源。另外,实施环境污染责任保险也是维护土壤受害者合法权益、提高防范环境风险、保障土壤污染治理修复费用的有效手段。
(四)建立合理的公众参与和信息公开制度
土壤环境质量的优劣直接关乎公共利益。公众参与是环保工作最强大的支持力量;信息公开则是满足公众环境诉求的重要基础。如何在新型城镇化建设过程中进一步增强农业生产者的土壤保护意识,鼓励和引导公众积极参与、支持土壤环境保护显得尤其重要。在土壤环境保护立法过程中,应当贯彻多元共治的现代环境治理理念,构建合理有效的公众参与和信息公开制度,充分保障公众的环境知情权、参与权与监督权。具体来说,公众应当有权通过综合决策平台及时掌握土壤质量状况,预防或反对有损土壤环境的重大行政决策和建设项目。政府有关部门应当利用网络、热线电话、社会调查等各种渠道了解公众对于土壤环境方面的建议,倡导利益相关方积极参与协商。土壤环境信息要在合理范围内向公众公开,并在突发环境事件信息公开的补正、土壤环境信息公开失当法律责任的充实X等方面做好必要的制度完善。
(五)建立严格的法律责任追究机制
严格的法律责任追究机制是补救受侵害者的合法权益、规范法律秩序的有效手段,也是实现土壤环境保护目标的重要保障。例如,美国《超级基金法》就构建了具有“严格、连带并溯及既往”特征的法律责任条款。其中严格和溯及既往,指无论潜在责任方是否存在主观过错皆须对污染场地负责(战争行为、不可抗力与第三人过错属于免责事由);连带责任意味着,如果涉及两个或多个潜在责任方,则美国环保局有权向任一或全部责任方索要治理费用。Y这一条款的实施有力地推动了美国社会各界积极投身到污染场地的治理当中。
从我国现行立法来看,只有2011年环保部原则通过的《污染场地土壤环境管理暂行办法》、《浙江省固体废物污染环境防治条例》等少数规范性文件规定了土壤修复的责任,即污染场地责任人应承担场地修复的费用,历史遗留问题则由地方人民政府承担。Z然而上述规定对于土壤污染法律责任的追究仍过于简单。建议首先应研究制定“环境责任法”,建立严厉的“污染责任终身制”原则;其次,完善环境损害民事赔偿制度,畅通司法救济渠道;最后,健全土壤污染责任的国家司法鉴定体系,制定土壤污染责任鉴定技术规范,为环境司法提供技术支撑。
根据我国农村的实际环境状况,以村为监测和评价单元,可以把农村环境类型大致分为4种:(1)生态型农村:指生态环境优美、无主要污染源、种植业以传统生产方式为主的村庄;(2)现代种植型农村:指以现代种植业(粮食、蔬菜、水果)为主业,使用农膜、化肥、农药量较大的村庄;(3)养殖型农村:以畜禽、水产养殖业为主业,主要污染源为畜禽、水产养殖等废气、废水的村庄;(4)工矿企业型农村:以工业、矿业为主的村庄,主要污染源为工矿业的废水、废气、废渣,周边环境受工、矿业影响较大的村庄。
监测指标的选择与点位布设的优化原则
我国是农业大国,农村污染源的种类、数量多且复杂,分布与城市环境、工业污染源均有较大差别。所以,要取得有代表性、客观性、科学性、能准确反映农村环境质量的数据,优化监测布点及监测指标显得尤为重要。要优化监测布点及监测指标,首先需对农村环境状况进行详细调查,充分了解和分析农村村庄的类型和农村环境污染源特点,然后用针对性与随机性布点原则相结合的方法布设监测点位,在确定其所代表的村庄类型的基础上,再进行优化布点,选择获取的监测结果能真实全面地反映农村区域环境质量的点位。但对怀疑或已证实污染相对严重的区域,要优先布设和适当增加监测点位,重点掌握该区域环境质量状况。监测项目的准确选取,决定能否真实反映农村环境质量及污染源的特征,其选取需具有代表性、针对性、灵活性、可操作性。同时,可设置必测指标、选测指标和特征污染物指标,以便能全面反映污染源及环境质量的特征。必测指标适用于所有监测地区,能反映环境质量基本状况;选测指标适用于个别监测地区,能够根据地区、时间及特殊情况的需要,重点选择监测指标。特征污染物指标属于必测指标,根据当地环境污染状况,确认对环境危害较大、影响范围广、毒性较强的污染物,或污染事故对环境造成严重不良影响的物质,反映不同区域的特殊环境质量状况[2-3]。综上所述,监测项目及点位选择的优化需遵循5个方面原则,即(1)代表性,获取的监测结果必须能够真实反映该区域环境质量状况;(2)重点性,重点针对该区域环境质量状况;(3)随机性,全面反映该区域环境质量状况;(4)灵活性,为体现不同地区的农村环境质量状况之间的差异,设置必测项目指标、选测项目指标和特征污染物指标;(5)易操作性,点位的设置需具有较强的可操作性[3-4]。
农村环境质量状况评价现状
目前,我国尚无针对农村环境质量的评价方法,现有的评价均是按照水、空气、土壤等的分要素,采用已有的评价标准。分别进行评价,缺乏对农村环境特点的针对性,不能综合反映农村环境质量的实际状况。农村环境质量综合评价,目前可用的方法有2种,一种为特尔斐法,即由少数专家直接根据经验并考虑反映某评价观点后定出权值。该法的特点就是能把分散的评估意见经过一定的处理而趋于集中,从而获得所需的结论;一种方法为层次分析法,即将一个复杂问题的各种要素转化为有条理的有序层次系统,并以同一层次的各种要素按照上一层要素为准则,构造判断矩阵,进行两两判断比较并计算出各要素的权重,根据综合权重按最大权重原则确定最优方案。这种方法的特点是将分析人员的经验判断给予量化,对目标(因素)结构复杂且缺乏必要数据的情况更为实用[5-6]。
农村环境质量指数的确定及计算方法
依据特尔斐法和层次分析法的特点,笔者将2种方法结合应用于农村环境质量综合评价,即根据调查及专家评判结果,建立问题的递阶层次结构,构造判断矩阵,通过计算确定各评价指数的权重,最后得出结论。为了直观地反映农村环境质量,笔者在此提出农村环境质量指数(REQI)综合评价方法,该法主要由水环境质量指数(集中式饮用水源地水质指数、地表水环境质量指数)、环境空气质量指数、土壤环境质量指数、生态环境状况指数4个分指数构成。2011年,湖南省开展了18个农村环境质量试点,通过对这些地区的地理位置、自然特征、水文状况、土壤森林植被、土地利用情况、社会经济情况以及主要农业、生活及工业污染源与危害现状的调查,结合水、气、土壤等环境要素的综合分析、判断及计算,提出农村环境质量指数的计算及综合评价方法。5.1农村环境质量指数的计算根据对湖南省18个试点村的的自然、社会概况及饮用水源、农作物种植及生产管理现状、污染源分布的调查结果,确定以水环境质量、空气环境质量、土壤环境质量、农村生态环境质量等作为一个系统来综合反映农村环境质量。依据对环境质量状况调查及专家评判的结果,通过一系列的计算,确定农村环境质量指数权重,最后通过一个计算公式用以表征和评价农村环境质量状况。即:农村环境质量综合指数=0.4(0.5×饮用水源地水质指数+0.5×地表水环境质量指数)+0.2×环境空气质量指数+0.25×土壤环境质量指数+0.15×生态环境状况指数。为了使计算结果评判更加直观,各分指数的取值范围为0~100。5.1.1水环境质量指数(1)饮用水源地水质指数。选择乡村主要水源地开展监测评价。以《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅲ类和《地下水质量标准》(GB/T14848—93)Ⅲ类为评价依据,评价采用单因子标准指数法,根据饮用水源地水质类别确定饮用水源地水质指数:Ⅰ、Ⅱ类对应指数均为100,Ⅲ类为80,Ⅳ类为30,Ⅴ类为10,劣Ⅴ类为0。(2)地表水环境质量指数。选择流经乡村的主要河流开展监测评价。以《地表水环境质量标准》(GB3838—2002Ⅲ类和《地下水质量标准》(GB/T14848—93Ⅲ类为评价依据,评价采用单因子标准指数法,根据地表水水质类别确定饮用水源地水质指数:Ⅰ、Ⅱ类对应指数均为100,Ⅲ类为80,Ⅳ类为30,Ⅴ类为10,劣Ⅴ类为0。5.1.2空气环境质量指数以《环境空气质量标准》(GB3096—1996)及其修改单的二级标准为评价依据,根据环境空气质量标准确定指数:一、二级标准为100、三级标准为50,超过三级为0。5.1.3土壤环境质量指数以《土壤环境质量标准》(GB15618—1995)二级标准为评价依据,对于《土壤环境质量标准》以外的污染物,参照《全国土壤污染状况评价技术规定》(环发〔2008〕39号)。评价采用单项污染指数法和《土壤环境监测技术规范》(HJ/T166—2004)中的内梅罗指数法,根据各监测点位的单项污染指数和最大污染单项指数计算出的内梅罗指数所对应的分级标准,确定区域内土壤环境质量指数:Ⅰ级对应指数为100,Ⅱ级为80,Ⅲ级为60,Ⅳ级为40,Ⅴ级为10。5.1.4生态环境状况指数生态环境状况指数(EI)以生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地退化指数、环境质量指数的评价指标权重来计算,根据《生态环境状况评价技术规范(试行)》(HJ/T192—2006)所确定的权重及计算方法,生态环境状况指数(EI)=0.25×生物丰度指数+0.2×植被覆盖指数+0.2×水网密度指数+0.2×(100-土地退化指数)+0.15×环境质量指数。5.2农村环境质量综合评价分级根据农村环境质量综合指数,将农村环境质量分为5级,即优、良、一般、较差和差,详见(表1)。
案例研究———湖南省郴州市宜章县上寮村
关键词:油气开发区;土壤;污染;评价
Abstract: Identify the geological background conditions of the soil oil pollution, survey of oil and gas resources development and utilization of the floor oil pollution and soil pollution mechanism, floor oil soil contamination vulnerability assessment of the geological environment, the investment environment to improve the Dongying Cityto promote sustained economic and social development to provide the school basis.
Key words: oil and gas development zone; soil; pollution; evaluation
中图分类号:[TE991.3]文献标识码: A 文章编号:2095-2104(2012)06-0020-02
0引言
东营市位于近代黄河三角洲,有着丰富的自然资源和巨大的发展潜力,生态环境较为脆弱,特别是近年来人类工程活动的加剧,尤其是油气资源开发导致的土壤污染,引发一系列环境地质问题。应加强石油开采过程的管理,减少落地油污染;石油化工企业的污废水严格处理,做到达标排放,减少或避免对周围土壤环境造成污染,防止生态环境进一步恶化。
1区域土壤污染现状
本区主要分布着有胜利、东辛和现河三个采油厂的胜坨、宁海、东辛、永安、广利、新立村、现河庄、郝家、王家岗、牛庄、史南、乐安等12个油田4700多口油井,油井在钻凿过程中对周围土壤的污染、土壤污染的主要途径为石油开采过程中形成的落地油、输油管路的渗漏等,污染以点状和斑状污染为特点。以油井为中心,大致在半径40~50m的范围,面积6000m2左右。
全区采取的浅层(0.2~0.3m)土壤样品20组(件),深层(0.6~1.0m)土壤样品15组(件),石油类以及重金属等均有检出。
浅层土壤石油类量检出范围1.38~17450mg/kg,平均值175.45mg/kg;铅(Pb)检出范围9.59~313.10mg/kg,平均值22.38mg/kg;镉(Cd)检出范围0.088~0.19mg/kg,平均值0.11mg/kg;铬(Cr)检出范围0.03~0.10mg/kg,平均值0.06mg/kg;砷(As)检出范围8.40~25.00mg/kg,平均值13.04mg/kg;汞(Hg)检出范围0.00944~0.06627mg/kg,平均值0.02345mg/kg(表1)。
深层土壤石油类量检出范围2.60~38.00mg/kg,平均值14.47mg/kg;铅(Pb)检出范围14.70~33.00mg/kg,平均值19.55mg/kg;镉(Cd)检出范围0.073~0.127mg/kg,平均值0.099mg/kg;铬(Cr)检出范围0.032~0.136mg/kg,平均值0.06mg/kg;砷(As)检出范围7.47~14.52mg/kg,平均值10.94mg/kg;汞(Hg)检出范围0.00377~0.024mg/kg,平均值0.0158mg/kg(表2)。
2油井剖面污染特征
为调查研究油井对土壤的污染状况,在工作区黄河南、北主要石油开采区,选择了2处(Yp1、Yp2)典型油井进行了油井土壤污染剖面调查。以油井为中心,按照0.20m、0.50m、1.5m的调查深度,以及距油井5.00m、20.00m、40.00m的调查距离,在调查半径40~50m范围内进行了调查取样。分析检测结果见(表3)。
表1 浅层土壤污染现状一览表
表2深层土壤污染现状及评价一览表
根据土壤污染资料分析,重金属组分含量无论是纵向还是垂向上没有明显的变化,而且与调查区的重金属组分数据基本一致,进一步说明在石油开采区没有明显的重金属污染。石油类组分含量具有明显的变化规律,以油井为中心,由近而远、由浅入深石油组分含量逐渐减少;这种变化规律浅层和近油井地带尤为明显,到40m远处石油类组分含量深浅变化不大,说明油井落地油污染范围半径已达到40m。
表3 油 井剖面污 染数据 一 览 表
3土壤污染动态
土壤中的石油和重金属离子,随着时间的变化具有明显的规律性。利用经过一个雨季的不同时间和地点的土壤污染动态数据对比分析,在大气降水淋滤作用下,不同深度的土壤污染物质均有不同程度的降低,以石油类组分尤为明显。
4土壤污染评价
模糊评价能有效的解决评价标准边界模糊和监测误差对评价结果的影响,具有一定的科学性、合理性。运用模糊数学法对土壤环境质量各因素进行定级评价,将各因素评价结果采用公式计数法进行二级赋权,较为客观评价了总体环境质量级别。
首先选择评价因子,分别对因子取权,确定各因子评价标准,最终应用模糊矩阵复合运算进行综合评价,能较为客观评价土壤质量评价。
4.1模糊层次综合评判数学模型
根据模糊集原理,建立土壤环境质量综合评判数学模型:
[4-2]
公式中:B ---综合评判矩阵(综合评判结果)
A ¬¬--因素集权重矩阵
R¬¬¬-由n个评价指针构成的总评判矩阵
ai---为第i个评价指针在总目标中获得的权重值,且∑α=1
uij--为第j个方案第i个因素指针的隶属度
bj--为第j个方案的综合评价指标
4.2评价因子确定
根据本次调查资料和土壤污染现状,确定石油类、铅(Pb)、镉(Cd)、砷(As)、汞(Hg)五项评价因子,即因子集为U=(U1……U5)。
根据土壤监测数据给评价因子赋值。
4.3评价标准
根据GB15618-1995《土壤环境质量标准》和北方土壤背景值,将土壤环境质量分为四级(表4)。
表4土 壤 污 染 程 度 分 级 标 准 表
分级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
标准值 背景值(北方) 背景值(全国) 限制值 临界值
评价 未污染 轻污染 污染 严重污染
备注 限制值:为保障农业生产,维护人体健康的土壤限制值
临界值:为保障农林业生产和植物正常生长土壤临界值
各因子在各级分区的评价标准值(V),《土壤环境质量标准》中有的直接采用,没有的根据因子特征条件确定(表4)。
表4 土壤环境质量评价分级标准表
4.4评价因子权重确定
[关键词]关黄柏;重金属;药材;土壤;污染
[Abstract]In order to evaluate the heavy metal potential pollution of soil and medicinal materials in main producing area of Phellodendron amurense, we collected 32 soil samples and 32 herb samples from northeast and north of China covering four provinces. In this study, the detection of heavy metal contents was conducted by ICP emission spectroscopy and atomic fluorescence spectrometry. The results showed that the soil from all areas of Ph amurense generally reached the national standard. As, Hg, Cr, Cd, Pb and Cu content of herb samples met the requirtment of the national standard except Hg content exceeding standard slight in a few samples. The reason of excessive Hg was the ability of Hg accumulation in Ph. amurense and atmospheric environment was polluted. So, national standard and Good Agricultural Practice (GAP) must be carried out severely in Ph. amurense resources production.
[Key words]Phellodendron amurense; heavy metal; herb; soil; pollution
doi:10.4268/cjcmm20160304
近年来中药材重金属含量超标已经成为中药质量控制领域中的热点问题[1-2],有研究表明,部分中药材重金属含量过高[3-4],不仅使得药材、饮片及成药的使用存在重大安全隐患,同时也制约了中药材的出口。中药材中重金属的含量与其基原植物的生长环境及生长过程密切相关,如土壤重金属含量背景[5-6],植物重金属吸收特征[6-8]等。目前,有关中药材重金属安全控制的研究主要集中于栽培品种,因普遍认为野生环境人为污染较小,药材受到污染的风险也较小,对野生药材重金属安全控制的研究未受到重视,鲜有报道。
关黄柏为芸香科植物黄檗Phellodendron amurense Rupr.的干燥树皮[9],药材主要来源于野生资源,其主要产区位于我国东北三省,目前对关黄柏产区土壤重金属含量背景、药材重金属含量以及黄檗对重金属的吸收特征等方面的研究尚未见报道。本实验对关黄柏主产区进行广泛取样,在同一样点同时采集土壤和药材样本,并分别对它们的重金属含量进行测定,评估关黄柏产地土壤和药材中重金属分布状况,并分析黄檗对重金属的吸收特性,旨在为关黄柏药材质量安全和药材规范化种植地提供理论及现实依据。
1材料与方法
1.1取样实验材料为2013年7―9月和2014年7―9月采集的辽宁、吉林、黑龙江和北京等32个关黄柏产地的土壤和药材样本,见表1。土壤样本按照随机多点混合的原则在样点采集,自然风干,过100目筛,供检测使用;药材样本采集于同一龄级(胸径15~20 cm)黄檗胸径处韧皮部,按照等比例混合的原则将同一样点的样品等量混合,粉碎后过60目筛,供检测使用。
实验分析试剂为HNO3(MOS级),HClO4(优质级),氢氟酸(分析纯),超纯水(Purelab,ELGA)。实验分析仪器为IRIS Intrepid Ⅱ XSP等离子发射光谱仪(美国Thermo 公司)、AFS3000 原子荧光光度计(北京科创海光仪器有限公司)。
1.2检测精确称取0.5 g土壤样品(自然风干,100目),置于聚四氟乙烯坩埚中,加入10 mL氢氟酸和5 mL高氯酸,静置过夜,次日将聚四氟乙烯坩埚置于可调电热板控温(120 ℃左右)进行消煮,消煮结束后用超纯水定容于25 mL量瓶中,过滤得到供试品溶液。同法制备试剂空白溶液。
精确称取0.5 g药材粉末(45 ℃烘干,60目),置于干净的50 mL三角瓶中,加入12 mL HNO3和3 mL HClO4,静置过夜,次日置于可调电热板控温(160 ℃左右)进行消煮,消煮结束后过滤得到药材供试品溶液,用超纯水定容于50 mL量瓶中。同法制备试剂空白溶液。
利用等离子发射光谱仪检测土壤及药材中的铬(Cr)、镉(Cd)、铅(Pb)、铜(Cu)含量,利用原子荧光光度计检测土壤及药材中的砷(As)和汞(Hg)含量。
1.3统计分析本研究运用单项污染指数和内梅罗指数进行测区土壤的单项污染程度与综合污染程度的评价[10],单因子指数的数学表达式为[11-12]:PI=Ci/Si,单项污染指数是评估土壤中某一污染物的环境质量指数,分级标准如下:P≤0.7,清洁;0.7
运用富集系数评价黄檗(以药材计)对重金属元素的吸收特点,其表达公式为[14-15]:富集系数(C)=植物中某种元素含量/土壤中该元素含量,当C
数据的统计分析采用SPSS 13.0统计软件和GraphPad Prism 5软件进行。
2结果与分析
2.1土壤重金属环境质量评价本研究中32个关黄柏主要产地的土壤和药材重金属含量见表2。参照国家土壤环境质量标准(GB 15618-1995)对关黄柏主要产地土壤重金属环境质量进行评价,见表3,各土壤重金属的单项污染指数和内梅罗指数见表4。单项污染指数结果显明,以国家二级环境质量标准对关黄柏主要产地土壤重金属环境质量进行评价时,除CL和JSJ 2个产地存在轻度Cr污染外,其他产地均为生产的尚清洁区。以国家一级背景值为标准对关黄柏主要产地土壤重金属环境质量进行评价时,辽宁的CL,HHS,LT,FHS,BYS,吉林的YBG,LF,黑龙江的TT,BS,JS,LF,BA,等12个产地为As的尚清洁区;辽宁的CL,吉林的HSZ,黑龙江的JSJ等产地为Cr的尚清洁区;辽宁的FHS,BYS和黑龙江的SBL产地为Pb的尚清洁区;辽宁的CL,MJ和黑龙江的JSJ,SY等产地为Cu的尚清洁区;其他产地均为生产的清洁区。
采用内梅罗指数对关黄柏主产地土壤重金属环境质量进行综合评价,见表4,参照国家一级标准时,辽宁的CL,HHS,LT,FHS,BYS,MJ,吉林的LF,HSZ,黑龙江的JSJ,TT,JS,CF等12个产地属于尚清洁区;其他产地均为生产的清洁区;参照国家二级标准时,所有产地土壤重金属环境质量均能达标。
综上所述,32个产地中除辽宁的CL和和黑龙江的JSJ 2个产地土壤的Cr含量超出国家二级环境质量标准外,其他产地的土壤重金属含量均能达到国家二级环境质量标准。结果说明关黄柏主产区的土壤环境质量优良。
2.2药材重金属质量安全评价参照2010年版《中国药典》相关药材项下重金属含量限定指标、《药用植物及制剂外经贸绿色行业标准》(WM/T2-2004)限量标准、《食品安全国家标准》(GB 2762-2012),各重金属的限量为:砷As 2.0 mg・kg-1,汞Hg 0.2 mg・kg-1,镉Cd 0.3 mg・kg-1,铅Pb 5.0 mg・kg-1,铜Cu 20.0 mg・kg-1,铬Cr 2.0 mg・kg-1,见表3。药材As,Cd,Pb,Cu含量在32个样点均未超出限量标准,处于安全级内;药材Hg含量在LBD,HHS,LT,FHS,SDG,DQ,DQC,JS,YH等9个样点超出限量标准,在0.22~0.36 mg・kg-1,超标率为28.1%,超标样点多分布于辽宁和黑龙江;药材Cr含量在黑龙江WC样点超出限量标准,为4.92 mg・kg-1,其他样品均处于安全级内,超标率为3.1%。
2.3黄檗对重金属的吸收特征植物对元素的富集系数(也称为吸收系数)是显示其从土壤中摄取元素能力的一个重要指标。关黄柏药材重金属富集系数分析显示,其对重金属As,Cr,Pb的富集系数均小于0.1,表明关黄柏对As,Cr,Pb强烈贫化;对Cu的富集系数处于0.1~0.5,表明关黄柏对Cu相对贫化;对Hg的平均富集系数为9.494,32个产地药材中有24个富集系数大于3.0, 2个介于1.5~3.0,4个介于0.5~1.5,说明关黄柏药材对Hg在绝大多数的产地具有较强的富集能力。由于土壤Cd的含量低于仪器检测线,因此未计算关黄柏药材对Cd的富集系数,见表5。
为了深入分析黄檗对Hg的富集特性,将32个样地按照土壤Hg含量进行分组,从低到高依次分为0.030(mg・kg-1)3个组,利用GraphPad Prism5软件对富集系数和药材Hg含量进行统计分析。3组样地之间黄檗的Hg富集能力有着显著的差异,黄檗Hg的富集能力随着土壤Hg含量的升高而降低;同时,3组样地之间药材的Hg含量在统计学上没有显著差异,药材的Hg含量处于同一水平,见图1。这说明黄檗对Hg的吸收是一个主动吸收过程,当土壤Hg含量相对较低时,黄檗对Hg具有很强的吸收能力;当土壤Hg含量相对较高时,黄檗对Hg的吸收能力就会减弱;但土壤本底值和吸收能力的差异不会影响到黄檗对Hg的吸收积累量,同龄级黄檗的Hg积累量是稳定在一定的范围内。
利用SPSS软件对药材中各重金属含量之间进行相关分析,结果表明Hg的累积与Pb(r=-0.413,P
3讨论
黄檗主要以野生为主,其生境受到人为影响程度较小,所以关黄柏主产区土壤质量均能够达到国家土壤环境质量二级标准,土壤环境质量非常优异。产地关黄柏药材重金属含量基本上达到相关行业的限量标准,As,Cd,Pb,Cu含量均较低,处于质量安全级别内,28.1%的药材Hg含量超标。黄檗对As,Cr,Pb元素的吸收有限,相对于环境,药材中的含量处于贫化水平,而对Hg有较强的富集能力且平均富集系数为9.494。
土壤重金属的本底值是影响中药材质量的重要因素之一,但本研究中,药材Hg含量超标样地的土壤Hg本底值均能够达到国家一级标准,故药材Hg含量超标另有成因。首先,不同植物对重金属富集能力有很大的差异,黄檗对Hg具有强烈的富集能力,富集系数在0.283~33.323(表5),平均富集系数为9.494,药材Hg含量超标的基本原因应该与植物黄檗对Hg的生物学吸收特性有密切关系。同时,样地所处的小环境也是造成药材Hg超标的可能因素,LBD等所有Hg超标样地的土壤Hg含量均低于国家一级背景值,且多位于人类社会活动较为频繁的地区,例如县城、乡镇、公路边等。所处大气环境受到车辆尾气、煤炭燃烧、工业生产等社会活动因素影响,容易使得大气环境质量受到污染,从而导致植物体内Hg含量较高,也有研究表明植物可吸收土壤Hg亦可吸收大气Hg[16],因此推测大气环境质量也是影响药材重金属含量的一个重要原因。此外,有研究表明同属植物P. chinense Schneid.的茎皮(川黄柏)重金属含量会随着树龄的增加而升高[17],由于研究对象均为野生样品,同龄级黄檗的胸径大小可能受到气候的影响较大,所以认为药材样品Hg超标也可能与黄檗的生长年限有关。
4结论
关黄柏主要产地土壤环境质量基本达到国家二级标准,土壤环境质量非常优异,所产关黄柏药材的As,Hg,Cr,Cd,Pb,Cu含量基本达到《中国药典》、《药用植物及制剂外经贸绿色行业标准》等相关行业的限量标准,但部分样品存在Hg含量超标的现象。关黄柏基源植物黄檗是国家二级濒危物种[18],野生资源蕴藏量有限[19],人工种植是保证药材供应的必然手段,在营造药用林时应依据其对重金属Hg有较强富集能力的特点,选择土壤和大气中Hg含量低的地区进行关黄柏的规范化种植。
[参考文献]
[1]季申,王柯,胡青,等. 基于有效性和安全性相关的中药质量控制方法的建立[J]. 世界科学技术――中医药现代化,2014,16(3):502.
[2]赵连华,杨银慧,胡一晨,等. 我国中药材中重金属污染现状分析及对策研究[J]. 中草药,2014,45(9):1199.
[3]叶国华,吕方军. 21种中药材中重金属含量测定[J]. 辽宁中医杂志,2008,35(2):265.
[4]韩小丽,张小波,郭兰萍,等. 中药材重金属污染现状的统计分析[J]. 中国中药杂志,2008,33(18):2041.
[5]田伟,谢晓亮,温春秀,等. 土壤重金属污染度与黄芪药材重金属含量关系的研究[J]. 河北农业科学,2008,12(9):6.
[6]颜慧,冯会,黄玮,等. 丹参主要产地的土壤及药材重金属污染评价[J]. 中国农学通报,2012,28(4):288.
[7]陈璐,米艳华,林昕,等. 土壤-三七系统重金属污染调查及相关分析[J]. 中国中药杂志,2014,39(14):2608.
[8]钱华,王衍彬. 中药材不同吸收特性对土壤重金属含量标准要求的变化[J]. 中国现代中药,2006,8(11):34.
[9]中国药典.一部[S].2010:286.
[10]黄凤云,胡斌,成芬,等.焦作温县怀山药土壤重金属污染分析[J].河南理工大学学报:自然科学版,2009,28(1):123.
[11]国家环境保护总局.土壤环境监测技术规范(HJ/T166-2004)[S]. 北京:中国环境科学出版社,2004.
[12]郭笑笑,刘丛强,朱兆洲,等.土壤重金属污染评价方法[J]. 生态学杂志,2011,30(5):889.
[13]宋伟,陈百明,刘琳. 中国耕地土壤重金属污染概况[J]. 水土保持研究,2013,20(2):293.
[14]严辉,段金廒,钱大玮,等. 不同产地当归药材及其土壤无机元素的关联分析与探讨[J]. 中药材,2011,34(4):512.
[15]Chen D Y, Zou Z X, Ren D Y. Preliminary application of plant exploration in search for Thallium mineral deposits[J]. Bullet Mineral Petrol Geochem, 2000,19(4):397.
[16]王定勇,牟树森,青长乐. 大气汞对土壤-植物系统汞累积的影响研究[J]. 环境科学学报,1998,18(2):84.
[17]寇兴明,徐敏,顾永祚. 微波消解/ICP-MS法测定川黄柏中微量重金属元素[J]. 光谱学与光谱分析,2007,27(6):1197.