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土壤的主要污染物范文1
关键词：土壤污染调查；地统计条件模拟；污染概率；局部空间变异；污染区范围；布点优化；
作者简介：谢云峰(1981—)，男，副研究员(博士)；E-mail：xieyf@craes.org.cn；
1引言(Introduction)
土壤采样调查是获取土壤污染物空间分布信息最重要的手段，采样调查结果的精度直接影响污染风险评价结果的准确性和风险管理决策的合理性.土壤污染调查包括土壤样点布设、样品采集、污染物含量分析等环节.实际工作中，通常认为污染物分析方法的准确性是影响污染物调查准确性的最主要因素(Crumblingetal.，2001)，而忽略了土壤采样布点方案的重要性.大量研究表明，污染物在土壤中的空间分布表现出明显的空间变异性，人类活动影响越大的区域，局部变异程度越大(Thompson，1996；丛鑫等，2009；杜平等，2006；张娟等，2014；郑一等，2003).针对空间变异性较大的环境要素，样点布设方案是影响调查结果准确性最主要的因素之一.Jenkins等(1997)对土壤中三硝基甲苯污染的调查结果表明，至少95%的变异度(统计方差)是由采样位置导致，而含量分析(室内分析和现场分析)手段对变异度的贡献不超过5%.其他类似研究也表明，土壤采样导致的不确定对污染物含量测定不确定性的贡献超过50%(Argyrakietal.，1997；Theocharopoulosetal.，2001；Jenkinsetal.，1999).因此，科学合理的土壤采样布点方案对保障污染调查结果的精度非常重要.现有的土壤污染调查布点方法主要包括判断性采样和非判断性采样(姜成晟等，2009)，其中，判断性采样主要根据已有先验知识设计采样布点方案，并在潜在的高污染风险区域加大采样密度(UKEnvironmentAgency，2000)；当缺乏场地污染物分布的背景信息时，就只能采取非判断性采样方法，如随机采样、均匀网格布点采样等(Thompsonetal.，1995；USEPA，1989).传统的土壤污染调查布点方法主要用于对污染物总体(平均含量)的最佳估计(Brusetal.，1999)，样本量主要取决于污染物含量的空间变异程度.土壤污染治理过程中，污染调查主要关注目标污染物的超标程度及污染区范围.因此，以总体估计为目标的传统土壤污染调查布点方法对土壤污染范围的估计精度通常不能满足修复决策的需求(刘庚等，2013；谢云峰等，2010).近年来，应用地统计学方法来提高土壤污染调查精度已成为研究热点之一(D'Or，2005；Demougeot-Renardetal.，2004；Juangetal.，2005；VanGroenigenetal.，1999；VanToorenetal.，1997)，该方法基于土壤污染物空间分布的自相关性，优化土壤调查布点空间布局，可提高土壤污染调查效率(Burgessetal.，1981；Demougeot-Renardetal.，2004；Englundetal.，1993；阎波杰等，2008；赵倩倩等，2012).虽然基于地统计学和条件模拟方法的样点布设方法效率最高(Jonesetal.，2003)，但在土壤污染调查过程中却很少用于土壤污染调查布点优化(Verstraeteetal.，2008).
为了获得准确的土壤中污染物空间分布信息，土壤污染调查通常包括污染初步调查、污染详查等多个阶段.初步调查的主要目的是识别土壤主要污染物及潜在污染区域，通常样本量较少.污染详查是在初步调查基础上，在潜在的污染区域增加样点，确定污染区的范围及其污染程度.土壤污染调查方案的误差主要包括污染区被低估和清洁区被高估(Marchantetal.，2013；Ramseyetal.，2002)，其中，前者会导致污染区面临的污染风险不能得到有效控制，后者会导致不必要的修复投入.为了获取准确的污染区信息，通常需要增加样本量，但这会导致采样分析成本的增加.高效的采样方案是将采样调查成本与调查不确定性导致的经济损失的总成本降到最低(Ramseyetal.，2002).采样方案优化的目的就是要寻求降低污染修复不确定性的最佳样本量(Demougeot-Renardetal.，2004).土壤污染物的空间分布受污染来源、环境条件、污染物性质等因素的综合影响，其在空间上表现出不同程度的空间相关性和变异性，对土壤污染物空间变异性的描述准确与否是影响调查结果的关键.本研究结合土壤污染调查的特定需求，提出基于污染概率和污染物局部空间变异特征的土壤污染调查加密布点方法，以提高土壤污染调查方法对污染区范围和污染程度的估计精度，并为土壤污染调查提供方法学支持.
2土壤污染调查加密布点方法(Samplingdesignoptimizationprocedurefordetailedsoilpollutioninvestigation)
土壤污染调查结果的不确定性主要出现在污染物含量过渡区域(刘庚等，2013；谢云峰等，2010；Xieetal.，2011)，为此，该研究针对污染调查结果的不确定性，提出土壤污染调查加密布点的工作流程和方法(见图1).土壤污染调查加密布点的2个核心问题分别为确定需要加密布点区域和样点布设方法.
2.1加密布点区域的确定方法
由于土壤污染治理仅关注污染物含量超过相关环境标准或修复目标值的区域，因此，提高污染区范围的估计精度就显得尤为重要，加密布点法正是基于这一需求而提出.由于初步调查阶段已经获得了一定的污染物分布信息，所以在加密详查阶段只需要针对污染分布信息不确定性较大的区域进行补充调查即可，其中，不确定性区域是指污染物空间分布精度低于修复决策需求精度的区域.
为了定量评估土壤污染调查的不确定性，该研究引入土壤污染概率方法.基于初步调查数据，利用概率制图方法预测土壤污染物超过环境标准或修复目标值的概率，常用的概率制图方法有地统计条件模拟方法、指示克里格方法等.其中，地统计条件模拟方法包括多种模拟算法，如序贯高斯模拟、序贯指示模拟等.污染概率的取值范围为0~1，概率值越高，可优先判定为污染土壤；相反，污染概率值越低，可优先判定为清洁土壤.概率制图结果中，概率值介于高值和低值之间者即为不确定性区域，需要进一步补充调查确认.假定某污染土壤地统计条件模拟的污染概率阈值范围为0.1~0.8，设定污染概率阈值和清洁概率阈值分别为0.5和0.3，则污染概率为0.5~0.8者为污染区域，0.1~0.3者为清洁区域，0.3~0.5者即是需要加密调查的区域.
不确定性区域污染概率值较低的可能原因为：①区域内污染物含量较低；②区域属污染区域，并且样本量较少.为了进一步探究其具体原因，该研究引入局部变异特征方法.基于初步调查数据，分析土壤污染物含量的局部变异特征(包括变异系数、方差、自相关性等)，如果局部变异性较大，表明土壤中污染物含量空间分布差异较大；反之，则表明污染物含量空间分布差异较小.对于局部变异性较大者，通常是污染物含量高值区向低值区的过渡区域，也是调查结果不确定性较大的区域；对于变异性较小者，通常是高值集中或低值集中的区域，调查结果的可靠性较高.因此，根据土壤污染物的局部变异系数，将土壤污染调查结果划分为不确定性区域和确定性区域.假定某污染土壤局部变异系数为20%~200%，设定变异系数阈值为100%，则变异系数为100%~200%者为不确定性区域；低于100%者为确定性区域.
综合污染概率和局部空间变异系数确定的污染调查不确定性区域，即为污染调查加密布点的目标区域.
2.2不确定性区域样点布设方法
不确定性区域样点布设包括加密样点的数量和样点的空间位置.其中，加密样点数量主要与不确定性程度相关，不确定性较大的区域，加密布设的样本量也较大；样点的空间位置主要与污染物含量空间变化趋势相关，主要利用趋势分析方法分析土壤污染物空间变化规律，沿着土壤污染物含量变化的方向布设加密样点.
本研究提出的污染调查加密布点方法的主要目的是为提高污染区范围的估计精度.在初步调查结果的基础上，结合污染概率和局部变异系数方法确定加密布点的目标区域，再根据土壤污染物含量分布的空间变异性及其变化趋势，确定加密样点的布设方案.该方法可优化加密布点的位置，降低加密布点的数量，提高加密布点的效果，从而在保证调查精度的前提下，降低调查成本.
3加密布点方法案例验证(Validationofthesamplingdesignoptimizationprocedurefordetailedsoilpollutioninvestigation)
3.1案例区概况
案例数据来源于某重金属污染场地，场地面积约14.50km2.按照200m间隔进行均匀采样，在部分高污染区域适当增加样本量，共采集359个土壤样品.土壤污染调查结果表明，土壤重金属Cu、Pb、As、Cd等污染物都存在不同程度的污染.以该场地土壤Cd污染为例，开展土壤污染调查详查加密布点优化方法研究.
3.2样点加密布点方案
案例验证研究过程中并不实际开展土壤污染初步调查布点取样，以及初步调查结果分析和详查加密布点工作.而是利用案例场地已有的359个调查数据，采用空间抽样的思路，模拟开展土壤污染初步调查和加密详查布点过程.具体操作步骤为：首先基于案例数据的359个样点数据，进行模拟的土壤污染初步调查.根据图1的工作流程可知，土壤污染物空间变异特征研究和土壤污染不确定性区域确定是土壤详查加密布点的2个最重要的环节.地统计学的半方差分析方法是最常用的空间变异特征研究手段之一，为了获取比较准确的土壤污染物的空间分布规律，需要有足够的样本量.因此，在初步调查阶段，将研究区域划分为10×10的网格，落在网格内的土壤样点作为初步调查样点，当网格内有多个土壤样点时，随机选取其中一个，由此共获得土壤初步调查样点97个，样点间平均距离约为386m.在初步调查的97个样点数据的基础上，利用本研究提出的加密布点方法进行加密布点.具体步骤为：基于初步调查数据，利用地统计学方法分析场地土壤Cd含量(w(Cd))的空间分布规律.利用条件模拟方法预测该场地土壤Cd污染概率(图2a).基于污染概率预测结果，设定污染概率阈值(Pt)和清洁概率阈值(Ct)，污染区域确定方法如式(1)所示.土壤Cd污染概率阈值和清洁概率阈值分别设定为0.8和0.2，基于污染概率划定的不确定性区域见图2b；在此基础上，结合土壤污染局部变异特征(图2c)，将局部变异性大于变异系数阈值(CVt)的区域划定为不确定性区域(图2d)，变异系数阈值设定为局部变异系数最大值的75%(式(2)).综合污染概率和局部变异系数的结果，即为土壤污染详查布点的优先区域，根据土壤污染物空间结构分析结果，沿着污染物含量变化的方向确定加密样点的位置(图3a).由于该研究是模拟研究，如果在最佳的采样位置没有样点数据，就选择邻近样点作补充，土壤详查加密样点为57个，布点方案见图3b.将加密布点后的污染调查结果与案例场地359个数据获得的结果进行对比，评价加密布点的效果.
式中，Rp为污染概率分区，Z(x)为条件模拟预测的土壤污染物含量，Zc为土壤污染评价标准，Pt为污染概率阈值，Ct为清洁概率阈值，Rcv为污染变异系数分区，CVx为局部变异系数，CVt为变异系数阈值.
3.3数据处理方法
利用GS+7.0软件进行土壤污染物含量的空间结构特征分析.样点污染物含量局部变异特征是在样点VORONOI图的基础上，借助ArcGIS10.1的GeostatisticalAnalyst工具，计算每个样点及其邻近样点的变异系数.采样网格、初步调查样点设计及所有空间制图均在ArcGIS10.1软件中实现.土壤污染物含量条件模拟及污染概率计算在GSLIB(GeostatisticalSoftwareLibrary)中实现(Journeletal.，1998).地统计学条件模拟方法较多，该研究采用最常用的算法之一序贯高斯模拟方法(SequentialGaussianSimulation，SGS)(谢云峰等，2015)，该方法算法简单、灵活、计算方便，其基本思路为：根据现有样点数据计算待模拟点污染物浓度的条件概率分布，从该分布中随机取值作为模拟实现；将得到的每一个模拟值，连原始样点数据一起作为条件数据，进入下一个点的模拟.
3.4结果与讨论
3.4.1土壤Cd统计特征的估计精度
由表1可见，土壤Cd污染初步调查样点(97个)与污染详查样点加密后(154个)的统计特征很相似，平均值差异仅为0.01mg·kg-1.加密详查后样本的变异系数降低.与总体样本相比，初步调查和加密详查这2个阶段采样的Cd平均值都偏高，误差为5.40%.变异系数较总体分别降低2.79%和6.71%.初步调查平均值的估计精度较高，而加密详查并没有进一步提高平均值的估计精度.在污染详查阶段，由于在土壤污染空间变异较大的区域增加了样点，因此，其变异系数降低.
3.4.2土壤污染区面积的估计精度
土壤污染调点关注的是污染信息的识别精度.初步调查和加密详查阶段，根据样点w(Cd)超标率(表2)估算的污染区面积所占比例分别为68.04%和70.13%，比所有样本的估算结果分别高3.14%和5.23%.污染概率预测结果表明，当污染概率阈值为0.8时，污染概率预测的污染区面积所占比例在53.58%~57.84%之间，比样点超标率估计结果低7.06%~16.39%.基于超标率估算污染区面积，意味着当某个采样网格内的土壤样点污染物含量超标时，则判定该网格超标.样点加密详查后，增加的样点都位于污染概率较高的区域，因此，总体样点中污染区域样点的比例增加，导致污染面积估计结果增大.
初步调查和加密详查这2个阶段估计的污染区面积非常接近，样点加密后污染概率预测的污染区面积仅增加0.16%，初步调查与加密详查估算的面积均小于总体样本的估计结果，污染面积低估4.10%.为了评价污染区范围空间位置的预测精度，将不同采样阶段预测的污染区范围与总体样本预测的结果进行空间差值运算，并根据差值结果将污染区空间位置预测精度分为相同、低估和高估3种情况.相同表示污染程度预测结果一致，低估表示污染区被预测为清洁区，高估表示清洁区被预测为污染区(图4).从污染区的空间位置精度来看，初步调查污染区面积预测的准确度为79.35%，分别有12.45%的区域污染程度被低估，8.20%的区域污染程度被高估.加密详查后，污染区面积预测的准确度提高到86.10%，污染程度被低估和被高估的面积分别降至9.00%和4.90%.
土壤Cd平均值估计结果表明，在初步调查阶段，其估计精度就已达到94.00%以上，而污染区的估计精度仅为79.35%.表明在土壤污染调查过程中，平均值或土壤污染统计特征的估计精度，并不能反映污染区范围的估计精度.土壤污染治理过程中，污染区空间分布信息比平均值更重要，直接影响到修复成本的估计.本研究提出的土壤污染详查加密布点方法，在保证土壤污染总体平均含量估计精度的前提下，显著提高了污染区面积的估计精度；加密详查后，污染区面积的估计误差为4.10%，空间位置精度为86.10%，比初步调查精度提高了6.75%；土壤污染调查的样本量显著降低，初步调查和加密详查的样本量仅为总体的42.90%.
本研究的样点优化思路是在不确定性较大的区域内增加样点，不确定性区域的界定标准为条件模拟的污染概率和局部变异系数.从图2可知，不确定性区域主要分布在污染区边缘，在这些区域增加样点密度，能显著提高污染区空间位置精度.初步调查过程中，污染程度被低估时，污染区域被误判为清洁区域(见图4左下角和左上角的绿色区域)；样点优化过程中，清洁区域不会补充调查样点，因此，优化后的结果仍然是被低估.污染程度被低估与初步调查布点、污染概率阈值选择有关.由于没有污染物分布相关的背景信息，网格随机采样布点法对总体平均含量和变异程度的预测精度较高，对局部污染信息的预测精度较低.在初步调查前，收集场地污染源排放、土地利用方式、土壤理化性质、水文地质条件等影响污染物空间分布的相关信息，辅助调查样点设计，可以提高对污染区识别的精度(Falketal.，2011).污染概率阈值选择对加密点的空间分布有较大影响，如果选择的污染概率阈值过低，就会导致被高估的区域不能被识别；概率阈值过高，则会导致不确定性区域增大，需加密的样本过多，从而降低加密效率.本研究为了获取较大的不确定性区域，选择了较高的污染概率阈值和较低的清洁概率阈值，用于检验样点优化方案的效率.在具体应用中，应结合研究区的特点和调查目标，选择适宜的污染概率阈值，进一步提高样点优化方案的效率.加密详查样点优化过程中，基于污染概率和局部变异系数筛选出不确定性较大的区域，该研究并没有在这些区域增加样点，而是根据已有的样点数据，基于距离邻近原则，用邻近样点替代最佳位置的样点.增加的样点在空间位置上并不是最优化的，这可能会降低样点优化的效率.实际应用中在最佳的空间位置补充样点，应该会取得更好的调查效果.
本研究提出的加密布点方法的核心是在污染预测结果不确定性的区域，根据污染物空间分布规律补充调查样点.如图1所示，在污染物空间分布、污染概率预测、预测结果不确定性评价等阶段都应用了地统计学方法.根据地统计学方法的基本假设，应用该方法时要求污染物空间分布具有显著的空间自相关性.大量的研究结果表明，重金属、多环芳烃等污染物在土壤中的空间分布都表现出明显的空间相关性(胡克林，2004；郑一等，2003).因此，地统计学方法是适用的.对某些污染物，如化工场地的氯代烃污染等，这类污染物主要是通过泄漏释放到土壤中，然后通过土壤孔隙进一步向下迁移.在水平空间上，存在泄漏的区域就会检出污染物，没有泄漏的区域就不存在污染(韩春梅等，2009)，因此，这类污染物在空间上自相关性较差，本研究提出的加密布点方法就不适用.土壤中污染物空间分布受污染源分布及释放特征、区域环境条件、污染物性质及环境行为特点等多种因素的综合影响，在不同尺度上会表现出不同的空间分布规律.针对具体区域开展污染调查时，需综合考虑污染物空间分布的影响因素，同时可借鉴前期研究和其它类似研究的成果，初步分析土壤中污染物的空间分布特征，在此基础上，进行初步调查布点.基于初步调查结果，应用地统计学方法研究污染物空间分布规律，如果污染物具有较好的空间自相关性，就可以采用本研究的方法进行加密布点优化，否则，本研究的方法就不适用.加密布点是在初步调查结果的基础上，通过辨识污染物的空间分布规律，结合污染调查的要求，开展详查布点优化.因此，初步调查的可靠性会直接影响加密布点的效果.地统计学应用半方差分析研究污染物的空间自相关性.相关研究表明，样点数量和空间分布会直接影响半方差分析结果的准确性(Goovaerts，1999).从样点数量来看，由于污染物类型、研究区域条件的差异，不同研究的结论不太一致，通常认为样点数小于60时，难以获得较准确的半方差(秦耀东，1998).在具体应用时，可根据半方差函数的拟合效果，评估样点数是否足够.从样点空间分布来看，为评估污染物在不同距离和不同方向上的空间分异规律，初步调查样点应尽可能在研究区域内均匀分布，在不同距离和方向上都有足够的样点数用于分析污染物的空间分布规律，可帮助提高加密布点优化的效率.
4结论(Conclusions)
1)土壤污染调查布点方法对土壤污染物含量的估计精度较高，案例场地土壤中Cd平均值的预测误差为5.40%，变异系数的预测误差为6.71%.
土壤的主要污染物范文2
关键词：污染土壤；土壤污染；微生物修复
中图分类号：X53文献标识码：A文章编号：1674-0432（2012）-02-0079-2
随着工农业的发展以及农用化学物质用量和种类的增加，土壤污染日趋严重，污染程度不断加剧，污染土壤面积逐年扩大，土壤污染成了全世界普遍关注和研究的主要环境问题。
1 我国土壤污染的现状及危害
土壤污染是指人类活动所产生的污染物从而使土壤的性质、组成及性状等发生变化，导致污染物质在土壤中的积累，破坏了土壤的自然生态平衡，使土壤的自然功能失调、土壤质量发生恶化的现象。
1.1 我国土壤污染的现状
我国目前土壤污染主要表现在土壤污染程度加剧、污染类型复杂多样以及对土壤污染认识和重视不够，资金投入不足，防治土壤污染的法律依据及有关土壤环境评价标准体系不完善，防治土壤污染的措施缺乏有效性和针对性等。
1.2 土壤污染的危害
土壤污染与水污染、大气污染有极大的不同，具备隐蔽性、滞后性、累积性、不可逆转性和难治理性等特点，土壤一旦受到污染，则需要很长的治理周期和较高的投资成本，造成的危害也比其他污染更难消除，因此其造成的危害也大，主要表现在以下方面。
1.2.1 土壤污染导致严重的直接经济损失 土壤污染后，有机、无机毒物在土壤中过多滞留，改变了土壤的理化性质，土壤盐碱化、板结，破坏土壤生态平衡，直接影响土壤生态系统的结构和功能，造成严重的无法估量的经济损失，仅以土壤重金属污染为例，全国每年因重金属污染而造成的经济损失达就达200亿元。
1.2.2 土壤污染导致生物品质不断下降 因农田施用化肥，大多数城市近郊土壤都受到不同程度的污染。许多地方粮食、蔬菜、水果等食物中镉、砷、铬、铅等重金属含量超标或接近临界值。有些地区污灌已经使得蔬菜的味道变差，易烂，甚至出现难闻的异味；农产品的储藏品质和加工品质也不能满足深加工的要求。
1.2.3 土壤污染危害人体健康 土壤污染后一方面造成有害物质在农作物中积累，并通过食物链进入人体，引发各种疾病；另一方面，污染土壤中的病原微生物也有可能通过各种途径进入人体，引起人的疾病，最终危害人体健康。
1.2.4 土壤污染导致其他环境问题 土地受到污染后，含重金属浓度较高的污染表土容易在风力和水力的作用下分别进入到大气和水体中，导致大气污染、地表水污染、地下水污染和生态系统退化等其他次生生态环境问题。
1.2.5 土壤污染导致其他环境问题 土地受到污染后，含重金属浓度较高的污染表土容易在风力和水力的作用下分别进入到大气和水体中，导致大气污染、地表水污染、地下水污染和生态系统退化等其他次生生态环境问题。
2 污染土壤微生物修复技术的原理
微生物对污染土壤中污染物的降解与转化是污染土壤微生物修复的基础。污染土壤微生物修复技术的原理就是采用一定的工程技术，筛选能高效降解污染物的优良微生物菌种，人为创造有利于优良降解微生物生长的环境条件，结合工程技术，促进微生物对污染土壤中的污染物的降解与转化，使污染土壤恢复到污染前的水平，根据污染土壤类型的不同，主要介绍重金属污染土壤和有机污染土壤的微生物修复原理。
2.1 重金属污染土壤
重金属污染土壤的微生物修复原理主要是通过微生物对土壤中重金属的固定、移动或生物转化，改变重金属在土壤中的环境化学行为，从而达到生物修复的目的，主要包括生物富集和生物转化。在重金属污染土壤中，本身存在或人为加入一些对有毒重金属离子具有抗性的特殊微生物类群，这些特殊微生物类群能够把重金属进行生物转化，其主要转化机制包括微生物对重金属的生物氧化、还原、甲基化、重金属的溶解和有机络合，从而改变其毒性，使重金属污染土壤得到修复。
2.2 有机污染土壤的微生物修复原理
有机污染土壤的微生物修复原理主要是大部分有机污染物可以被微生物胞外或胞内降解、转化，降低其毒性或使其完全无害化。微生物对有机物的胞外降解主要是微生物能够分泌降解有机污染物的胞外酶；微生物胞内降解主要是污染物能通过主动运输、被动扩散、促进扩散、基团转位及胞饮作用等进入微生物细胞内后，由微生物细胞分泌胞内酶降解。降解作用主要有氧化作用、还原作用、基团转移作用、水解作用以及酯化、缩合、氨化、乙酰化、双键断裂及卤原子移动等类型。
3 污染土壤微生物修复技术的影响因素分析
污染土壤微生物修复过程实质上是微生物对污染物的降解与转化过程。因此，在选择利用和实施污染土壤微生物修复技术时，一定要考虑其影响因素，以保证微生物修复的效果。主要包括以下六个方面。
3.1 微生物的种类和性质
污染土壤微生物修复技术中，对修复起核心作用的是微生物。选择优良的微生物菌种，是污染土壤微生物修复取得良好效果的前提。用作污染土壤微生物修复的微生物有土著微生物，外来微生物，基因工程菌（GEM）三大类。土著微生物存在生长慢，代谢活性不高，但适应快，目前在大多数微生物修复工程中实际应用的都是土著微生物；外来微生物是指为了提高污染物的降解速率，人为接种的一些降解污染物的高效菌，采用外来微生物接种是会受到土著微生物的竞争，因此要加大接种量；菌因工程菌是采用遗传工程手段将多种降解基因转入同一微生物中，从而获得更广谱的降解能力，但基因工程菌的实际应用在美、日等国，受立法控制。因此，污染土壤微生物修复技术中微生物的选择，对修复效果起关键作用。
3.2 微生物营养盐
污染土壤微生物修复过程中，为使污染物达到完全降解或是降解更充分，必需供给处理微生物合理的营养。因为在污染土壤中，污染物过量积累，可能品种单一，营养元素严重失衡，因此，在处理过程中，一定要添加营养盐。营养盐的添加，一定要通过可行性实验确定。
3.3 溶解氧
土壤具有团粒结构，是气、固、液三相体系。污染土壤因污染物种类和数量不同，溶氧也有差别。良好土壤溶氧在5mg/L左右，污染土壤由于污染物而变低。为保证污染土壤微生物修复过程中微生物的生长和对污染物的充分降解及有效转化，一定要保证氧的供给。在工程实际中，常采用鼓风机向地下鼓风以补充污染土壤中的氧。
3.4 共代谢基质
微生物对环境中污染物质之所以有强大的降解与转化能力，除了因为它本身个体小，比表面积大，种类多，分布广，适应力强，代谢类型多样，代谢速率快外，还有一个重要的特点，就是微生物具有共代谢作用。在污染土壤中添加化学结构与污染物类似的共代谢基质，一方面，可以富集共代谢微生物；另一方面共代谢基质能促使微生物对难降解污染物的分解。因此共代谢基质的种类和数量是影响污染土壤微生物修复技术效果的一个很重要因素。
3.5 污染土壤的特性
污染土壤的特性影响修复过程中污染物和微生物的相对活性，最终影响修复速度和程度。土壤可分为气体、水分、无机固体和有机固体四个组分，有机固体能吸附阻留有机污染物，降低其在土壤中的运动性，同时这种固定化分延长微生物对有机污染物的降解与转化。
3.6 污染物的物理、化学性质
污染土壤中污染物的物理化学性质也是影响污染土壤微生物修复技术的一个重要因素。主要包括淋失与吸附、挥发、生物降解和化学反应四个方面的性质。了解污染土壤污染物的性质是判断能否采用微生物修复以及采取相应的对策，强化微生物修复过程。
3.7 微生物的环境因子
影响污染土壤微生物修复的因素除了以上因素外，微生物生长的环境因子如温度、pH、水分等，也是影响污染土壤微生物修复技术效果的重要的环境因素。
4 污染土壤微生物修复技术的应用前景
污染土壤微生物修复技术具有耗资少，处理效果好等优点，引起许多国家的重视，我国也成立了专门的机构，旨在研究和推动污染土壤的修复工作。通过研究人员的努力，污染土壤微生物修复技术已走出实验室，并在许多受有毒有害有机污染物污染的土壤修复计划中得到应用，一些工程技术如原位处理、生物通风、挖掘堆置处理、反应器处理等已经比较成熟，随着土壤污染问题的日益严峻，随着国家对环保的日趋重视，随着国民环保意识的增强，污染土壤微生物修复技术必将展现更广的应用前景。
参考文献
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[3] 陈剑虹.环境工程微生物学[M].武汉:武汉理工大学出版社,2003年7月.
土壤的主要污染物范文3
关键词：土壤生物修复；根际环境；机制
中图分类号：X53文献标识码：A文章编号：16749944（2013）04022103
1土壤生物修复与根际环境
土壤生物修复是利用生物法对受污染土壤进行治理的技术，其中包含了较为复杂的生物转化过程 [1]，包括有微生物作用、植物作用以及两者之间的相互作用等，而越来越多研究发现，这种相互作用在污染物去除中更为重要。根际环境是生物修复作用发生的主要场所，随着对生物修复技术的研究的深入，更多的学者开始关注根际环境[2]。
2植物与微生物的土壤修复机制
2.1植物修复
植物修复是污染土壤的生物治理的重要手段之一，植物修复土壤的机制大体上可分为转移和转化两大类。前者通过植物的吸收作用将污染物从土壤中去除进入植物组织内富集达到去除污染物的目的，其本质是将污染物转移，如Cunningham等（1996）利用胡萝卜吸收二氯二苯基-三氯乙烷，然后收获胡萝卜，晒干，完全燃烧以破坏污染物[3]，在这个过程中，亲脂性污染物离开土壤基质进入脂含量高的胡萝卜根中。植物吸收是最为直接的污染物去除的途径，其机理也最为直接，污染物通过根系进入植物内从而脱离受污染的土壤，从而使土壤得到净化，去除重金属、有机物污染物，是受污染土壤恢复的重要机制之一。在利用根系吸收污染的过程中，根系的巨大比表面积的特征具有积极的作用。后者是通过植物的分泌物的活性作用使污染物通过生物化学反应转化为低毒物质，植物在生长过程中根系往往会分泌各种高分子物质或酶，研究发现这些高分子分泌物活酶具有去除污染物的能力，如Schnoor等（1995）发现植物分泌的硝基还原酶，可用于硝基有机物的降解[4]。一般通过该过程，污染物被矿化为CO2和 H2O或转化为无毒或低毒的代谢物，从而起到去毒作用。
之前较多的报道均集中在受重金属污染的土壤中，对受有机污染土壤的研究和应用相对偏少，近些年来植物修复有机污染土壤的研究也逐渐增加。
2.2微生物修复
相对于植物修复而言，微生物去除污染物的应用更为广泛，微生物具有强大的适应性，而土壤环境也为微生物的生命代谢提供了各种良好的条件。
对于无机污染物（如重金属离子、盐等），根际微生物能通过改变根际环境pH值和氧化还原电位以改变污染物的形态，近而通过根和土壤吸附，固定污染物，此类研究较多，如Kunita等对受高浓度铜污染土壤中铜转化细菌的活性特征进行了研究，显示了微生物在高浓度铜污染土壤中的污染物转化过程[5]，此外，Robinson 等（2001）对4种根际荧光假单胞菌对Cd的富集与吸收的研究发现，根际细菌对Cd的富集达到环境中的100倍以上[6]，这类研究均说明了微生物具有转化和固定土壤中重金属的功能。
此外，随着人类工业活动的复杂化，不断有新型的有机物排入环境，形成了难降解污染物治理的新难题，新型农药、化工产品的生产、石油工业的发展和污水排放均为新型污染物进入土壤环境污染的源头。而在受难降解污染物污染的土壤中，微生物的难受性和适应性也为这类污染物的治理提供了途径，可以促进污染物的去除，如khtuya等研究发现了真菌对难降解污染物的去除作用[7]。对于易降解污染物，微生物通过自身现有的代谢基因能够产生相关的酶系，通过生长代谢活动使其降解，而对于有毒难降解类污染物，微生物通过一定的适应期，能够通过突变和进化形成产生降解该类物质的生物酶系的基因，从而具备耐性和降解能力，实现对一些难降解的有机化合物的降解[8]。除了微生物对污染物的直接降解或转化作用外，研究发现其中包含更为复杂的过程：如微生物分泌物能够改变有机物的溶解性、酯溶性及生物可利用性等；另外，根际微生物的分泌物可与金属离子发生鳌合作用。通过代谢过程，金属离子可被沉淀或被鳌合在可溶或不可溶生物多聚物上[2]。因此微生物分泌物对降解微生物或富集污染物也具有一定作用。
2.3植物与微生物的相互作用
2.3.1微生物与植物之间相互促进作用
一方面，植物根系的土壤环境为微生物生长提供了有利条件。土壤本身属于多孔介质，并富含微生物增殖的营养因子，土壤中植物根系的存在为微生物创造了多样性的生长环境，同时植物根系的巨大比表面积也有利于微生物的附着。另一方面，微生物能够分泌多种生理活性物质来刺激并调节植物生长。这包括活的微生物活动产生的植物激素、酸性物质以及纤维素等。已发现的植物激素类物质主要有生长素（主要是IAA）、赤霉素（主要是GA3，GA1）、细胞分裂素（CTK）、脱落酸（ABA）、乙烯和酚类化合物及其衍生物、铁载体、抗生素、系统防卫酶和氰化物等抗病物质等[9]，有些微生物能够产生抗病和抗逆作用，间接促进植物生长。如黄艺等（2000）通过研究发现在土壤根际环境中，与非菌根相比，其必须元素Cu、Zn交换态含量增加，非必须元素Cd交换态含量减少；同时，Cu、Zn和Pb的有机结合态的含量在菌根际中都高于非根际[10]，这说明微生物与植物之间可能存在相互促进作用，这为利用植物、微生物修复受污染的土壤创造了有利条件。
2.3.2微生物与植物之间作用与污染物代谢的关系
根际环境中，植物生长与微生物增殖之间是相互促进的，这在污染物的去除中有着重要的作用。Whiting等（2001）利用锌的超积累植物结合三种根际菌，使土壤中的重金属得到活化，提高了植物对锌的吸收[11]。Ma等（2001）成功地从镍污染土壤中分离到耐重金属污染并促进植物生长的根际细菌，其能够促进在高水平重金属污染地土壤中植物的生长，进而促进污染物的去除[12]。Chekol等（2004）发现植物修复中，在根际存在条件下，根际的脱氢酶的活性有很大提高，强化了土壤中PCB的生物降解，同时，根际土壤中生物量也比无植物条件下有很大提高[13]。根际分泌物中的有机物对土壤微生物具有一定的选择性[14]，其中一些可以作为微生物的能源和营养物质而被利用，使根际微生物的数量和代谢活力增加进而改变根际微生物群落结构，使其分解污染物的能力增加，说明根际分泌物中的有机成分是引起根际新的细菌群落发展的潜在机制[2]。此外，研究发现根际分泌物可以作为污染物的共代谢基质。Zheng等（2001）发现薄荷类植物的根际分泌物中含有芳香族化合物等多环芳烃（PAHs）、多聚体染料等的共代谢物质，促进了污染土壤中多聚体染料的代谢分解[15]。
2.3.3优势种群对污染物去除的作用
微生物群落的改变对土壤污染物的去除有着重要影响。优势种群的出现，以及促植物生长微生物的存在都会加快污染物的稳定和去除。微生物群落结构的变化与微生物的代谢活性相关，而微生物的代谢活性是污染土壤中有机污染物分解的重要原因。因而，根际分泌物对微生物群落结构的变化过程，就可能是对土壤进行修复的基本过程[16]，这些对于土壤修复都有着重要的意义。土壤中微生物的活性及其生物量增长受到底物的限制，特别是碳源，而根际作用产生的碳源的输入能够增加微生物的活性。模拟实验的结果表明，在添加人工合成的根分泌物的土壤中发现，微生物群落结构及活性与碳源的存在有明显相关性[17]。微生物活性的增加使之对有机污染物的降解能力加强，从而加快了生物修复过程。
可以看出，植物与微生物之间往往是存在相互作用的。特别是在根际环境中，根际分泌物作为植物与微生物相互作用的纽带，植物根际分泌物促进了微生物的活性，而微生物又能促进植物的生长从而有利于污染物质从土壤中去除，这种作用机制最终有利于污染土壤的生物修复。
3存在问题与展望
目前对于土壤生物修复的各种单一作用机制都已经有了清楚的了解，但对于各个机理之间的关系仍不够明确。此外生物修复土壤最大弊端在于处理周期较长，同时富集生物的处置存在二次污染的可能，某些情况下，代谢产物可能具有更大毒性。
近些年来，土壤重金属污染、化学物质泄漏风险事故频发，采用化学法等工程恢复措施成本巨大，而土壤生物修复工程法尽管周期相对较长，但在未来边生产边恢复治理的环境管理要求下将其作为一项常规措施具有更多的优越性。随着对各种生物修复技术研究的深入，生物修复技术必将会在土壤修复中起到更加重要的作用。 参考文献：
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土壤的主要污染物范文4
随着污染物种类的增加，土壤污染表现出机理上的复杂性、形式的多样性和范围上的扩大化，土壤通过与大气、水的交换以及通过农作物等与人直接或间接的接触对人类的健康产生了极大的威胁。国内外环境工作者对此进行了大量的研究，逐渐认识到土壤中的污染物之间具有伴生性和综合性，即不同污染物之间产生联合作用，如：协同、相加、拮抗等，形成了复合污染。目前，无机-有机复合污染是我国污染土壤的基本特征之一，且土壤中重金属污染一般浓度相对较高，而有机污染物的浓度则比较低。
土壤复合污染研究已成为环境科学发展的重要方向之一，随着研究方法和技术手段的进步，以前研究中探讨不深的污染治理和修复研究也有了较大的进展。近年来，美国、德国、英国、荷兰等国家先后投入巨大的人力和财力，深入开展研究污染土壤修复，在物理、化学、化学和联合修复等方面均取得了相当显著的成果。
重金属污染的主要来源为冶炼业、电镀业，主要重金属污染物为：Pb、Cd、Cu、Cr、Zn，Ni和As。土壤重金属复合污染具有几个特点：①大多数金属的课移动性较差或迁移距离短；②重金属在土壤及生物体内蓄积；③重金属对植物造成的伤害具有潜伏性特征。从污染物的种类出发，土壤中重金属复合污染发生的主要类型有两种，分别是重金属元素之间构成的复合污染和重金属与有机污染物所构成的复合污染。
污染土壤修复是指利用物理、化学和生物手段，转移、吸收、降解和转化土壤中的危险污染物，使其浓度降低到可以接受的标准，或将有毒有害的污染物转化为无毒无害的物质。通过现有重金属污染土壤修复资料表明，对于重金属污染土壤的修复技术有物理修复、化学修复和生物修复、联合修复以及农业生态修复等。
物理修复方法主要有溶液淋洗法、物理工程措施、冻融法、固化稳定法和电动力法。溶液淋洗法是把土壤固相的重金属转移到土壤溶液中，在运用当中，常配合使用表面活性剂以提高淋洗效果。物理工程措施可以用于土壤重金属污染严重的地区，一些发达国家试行了固化技术和挖土深埋包装技术，但这种方法工程量大，并伴有污土的处理问题。电动力法主要是用于重金属污染土壤，在欧美一些国家发展很快，已经进入商业化阶段。其基本方法是将电极插入受污染的土壤场地或地下水区域，通过施加微弱电流，从而形成电场，利用电场产生的各种电动力学效应（包括电渗析、电迁移和电泳等）驱动土壤污染物沿电场方向定向迁移，从而将污染物富集到电极区，然后再进行集中处理或分离。作为一种新兴的原位修复技术，在污染土壤尤其是重金属污染土壤的修复中，电动力学已经显示了其高效性，尤其在传统方法难以治理的细粒致密的低渗性异质土壤以及不能改变地上环境的区域（如受污染区域上部有重要建筑物）修复中有独特的优势，且成本低于传统方法，适和无机/有机污染的饱和或非饱和土壤。
化学修复的原理与物理修复相比，利用了污染物的化学性质达到去除的目的。化学方法主要包括氧化法、还原法、溶剂萃取法和土壤改良剂投加技术等。表面活性剂增效修复（SER）是利用其的增溶-洗脱作用，提高土壤中污染物的溶液浓度，改善其生物可利用性，以达到修复的目的，在修复土壤有机物方面已经有所研究并取得了一定的效果，但是表面活性剂的二次污染和生态安全问题限制了它的广泛使用。
生物修复是指利用土壤中的植物、动物、微生物以及植物与微生物的综合体，吸收、富集或转化土壤中的污染物质，从而最终达到清除土壤中污染物的一类技术总称。生物修复是污染土壤修复方法的主体，其中应用最为广泛的是微生物和植物修复。同物理、化学方法相比，生物修复具有土壤理化特性破坏小、污染物降解高、二次污染小、处理成本低、应用广泛等特点，随着土壤修复要求的逐步提高，生物修复技术的推广得到了迅猛发展。
生物修复技术分为植物修复、动物修复和微生物修复。目前，用于修复的生物主要是植物和微生物，另外还有少量的原生动物。植物修复方法主要是利用了植物对污染物的吸收、降解、转化和挥发等。微生物修复机理包括生物吸附、细胞代谢、表面生物大分子吸收转运、生物吞饮、沉淀和氧化还原等。现在在实际应用中，最常见的是根际修复。根际修复是利用土壤中的微生物、植物、菌根真菌及其相互作用的根际和菌(丝)际环境，有效地降解土壤中的污染物。它克服了微生物修复和植物修复污染土壤的不足，是污染物植物修复的纵深研究，是一种复合的生物修复技术。根际修复具有经济、有效、实用、美观、原位非破坏型、无二次污染、可大面积应用等独特优点而越来越受到人们的重视，是目前最具潜力的土壤生物修复技术之一。
菌根修复是根际修复中的一种，与其它生物修复方法相比，菌根修复的优点有，通过外延菌丝显著增加了菌根与土体的接触面积。据报道外延菌丝与土体的接触面积可超过300m2；菌根和菌丝周围特殊的土体条件，为微生物生长和繁殖提供了良好环境，树木每克外生菌根可分别支持106个好氧细菌和102个酵母；在生物数量方面，菌根际微比周围土体高1000倍。菌根条件下，菌根与土体接触面积的扩大和微生物数量的增多为其修复污染土壤提供了良好基础。丛枝菌根(AM)是丛枝菌根真菌(AMF)与植物根系相互作用的互惠共生体，在自然界中分布最广的一类菌根，AM真菌能与陆地上绝大多数的高等植物共生。
联合修复就是共用多种修复技术或以一种修复技术为主，辅以其他方法将土壤中的污染物去除。目前土壤污染大多属于复合污染，单一修复方法难以解决复合污染土壤修复问题，所以通过不同修复方法的组合可以满足污染土壤修复的实际需求。物理和化学联合修复弥补了某些修复方法存在的不足，提高了污染物降解速率，降低了修复费用；生物修复与物理化学修复联合的方法主要是以一种修复技术为主，其他的为辅来完善修复技术，如微生物进一步降解物理修复中的污染物使其去除效率更高；化学和生物联合修复也是为克服其不足而创造的，它常常利用某些化学物质加快生物降解过程或强化植物对污染物的吸收降解能力等。
土壤的主要污染物范文5
关键词：土壤污染；调查；潜在生态危害系数法；生态健康风险评估
中图分类号：X825文献标识码：A文章编号：0439-8114（2017）21-4031-04
老化工厂搬迁遗留下来的土壤污染问题日益引起人们的关注，使得土壤污染修复研究成为当今环保领域的研究热点之一[1，2]。改革开放初期，随着经济发展的需求，乡镇化工厂大量兴建，由于环保意识薄弱、环保措施不当，大量工业废渣、废水直接被掩盖于场址土地之下[3]。随着国家环保监察力度不断加大，一些小工厂被关闭，对场址土地重新利用时，其造成的土壤污染日益显现出来。
本研究通過对江苏省某地某生产农药的废弃化工厂进行实地走访调查，采集土样、水样，送检，根据测得的数据确定了调查区域污染物种类以及污染程度，通过潜在生态危害系数法[4-7]和毒性风险评估法[8-10]对数据进行分析处理，为该污染场地土壤修复治理提供依据。
1材料与方法
1.1区域概况
调查区域地处某化学工业园新材料产业园北部。该区域原为丘陵，随着周边用地规划调整作为工业用地开发，形成了目前工业园区、村庄、农田与工厂混杂分布的局面。该厂区南边濒临河流，北边绿山工业大道经过，交通发达，占地约28000m2，主要生产乙烯利、2，4-滴、敌敌畏。目前调查区域内相关企业已经全部停产搬迁，厂房空置，煤渣浅埋在土壤表层，污染严重，空气中能闻到明显的刺鼻气味。
1.2样品采集与处理
通过走访现场和企业老员工确定采样点分布，按采用厂内和厂外相结合的原则设置了11个采样点，用便携式手持GPS定位，样点分布如图1所示。1-5号点在主要污染区，9号点在生产区域边上，其余点在厂外路边。采样时间为2016年4月和12月共2次，用螺旋钻采样器采集表层和浅层土壤于密封袋中，贴好样点标签，保存待用。
土壤放于风干盘中，去除沙石和杂草等杂物，研磨过18目筛，风干后进一步研磨，过60目筛，保存于密封袋中待测。
1.3检测方法
挥发性有机污染物采用便携式光离子化检测器（PID），现场测定挥发性有机污染物（VOC）含量；土壤于密封袋中2h，传感器进入密封袋中2s，读取数值。半挥发性有机污染物采用气相色谱-质谱（GC-MS）联用检测法，委托南京索益盟环保科技有限公司检测。重金属污染物采用X射线荧光光谱仪（XRF），委托常州大学理化中心检测。
1.4数据分析方法
1.4.1潜在生态危害指数计算法[11]某地多种重金属综合潜在生态危害指数（RI）计算如式（1）所示。
RI=Eri=Tri×Cri=Tri×（1）
式中，Ci实测为重金属i的实际测量值；Cni为该重金属元素的评价标准；Cri为重金属i的污染系数；Tri为重金属i的毒性响应系数，参考Hakanson数值[12]，即Hg=40，Cd=30，Pb=Cu=Ni=5，Cr=2，Zn=1。
潜在生态危害指数RI为某一点多个重金属潜在生态危害系数的综合值，分为4个等级，分别为RI<150为轻微生态危害；150≤RI<300为中等生态危害；300≤RI<600为强生态危害；RI≥600为很强生态危害。
1.4.2暴露风险评估法[11，12-17]
1）经口摄入土壤的致癌风险公式为：
CRois=OISERca×Csur×SFo（2）
式中，CRois为经口摄入土壤途径的致癌风险，无量纲；OISERca为经口摄入土壤暴露量（致癌），0.4187×10-6kg土壤/（kg体重·d）；Csur为表层土壤中污染物浓度，mg/kg，现场实地测量获得；SFo为经口摄入致癌斜率因子，（kg·d）/mg。
2）皮肤接触土壤的致癌风险公式为：
CRdcs=DCSERca×Csur×SFd（3）
式中，CRdcs为皮肤接触土壤途径的致癌风险，无量纲；DCSERca为皮肤接触土壤暴露量，0.2289×10-6kg土壤/（kg体重·d）；SFd皮肤接触致癌斜率因子，（kg·d）/mg。
3）吸入土壤颗粒的致癌风险公式为：
CRpis=PISERca×Csur×SFi（4）
式中，CRpis为吸入土壤颗粒途径的致癌风险，无量纲；PISERca为吸入土壤颗粒暴露量，0.0049×10-6kg土壤/（kg體重·d）；SFi为呼吸吸入致癌斜率因子，（kg·d）/mg。
4）经口摄入土壤的非致癌风险公式为：
HQois=（5）
式中，HQois为经口摄入土壤途径的非致癌风险，无量纲；OISERnc为经口摄入土壤暴露量（非致癌），1.2059×10-6kg土壤/（kg体重·d）；RFDo为经口摄入参考计量，（kg·d）/mg。
5）皮肤接触土壤的非致癌风险公式为：
HQdcs=（6）
式中，HQdcs为皮肤接触土壤途径的非致癌风险，无量纲；DCSERnc为皮肤接触土壤暴露量，0.6594×10-6kg土壤/（kg体重·d）；RFDd为皮肤接触参考计量，（kg·d）/mg。
6）吸入土壤颗粒的非致癌风险公式为：
HQpis=（7）
式中，RFDi为呼吸吸入参考计量，mg/（kg·d）；PISERnc为吸入土壤颗粒暴露量，0.0143×10-6kg土壤/（kg体重·d）。
2结果与分析
2.1场地土壤主要污染物识别
对污染场地的样品检测，所测主要结果如表1、表2所示。检出挥发、半挥发性污染物23种，污染物检出率28.04%，污染物主要有2，4-二氯苯酚、邻苯二甲酸二甲酯、菲、荧蒽、苯并（b）荧蒽等。其中污染最严重的是2，4-二氯苯酚，因为废弃化工厂生产除草剂的主要成分就是2，4-二氯苯酚，苯酚类污染物有刺激性气味，对眼睛、黏膜、呼吸道有刺激作用，对身体危害大；多环芳烃大多具有致癌的危险，因此要对其进行生态风险评估。污染土壤中主要包含锌（Zn）、铜（Cu）、铅（Pb）、镍（Ni）、铬（Cr）、镉（Cd）和汞（Hg）等重金属，可能是废催化剂倾倒掩埋所致，样品中检测的重金属含量如表2所示。由表2可以看出，4号点Zn，2号点Cu，4号、7号和9号点Ni，2号、3号、4号和6号点Cr等都超出国标二级限值（GB15618-1995），对地下水的污染和人们身体的健康都存在着严重的安全隐患。
2.2便携式光离子化检测器分析
PID可以现场快速测定土壤挥发性有机气体浓度，对于土壤现场调查及采样选择有指导意义。以mg/kg为单位的有机气体浓度数据读数作为污染评价指标（PI），判断标准为PI<10，场地无挥发性有机污染物；10≤PI<100，场地存在轻度挥发性有机污染物；100≤PI<200，场地存在中度挥发性有机污染物；PI≥200，场地存在严重挥发性有机污染物。由表3可以看出，编号为2的样品PI最高，为826.7，场地存在严重挥发性有机污染物；编号为6到11的样品PI均小于10，场地无挥发性有机污染物。因此，厂房所在区域存在严重挥发性有机污染物，随着距离的增加，PI减小，厂房外的PI均小于10，场地污染程度极度轻微，可能是汽车尾气或者附近居民喷施农药残留影响所致。
2.3重金属潜在生态危害指数法分析
根据污染场地重金属的实际测量值（表2）以及公式（1），计算出单一元素的污染系数（表4），由表（4）以及公式（2）、（3）计算出土壤中某一重金属的潜在生态危害系数和RI（表5）。
由表4可以看出，6号至11号样点的Zn、Cu、Pb和Cr的单一污染指数都小于1，属于无污染；2号至4号样点Cr的单一污染指数在1～2，属于轻度污染，Hg的单一污染指数大于3，属于重污染。废弃工厂内的重金属污染明显比工厂外的污染严重，重金属可能来自于工厂掩埋的催化剂。
由表5可以看出，1号、2号、4号和5号样点的300≤RI<600，属于强生态危害。工厂内大量使用的催化剂、煤渣等废弃物直接掩埋在厂区，重金属转移到土壤和地下水中，遗留下难以解决的土壤污染问题；路边上的样点RI基本上都小于300，属于中等生态危害，可能主要来自于汽车尾气中的重金属。
2.4暴露评估
调查区域附近有河流和居民区，污染物可能会经口摄入土壤、皮肤接触土壤和呼吸吸入土壤等3种暴露途径进入人体并危害人体健康。污染物Cr、苯并（b）荧蒽和2，4-二氯苯酚浓度取1号至5号点的平均值，分别为0.1502、0.1504和1.6416mg/kg。由表6可以看出，不同暴露途径的致癌和非致癌风险差异明显。重金属Cr经口摄入土壤、皮肤接触土壤和呼吸吸入土壤的致癌风险分别为3.14×10-8、6.88×10-7和2.45×10-7，均低于可接受的风险水平1.0×10-6，不会给附近居民带来潜在的致癌风险；非致癌风险也均低于非致癌的风险水平1。苯并（b）荧蒽的致癌和非致癌风险也低于可接受的风险水平，表明重金属和苯并（b）荧蒽不会给附近居民带来致癌和非致癌风险。2，4-二氯苯酚的非致癌风险为6.60×10-4、3.61×10-4和4.59×10-7，低于非致癌的风险水平1，不会带来非致癌风险，但是在检测的样品中2，4-二氯苯酚的浓度最高且易挥发、高毒性，长期生活在这种环境中易造成严重的身体健康问题。
3结论
经采样及检测确定该农药厂污染场址土壤中的污染物主要包括2，4-二氯苯酚、多环芳烃和Cr等。厂区内大部分调查样点都属于强生态危害，厂区外调查样点基本上属于中等生态危害，以厂区为中心点，向外辐射，危害逐渐减小。2，4-二氯苯酚、苯并（b）荧蒽和Cr的非致癌风险均低于可接受的风险水平1，苯并（b）荧蒽和Cr的致癌风险也低于可接受的风险水平1.0×10-6，但是长期生活在这种低毒性的环境中也会带来严重的健康问题。本研究对该场地及类似农药污染场地污染调查、风险评估及土壤修复有一定的指导意义和修复设计参考价值。
作者：陈冬
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土壤的主要污染物范文6
11月18日晚，几辆重型卡车在“制服人墙”的保护下频繁进出毗邻北京南五环的北京焦化厂场地土壤修复现场，车上载着全部是发黄的渣土，除了尘土飞扬，还能间断性地闻到股烧胶皮的味道，让人有些作呕。一墙之隔的建工双合家园的547户居民为此到环保局上访。“居民闻到的气味主要是焦化厂土壤污染修复的味道。”北京市环保局调查的结果证明，这些气体主要是通过烟囱排放、挖掘运输逸散以及污染土壤治理车间的挥发。
北京焦化厂，2006年正式停产，如今是北京市保障性住房地块。长达50余年的焦炭和煤化工生产过程中产生的污染物，已扩散迁移至原厂房内部及地下，该地存在较为严重的土壤污染问题。自2007年起，对该场地的风险评价调查纳入北京市政府的规划并逐步实施。之后，修复建设方案用了4年才通过专家评审。2013年5月开始启动修复。该修复项目负责人张景鑫对媒体表示，焦化厂污染土壤修复治理项目是目前国内最大的独立炼焦化工企业地下污染治理项目。“焦化厂污染土壤修复规模创国内新高，困难包括厂区面积大、污染范围广、污染土方量大、治理工期短、周边环境复杂等，污染治理过程中的二次污染防治尤其重要。”
评价报告显示，污染土壤约153万立方米，污染物不同程度分布在表层土至地下18米深，主要污染物为多环芳烃、苯系物和萘，在土壤和地下水中的污染已经超过人体正常的可接受水平，存在危害人体健康风险。
“修复方在现场修建了5个5000平方米的膜结构大棚，说是为了避免土壤预处理过程中有害气体溢出对空气产生较大污染。”到过现场的居民引述修复方的解释，“污染土壤在密闭车间内进行破碎、筛分等预处理工作，并对挥发出的有害气体采用活性炭吸附。”
然而，正是这样一个环保示范工程，却给居民、环保局、施工方等带来了无穷困扰。
双合家园是北京市保障性住房小区，总户数7160户。当晚，一位居民向记者反映说，“我看过环评书，这种焚烧处理危险废物会产生二次污染，并且不能在居民区附近进行处理，要异地处理。”污染土壤被清挖和搅动过程中，一些污染物已开始挥发，而升温加热过程又加速了多种污染物释放，整个修复过程中不可避免有污染物的二次产生与排放，异味只是表征之一。
然而，国内尚无成功案例可循，施工联合单位首次承接大型污染场地修复工程，施工过程中污染物挥发到空气中产生的异味，引起了周边小区居民的持续抵制，由此项目不得不采取间歇式施工。但因为针对污染物的细化监测标准缺失，施工过程中出现的有害物质无从评判，几方又各执一词。环保部门认为无从判定、很难监管。一位接待过居民的北京市环保局工作人员说，自今年5月，该项目多次被责令停工。停工只是为了满足居民诉求，同时要求施工方组织修改相应的方案，最大限度减少异味扰民问题。但具体减少到何种程度，还无法量化。
截稿前，网名为“毒气难民”的居民称，“有些邻居已经承受不住气味，搬出了小区。”
据悉，该场地采用的是一种热脱附技术，即通过对土壤物理加热、升温方式，让污染物挥发并与土壤分离，释放出的污染物再采取活性炭等集气吸附、统一收集处理后再进行排放。这种全自动污染土壤热脱附系统，属于首战并无经验可借鉴。多位土壤修复专家却不怎么认同。“热脱附技术曾在国际上广泛应用过一个阶段，技术较成熟，但缺陷也比较明显，施工过程管控难度高，成本相对较高，属于国际上逐步被淡出的技术。”一位业内专家指出，国外目前转向原位修复的微生物降解法等技术的应用，但耗时较长。今年5月环保部的《污染场地修复技术应用指南》对热脱附技术评价为，能高效去除有机污染物，去除率可达99.98%以上;缺点是能耗大、成本高，对处理土壤的粒径和含水量有一定要求，且尾气回收难度高，处理时会产生更多尾气或危害更大的污染物，容易产生致癌物二恶英。
