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关于土壤砷污染控制的思考摘要：随着砷等重金属污染事件频发，土壤砷污染受到人们的日益关注，但对于土壤砷污染治理技术的实际应用和环境管理并没有取得突破性的进展。本文综述了土壤砷污染的来源，国内外砷污染的现状，以实践应用的角度分析了目前最常用的砷污染土壤修复技术和存在的问题，并从环境监管的角度对砷等重金属污染的管理和治理提出了建议。关键词：砷污染；土壤；修复技术；环境管理砷是广泛分布于自然界的一种微量元素，含砷物质常被用作杀虫剂、除草剂、防腐剂和半导体生产原料[1]。随着砷的广泛使用，大量砷在开采、加工以及使用和废弃过程中残留到土壤中，造成世界范围内土壤砷污染普遍存在。据统计，目前世界上有19个国家曾报道发生较大区域的砷污染，全球至少有5000多万人面临着地方性砷中毒的威胁，其中大多数为亚洲国家，中国也是受砷中毒最为严重的国家之一[2]。在孟加拉国、印度、阿根廷等国，土壤砷污染直接导致的地下水污染使得超过3000万的人口受到不同程度的砷毒害[3-4]，而我国内蒙古、山西、湖南、云南等省份也存在不同程度的砷污染，约有230多万人受到砷毒害[5-6]。土壤一旦遭受砷污染，其治理难度大且时间长。近年来，我国砷等重金属污染事件屡屡发生，政府已经开始重视砷等重金属污染的控制和治理。1土壤砷污染来源和危害1.1砷污染的来源砷是多价态的亲硫元素，自然界中砷多以无机砷形态分布在许多矿物和地质岩石中，主要含砷矿物有砷黄铁矿及毒砂（FeAsS）、雄黄矿（As4S4）、雌黄矿（As2S3）、和臭葱石（FeAsO4·2H2O）等[7]。同时，岩石风化、土壤侵蚀、森林火灾、微生物活动以及火山爆发等均会产生含砷物质。全球每年从岩石风化和海洋喷溅释放的砷量大约为1400~5600t[8]。与此同时，全球每年人为向土壤排放的砷量达28400~94000t，远超砷的自然释放量[9]。人为排放的途径主要是工业生产、农业施用以及煤的燃烧。工业生产（添加剂、防腐剂、脱色剂）、有色金属矿（砷矿及伴生矿）的开采及冶炼是砷的主要污染源。根据2010年的环境统计数据，我国各行业工业废水中砷排放总量118.092吨。化学品制造、有色矿采选业、有色金属冶炼及加工这三大行业砷排放比例占97%[10]。农业砷污染主要来自以砷化物为主要成分的农药和化肥，包括一些除草剂（如甲胂酸）、木材防腐剂（如铬砷合剂）、饲料添加剂（如对氨基胂酸）等。磷肥中砷含量一般在20~50mg/kg[11]，若长期大量施用也会不断积累，造成土壤砷严重污染。煤等化石燃料燃烧可以向大气中排放大量的砷，这些砷大多都会沉降到土壤中去。煤炭中含砷量为2~82mg/kg，褐煤中可高达1500mg/kg。除了在露天堆放中会直接释放一部分到大气中以外，在使用中同样会产生污染，火电厂燃煤产生的飞灰和灰渣中均含有大量的砷[12]。1.2土壤砷污染现状绝大部分砷由于吸附、沉淀、络合反应等作用会滞留在土壤中，部分水溶性砷和黏土颗粒吸附砷通过地表径流淋溶作用、物理化学和生物作用，进入地下水或地表水体，最终，通过食物链及直接接触等途径进入人体。亚洲是世界上砷污染最严重的地区，其中孟加拉国是全球砷污染最严重的国家，2009年曾发生“历史上一国人口遭遇到的最大的群体中毒事件”。据当时的报道，可能有超过两百万人集体砷中毒，是人类史上最大的中毒案[13]。其罪魁祸首是为储水灌溉和挖泥防洪的数万个人工池塘，使得土壤中的有机砷暴露于微生物，通过新陈代谢从泥土和沉积物中释放出来。我国的湖南、云南、广西等地区由于地质因素和矿藏开采不规范导致了严重的土壤砷污染。广西、湖南两省受到砷污染的土壤至少有上千平方公里。湖南石门县有亚洲最大的雄黄矿，已有1500年的开采历史，其周围30~40km的土壤都受到砷污染的影响[14]。然而，最严重的仍是由企业生产导致的砷污染事件，许多涉及使用含砷原料的企业，由于缺乏规范的生产废水收集、循环系统及固体废物堆场，高砷废水和固废随意排放或露天堆放，大量的砷进入周围水体及土壤，进而进入地下水，威胁整个生存环境。2008年，云南阳宗海发生的砷污染事件，近10万名群众饮水困难，当时水土中的砷含量平均达0.117mg/L，按湖泊库容6.9亿m3的水量计，入湖砷量高达77t[15]。污染事件是由于云南澄江锦业工贸有限公司违反规定，未建生产废水处理设施，大量含砷废水在厂内循环，同时将含砷固体废物磷石膏倾倒于厂区外未经防渗漏处理的露天堆场，致使砷污染物向土壤逐步渗漏，污染地下水，进而导致阳宗海严重污染。2土壤砷污染控制方法和实践鉴于砷本身基本上不可能由自然净化的方式去除，对于砷污染排放源的控制尤为重要，同时对于已污染的场地等必须进行人工修复。常用的砷污染土壤修复方法主要有工程措施法、固化/稳定化技术、玻璃化技术、土壤淋洗技术、原位电动修复技术和生物修复技术等。相对来说，玻璃化技术能耗大，成本高。土壤淋洗技术投资大，易造成土壤营养物质流失或沉淀。原位电动修复技术尚处于开始阶段。而目前就国内来说，综合成本和效率考虑，对于砷污染处理最常用的方法是固定化/稳定化技术和生物修复技术。2.1稳定化技术的应用稳定化技术能有效、经济、快速地稳定土壤中的有效态砷，且应用较广，技术已趋于成熟[16]。它是指通过施加固化剂以改变砷在土壤中的存在形态，通过吸附沉淀作用使其固定在土壤中，降低砷的活性，减少其迁移性和生物可利用性。工程实践中常用的稳定剂属于凝硬态材料，如水泥、石灰、飞灰、铁氧化物材料、钢渣或是泥浆状聚合物。在实施过程中，需要添加亚铁盐，调节pH使土壤有效砷转化为稳定难溶的形态[17]。这种方法需要大量的固化剂，且易对土壤造成破坏，一般用于砷污染严重的小面积土壤修复，例如砷污染场地修复等[18-19]。2.2植物修复技术的工程实践植物修复主要是通过种植超高量累积重金属的植物将土壤中的砷吸收转移至植物中进行清除，利用植物能忍耐或超积累砷的特性，修复砷污染的土壤。自Ma等[20]等人发现蜈蚣蕨能超富集砷以来，砷超富集植物及砷污染土壤植物修复研究从理论到实际应用日渐深入。迄今为止，已发现10余种砷的超富集植物。目前在我国利用蜈蚣草(PterisvittataL.)除砷已经入实际推广阶段[21]。湖南郴州砷污染土壤植物修复实践中发现，利用蜈蚣草修复砷污染土壤效率很高，一年一亩地约可吸附7~13公斤的砷，三至五年内土地就可修复[22]。在我国，由于当前受砷污染的土壤，多数是量大面广的中低浓度污染，植物修复法是首选，效果也较为明显。据透露，2010年10月，由国家总投入2450多万元的蜈蚣草重金属污染农田修复项目，已在广西、云南、湖南、江西等地成规模展开，总修复农田面积达到1000～2000亩。然而在实践推行中，却遇到了问题。百姓的积极性并不高，推广难度很大。由于蜈蚣草种植时间长，加上成本大，没有经济效益，百姓宁愿抛荒，也不愿作这种尝试。另外，种植蜈蚣草所需的经费，地方政府也无法给予支持。陈同斌团队在种植实践了4年后退出了郴州，其给出其中一个原因就是政府支持力度不大。另一方面，富集后的植物处理也没有专业的公司和团队进行，为避免二次污染，对于修复植物的后续处理和利用也有待跟进。2.3砷污染可行性控制技术2013年1月全国《砷污染防治技术政策》对外征求意见，该稿从清洁生产、末端治理、综合利用等几个方面对涉砷行业的污染防治提出要求，指出到2015年末，涉砷行业基本实现全过程监控，含砷废气、废水稳定达标排放，含砷烟尘、废渣与污泥等固体废物的安全处置率达到100%。对于人为造成的砷污染，此政策要求的含砷废物处理和安全排放将大大减少该类污染事件的发生，同时也意味着行业将加大产业结构调整和技术升级力度，减少砷排放。另一方面，对于在我国由于燃煤造成的砷污染事件来说，对于煤炭的脱砷处理将直接减少火电以及其他燃煤行业的砷污染排放。另外，对于砷背景值过高的地区和土壤上，避免栽种蔬菜、粮食等易进入食物链的作物，应改种苎麻或树木等不进入食物链循环的植物将有效降低砷污染的危害，也可以考虑对于受砷污染严重的癌症村进行生态移民。3关于环境监管对砷等重金属污染控制的思考3.1重金属污染环境监管存在的问题目前从环境监管角度，我国砷等重金属污染防治的环境管理研究比较缺乏，同时政府和企业环境监管的重视程度很低，致使污染企业规划布局不合理，建设项目评估不平衡，缺乏有效的长效监管体制和监测能力，并且管理技术和依据不充分等一系列问题。对于砷等重金属污染的监管，都以直接监管为主，通过单纯的收费政策来遏制企业的重金属排放，这在很大程度上默认了这种污染方式[23]，并且在污染事件发生后的企业处罚力度较低，这进一步纵容了企业排污。另一方面，利用市场和信息等进行的刺激性监管和自我监管处于次要地位，特别是刺激性监管中，可交易排污收费市场还未形成，各行业缺乏统一标准，导致市场在重金属污染治理中的作用严重缺失[24]。另外，政府的宣传意识淡薄，很多政策性文件处于保密状态，使得公众对于重金属污染的现状漠然，重要性认识不足，难以建立长效的污染监管机制。3.2砷等重金属污染环境监管的建议3.2.1引入环境风险评价体系在重金属污染监管工作中，引入生命周期评价和环境风险评价，在产品生命周期各阶段及时监测砷等重金属含量，严格控制浓度，实现绿色生产；并在最终处置阶段，实现回收再利用，避免其参与到生物地球化学循环中，降低重金属在人体内富集的风险。3.2.2完善重金属污染的市场监管这里主要是指由政府确定最高排污限度，实行可交易的排污权，企业可以选择执行或者购买排污许可证[25]。政府通过公布污染信息，建立企业信用体系，引起公众和社会舆论的关注，引导企业树立形象，自愿减排。同时，可以培育治理重金属污染的专业市场，由具有重金属污染治理专业资质的企业提供治理服务[26]。这种模式，不但减少污染企业的治污费用，也能避免设备投资的浪费。3.2.3实行产品税制度在重金属污染物防治中政府可以向生产企业征收产品税，根据生产所使用的原料分别制定税率，对可循环使用的材料采取减免税收的政策，鼓励可循环材料的使用，减少生产过程中重金属有毒物质的使用。产品税的建立能有效从削减重金属污染原料的使用，实现绿色生产。4总结我国砷污染的主要来源在于工业生产以及涉砷行业中“三废”和燃煤的砷排放，很多涉砷企业缺乏规范的废水和固废处理措施，加之政府和企业监管和监测的不重视，导致砷不断渗漏进入土壤和地下水，甚至直排进入地表水体，致使砷污染事件频发。砷等重金属污染事件的治理已日益得到政府和公众的重视。但是，目前新的重金属污染源还没有完全有效控制，遗留的问题也没有根本解决，土壤污染问题形势依然非常严峻。土壤稳定化/固定化技术和植物修复技术目前已得到一定的推广和使用，然而均存在局限性，加之地方政府资金缺乏且不重视，民众的积极性不高，土壤砷等重金属污染的治理收效甚微。煤的脱砷技术等将是未来可能的发展方向。针对砷等重金属污染环境监管存在的不足，在涉砷企业生产销售过程中引入生命周期评价和环境风险评价，严格监测和控制其浓度，在完善排污权交易市场，建立企业信用管理体系的基础上实行产品税，并注重培育治理重金属污染的专业市场，结合社会舆论和公众监督，必将使砷等重金属污染得到有效的控制。参考文献：[1]查红平,肖维林,雷晓林,等.砷的植物修复研究进展[J].地质灾害与环境保护,2007,18(2):55-60[2]BergM,TranHC,NguyenTC,etal.ArseniccontaminationofgroundwateranddrinkingwaterinVietnam:Ahumanhealththreat[J].EnvironmentScience&Technology,2001,35:2621-2626[3]ChowdhuryTR,BasuGK.ArsenicpoisoningintheGangesdelta[J].Nature,1999,401:545-546[4]KarimMM.ArsenicingroundwaterandhealthproblemsinBangladesh