书城科普土地需要我们的保护(星球保卫战)
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第8章 不做“毒地”上的居民(1)

大自然为我们提供了多种多样可利用的土地资源,为我们的生产生活、栖息繁衍提供了保障,而我们回馈给大自然的却是已经被工业废水、生活污水、农药化肥等严重污染的土地。如果我们继续任意妄为,我们就会失去祖祖辈辈生息传承的故土。

§§§第一节土地污染:中毒的土地

土地污染是指由于人类活动所产生的各种污染物通过各种途径进入土壤,其数量和速度超过了土壤的容纳和净化能力,使土壤的性质、组成及性状等发生变化,破坏土壤的自然生态平衡,并且导致土壤的自然功能失调、土壤质量恶化,对生物、水体、空气和人体健康产生危害或者可能有危害的现象。

土地污染主要体现于污染危害,而不仅仅是其污染物含量多少。由于不同场地的污染源、土壤、受体等的差异性,因而土壤污染的危害具有显著的场地差异性特点,而且是远远地超过大气或者水体的。

与水体及大气污染相比,土地污染具有以下特点:

隐蔽性和滞后性:在现实生活中,土壤污染被称为“看不见的污染”。为什么会这样说呢?因为其他的很多污染形式都会有外在的表现形式,当人们看到它的时候,就会被警醒,但对于土壤污染,人类一般无法感知。

土壤污染

土壤污染从产生到出现问题,通常会需要很长时间,然而要想判断是否有土壤污染则需要对土壤样品进行分析化验和农作物的残留检测,或许这都无法使数据更加全面,如果严重的话,还需要考量土壤污染对人畜健康状况的影响。

累积性:污染物在土壤中并不像在大气和水体中那样容易扩散和稀释,因此会在土壤中不断积累而超标。土壤从遭受污染到产生恶果,有一个逐步积累的过程。

不可逆转性:重金属对土壤的污染基本上是一个不可逆转的过程,许多有机化学物质的污染也需要较长时间才能够降解。例如,被某些重金属污染后的土壤可能需要 100~200年的时间才能够逐渐恢复。

难治理性:积累在土壤中的难降解污染物,很难像大气污染和水污染那样可以依靠稀释和自我净化作用来消除。土壤污染一旦发生,仅仅依靠切断污染源的方法往往很难恢复,有时要靠换土、淋洗等方法才能解决,而且花费的费用很高。

比起大气环境和水环境来说,土地的污染源十分复杂,导致污染物的种类极为繁多。土地污染物主要分为化学污染物、物理污染物、生物污染物、放射性污染物。

1.化学污染物

土地中的化学污染物,可分为无机污染物和有机污染物两大类。

(1)无机污染物:硝酸盐、硫酸盐、氯化物、氟化物、可溶性碳酸盐等化合物,是常见而大量的土地无机污染物。硫酸盐过多会使土地板结,改变土地结构;氯化物和可溶性碳酸盐过多会使土地盐渍化,肥力降低;硝酸盐和氟化物过多会影响水质,在一定条件下导致农作物含氟量增加。重金属元素如汞、镉、铅、砷等也会引起土地污染。土地与汞化合物之间有很强的相互作用,导致汞能在土地中长期存在。砷被大量用做杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂,因而引起土地的砷污染。硫化矿产的开采、选矿、冶炼也会引起砷对土地的污染。

(2)有机污染物:农药是土地的主要有机污染物,直接进入土地的农药,大部分可被土地吸附。部分残留于土地中的农药,由于生物和非生物的作用,经历着转化和降解过程,形成具有不同稳定性的中间产物或最终成为无机物。而有的有机农药化学性质很稳定,不易被降解。水分增加时,土地对农药的吸附减弱,蒸发加强。随着土地水分的蒸发,农药从土地中逸出。土地有机质含量高、微生物种类多时,会加速土地中农药的降解,减少农药的残留量。

除了农药污染外,石油、多环芳烃、多氯联苯等也是土地中常见的有机污染物,这些污染物可以通过不同作用被植物吸收,进而通过食物链危害人体健康。

2.物理污染物

物理污染物主要是指来自工厂、矿山的固体废弃物如尾矿、废石、粉煤灰和城市生活垃圾等。一些城市曾经将大量的垃圾运往农村,垃圾中含有的煤灰、砖瓦碎块、玻璃和塑料等都会影响土地性质,进而影响农作物的生长,使农作物减产。

3.生物污染物

土地中的生物污染物主要指一些病原体,如肠道致病菌、肠道寄生虫、钩端螺旋体、破伤风杆菌、霉菌和病毒……这些病原体是从哪里来的呢?通过调查取证,原来这些病原体主要来自人畜的粪便、垃圾、生活污水和医院污水等,其中传染病医院未经消毒处理的污水和污物危害最大。如果人们把那些没有经过处理的人畜粪便、垃圾作为土地肥料或者直接用生活污水灌溉农田,必然会使土地受到病原体污染。通过研究发现,病原体能在土地中生存较长的时间。被病原体污染的土地会通过各种途径来传播疾病,被传播的疾病有伤寒、副伤寒、痢疾、流感、病毒性肝炎……同时这些传染病的病原体会随病人和带菌者的粪便及其衣物、器皿的洗涤水污染土地,最后再通过雨水的冲刷和渗透,被带进地表水或地下水中,引起疾病的全面流行。此外,还有一些人畜共患或与禽有关的疾病严重影响着人的身体健康,如禽流感,这种传染病可通过土地在禽间或人禽间传染,其所造成的后果不堪设想。

4.放射性污染物

土地中的放射性核素主要来自于核爆炸的大气散落物,核工业、科研以及医疗机构产生的各种废弃物等。土地一旦被放射性物质污染就难以自行消除,只能自然衰变为稳定元素而消除其放射性。因此核素进入土地后,能在土地中累积,进而通过食物链威胁人体健康。其中,由核裂变产生的放射性核素如锶元素和铯元素尤为重要。

空气中的放射性锶元素可被雨水

土地圈和水圈之间的相互联系和相互作用,是通过土地系统与环境之间的物质和能量的交换过程来实现的。土地一旦被污染,土地中的污染物经过地表径流、渗流和地下径流过程进入水体,最终有一部分进入饮用带入土地中,因此土地中锶元素的浓度常与当地降雨量成正比,锶元素还能吸附于土地的表层,经雨水冲刷后流入水体。土地对铯元素的吸附性较强,它也能在植物体内积累,导致高浓度的放射性铯元素进入人体,对人体造成损伤。

水源和渔业水体中。

土地即使没有被污染,诸如氮、磷、钾等植物营养物流失进入地表水,也会致使水体富营养化,破坏水生生态系统,蓝藻疯长,生长期过后,蓝藻腐烂,使水质恶化,影响人畜饮用和渔业养殖。

土地一旦被污染,土地中的污染物将经过地表径流、渗流和地下径流过程进入地下水中。致使地下水被污染。石油开采过程中的井场作业形成的地表散落油,石油化工区含油污水的跑冒滴漏,污水的任意排放,以及突发污染事故,都会造成污染场地土地中石油含量较高。

土地中存在的钙和镁会增加地下水的硬度,并且钙和镁的增加会引起心血管疾病;土地中氮肥的主要污染物是硝酸盐和氨氮,这些都很容易渗入地下水。硝酸盐在人体内可以被细菌还原成亚硝酸盐,亚硝酸盐是一种有毒物质,人畜饮用了被硝酸盐污染的水会导致中毒缺氧,严重者可以致死。土地中的水溶性氟渗滤到地下水中,若常年饮用高氟含量的饮用水,则容易引起氟中毒。土地中的粪便也会携带一些细菌、病毒进入地下水体,而造成水体中大肠杆菌群数超标,引起肠道外感染和急性腹泻。

土地圈和大气圈始终处于相互联系、相互影响的系统中。大气中的污染物可以沉降于土地中,土地中的污染物也可以随着扬尘、挥发性污染物的挥发又重新进入大气中,造成大气污染,这种循环周而复始地交替进行着。

土地是最大的陆地“碳库”,在全球碳循环的过程中起到一定的作用。土地中含有大量的有机物,能够在好氧微生物以及甲烷菌的作用下,分解释放出一氧化碳、碳氢化合物和化,而气候的变化又会反过来影响有一氧化氮等温室气体,影响气候的变机质的分解速率。

土地污染不仅破坏环境,对动植物、微生物的生存也有着重大影响。

1.对植物的危害

污染物通过土地这一途径影响植物的生长和发育,与污染物通过大气或者水体作用于植物的影响大不相同。土地污染能够破坏植物根系的正常吸收和代谢功能。例如,铜已经被土地污染也会危害植物生长公认为是植物生长发育所必需的微量元素。但如果土地中有效态铜含量过量,铜被植物根系吸收后形成稳定的络合物,就会破坏植物根系正常的代谢功能,引起植物的生育障碍。

2.对微生物的危害

土地微生物的种类很多,有细菌、真菌、放线菌、藻类和原生动物等。土地微生物的数量也很大,1克土中就有几亿到几百亿个。在一亩地耕层土地中,微生物的质量有几百千克到上千千克。土地越肥沃,微生物越多。

作为微量元素,许多金属离子是生物代谢所必需的物质,然而当土地中的微量元素超过一定的浓度时,就会对土地微生物菌群产生毒害作用。大量研究表明,受到重金属污染的土地,其微生物的生物量存在不同程度的差异。不同类群的微生物对于重金属污染的敏感性通常有如下顺序:放线菌>;细菌 >;真菌。

重金属在土地中不断累积,必然会破坏土地固有微生物群落结构及其活性,减弱土地微生物的作用。在通常情况下,重金属污染地可以使不适应生长的微生物物种的数量减少或者绝灭。

3.对动物的危害

土地动物是土地中和落叶下生存着的各种动物的总称,常见的有蚯蚓、蚂蚁、鼹鼠、变形虫、轮虫、线虫、壁虱、蜘蛛、潮虫、千足虫等。

土地动物是土地生态系统中的一个重要组成部分,作为生态系统物质循环中的重要消费者,在生态系统中起着重要的作用。一部分土地动物是自然界“垃圾”的处理者,另一部分土地动物是以其他动物为食物的捕食者,构成了土地中的食物链和食物网。例如,蚯蚓能够大量地吐食土地,分解有机质提高土地肥力,促进土地团粒结构的形成,改善土地物理性质。另一方面,一些土地动物也在危害农田,例如鼹鼠等。

天然土地中存在的各类环境化学物质与人类活动进入土地中的各种污染物质的结合,激发了土地中有机质、重金属、病原体以及放射性核素的活性,构成了污染土地对人体健康产生影响的主要因素有以下几点:

1.土地食入

土地食入提供了一个直接的土地与人类地球化学途径,至今仍然是影响人体健康的一个重要途径。人类在室内外活动时,总会在无意间食入少量尘土,这一方面是由于口腔与空气的直接接触,另一方面是通过手与口腔的接触而进入人体。

土地动物对于环境变化的反应敏感。因而土地中的一些化学物质(例如,重金属、农药、除草剂等)的积累与残留对其生活产生的影响很大,可以使一些土地动物的正常代谢受到抑制、阻碍甚至停止而死亡。土地污染严重时,土地动物种类、个体数量、多样性指数、均匀性指数及动物密度均较低。

2.土地颗粒污染物吸入

由于人类的活动,土地中的细颗粒状物质会通过大气被人体所吸入,在肺泡中积累并引起疾病危害人体健康。

3.皮肤接触和吸收

皮肤的表面会吸附一些有毒物质,部分物质会渗入到皮肤内影响人体健康。人体不可避免地暴露在土地物质之下,皮肤接触和吸收也是土地污染影响人体健康的一个重要途径。

此外,土地中的各类污染物质进入人体的方式也有所不同。土地中的挥发性污染物挥发进入大气,主要是通过呼吸作用进入人体产生危害;土地中的肠道致病性原虫和蠕虫进入人体,主要是通过食物链经过消化道进入人体,也可以穿透皮肤侵入人体。另外,随着患病动物的排泄物、分泌物或者尸体进入土地而传染给人体的还有破伤风等疾病的病原菌;土地重金属被植物吸收以后,可以通过食物链危害人体健康:放射性物质主要是通过食物链经过消化道进入人体,其次是经过呼吸道进入人体,通过皮肤吸收的可能性很小。