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随着人类社会、经济和科技的进步和发展,工农业水平也得到了大力的提高,但是随之而来的环境污染问题也越来越严重,工业“三废”的肆意排放,农药、化肥的过量施用,全球环境日渐恶化,因此人类对可持续发展的呼声越来越高。在众多的污染物里面,持久性有机污染物(POPs)其具有高毒性、难降解性、生物富集性、污染面积广等特点对人类赖于生存的社会环境和自然环境带来了难以修复的危害,受到了国际社会的广泛重视,成为了全球面临的重大环境问题之一。
土壤是植物和一些生物体养分和水分的营养来源,同时也作为作物根系伸展、固持的介质,是农业生产赖以生存的物质基础,是人类须臾不可分离的自然资源和环境条件。土壤圈是一个开放复杂的耗散系统,它能通过界面与其他圈层进行物质、能量与信息的迁移转化和交换,接受其他圈层对它的作用和影响而不断发展和变化,因此,污染物会通过渗滤作用进入地下水系统,通过挥发作用进入大气,除一部分在大气中降解外,大部分将随着大气的移动而迁移出原先污染区,在适当的地区将会再次沉降进入土壤,形成“蚱蜢跳”效应,从而造成了POPs的全球范围的污染。可见,土壤中POPs的含量和分布特征是影响POPs在全球分配的主要因素。
本文以福建省龙岩地区的土壤介质为研究对象,通过研究环境介质中的滴滴涕(DDTs)、六六六(HCHs)的残留浓度来分析整个龙岩地区的有机氯农药(OCPs)的污染状况,绘制空间分布图,查找浓度含量相对较高的异常区,在此基础上再进行异常区查证,分析POPs高含量的原因(即来源),判断异常区有机氯农药的浓度是否超过国家标准,从而确定有机氯农药的含量是否对当地的农作的生长造成危害等,为龙岩地区的生态安全和污染防治提供科学依据。本文的主要成果如下:
1.前期表层土壤有机氯农药的污染状况:
(1)总共分析了20种OCPs指标,其中HCHs和DDTs检出率为100%,DDTs的超标率为0.72%。总体上,DDTs含量普遍高于HCHs含量,其平均值为32.46ng/g,约占OCPs平均含量的58.70%,HCHs的平均值为7.51ng/g,约占OCPs平均含量的13.59%,两种有机物共占OCPs总量的72.29%,成为我们研究的主要内容:
(2)龙岩土壤中HCHs的主要成分是β-HCH和δ-HCH,说明该区HCHs主要以历史残留为主;α-HCH/γ-HCH都远远小于3,并通过a-HCH/γ-HCH的比值可知龙岩地区的土壤中有林丹(主要成分为γ-HCH)的输入;从(DDE+DDD)/DDT表明龙岩市大部分地区的DDTs属于历史残留,但部分地区仍有新的输入;从o,p-DDT与P,P-DDT’的比较来看,龙岩市区及永定县的DDTs污染主要来源于历史上工业DDTs的使用;
(3)龙岩市土壤中有机氯农药的含量异常区主要集中地势较低的地区,从某种程度上说明该地区有机氯农药的污染主要是来自于近地表污染。但是和周边相比,龙岩市的整体地势要高,所以不排除大气的干湿沉降作用使周边地区的污染物通过蒸馏效应在龙岩沉降。
(4)经过对空间分布图的研究发现龙岩市土壤中有机氯农药含量高的区域主要集中在龙岩市的新罗区和永定县,位于龙岩市的东南部。该区域成为了我们查证分析的重点区域。
2.异常区表层土壤样及土壤柱有机氯农药的污染情况:
(1)异常区表层土壤中有机氯农药DDTs含量为1.67~392.54ng/g,p,p-DDE在衍生物中含量最高,说明土壤处于好氧环境。由于大部分地区的(DDE+DDD)/DDT比值基本都在0.5以上,说明异常区DDT大部分已经降解,只有个别地方(永定县东部)可能存在新的输入,和前期普查结果基本一致。
(2)异常区表层土壤中HCHs含量分别为0.68~56.64ng/g,残留量较大的HCHs的异构体是β-HCH和δ-HCH,并且从α/γ-HCH的比值普遍小于3可以说明异常区土壤中有林丹的输入,与前期普查结果基本一致。其中永定县的培丰镇(吕屋-秋竹排)附近、虎岗至高陂区域HCHs的残留量明显高于其它区域,应该加以的重视。
(3)异常区DDTs残留的浓度含量大于HCHs,表现最明显的是永定县东部的古竹地区。总体而言,有机氯农药在异常区基本农田的体现出了整体降解的趋势和规律。这些地区的DDTs和HCHs残留量基本符合《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)二级标准的要求≤500ng/g,可以完全保障农产品的安全生产和食用。
(4)土壤柱中的HCHs与DDTs都能检出,且表层土壤中DDT的衍生物及降解产物与HCH的异构体含量较高,特别是5-10cm处含量达到最高值。对于HCHs来讲,β-HCH的含量较其余三种异构体在表层土壤中的残留量要大,属于历史残留;在土壤柱中α/γ-HCH的比值基本都小于3,说明了土壤柱所代表的区域也有林丹的输入。对于DDT衍生物及降解产物来讲,P,P-DDE含量最高,另外表层土壤中(DDE+DDD)/DDT的比值大于0.5,说明在表层土壤0-20cm范围内监测到的DDTs可能是环境中的降解产物,暂无新的DDT污染,而一定深度后的比值小于0.5,可能是由于随着时间的推移有机氯农药向下淋漓渗透又降解不充分从而造成比值较高。
(5)土壤柱中DDTs的残留量高于HCHs,这和两种物质的物化性质有关,同时也证实了历史上DDT农药的施用量可能要大于HCH。另外通过本次对土壤柱的研究,发现异常区有机氯农药的污染主要停留在土壤表层,对30cm以下的深度的影响较小。
(6)异常区查证结果可以看出,HCHs及DDTs的残留浓度能满足《土壤环境质量标准》(15618-1995)的Ⅱ级标准要求,从而说明龙岩市的基本农田能保障农作物的安全生产和食用,但是个别地区如龙岩市的东部的古竹区域,虽然未超过二级标准,但是残留量大,不排除有新输入的可能性,所以要给予足够的重视。