第2章　土壤污染现状和监测技术概述

2.1　土壤污染现状

土壤又是一个复杂的、独立的生态系统，它能与周围环境发生物质和能量的交换，输入土壤内的物质和能量，一方面维持土壤本身的活动，另一方面又通过输出的形式，不断供应和调节植物水分、养分、空气和热量，因此土壤是植物生长的母体，是人类生存环境不可缺少的组成部分，是人类赖以生存的自然资源。土壤环境和土壤质量的好坏、优劣直接关系到植物、动物、人类的生存安全，直接影响到农业生产的发展。

自从有了人类的生产、生活活动，人们就干预了土壤的发生和发展，这种干预活动一方面体现着培育和改良土壤理化性状，改良土壤水、肥、气、热条件，提高土壤肥力水平，增加作物产量等积极有利的行为；另一方面却对土壤环境和土壤质量产生了不良的影响，比如大量施用农药和化学调节物质，过量和不合理使用化学肥料，引用污水灌溉行为等，导致了大量的污染物质通过各种途径进入土壤中。土壤通过有机缔合、吸附、解吸、固定和分解等作用对进入土壤的污染物质进行调控，体现了一定的自净能力。但是当污染物质侵入的浓度和数量超过了土壤自身的净化能力，必然对土壤造成污染。

土壤污染危害表现为两种形式：一种是污染物通过生态系统生态链，从土壤到植物、动物和人类，最终导致有毒有害物质进入人体，是直接的危害；另一种是直接改变土壤的理化性状、组成、功能，最终导致土壤这一特殊的“生命体”质量下降，持续发展能力降低，影响农业生产；同时土壤中污染物通过排水过程迁移、转化从而引起水体、大气的二次污染，成为二次污染源。

土壤污染最早出现在发达国家，随着发达国家的工业高速发展，土壤污染事件多次发生，土壤环境保护才逐步重视起来。日本是最早发现土壤污染的国家，从19世纪末到20世纪50～60年代，发生了铜矿山含铜污水污染农田造成数千公顷土壤和作物减产的尾铜山公害事件；在50～60年代，日本富山县又发生了引用受镉污染的河水灌溉农田，土壤受镉污染镉高达7～8mg/kg，生产出含镉的稻米镉高达1～2mg/kg，使数千人得了“骨痛病”，日本水俣县发生的汞中毒事件出现“水俣病”；70年代宫崎县又发生了土壤砷污染的危害等。日本的这些土壤重金属污染事件造成的土壤重金属污染至今仍无经济有效的办法去除。除此之外其他污染物危害也逐步显现出来，80年代一些发达国家大量使用农药和化肥，使一些地区的土壤环境和地下水受到严重污染。例如，美国由于井水中发现了57种农药的混合污染，佛罗里达州封闭了1000多眼引用水井，加利福尼亚州封闭了1500多眼水井。这些污染事件的发生使工业发达国家加强了环境保护工作，控制工业和生活污染水的排放，禁止使用高毒高残留的农药，大大降低了土壤污染发生。目前我国正处于工业发展时期，工业“三废”的排放量也日益增多，2012年污水年排放量达到684.6×108m3，污水达标率和处理率还较低，我国受污染的土壤面积逐步扩大。全国遭受不同程度污染的农田面积已超过1000×104hm2，其中污水灌溉面积360×104hm2，占我国总灌溉面积的7.33%；大气污染（以酸雨和氟污染为主）的农田面积约900×104hm2；固体废弃物侵占农田和垃圾污染农田面积90×104hm2。且有不断扩大和加重的趋势，由此造成的粮食减产损失150×108kg，直接经济损失125亿元。在一些污水灌溉地区，各种疾病在增加，重金属镉和汞污染严重的地区，居民出现了“骨痛病”的特征。乡镇企业土炼焦、土炼锌、小造纸、小制革、小化工由于很少有污水处理设备，是土壤污染的严重的污染源，近期我国加强了环保力度，大力取缔“六小”的环境治理措施，对土壤环境起到了有效的保护。除此之外，农药化肥等农用化学物质的广泛使用，对土壤造成的污染不能低估，2007年我国化肥施用量达5109×104t，平均施用量高达400kg/hm2以上，远远超出发达国家225kg/hm2的安全上限。每年农药使用量达120×104t以上，有1.36亿亩农田遭受到不同程度的农药污染（1亩=666.7m2，下同）。地膜污染也正在加剧。因此，要及时、准确地对土壤污染进行监测，利用监测结果对污染现状进行评价，预测污染发展和趋势，对已造成的污染进行治理，提出预防的对策和措施。

2.1.1　土壤的化学组成

土壤是由固相、液相和气相三相物质组成的分散体系。土壤固相物质由不同粒径的原生、次生矿物质和有机物质、土壤动物、微生物组成，是土壤的基础物质。土壤液相物质包括土壤水分和各类可溶性电解质。土壤气相物质是存在于土壤孔隙中的空气。土壤是三相物质共存的统一体，为植物提供必需的生活条件。一般来说，土壤中的固相约占土壤质量的70%～90%，占土壤总容积的50%；液相占土壤质量的10%～30%，占土壤容积的20%～30%；气相占土壤质量的1%以下，占土壤容积的20%～30%。

土壤的化学组成包括三相的化学组成。土壤液相是溶解了固相和气相成分的溶液，土壤液相的成分又反过来影响着固相和气相成分的溶解和分解作用。虽然三相化学成分之间相互转化，但固相的化学成分在整个土壤成分中具有决定性的作用，因此土壤化学组成受土壤母质、大气、温度、湿度、土壤生物的影响，体现了不同土壤类型成土物质与成土条件的特性。同时在人为因素的影响下，土壤化学组成也会发生一定的改变。

（1）土壤矿物质的化学组成

土壤矿物质构成了土壤的骨架，支撑着植物的生长。多数耕作土壤中，矿物质约占土壤总质量的90%以上。土壤矿物质是岩石经过风化作用形成的不同大小的矿物颗粒（砂粒、土粒和胶粒）。土壤矿物质种类很多，化学组成复杂，它直接影响到土壤的物理、化学性状和化学组成，是植物生长所需的矿物养分来源。土壤矿物质可划分为原生矿物质和次生矿物质。

原生矿物质是原始成岩矿物在风化过程中仅遭到机械破碎而没有改变成分和结构的一类矿物，基本上保持了岩石中的原始化学成分，主要有硅酸盐类、氧化物类、硫化物类、磷酸盐类；次生矿物质指原生矿物在风化过程中形成的新矿物，包括各种简单盐类、铁铝氧化物和次生硅酸盐黏土矿物类（如高岭土、蒙脱土），它们是土壤矿物质中最活跃的重要物质成分。土壤矿质营养元素主要来源于土壤矿物质，土壤矿物质含有的主要元素有氧、硅、铝、铁、铅、镁、钾、钠、磷、锰等10多种常量元素和20多种微量元素。土壤矿物质各种元素的相对含量与地球表面岩石圈元素的平均含量及其化学组成相似。

（2）土壤有机质

土壤有机质主要累积于土壤表层，它与矿物质是土壤固相部分的主要构成物质，土壤有机质主要来源于土壤动植物残体和施入土壤中的有机肥料。这些有机物质经过物理、化学、生物的反应和作用，形成了新的性质相当稳定而复杂的有机化合物，称为土壤有机质。

土壤有机质包括酶、腐殖质、分解和半分解状土壤动植物残体、含N及不含N有机化合物，部分有机质分解产物及新合成的简单有机化合物。土壤有机物质的成分主要以有机质和氮素来表示，土壤中有机质含量的多少能直接反映土壤肥力水平的高低，因此有机质是土壤中最重要的物质。不同土壤类型有机质含量差别很大，主要集中于土壤耕层（0～20cm），通常耕地土壤耕层中有机质仅占土壤干重的0.5%～2.5%，我国大多数土壤中有机质含量在1%～5%之间。土壤有机质主要以腐殖质为主，腐殖质是有机物经微生物分解后合成的一种褐色或暗褐色的大分子胶物质，与土壤矿物质土粒紧密结合在一起，是土壤有机质存在的主要形态特征。在一定条件下缓慢分解，释放出来以氮素为主的养分来供给植物生长吸收，将植物从土壤中吸收的元素又返回到土壤表层。

首先土壤有机质的化学组成决定于进入土壤中的有机物质的组成。土壤有机质的主要元素有C、O、H、N，有机化合物主要有碳水化合物，是土壤有机质中最主要的有机化合物，约占有机质总量的15%，包括糖类、纤维素、半纤维素、果胶质、甲壳质等，含氮化合物主要来源于动植物残体中的蛋白质，蛋白质是由氨基酸组成的，除含有C、H、O外，还含有N。一般含氮化合物需要经过微生物分解后被利用，因此含氮化合物是植物能够吸收的营养来源，是土壤肥力水平的决定性物质。除此之外，有机质还含有少量的树脂、蜡质、脂肪等较复杂的有机化合物，不溶于水。灰分是植物残体燃烧后留下的灰，主要化学元素为Ca、Mg、K、Na、Si、P、S、Fe、Al、Mn等，还有少量的I、Zn、B、F等元素。

（3）土壤液相的化学组成

土壤液相指土壤水分及其所含的溶质即土壤溶液。土壤溶液存在于土壤结构体内毛管孔隙中。土壤溶液中主要含有无机盐类、无机胶体（铁、铝氧化物）、有机化合物、有机胶体（有机酸、糖类、蛋白质及其衍生物含腐殖酸）、络合物（如铁铝有机络合物）、溶解性气体O2、CO2等；离子态物质，包括各种重金属离子、负离子化合物、H+、OH-等。

土壤溶液的化学组成及其浓度随时间、空间、位置、种类的变化而变化很大，不同土壤、不同土层、不同时间，甚至同一土壤、同一土层之间存在很大差异。土壤溶液中的化学成分受土壤固相物质、土壤空气及外界进入土壤的物质及水分物质的组成的影响，是它们之间物质和能量交换、迁移及转化的结果，如土壤各种固相物质也是经过分解转化成可被作物吸收的可溶性物质，存在于土壤溶液中才能最终被输入作物体内。因此土壤溶液中可溶性物质化学成分及其浓度决定着植物的生长状态，植物直接从土壤溶液中吸收水、养分及有害物质。

（4）土壤气相的化学组成

土壤气相指存在于土壤孔隙中的空气，土壤空气来源于大气和土壤中有机活体的呼吸和有机质分解的产物，主要有O2、CO2、N2也含有少量的NOx、SO2、CO、CH4等及其他大气中的污染物质。土壤空气中O2约占10.35%～20.03%，CO2约占0.15%～0.65%，N2约占78.8%～80.2%，土壤空气中的CO2浓度始终高于近地大气中CO2的浓度（0.03%），氧气的浓度低于近地大气氧气的浓度（20.94%）。土壤空气中的化学组成受大气、土壤湿度、土壤温度和季节等因素的影响而变化，土壤空气对植物生长、微生物活动有直接影响，能为植物根系提供必需的O2。有资料报道，当空气中O2浓度<9%～10%时，根系发育受影响，O2浓度<5%根系就会停止发展。

土壤中氧气的浓度反映土壤的氧化还原状况，CO2的浓度反映土壤的酸碱性，如淹水条件下，土壤中氧气的浓度会下降，CO2浓度会上升，Eh值降低，通气不良，而土壤氧化还原状况又直接影响土壤养分的形态和状态。

2.1.2　土壤元素背景值

随着人类社会的发展，人类对于土壤的索取仍然在继续，对土壤及其自然环境的影响也在增强，在人为污染行为的作用下，土壤原有的物质形态和化学组成也随之发生变化，因此必须了解土壤在各种成土因素综合作用下形成的相对稳定的土壤中原有化学元素的成分，即掌握土壤背景值，才能对土壤本身是否变化、是否遭受污染做出科学的判断。土壤背景值也称为土壤本底值，是指未受污染影响下的土壤在自然界存在和发展过程中本身原有的化学元素组成及其含量。由于土壤是不断变化的系统，它的成分随着各种成土因素的变化而变化，但在一定的地质历史时期和一定的地域范围内有其相对稳定性，即具有时间上和空间上的相对稳定性。当前由于自然条件的不断变化，人类活动的发生，绝对未受污染的土壤很难找到，因此土壤背景值是代表土壤环境发展到一个历史阶段的、相对意义上的数值，不是绝对不变的数值，是土壤元素化学成分变化的重要参考标准。

土壤背景值是环境科学的基础数据，研究土壤背景值，了解土壤中元素的自然形态、组成和含量，能够为制定土壤质量标准提供依据，能够为确定土壤环境容量提供基础数据。将进入土壤中的污染元素的组成、数量、形态及其分布情况与背景值进行比较，能为确定土壤污染现状、污染程度提供参照。同时土壤背景值对农业生产、人体健康、经济发展也有现实意义，如土壤某元素背景值低的地区，植物中元素会相应缺乏，并通过生态链传给动物和人体，易引起地方性疾病，我国地方性克山病、大骨病和动物的白肌病都发生在低硒背景环境中。再如土壤化学元素来源于母岩、矿物质，某种背景值高，可能是成矿元素的指示标志，为找矿提供依据。因此开展背景值研究是土壤环境质量、土壤现状评价和预断评价，土壤环境容量的确定，土壤环境质量标准的制定，土壤中化学元素的迁移、转化等各项科学研究工作的基础。

20世纪50年代先进国家及世界各国的环境污染问题逐步引起了重视，国内外开展了大量土壤元素背景值研究。从60年代开始，美国、日本、加拿大、英国等国家都相继开展了本国的研究，并逐步完善起来。美国1961年由地质调查局在美国大陆本土上开展背景值的调查研究，1975年发表了美国大陆147个景观单元，8000多个岩石土壤、植物及蔬菜中48种元素的地球化学背景值，这是美国地球化学背景值研究比较系统的资料，是世界自然背景值研究的重要文献之一。1984年美国发表了“美国大陆土壤及其他地表物质中的元素浓度”的专项报告，并于1988年完成了全国土壤背景值研究。日本在1978～1984年也开展了全国范围的表土和底土背景值研究，测定了铜、铅、锌、铬、锰、镍、砷等元素，并提出了背景值的表达方法。我国背景值研究从20世纪70年代开始，1982年国家把土壤环境背景值研究列入“六五”重点科技攻关项目，由中国农业部环境保护科研监测所主持，32个单位参加，开展我国9省市主要经济自然区农业土壤12个土类26个亚类及主要粮食作物中14种污染元素环境背景值研究；1986年土壤背景值研究再次被列为“七五”重点科技攻关项目，由中国环境监测总站等60余个单位协作攻关研究了除台湾省以外的29个省、市、自治区所有土壤类型，分析元素达69种，是目前最广泛和最全面的一次调查研究，并于1990年出版了《中国土壤元素背景值》一书是迄今我国土壤环境背景值研究最重要的著作。

土壤元素背景值受到成土母质、成土过程、气候、地形以及土地的利用方式，耕作历史等因素的影响，表现出地质地层空间分异特征、地带性分异特征、土壤属性的分异特征，即土壤地质构造、岩石、矿物及土壤本身的性质不同，其风化物及其上面发育的土壤化学元素有很大差异，但总体来说土壤是地壳岩石表层风化与成土作用的产物，其化学组成、元素含量水平与变化幅度均相对稳定，因此世界各地土壤元素背景值之间存在较高的可比性。如我国土壤元素背景值与美国、日本等国家相比，含量水平大体相当，在数量级上更为一致。

土壤元素背景值是一个统计值，一个区域的土壤背景值是在大量的调查研究分析后，经过审定检验，统计分析获得的元素背景值。它重点研究的是易引起土壤环境污染的有害微量元素。我国的土壤元素背景值的表达方法是：a.计算出算术平均值，几何平均值M；b.对元素测定值呈正态分布或接近正态分布的元素，用算术平均值表示数据分布的集中趋势，用算术平均值的标准差S表示数据分散程度，而用±2S表示95%置信度数据的范围值；c.对于元素测定值呈对数正态或近似于对数正态分布的元素，用几何平均值M表示数据分布的集中趋势，用几何标准差D表示数据分散度，而用M/D 2-MD 2表示95%置信度数据的范围值。全国土壤（A层）背景值如表2-1所列。

注：资料引自中国环境监测总站编的《中国土壤元素背景值》。

2.1.3　土壤污染物及来源

简单地说，土壤污染物是对土壤生态系统产生危害物质，主要是降低土壤质量，影响土壤功能，降低作物产量和生物学质量，有害于人体健康的物质。土壤污染物分为无机污染物和有机污染物两大类。

（1）无机污染物

无机污染物主要包括重金属Cr、Cd、Hg、Pb、Cu、Ni、Zn及类金属砷、硒等；酸、碱、盐、氟、氰化物等；氮、磷过量营养元素；放射性元素铯、锶、铀等。主要无机污染物来源如下所述。

重金属这类污染物潜在的危害很大，由于在土壤中不易淋溶，不易被微生物分解，易被土壤胶体吸附，易与土壤有机质发生螯合作用等而稳定存在于土壤中，致使土壤中过量的重金属难于清除，同时易富集在作物体内，通过农产品在人体内积累，造成慢性中毒，因此一旦受重金属污染，危害极大，治理的难度也很大。主要来源：一是农业污染源，是施入土壤中的化肥、含重金属的农药，如As、Cr、Zn、Hg则可由磷肥带入农田，以“杂质”形式在土壤中累积；二是工业污染源，工业企业排放富含重金属的废水、废渣、废气、污泥，通过污水灌溉、大气沉降、随意堆放等方式引起污染。冶炼业是最大的污染行业，主要企业有冶金、电镀、化工、染料、造纸、肥料、制革、炼焦、涂料等，除此之外，还有城市垃圾污染源等。

氮、磷等过量营养元素主要来自过量使用氮、磷等化学肥料。生活废水、食品加工、缫丝、毛发、制革等废水都富含氮、磷元素。过量的氮磷使土壤因营养过丰而使藻类植物生长过旺，造成土壤中氧气供应不足而抑制生物活动，特别是稻田中，容易因此而发生还原过程导致毒物增加和积累；另一方面，通过土体渗入地下水中的氮磷，成为水体污染源。

氟是剧毒的非金属元素，土壤中的氟主要来源：富氟矿物的开采和扩散；使用含氟矿石和氟化物原料的工业如炼铝厂、炼钢厂、磷肥厂、搪瓷厂、玻璃、砖瓦、陶瓷和氟化物生产厂的“三废”排放；燃烧高氟原煤排放到空气中的氟；施入磷肥；引用含氟超标的水源灌溉农田；因地下水含氟高，当干旱时随水分上升，蒸发而向表层迁移累积，也可导致氟污染，如我国西北、华北、东北存在大片干旱富氟盐渍低洼地区，表层氟含量达200mg/kg，是一般背景值的10倍，由地下水含氟较高引起的。

放射元素，主要是指铀、钍、镭、锶、铯等元素，铀、钍、镭主要来自于矿床开采、冶炼以及核废料的后处理过程，均产生放射性废水及废物。其他工业如稀土工业、稀有金属工业等，由于使用的矿物中有一定的铀、钍、镭等天然元素，在生产过程中也产生一定数量的放射性废物。锶、铯主要来源于核爆炸产物，核爆炸产生的飘散物，不仅能迁移至较远的距离，且细粒部分的回降时间延续较长，因此核试验产生的放射性落下灰是土壤环境中主要放射性污染源。放射性元素进入土壤后，随即为植物吸收。放射性元素的另一来源是工业、农业、医学、科研等方面放射性同位素的应用，使放射废物种类和数量增多。

酸类污染物，无机酸能抑制土壤中生物活动，产生极大的危害。土壤中无机酸的主要来源之一是氮素化肥长期过量施用，水解与硝化作用转化成无机酸，使土壤中酸度提高；在一些发达国家已成为普遍的问题，在我国一些氮素高用量区会发生此类污染；另一来源是大气酸沉降，大气中的SO2、N2在大气中氧化并溶于水而形成H2SO4、HNO3，随降水、雾滴、冰、雪等落入土壤，长期积累，产生土壤酸化现象。国际上报道，大气酸沉降现象主要出现在北半球，在我国分布在西南酸雨区、福厦酸雨区、南昌酸雨区、青岛酸雨区；近些年，酸沉降区域由南向北，由大城市向中、小城市和农村扩展。大气中致酸污染物主要来自燃高硫煤、燃油、天然气、矿冶含硫矿物等工业活动。

（2）有机污染物

有机污染物主要有：人工合成的有机农药，包括杀虫剂、杀菌剂、除草剂等；石油类、酚类物质、三氯乙醛、氰化物、稠环芳烃、洗涤剂、表面活性剂以及有害微生物、高浓度耗氧有机物等。其中有机氯农药、稠环芳烃等污染物性质稳定，是不易降解的有机物，易在土壤中积累和久存，污染危害很大。

有机农药的来源是化学有机农药的生产和使用。有机农药种类按化学成分可分为有机氯、有机磷、氨基甲酸酯类农药、拟除虫菊酯类农药、有机汞、有机砷农药等。有机农药喷洒在作物上有将近1/2落入土壤，而且在土壤中残留时间很长，易造成土壤的农药污染。进入土壤中的有机农药一般通过各种形式吸附在土壤颗粒表面，从而使农药残留在土壤中，农药在土壤中移动均较慢，因此一般残留于土表30cm层内。土壤中的农药可以通过挥发、扩散、迁移至大气，引起大气污染；或随水迁移扩散、淋溶而进入水体、引起水体污染；通过作物吸收进入植物体，对其产生危害，再通过食物链导致动物和人体受到污染的危害。农药在土壤中的残留时间与农药的性质有关，不同种的农药在土壤中残留的时间差异很大。长期研究证明，有机氯农药在土壤中残留时间最长，一般都有数年至二三十年，如六六六、DDT被土壤保持后很难降解，残留期可达到10年以上，由于毒性大、残留时间长又具有挥发性，能随风飘移，我国已禁止生产，但目前仍然是土壤中农药污染的监测对象。其次是均三氮苯类、取代脲类和苯胺乙酸类残留期数月至一年左右，有机磷、氨基甲酸酯类以及一些杀菌剂残留时间一般只有几天或几周，在土壤中很少有积累，但也有少数有机磷农药在土壤中残留时间较长，如二嗪农达数月之久。

土壤中油类物质的来源是：石油开采、运输、炼油等工业、加工企业的“三废”排放，引用被石油烃污染的水进行灌溉是土壤污染的主要原因；汽车油燃烧通过尾气排放各种矿物油多环芳烃，使公路两侧的土壤受到矿物油的污染；另外，石油及其产品在运输、使用、贮存过程中渗漏、溢油现象、井喷事故，含油垃圾、污泥的大量施用等也可造成土壤污染；农药施用中，苯、二甲苯是常用的农药溶剂；燃煤、石油等一切含碳燃料燃烧，在不完全燃烧的情况下，释放多环芳烃被空气飘尘浓缩和富集，进而沉降污染土壤，多环芳烃类化合物是致癌物质，其中致癌最强的是苯并[a]芘（B[a]P），钢铁、炼焦企业生产及其他开放性燃烧也是B[a]P的主要污染源。

酚类化合物由于易挥发和降解，难于在土壤中累积，主要来源于炼焦、冶金、煤气、石油化工厂、酚醛塑料合成厂等生产废水及垃圾站，含酚废水直接灌溉农田引用酚污染的水源灌溉农田。大气被酚污染后，降雨进入土壤，使用含酚废渣作肥料。农用化学物质农药、除草剂含有酚。酚可在农作物中聚集，对作物有直接毒害作用。

土壤中的多氯联苯（PCB）是稳定的有机物，由于多氯联苯广泛应用于工业上，主要用作电力容器和动力变压器的浸渍剂、机械润滑油以及塑料、树脂、油墨、涂料、橡胶工业的添加剂，一般来源于电机厂和再生纸厂等工厂排放的废水或城市污水，或通过污水灌溉进入农田。多氯联苯在自然界中降解极其缓慢，是一种长期的环境污染物，目前许多国家都禁止使用和生产，但已被污染的仍继续残留。

我国在20世纪70年代末80年代初，发生过大面积因含三氯乙醛污水灌溉和肥料含过量的三氯乙醛而使大面积农田受污染，作物受害的事故，造成了严重的经济损失。以往三氯乙醛来自于农药厂的废水，如DDT、敌百虫等，一些小磷肥厂用含三氯乙醛的废硫酸制造过磷酸钙，施入土壤，目前已禁用，农药生产也严格检验，减少了三氯乙醛的污染。

除此之外，还有氰化物、合成洗涤剂、废塑料等。氰化物具有很高的毒性，来自于电镀废水、煤气、钢铁、选矿废水、提取金银等贵重金属的工业排放废水、城市污水等。合成洗涤剂对作物生产有抑制作用，合成塑料等在土壤中难分解，农用地膜的大量使用是其主要来源。

2.1.4　土壤污染的危害

（1）土壤生产力降低

土壤被污染后有毒有害物质增多，引起土壤酸碱度显著变化，造成土壤结构破坏，土壤养分元素失去平衡，阻碍或抑制土壤微生物和植物的生命活动，影响土壤营养物质和能量的转化，从而使生物生产量受到影响，严重者会使土壤丧失生产力。

（2）破坏土壤生态平衡

重金属对土壤微生物也有一定毒性，而且对土壤酶活性有抑制作用，有些重金属可在土壤微生物作用下转化为金属有机化合物，毒性更大，如汞可以甲基化形成甲基汞毒性更大。有资料表明类金属砷在土壤中不同剂量，对于不同类群土壤微生物数量的变化有不同程度的影响，甚至引起主要生物群落的变化，破坏土壤生态系统的平衡。

（3）环境污染加剧

土壤污染是环境污染的一种。土壤污染会对其他环境因素产生影响。例如土壤表层的污染物随风飘移被搬到周围地区，扩大污染面。土壤中一些水溶性污染物受到土壤水淋洗作用而进入地下水，造成地下水污染；另一些悬浮物及其所吸附的污染物，也可随地表径流迁移，造成地表水体的污染等。

（4）影响植物生长发育

土壤中的污染物质通过植物吸收进入植物体内后，会影响其生理过程，产生生理毒害，妨碍植物生长发育，使作物生长缓慢而造成减产。如铅能影响植物的光合作用、蒸腾作用的强度；铬能干扰植物对必需元素的吸收和运输；砷能阻碍植物对水分的吸收和运输；酚能抑制植物光合和酶活性，破坏植物对生长素的形成，影响对水分的吸收。

（5）食品安全和人类健康受到威胁

污染物通过以土壤为起点的土壤-植物-动物-人类的食物链，使有害物质逐渐富集，从而降低食物链中农副产品的生物学质量，造成残毒，直接或间接地危害人类的生命和健康。部分重金属（Hg、Cd、Cr、As等）及一些有机污染物进入人体后，能蓄积在人体重要器官内，损坏人体健康，且潜伏期长，中毒很长时间才能显现。如镉污染全国涉及11个省市，北起黑龙江、辽宁，南至广东、广西，面积约10000hm2，并以产生“镉米”（镉含量最高的稻米）。汞污染有21个地区，面积约3.2×104hm2，最严重的有贵州省清镇地区、铜仁汞矿区以及第二松花江流域，所产稻米中汞含量高达0.382mg/kg，大大超过食品标准（0.02mg/kg）。

2.1.5　土壤污染的防治

（1）依法预防

制定和贯彻防止土壤污染的有关法律法规，是防止土壤污染的根本措施。严格执行国家有关污染物排放标准，如农药安全使用标准、工业三废排放标准、农用灌溉水质标准、生活饮用水质标准等。

（2）加强土壤污染监测和预警体系建设

加强土壤环境质量的调查、监测与预警是一项十分重要的工作。开展基本农田环境质量定点监测和预警工作，进行土壤环境污染物的测定，以观察污染状况的动态变化规律，分析判断土壤污染程度，及时制定出预防土壤污染的有效措施。同时要加强监测体系能力建设，引进先进技术，提高人员素质，规范管理方式，加强污染事故处理，做到及时预警预报。

（3）发展清洁生产，消除污染源

控制“三废”的排放，在工业方面，应认真研究和大力推广闭路循环，无毒工艺。生产中必须排放的“三废”应在工厂内进行回收处理，开展综合利用，变废为宝，化害为利。对于目前还不能综合利用的“三废”，务必进行净化处理，使之达到国家规定的排放标准。对于重金属污染物，原则上不准排放。对于城市垃圾，一定要经过严格机械分选和高温堆腐后方可施用。

（4）严格执行污灌标准

不能用污水进行直接灌溉，应在对污水进行集中处理净化达标后方可进入农田灌溉。要严格按照国家规定的“农田灌溉水质标准”执行。严禁使用污水浇灌生食的蔬菜和瓜果。灌溉前进一步检测水质，加强监测，防止超标，以免污染土壤。

（5）科学使用化肥农药

合理使用化肥，提高化肥的利用率：一是选择合格优质肥料；二是控制氮肥用量，平衡氮、磷、钾比例；三是有机肥与化肥合理配施，比例以1∶3为宜；四是改善氮肥品种，减碳铵增尿素；五是土壤施用与叶面喷施相结合，减少土壤肥料的施入量；六是采用氮磷肥深施技术。为防止化学农药污染，一是弄清虫害还是病害，做到“对症下药”；二是适时施药，一般来说，在病虫害发生初期，害虫处于幼龄阶段施药效果最好；三是严格遵守农药合理使用准则施药；四是禁止和限制使用剧毒和高残留农药。积极推广应用生物防治措施，大力发展生物高效农药。同时，应研究残留农药的微生物降解菌剂，使农药残留降至国标以下。

（6）禁用垃圾肥，慎用污泥肥料

污泥不宜在沙质土壤和地下水位高的农田施用，不宜在蔬菜地和当年放牧的草地上施用，如发现因污泥而影响农作物生长时应立即停用，并报有关部门采取措施。使用可降解地膜，回收废旧地膜。

（7）植树造林，保护生态环境

土壤污染以大气污染和水质污染为媒介的二次污染为主。森林是个天然的吸尘器，对于污染大气的各种粉尘和飘尘都能被森林阻挡、过滤和吸附，从而净化空气，应加强田间绿化，植树造林，吸收污染大气的粉尘和飘尘等污染物，避免由大气污染带来的土壤污染和农作物受害。

2.1.6　土壤污染防治技术

对于被污染的土壤或进入土壤的污染物，可采用以下措施进行综合治理。

（1）植物修复

严重污染的土壤可改种某些非食用的植物如花卉、林木、纤维作物等，也可种植一些非食用的吸收重金属能力强的植物，如羊齿类铁角蕨属植物能较强吸附土壤重金属镉或锌，受镉污染的土壤也可通过种植向日葵来改善，砷污染的土壤可种植蜈蚣草来吸附砷。积极推广使用农药污染的微生物降解菌剂，以减少农药残留量。

（2）施加抑制剂

对重金属轻度污染的土壤，可加入石灰、磷酸盐等抑制剂，如酸性土壤施用石灰，可降低重金属在土壤中的浓度，减少对植物的危害；对于硝态氮积累过多并已流入地下水体的土壤，一是大幅度减少氮肥施用量，二是施用配施脲酶抑制剂、硝化抑制剂等化学抑制剂，以控制硝酸盐和亚硝酸盐的大量累积。

（3）增施有机肥料

增施有机肥料可增加土壤有机质和养分含量，既能改善土壤理化性质特别是土壤胶体性质，又能增大土壤环境容量，提高土壤净化能力。受到重金属和农药污染的土壤，增施有机肥料可增加土壤胶体对其的吸附能力，同时土壤腐殖质可络合污染物质，显著提高土壤钝化污染物的能力，从而减弱其对植物的毒害。

（4）改变土壤氧化-还原状况

采用土壤淹水和晾晒的办法，控制土壤污染物的迁移转化。例如，在水稻抽穗到成熟期易吸收重金属，此时淹水可明显地抑制水稻对土壤中镉的吸收。二苯醚等污染的土壤则可增加翻晒次数和时间促使它分解。

（5）改变轮作制度

改变耕作制度会引起土壤环境条件的变化，可消除某些污染物的毒害。据研究，实行水旱轮作是减轻和消除农药污染的有效措施。如DDT、六六六农药在棉田中的降解速度很慢，残留量大，而棉田改水田后可大大加速DDT和六六六的降解。

（6）换土和翻土

对轻度污染的土壤和小面积污染的土壤可采用深耕的办法，将上下土层翻动混合，使表层土层污染物含量降低。对于污染严重的土壤，可采取铲除表土或换客土的方法。这些方法的优点是改良较彻底，适用于小面积改良。

（7）筛选和培育高抗性品种

针对土壤不同的污染元素、不同的污染程度，在现有的农作物品种中筛选或定向培育出对污染物吸收少，抗性强的作物品种，以达到既不影响农作物生长，农产品可食部分又能达到食品安全标准的目的。

（8）种植结构作适宜性调整

不同的农作物种类，甚至农作物的不同部位，对土壤中污染物的吸收能力都有着很大的差异。以蔬菜为例，叶菜对土壤中污染物比根菜敏感，根菜比果菜敏感。我们可以利用农作物的这一特点，对种植结构做适宜性调整，以达到合理利用耕地的目的。

2.1.7　土壤环境质量标准

目前我国确定的国家标准《土壤环境质量标准》（GB 15618—1995）中规定了三类土壤中的各种污染物的标准值（见表2-2）。

注：1.重金属（铬主要是三价）和砷均按元素量计，适用于阳离子交换量>5cmol（+）/kg，若小于≤5cmol（+）/kg，其标准值为表内数值的半数；2.六六六为四种异构体总量，滴滴涕为四种衍生物总量；3.水旱轮作地的土壤环境质量标准，砷采用水田值，铬采用旱地值。

2.1.8　农田固体废弃物污染控制标准

我国的农田固体废弃物的国家标准有《农用粉煤灰中污染物控制标准》（GB 8173—87），标准值见表2-3。本标准适用范围是火力发电厂湿法排出的、经过一年以上风化的、用于改良土壤的粉煤灰。施用符合本标准的粉煤灰时，每亩累计量不得超过30000kg（以干灰计）。

2.1.9　农用污泥中污染物控制标准

表2-4是《农用污泥中污染物控制标准》（GB 4284—84）中农田施用污泥中污染物的最高容许含量，该标准适用于在农田中施用城市污水处理厂污泥、城市下水沉淀池的污泥、某些有机物生产厂的下水污泥以及江、河、湖、库、塘、沟、渠的沉淀底泥。

①铬的控制标准适用于一般含六价铬极少的具有农用价值的各种污泥，不适用于含有大量六价铬的工业废渣或某些化工厂的沉积物。

②暂作参考标准。

2.1.10　城镇垃圾农用控制标准

本标准适用于供农田施用的各种腐熟的城镇生活垃圾和城镇垃圾堆肥工厂的产品，不准混入工业垃圾及其他废物。农田施用城镇垃圾要符合表2-5规定。

注：1.表中除2、3、4项外，其余各项均以干基计算；2.杂物指塑料、玻璃、金属、橡胶等。