土壤有机质范文

2023-12-08

土壤有机质范文第1篇

1 材料与方法

1.1 研究区概况

本研究选取重庆市渝北区,该区集航空、水港、陆运三位一体,地处东经1 0 6°2 7′3 0″~1 0 6°5 7′5 8″,北纬29°34′45″~30°07′22″,全区幅员面积1452km2。属亚热带湿润气候区,常年平均气温17.3℃,降雨量1100 mm左右,年均日照1340 h左右,平均无霜期319 d。海拔高度范围为156~1432 m,地势由西北向东南缓缓倾斜,地貌差异大,中、低山占30%,丘陵占69.5%,河谷占0.5%,境内水资源丰富,主要有长江、嘉陵江、御临河、后河、朝阳河、寸滩河、长堰溪。渝北区属于重庆市近郊,区内粮食生产以水稻、玉米为主,近年来随着城市化进程加快,大力发展休闲农业,导致土地利用类型、耕作管理措施等发生较大变化,影响着土壤有机质变化。

1.2 样品采集与处理

2008—2011年土壤有机质数据来源于渝北区测土配方施肥田间调查采集的土壤样品测试结果:土壤样本数2480个,土壤采集深度为0~20 cm,测试方法为重铬酸钾容量法。1980—1983年的土壤有机质数据来源于1980—1983年第二次土壤普查成果资料《江北县土壤》[10] 。

1.3 数据分析方法

利用Arc GIS、Arcview、Visual Fox Pro 8.0、Excel、Access和县域耕地资源管理信息系统等软件分析数据,并绘制出渝北区耕地土壤有机质空间分布图。

2 结果与分析

2.1 耕地土壤有机质现状及其与1980—1983年相比

2.1.1 耕地土壤

按照重庆市土壤养分分级标准,将土壤有机质划分为6个等级,见表1。依据该分级指标进行土壤有机质分类,分别统计各等级面积和比列,结果见表1。从表1可以看出,2008—2011年渝北区耕地总面积为46163.76 hm2,耕地土壤有机质平均值为15.19 g/kg。这期间耕地有机质处于1级(>40.0 g/kg)耕地面积为0.98 hm2,占耕地总面积0.002%;2级(3 0.1~4 0.0 g/k g)耕地面积为1 7 6.8 5 h m2,占耕地总面积0.383%;3级(20.1~30.0 g/kg)耕地面积为2523.66 hm2,占耕地总面积5.467%;4级(10.1~20.0 g/kg)耕地面积为42998.67 hm2,占耕地总面积93.144%;5级(6.1~10.0 g/kg)耕地面积为441.65 hm2,占耕地总面积0.957%;6级(≤6.0 g/kg)耕地面积为21.95 hm2,占耕地总面积0.047%。由此可见,全区大部分耕地土壤有机质含量偏低,有机质含量低于20.0 g/kg的耕地面积为43462.27 hm2,占耕地总面积94.148%。与1980—1983年相比,2008—2011年全区耕地土壤有机质平均值下降4.91 g/kg,有机质含量低于20.0 g/kg的耕地占比提高了17.078%,全区耕地有机质呈下降趋势。

2.1.2 旱地土壤

从表1可以看出,2008—2011年渝北区旱地总面积为22866.14 hm2,旱地土壤有机质含量平均值为15.41 g/kg,与1980—1983年相比,2008—2011年全区旱地土壤有机质含量平均值下降3.49 g/kg。由于第二次土壤普查时没有统计旱地土壤各有机质等级的面积及比例,所以本文只讨论2008—2011年这期间各类旱地中有机质含量具体情况。在这期间有机质处于1级(>40.0 g/kg)旱地面积为0.98 hm2,占旱地总面积0.004%;2级(30.1~40.0 g/kg)旱地面积为101.37 hm2,占旱地总面积0.443%;3级(20.1~30.0 g/kg)旱地面积为1405.25 hm2,占旱地总面积6.146%;4级(10.1~20.0 g/kg)旱地面积为21129.38 hm2,占旱地总面积92.405%;5级(6.1~10.0 g/kg)旱地面积为221.99 hm2,占旱地总面积0.971%;6级(≤6.0 g/kg)旱地面积为7.17 hm2,占旱地总面积0.031%。由此可见,全区旱地土壤有机质含量以4级为主,总体为中低水平。

2.1.3 水田土壤

2 0 0 8—2 0 11年渝北区水田总面积为2 3 2 9 7.6 2hm2,水田土壤有机质含量平均值为14.94 g/kg,比旱地低0.47 g/kg,与1980—1983年相比,2008—2011年全区水田土壤有机质含量平均值下降6.36 g/kg,由于第二次土壤普查时没有统计水田土壤各有机质等级的面积及比例,所以本文只讨论2008—2011年这期间各类水田中有机质含量具体情况。在这期间无有机质处于1级(>40.0 g/kg)水田;2级(30.1~40.0 g/kg)水田面积为75.48 hm2,占水田总面积0.324%;3级(20.1~30.0 g/kg)水田面积为1118.41 hm2,占水田总面积4.801%;4级(10.1~20.0 g/kg)水田面积为21869.29 hm2,占水田总面积93.869%;5级(6.1~10.0 g/kg)水田面积为219.66 hm2,占水田总面积0.943%;6级(≤6.0 g/kg)水田面积为14.78 hm2,占水田总面积0.063%。由此可见,全区水田土壤有机质含量以4级为主,总体处于中低水平,有机质含量大于20.0 g/kg的水田面积为1193.89 hm2,比有机质含量大于20.0 g/kg的旱地面积少313.71 hm2,可见,渝北区耕地土壤水田有机质缺乏程度重于旱地。

2.2 耕地土壤有机质空间分布特征

采用Kriging插值法对渝北区2480个土壤样点的有机质进行插值,生成渝北区耕地土壤有机质空间分布图(图1)。从图1可见,渝北区大部分地区耕地有机质含量偏低,以4级(10.1~20.0 g/kg)为主,只有少数块状分布在华蓥山脉、铜锣山脉及明月山脉周边的镇村有机质含量稍高。渝北区耕地土壤有机质空间具体分布在华蓥山脉的茨竹镇华蓥村、秦家村、放牛坪村,铜锣山脉的玉峰山镇旱土村、石船镇石壁村、关兴村、统景镇裕华村、印盒村、大湾镇水口村、天池村,明月山脉的大盛镇菊花坝村、天险洞村、隆盛村、洛碛镇大天池村、老君山村、水溶洞村、石船镇胆沟村、葛口村。

3 结论与建议

渝北区耕地土壤有机质含量绝大多数集中在10.1~20.0 g/kg,平均值为15.19 g/kg,与1980—1983年第二次土壤普查相比平均值下降了4.91 g/kg,下降比例最多的主要集中在20.1~30.0 g/kg的3级水平。大量劳动力外出务工,农村有机肥源受限,土壤耕作复种指数提高,重用轻养,有机肥补给不足,使土壤有机质含量总体呈下降趋势;耕地土壤有机质受地形地貌及种植制度等人为因素影响,表现出一定程度的空间相关性,例如辖区内华蓥、铜锣及明月三大山脉周边的镇村有机质含量稍高。有机质含量大于20.0 g/kg(1~3级),即中偏上水平的耕地占5.852%;10.1~20.0 g/kg(4级),即偏低水平的耕地占93.144%;小于10.1 g/kg(5~6级),即缺乏水平的耕地占1.004%。鉴于整体耕地土壤有机质较低,建议结合作物品种与土壤肥力、目标产量有规划地增施有机肥,加大秸秆还田、绿肥压青还田等措施,平衡有机肥与化肥施用量,将测土配方施肥、耕地保护与质量提升项目与科技入户、农民科技培训相结合,转变农民传统的施肥观念,规范农艺措施,加强培肥管理,用地养地相结合。

摘要:基于重庆市渝北区测土配方施肥与耕地地力评价成果资料,结合1980—1983年第二次土壤普查时期与2008—2011年测土配方施肥时期的耕地土壤有机质数据,分析全区耕地土壤有机质空间特征与变化。结果表明:渝北区耕地土壤有机质已出现明显的下降,2008—2011年期间全区耕地土壤有机质平均值是15.19 g/kg,比1980—1983年期间下降了4.91 g/kg,大量劳动力外出务工,农村有机肥源受限,土壤耕作复种指数提高,重用轻养,有机肥补给不足,使土壤有机质含量总体呈下降趋势。空间分布上,位于华蓥、铜锣及明月三大山脉周边的镇村有机质含量稍高。2008—2011年期间有机质含量大于20.1 g/kg(1~3级),即中偏上水平的耕地占5.852%;10.1~20.0 g/kg(4级),即偏低水平的耕地占93.144%;小于10.1 g/kg(5~6级),即缺乏水平的耕地占1.004%。整体耕地土壤有机质较低,应改变施肥观念、增施有机肥,采取正确的农艺措施保护耕地质量。

关键词:耕地,土壤,有机质,空间特征,时间变化,重庆市渝北区

参考文献

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土壤有机质范文第2篇

1 数学建模的理论基础

有机污染物迁移模型主要研究三个层次: (1) 地表; (2) 不饱和层 (土壤和母质) ; (3) 饱和层 (地下水) 。模型包含两个重要过程—水分循环和污染循坏, 每一过程又与很多物理、化学和生物过程相联系。层次 (2) 和 (3) 是目前研究的主要区域。不饱和层主要由水、土壤或母质颗粒、气体和溶质组成, 饱和层则主要是由水、土壤或母质颗粒和溶质组成。

2 有机污染物在土壤中的运移

表层土壤中的有机污染物在流动水带动下或随重力向下渗滤, 在土壤中逐层分布, 最终进入地下水:污染源→表层土壤→犁底层土壤→下包气带土壤→地下含水层。土壤的物理、化学和生物作用过程, 使进入土壤中的污染物通过不断地被吸附、分解、迁移和转化。当污染强度较大且小分子烃类含量较高时, 才可以迁移进入地下水含水层中。本次模型建立未考虑吸附、挥发、降解作用。

2.1 数学模型建立

污水外排后, 首先向入渗带迁移, 然后进入地下水含水层中。污染物在入渗带中垂向迁移, 选用剖面二维非饱和模型;潜水层中, 采用平面二维饱和模型。两个模型通过潜水面实现耦合。

入渗带中污染物迁移方程:

式中:K为非饱和渗透系数, 是土壤含水率的函数;

C为比水容量, 为单位负压水头变化所造成的土壤含水率变化;

φ为负压水头;

Rd为滞留因子, 代表污染物的吸附解吸能力, Rd=1+ρb/nKd (ρ为土壤容重;n为孔隙度;Kd为吸附分配系数) ;

负压水头与总水头H的关系为H=z-φ, 其中z为位置高度;

c为污染物浓度;

Dxx, Dzz为弥散系数;

vx, vz为达西流速, 由水运动方程确定;

θ为土壤含水率;

λ为污染物的衰减系数;

t为时间。

潜水含水层中污染物迁移方程:

式中:H为水头;

h为潜水层厚度;

K’xx、K’yy:饱和渗透系数, 为常数;

c′为污染物浓度;D’xx, D’yy为弥散系数;μ为给水度;

W, Wc为源汇项;

q为来自入渗带的水通量;

M为来自入渗带的污染物通量;其余符号同前。

初始条件为:

式中, φ0 (x, z) , c0 (x, z) 和H0 (x, y) , c′0 (x, y) 分别为给定的入渗带初始负压水头、初始污染物浓度和潜水层初始水头和初始污染物浓度。

给定水头或浓度边界条件表示为:

对于潜水含水层, 耦合项为:

对于入渗带, 耦合项为:

ϕΓ=0 (15) DδnδcΓ=0 (16)

式中, n为潜水面法线向量;Γ为潜水面边界。

2.2 数值解

模型数值解:在包气带使用有限单元法, 在潜水含水层使用有限差分法, 并分别独立求解。入渗带的下边界为潜水面是一个可动边界, 潜水面的位置与入渗带模型解有关, 两者以耦合形式存在。对潜水面的位置的确定。

第一步, 下移入渗带剖分网的下边界, 令其位于模拟期间的最低潜水面之下, 最低可达到了潜水层的底板。

第二步, 使用迭代法求解耦合模型。迭代求解的具体步骤如下。

(1) 按初始条件定位潜水面, 求解各方程得到潜水面新位置; (2) 根据潜水面新位置调整入渗带模型中节点的性质, 求解模型;

(3) 用方程ϕ (x, z, 0) =ϕ0 (x, z) ;c (x, z, 0) =c0 (x, z) , 确定新潜水面位置上的物质交换量;

(4) 求解潜水层模型, 得到本次迭代的潜水面的新位置;

(5) 重复 (2) 到 (4) 步, 直到满足迭代收敛精度。

求解出潜水层模型, 确定入渗带模型, 继而利用软件MODFLOW描述污染物在含水层中的迁移, 利用软件FEMASS描述污染物在入渗带迁移。在数值模拟污染物运移的操作过程中, 配合污染区内监测井 (孔) 的污染物浓度动态变化, 合理调参, 使模拟结果和实测井 (孔) 资料耦合。

3 研究意义

利用数值模拟方法描述有机污染物在地下水介质中的运移, 其所得到的结果精度比定性分析或较小尺度室内模型的结果高得多, 准确预测分析有机污染物造成土壤污染的范围和程度, 为相应工程如石油开发、城市生活污水排放、城市垃圾堆埋等提供辅助设计资料, 同时也为污染土壤治理提供依据。

摘要:有机物对环境和地下水资源的污染日益严重, 它们在土壤水中的运移转化规律被各种物理、化学和生物过程所控制, 相应的迁移转化模型主要由对流-扩散方程决定。地下水数值模拟方法通过有机污染物在包气带及饱水带中运移的调参耦合, 可以较好的解决参数选取问题, 可以更加准确的模拟出有机污染物在地下介质中的运移情况。

关键词:有机污染物,石油污染,溶质运移,数值模拟

参考文献

土壤有机质范文第3篇

1 生草栽培技术实践应用分析

果园生草栽培技术即是在果园栽种中, 每株行间种植选留部分生草或绿肥作物等绿色草本植物, 并对其进行严格栽种管理, 进而在果园内形成果树与草本植物的良性共生状态的仿生栽培方式。在这一栽培技术应用实践中, 其对果园栽培质量的提高包括以下几点。

1.1 改善果园生态环境

生草果园栽培技术属于仿生生物栽培技术, 促进果园内生态环境的改善。这种改善包括以下几点。一是做好果园水土保持工作。生草栽培模式可以很好地避免果园内水土流失, 防风固沙, 形成稳定的水、土、肥、气、生物环境, 避免了土壤表面径流、板结等问题的出现, 降低了果园对人工灌溉的需求。二是形成仿自然生态环境。生产栽培技术的应用可以在果园内形成稳定的仿生态自然环境。

1.2 提高果园土壤质量

在生草栽培技术应用中, 生草有机体还原形成的有机质, 可以很好地改善果园土壤质量。这种改善是一个循序渐进的过程, 一般需要3 a以上时间才能体现出改善效果。在生草栽培3 a后, 土壤有机质与土壤团聚体都有所增加。本文即是针对这种土壤质量改善开展研究。

2 果园土壤团聚体与有机碳变化试验

土壤测试试验是测试生草栽培技术对果园土壤质量影响的重要方法。在试验过程中, 试验研究者需要做好以下工作。

2.1 确定试验地点并进行合理规划

土壤试验首先需要确定试验果园地点, 并进行合理规划。用于试验的果园应具备以下特点。一是具有代表性。试验使用的果园应是地方普遍播种的代表性果木, 同时所选用果园的地形与土质也应是地区代表性类型。如丘陵地形、红壤土质等都是西南部分地区, 果树栽培的代表性地形与土质, 可以为生草栽培技术研究提供代表性的数据支持。二是便于长期研究的开展[1]。土质研究一个长期的过程, 一般需要十年以上的试验期间。因此试验场地应保证可以长期用于果树栽培, 确保试验长期开展。三是保证试验规划使用。生草栽培试验需要试验场地具有较大的面积与场地界限, 以确保对比试验的进行。

2.2 设计合理的试验计划

在试验开始前, 试验技术人员应根据试验目标设计出合理的试验计划。试验计划设计应包括以下内容。一是确定果树与生草种类。试验计划中需要根据地方果树种植类型, 确定果树种类与生草种类。例如, 在西南地区, 具有代表性的果树作物有柑橘、油桃等果树类型;而生草则根据地方气候特点, 可以选用牧草或花生等油料作物。二是确定试验测试标准。按照试验测试要求制定土壤测试标准, 是试验计划设计的重要组成部分。在实验计划中测试标准应包括以下内容:测试时间, 即对土壤进行测试的时间节点;测试方法, 即土壤测试中的取样、分离、测试等方案, 及测试设备的确定, 都需要在试验方案中严格规定;测试标准, 即对测试果园内的生草栽培与对比区域制定统一的管理标准, 如施肥标准、灌溉标准以及管理力度等, 确保试验区域与对比区域数据一致, 使试验取得数据准确。例如, 在试验中, 两区域都应根据果树生长情况, 施用相同标准的复合肥, 按照气候与果树需求采用相同的灌溉方式和水量等, 都应是试验计划的组成部分。

2.3 试验测试过程

按照试验计划, 技术人员需要按照试验测试周期与测试方法进行测试工作。测试内容包括了每个测试节点, 土壤团聚体与有机碳含量以及变化情况。其主要工作包括了以下几点。一是土壤团取样。试验人员应采用定点取样模式, 在实验区与对比区域进行土壤采样, 并进行前期处理。如按照自然裂缝将土壤分割为10 mm左右的团块状体, 并将其自然风干。二是团聚体测定测试。将获取到的一定标准的土壤样品 (一般为100 g样品) , 经过浸泡、筛分、低温烘干、称质量、测量、计算过程, 获得土壤团聚体数据。三是有机碳测试。在团聚体测试后, 技术人员可以利用开氏蒸馏法、重铬酸钾外加热法等化学方法获取土壤中有机碳物质含量, 再根据公式:SOC=soc×W×ρ×H获取团聚体内有机碳物质储量。在这一公式中:SOC表示测试团聚体中所含有机碳贮量;SOC表示测试团聚体中所含有机碳含量;W表示测试团聚体的质量比例;ρ表示测试土壤容重;H表示测试土层的厚度。

2.4 数据表格与图形处理

在测试数据取得后, 技术人员为了更好地进行研究工作, 应使用Microsoft Excel与DPS软件, 对数据进行汇总、计算、处理、统计、差异检验及数据相关性的分析工作。对于测试数据进行多重比较过程, 技术人员可以采用LSD法进行处理。数据数量完成后, 技术人员应采用数据图、数据表等方式, 形成对比性的数据表格与图形表, 用于数据对比研究工作。

3 生草栽培对土壤团聚体与有机碳影响结论

经过试验测试表明, 果园长期采用生草栽培技术, 其土壤出现以下变化:一是土壤团聚体的稳定性有着明显提升;二是土壤中有机碳贮量提高。

3.1 土壤团聚性测量数据分析

研究测试数据显示, 采用生草栽培技术的试验区域较之对比区域, 0~40 cm土层中土壤容重明显降低, 孔隙度显著增加, 提高了土壤中水稳性团聚体的整体含量。而在对比区域, 土壤团聚体未出现明显变化。研究结果表明, 采用生草栽培技术果园区域, 土壤团聚体的数量、分布和稳定性等数据指标, 明显优于对比栽种区域。原因包括以下几点。一是生草栽种方法避免了耕种过程对团聚体影响, 生草有机物的稳定输入减少人为施肥对土壤稳定性影响, 促进土壤大团聚体形成;二是生草根部对于土壤起到了稳定作用, 同发达的生草根系利于大团聚体形成;三是生草栽培模式避免了果园水土流失的出现, 利于团聚体形成。

3.2 土壤有机碳物质测量数据分析

在对采用生草栽培技术果园中测量中, 有机碳数据对比显示采用生草栽培模式区域明显高于对比区域。主要原因如下。第一, 研究表明团聚体体积与有机碳储量成正比, 而采用生草栽培模式区域中, 大团聚体与中团聚体比例明显高于对比区域, 提高土壤中有机碳的整体储量。二是在测量中研究者发现相同体积的团聚体中, 生产栽培模式更有利于有机碳的保护与汇聚[2]。如微团聚体有机碳的测量结果显示, 采用生草栽培模式的土壤微团聚体贮量比对比样品的高1%~2%, 促进土壤整体有机碳储量提升。

3.3 试验中存在问题

生产栽培技术试验过程中, 研究者发现以下问题。一是当前各类果园生草栽培土壤试验中采用的果树、生草样本较为单一, 缺乏整体化土壤试验体系数据支持。二是由于生草果园栽培技术在我国推广时间较短, 其试验数据依然存在上升空间。所以当前生草栽培模式的试验中测量的各项数据依然存在可变与不确定性。

摘要:生草栽培技术在果树栽培中的应用, 是我国生物技术实践应用的重要成果。为此, 农业技术人员以生草栽培技术应用为研究切入点, 结合其对果园土壤团聚体与有机碳物质分布试验数据结果, 开展了实践分析研究, 为生草栽培模式在我国果树栽培中的推广提供帮助。

关键词:生草栽培,果园土壤,土壤团聚体,有机碳

参考文献

[1] 王义祥, 王峰, 翁伯琦, 等.果园生草模式土壤固碳潜力:以福建省为例[J].亚热带农业研究, 2010, 6 (3) :189-192.

土壤有机质范文第4篇

关键词 土壤;抗生素;检测技术;优缺点;存在问题

doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2020.20.003

Research Progress of Antibiotic Detection Technology in Soil

LIU Shuang,ZHU Hairong,YU Yanping et al (Shandong Institute of Product Quality Inspection,Jinan,Shandong 250100)

Key words Soil;Antibiotics;Detection technology;Advantages and disadvantages;Existing problem

抗生素作為一类抗菌性药物广泛用于预防和治疗人类、动物疾病,并且在畜牧和水产养殖业中用于促进动物的生长 [1]。有研究表明,环境介质中抗生素含量与人口密度呈正相关 [2],而且进入人或动物体内的抗生素有60%~90%以原药及代谢产物的形式通过粪尿排出体外,进入环境中 [3]。抗生素残留进入土壤环境后

经过一系列物理化学过程可被某些植物吸收富集 [4]。已有文献证明,某些农作物可吸收累积抗生素,如Liu等 [5]研究了多种抗生素对水稻、黄瓜和莜麦的生长抑制作用,发现四环素类(TCs)和磺胺类(SAs)能够显著抑制农作物的发芽率;Chung等 [6]研究发现四环素、 恩诺沙星和磺胺噻唑可以被萝卜的根和叶从土壤中吸收,从而延缓了萝卜的生长。大量的抗生素及其生物活性代谢产物或降解产物通过施肥和灌溉引入土壤。抗生素的环境污染已变得越来越严重,给农业生态系统带来了巨大的风险 [7]。

因此,对土壤中抗生素残留的检测非常重要,有必要对目前土壤中抗生素检测技术研究进展情况进行总结分析,阐明现阶段的常用检测技术,为其风险评价奠定基础。笔者对土壤中抗生素检测方法进行对比分析,并对现使用的检测方法进行总结分析,以期促进土壤中抗生素检测方法的进一步开发与应用。

1 土壤中抗生素的来源及种类

1.1 来源

自然界中的动植物、微生物在其活动过程中也能够分泌极其少量的抗生素,但并不足以对生态环境产生影响 [8]。农业土壤中抗生素的潜在来源是废水灌溉和施肥 [9]。废水中抗生素的来源包括生活污水、医院和药厂废水、畜禽和水产养殖业废水等 [10]。施肥引入的抗生素来源包括粪肥、城市污泥堆肥和商品有机肥。畜禽粪肥或其堆制的有机肥中普遍含有抗生素 [11];城市污泥的处理方式之一就是经堆肥后作为有机肥农用 [12],城市污泥中亦存在抗生素残留的现象;商品有机肥的应用也会增加土壤中抗生素 残留 [13]。

1.2 主要种类

目前存在的天然抗生素和合成抗生素有上万种 [14],主要分为磺胺类抗生素、喹诺酮类抗生素、四环素类抗生素、大环内酯类抗生素、β-内酰胺类抗生素、氨基糖苷类抗生素、林可酰胺类及糖肽类等多个种类 [15]。在土壤中研究较广泛的有磺胺类抗生素、喹诺酮类抗生素、四环素类抗生素、大环内酯类抗生素、β-内酰胺类抗生素5类。其中,磺胺类抗生素具有效价高、毒性小、抗菌谱广、使用简便等优点 [16],是养殖业中常用兽药之一;四环素类抗生素抗菌范围广泛,且价格便宜,成为养殖业使用量最多的抗生素种类,随尿液、粪便排出体外,然后以粪肥形式施入土壤。因此,磺胺类和四环素类抗生素成为土壤中检出率较高的抗生素种类。

2 土壤中抗生素残留检测技术

国内外对环境介质中抗生素的检测方法主要包括微生物检测法、免疫分析法和理化分析法 [17];理化分析方法主要包括薄层色谱法、毛细管电泳法、液相色谱法和液质联用法 [18]。根据国内外近几年的相关研究报道,微生物检测法被广泛用于牛乳抗生素检测,其主要原理是在样品中加入一定量抗生素,利用抗生素对特异微生物生理机能和繁殖代谢的抑制作用对样品中抗生素定性定量 [17],在土壤中抗生素的应用鲜见报道。土壤中抗生素的检测方法主要有免疫分析法、毛细管电泳法、液相色谱法和液质联用法,其中应用最广泛的为液质联用法。

2.1 免疫分析法

免疫分析法且具有快速、简单和直观等特点 [14],且具有可现场检测的优势。但该方法通常存在精确性和重现性较差的问题,主要用于农产品及食品中的快速筛查 [18],应用于土壤中抗生素检测的报道较少。

韦薇 [19]基于碳纳米管免疫新方法,建立了庆大霉素抑制曲线,可用于检测水、土壤等介质中庆大霉素的检测,检测限(IC 90)为 0.048 ng/mL,线性范围(IC 80~IC 20)为0.080~0.512 ng/mL,回收率为 74.3%~126.8%,RSD<13.2%。相对于常用的理化方法来说,该方法的样品处理过程简单,但该类方法开发周期较长。

2.2 理化分析法

目前,理化检测法广泛用于环境中抗生素痕量检测 [17]。理化检测法具有灵敏度高、检测限低、重现性好等优点,但其前期处理步骤繁杂 [14]。现阶段使用的毛细管电泳法、液相色谱法和液质联用法,在进行检测前样品必须经过预处理过程,将目标物提取、纯化后进行检测。

2.2.1 樣品前处理。

常用的样品前处理方法包括索氏提取(SE)、机械振荡法(MSE)、超声提取(UAE)、加速溶剂萃取(ASE)、微波辅助萃取(MAE)、超临界萃取(SFE)、QuEChERS、固相萃取(SPE)、固相微萃取(SPME)等方法。通过对近年土壤中抗生素常用检测方法所使用的前处理方法汇总分析,发现SE、SFE和SPME方法鲜见报道,其他方法有所应用 [20-57]。为提高检测效果、减少杂质干扰,通常会将其中2种或多种联用进行样品前处理。

机械振荡法(MSE)主要是将土壤样品与溶剂混合后,采用振荡仪连续长时间振荡,使溶剂与土壤样品内部充分混合,进而提取其中的有机物残留成分 [58]。该方法耗时长、提取效率低。如刘虹等 [20]对水、沉积物及土壤中氯霉素和3种四环素类抗生素的研究中使用了该方法,其方法回收率 较低。

超声提取(UAE)是一种比较常用的固液萃取技术,其主要是通过产生快速机械振动波来削弱提取物与土壤基质之间的作用力,从而实现提取物与土壤分离 [58]。该方法是目前国内外最常用的提取方式之一,常与固相萃取法联合 使用。

加速溶剂萃取(ASE)也叫加压液相萃取(PLE),该方法适用于提取固体,特别是干燥的、含有小颗粒的固体样品中的有机物,它利用高温高压增加物质的溶解度和扩散效率,达到加速提取的目的 [58]。在开发该方法时,必须优化几个参数,如温度、压力、静态时间、循环数以及萃取溶剂的性质,其中溶剂是最影响萃取效率的参数 [59]。该方法对环境样品和食品中的多氯联苯、多环芳烃、有机磷/氯、农药和除草剂等的萃取已经非常成熟 [21],不适合遇热不稳定化合物,且技术设备昂贵,目前国内在土壤抗生素的检测中应用正在开展,国外应用相对较多。国内马珊珊等 [31]等建立了加速溶剂萃取-固相萃取的前处理方法对土壤中青霉素及逆行检测,其方法回收率为73.1%~89.7%;国外Salvia等 [22]建立了改良的加速溶剂萃取- QuEChERS的前处理检测土壤中磺胺嘧啶、磺胺噻唑等9种抗生素,提高了部分抗生素如磺胺嘧啶、磺胺噻唑等磺胺类的回收率,回收率在73%~102%,均取得了良好的检测效果。

微波辅助萃取(MAE)是通过内加热由内向外均匀地、迅速地将样品进行加热,可在极短的时间内将样品与溶剂升高至很高的温度,从而加快萃取效率,实现样品与化合物的快速分离 [15]。但该方法用于热不稳定性化合物可能会导致其分解,目前国内对该方法在土壤抗生素检测技术中的应用较少,国外使用较多。ukaszewicz等 [48]使用微波辅助萃取-固相萃取前处理方式,电喷雾电离源(ESI)-三重四极杆质谱仪检测了四环素、土霉素、金霉素的含量,回收率在73.3%~128.0%,对抗生素具有良好的提取效果。

QuEChERS 是Quick、Easy、Cheap、Efective、Rugged、Safe 的缩写,即快速、简单、经济、高效、稳定、安全,是由美国的 Anastassiades 等 [60]开发的一种最初应用于果蔬中农药残留的前处理方法。该方法步骤可以简单归纳为:乙腈提取;加入盐类分层;加入无水硫酸镁除水,乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)、十八烷基建和硅胶(C 18)、石墨化碳黑(GCB)等吸附剂净化除杂;取上清液进行检测 [15]。目前,该方法在农药残留中应用较广泛,在土壤中抗生素的检测逐步开展。Chung等 [47]利用QuEChERS方法检测了土壤中四环素、恩诺沙星和磺胺噻唑,回收率在77.1%~114.8%,该方法快速有效。

固相萃取(SPE)是一种基于液相色谱理论,利用选择性吸附和洗脱进行物质分离,是样品前处理中应用最广泛的一种净化方式。目前,该方法与超声萃取相结合的前处理方式即超声萃取-固相萃取的前处理方法在国内土壤中抗生素检测中应用最为广泛。范菲菲等 [29]使用超声萃取-固相萃取的前处理方法检测了土壤中土霉素的含量,回收率在 70.5%~128.8%,能够满足检测需求。

固相微萃取(SPME)是一种集采样、萃取、富集、进样于一体,以达到快速、便捷、成本低以及样品量少的目的的前处理技术 [61]。目前该技术发展迅速,在水体中抗生素的检测中已有应用,但在土壤抗生素的研究鲜见报道。

目前国内外最常用的前处理方法为超声萃取-固相萃取联合使用的技术,加速溶剂萃取-固相萃取、微波辅助萃取-固相萃取及QuEChERS前处理方法的应用次之 [20-57]。以上方法的单独使用或联合使用并不能分离出样品中的阳离子物质,由于土壤中存在大量共萃取的天然有机物和多价阳离子,在用质谱进行检测时,会对四环素类抗生素产生影响 [23],目前有报道采用强阴离子交换柱与固相萃取柱串联的方式进行纯化 [22],可以减少质谱检测中的基质效应,如Hu等 [24]开发的土壤中氟喹诺酮类、四环素类和磺酰胺类抗生素检测方法中使用强阴离子交换柱,可以吸收土壤提取物中的阴离子腐殖质颗粒,从而减少了基质干扰。

2.2.2 检测方法。

2.2.2.1 毛细管电泳法。毛细管电泳法是近年来发展比较迅速的一种分析方法。毛细管电泳是以高压电场为驱动力,以毛细管为分离通道,依据样品中各组分之间淌度(单位场强下离子的迁移速率)和分配行为上的差异而实现组分分离的技术,毛细管电泳使用毛细管柱,在pH>3的情况下,其内表面带负电,与溶液形成双电层,在高电压作用下,根据正负离子和中性粒子的迁移速度不同、流出毛细管柱的时间不同从而实现分离 [62]。

左艳丽 [21]通过加速溶剂萃取(ASE)-毛细管电泳检测(配有二极管阵列检测器)土壤和底泥中磺胺嘧啶、磺胺甲基嘧啶和磺胺间二甲氧基嘧啶3种磺胺类药物残留的方法,结果发现,其线性范围为0.6~100.0 μg/mL,定量限(LOQ, S/N=10)为0.056~0.070 mg/kg,平均回收率在 82%~103%,RSD≤4.3%。李兴华等 [25]采用固相萃取(SPE)纯化、富集,高效毛细管电泳(HPCE)(配有紫外光谱检测)同时测定土壤样品中13种抗生素的含量,结果发现,其线性范围均在 150 μg/L 以内,检出限(S/N=3)在0.40~1.0 μg/L,回收率在 78.5%~107.0%。使用该方法检测出养殖场土壤样品中的磺胺嘧啶和磺胺噻唑。

毛细管电泳法在医药领域应用较为广泛,近年来在环境介质中抗生素的检测应用开始有所报道。该方法具有操作简单、分离效率高、分析速度快、操作模式多、试验成本低等优点 [25],但在超低流量情况下灵敏度不高,因此常与紫外检测器、荧光检测器、质谱仪联用,以提高该方法在低流量情况下的灵敏度,降低检测限 [14]。

2.2.2.2 液相色谱法。

液相色谱法在有机化学、环境监测、生物、食品、医学等领域广泛应用。抗生素检测方法中液相色谱法常以C 18或相似的反相色谱柱为固定相,以甲醇、乙腈、水、甲酸溶液、乙酸铵溶液等溶剂为流动相,将多种抗生素进行分离。该方法是抗生素残留分析的一种重要检测手段,其检测器类型包括紫外检测器、二极管阵列检测器、荧光检测器、示差检测器和蒸发光检测器等。在土壤抗生素的检测方法中,常用检测器为紫外检测器 [20,27-30,32,34]、二极管阵列检测器 [31]和荧光检测器 [26,33],其中国内常用的检测器为紫外检测器,国外常用的检测器为荧光检测器 [26,33]。从检出限来看,使用荧光检测器的检出限更低,如Speltini等 [26]研究的从土壤中检测恩诺沙星(ENR)和达诺沙星(DAN)及2种主要光转化产物(PTP)的方法中使用了荧光检测器,虽未报道详细检出限,但其线性范围为μg/L级(2~200 μg/L);而杨晓蕾等 [27]研究的土壤中恩诺沙星等 10种兽用抗生素检测方法中使用了紫外检测器,其线性范围为mg/L级(0.1~ 10.0 mg/L),说明荧光检测器对喹诺酮类抗生素恩诺沙星的检测浓度更低。荧光检测器在检出限方面具有更大的优势。

2.2.2.3 液相色谱-质谱联用法。

目前,土壤中抗生素的检测技术主要为液相色谱-质谱联用法。液质联用結合了液相色谱对复杂基体化合物的较高分离能力以及质谱所具备的独特的选择性、灵敏度、相对分子量和结构信息于一体,现在广泛被应用于生物、食品、医药等行业 [63]。质谱仪中常用的离子源有电子轰击离子源(EI)、电喷雾电离源(ESI)、大气压化学电离源(APCI)等。EI 离子源属于硬电离技术,是气相色谱-质谱联用仪中常用的离子源;ESI 离子源与APCI离子源属于软电力技术,主要应用于液质联用,可用于分子量大、不易汽化和热稳定性差的样品分析 [64]。质谱仪中最核心最重要的部分是质量分析器。常见的分析器基本类型有四极杆、离子阱、飞行时间、磁偏转和离子回旋共振。

通过总结近年来国内外土壤中抗生素检测的液质联用方法研究成果,可见液质联用方法所使用的离子源有ESI、APCI,其中ESI为最常用离子源;质量分析器有单四极杆、离子阱和三重四极杆,其中三重四极杆最常用 [22-24,35-58]。

ESI与APCI这2种离子源是传统大气压离子化技术的代表 [65]。ESI 技术是一种突破了离子的生成只能依赖样品的气化质谱技术,可以使非挥发性和热不稳定性的化合物形成离子,既可以检测小分子化合物,也可以测定极性强、热稳定性差的生物大分子,如核酸、蛋白质、多肽等 [66]。大部分抗生素不易挥发,在其检测技术中常使用ESI的离子源 [22-24,35,37-58]。朱秀辉等 [57]采用电喷雾电离源(ESI)-三重四极杆质谱对土壤中四环素、土霉素和金霉素进行检测,结果发现回收率为70.43%~96.79%,检出限为0.03~ 0.13 μg/L。APCI的离子化效率接近 100%,不易形成多电荷分子碎片,质谱图相对简单,其主要用于易挥发、热稳定、低极性和半极性的小分子化合物的分析 [67]。该方法应用较少,Schlüsener等 [36]使用了APCI离子源-三重四极杆质谱对土壤中放线菌、头孢菌素等9种抗生素进行检测分析,结果发现回收率为43%~94%,检出限为0.2~1.6 mg/kg,相对于ESI离子源-三重四极杆质谱的检测方法,检出限高。

三重四极杆与单四极杆相比,其定性更准确、灵敏度和分辨率更高;与离子阱相比,选择性强、定量更准确。因此,在抗生素检测中多使用三重四极杆的质量分析器。近年来,有科研人员开发了四极杆和线性离子阱的联用质谱( Q -trap),这种质谱既具有三重四极杆质谱的高选择性和高灵敏度,又具有离子阱强大的全扫描能力 [68],但这种质谱在药物分析领域应用较为广泛,在土壤中抗生素的检测中鲜见 报道。

与液相色谱法、毛细管电泳法相比,液质联用方法具有定性更准确的优势。在定量方面,如表1中所示各典型检测方法的检出限,液质联用的检出限比使用紫外检测器的液相色谱法与毛细管电泳法的检出限低,与使用荧光检测器的液相色谱法检出限相当。

液质联用检测时易受到基质效应的影响,一方面,土壤样品的基质会极大地影响分析物信号或增强背景噪音,影响的程度与共提取组分的浓度和质子化水平有关 [69],另一方面,由于土壤之间的特性差异很大,不同土壤样品的基质效应值是不同的 [37]。因此,在使用液质联用进行检测时,通常需要对基质效应进行评估,采用基质加标的方式进行检测。

目前,土壤中研究较多的抗生素种类包括磺胺类、喹诺酮类和四环素类 [20-57],其中检出种类较多的是四环素类和磺胺类。有研究表明,四环素类抗生素检出率高 [53,70-71];土壤中磺胺类抗生素磺胺嘧啶(SDM)在土壤中具有很高的稳定性,不易降解 [35];土壤吸附的氟喹诺酮类本身易于光降解 [26],土壤中喹诺酮类抗生素检出较少。

3 结论与展望

目前,土壤中抗生素的检测方法主要是采用超声萃取-固相萃取、加速溶剂萃取-固相萃取、微波辅助萃取-固相萃取或QuEChERS前处理技术,使用液相色谱或液质联用进行定量测定,尤其是液质联用法,是目前土壤中抗生素的重要检测技术。

土壤样品基质复杂,前处理工作繁琐,目前仍要为改善抗生素前处理技术开展更多的研究工作。近年来新兴的固相微萃取技术可逐步应用到土壤抗生素检测技术中,将萃取、富集等集于一体,提高前处理效率,保障方法的重复性。

近年来,毛细管电泳-质谱联用法、拉曼光谱法、免疫分析法发展迅速,也可应用到土壤抗生素的检测技术中。多种分析技术联用是分析化学的重要发展方向,可将不同技术优点进行集合、优化,缩短检测时间,提高检测灵敏度,如对于常用的液质联用技术,结合不同质量分析器的优势,将不同的质量分析器联用可以达到更佳的检测效果,建立同时检测抗生素的高通量筛选方法,达到多种抗生素同时检测的需求,为土壤中抗生素残留风险分析奠定基础。

抗生素环境污染问题事关人身安全,是重大的民生和公共安全问题。目前,国家环境保护部正在将抗生素污染纳入管控范围,以控制由此带来的环境风险。抗生素含量检测技术作为风险评价及防控的基础,将迎来更快、更准确且同时检测的快速发展进程。

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土壤有机质范文第5篇

来源:尾矿处理/尾矿利用/尾矿陶粒/尾矿处理技术/尾矿处理设备-郑州德森环境科技有限公司

土壤修复是指利用物理、化学和生物的方法转移、吸收、降解和转化土壤中的污染物,使其浓度降低到可接受水平,或将有毒有害的污染物转化为无害的物质。从根本上说,污染土壤修复的技术原理可包括为:(1)改变污染物在土壤中的存在形态或同土壤的结合方式,降低其在环境中的可迁移性与生物可利用性;(2)降低土壤中有害物质的浓度。

我国土壤治理的重点分为三类:1.工业污染场地恢复;2.矿区治理及其所相关的水污染治理;3.农田污染治理。其中国家在前两方面技术相对成熟,其中尤其是城市工业污染场地恢复,投资回报率高,市场更加活跃。而农田污染由于范围广、回报小,治理难,收效慢等因素,治理项目仅有寥寥几例,但目前已有盈利案例。我们预计随着土壤修复市场深入发展,治理将逐步覆盖城市工业污染地、矿区和农田三个领域。

一、中国历史积累的土壤修复问题非常严重

不同土壤利用类型点位超标率

2014 年,环保部和国土资源部联合发布了《全国土壤污染状况调查公报》。调查结果显示,全国土壤环境状况总体不容乐观,部分地区土壤污染较重,耕地土壤环境质量堪忧,工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的点位超标率为 16.1%,其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为 11.2%、2.3%、1.5%和 1.1%。

各类典型地块点位超标率

耕地的点位超标率远高于草地、林地和未利用地,其中轻微污染、轻度污染和中度污染比例都是四类土壤利用类型中最高的,耕地的土壤环境问题最为严重。且各类典型地块的点位超标率分布接近,其中问题较为突出的是重污染企业用地和工业废弃地。污染物类型以无机物为主,有机物次之,复合型污染比重较小。重金属污染中点位超标率最高前三位的是镉、镍和砷,而有机物污染中滴滴涕点位超标率最高,达到了 1.9%。从污染分布情况看,南方污染问题重于北方。

无机污染物点位超标率

有机污染物点位超标率

根据 2004年我国《典型区域土壤环境质量状况探查研究》,以珠三角为例,数据显示该地区近 40%的农田土壤重金属超标,其中 10%严重超标,重金属超标元素主要为:镉、汞、砷、铜、镍。其中,土壤中汞含量超标,超标幅度达到 70%-150%。镍在珠三角地区的超标现象也比较明显,该地区某城市镍超标达到 59.3%。

此外,针对中国工业污染场地表层土壤的调查显示,样本中 PAHs 的最高浓度达到16417mg/kg ,超过我国土壤标准 171倍,超过美国土壤标准 1.7mg/kg 9600 倍;重金属 Pb、Cu 最高平均浓度分别达到 10605 mg/kg、1098 mg/kg,分别超过我国自然土壤背景值 35mg/kg 和 35mg/kg,300 倍和 31 倍,超过国家三级土壤标准 500mg/kg 和400mg/kg,21 倍和 2.7 倍。这种高污染土壤中的污染物会不断向下迁移,最终影响地下水。

同时注意到土壤污染和地下水污染的密不可分特性。在美国国家优先控制场地名录( National Priorities List, NPL) 中,截止2014年共有1157个污染场地实施了修复处理,占名录总数的 69%,其中同时进行土壤和地下水控制、处理的污染场地有 473个,占清单总数的 28%。可见,土壤和地下水均受到污染的场地占有较大比重,这两项污染治理密不可分。目前,我国对地下水污染的研究也刚起步,地下水污染的修复开展较土壤修复工作更少。

根据对我国 12 个城市多处工厂的数据监测:重金属污染方面,Zn 污染上海和沈阳较严重,PAHs污染北京极为严重,Cd浓度沈阳较高,Pb 污染沈阳极为严重,厦门的 Cu和Ni、Cr 污染较严重,青海的 Cr污染问题严峻;有机型污染方面,北京 BTEX污染严重。

二、土壤修复行业市场广阔

根据2014年4月环境保护部和国土资源部发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示,全国耕地、林地、草地土壤点位污染物超标率分别为19.4%、10.0%、10.4%,据此估算全国受污染的耕地有2 333万hm2,其中中度污染333万hm2,加上受工业污染土地,土壤污染的面积已经极大。

我国每年因重金属污染的粮食达1 200万t,造成的直接经济损失约为200亿元。2002年,农业部稻米及制品质量监督检验测试中心曾对全国市场稻米进行安全性抽检。结果显示,其中铅超标率为28.4%,镉超标率则为10.3%。南京农业大学教授潘根兴在200

7、2008年分别对全国多个省市的大米采样分析,发现10%左右的大米镉超标,大米铅超标率还有所增加。

2006年至2009年,环境修复的项目增长缓慢,每年的项目少于20个;2010至2013年环境修复的项目有明显增加,每年的项目在20至60个之间;从2014年起,项目数量开始明显增加。

目前,土壤修复行业还处于发展初期,虽然在利好的政策的刺激下,已经有了明显的增长,但每年的项目数量还是比较少。预计在未来的数年内土壤修复行业还会保持增长,特别在《土壤污染防治行动计划》批准后,有可能会出现爆发性的增长。

1、市场分析

中国土壤污染面积大,土壤修复单价高,并且没有为土壤修复配套专门基金也缺乏其它的融资渠道,资金成为制约土壤修复项目开展的关键因素。目前土壤修复资金来源主要为政府,只有部分地理位置好,周边房价高的地块,土壤修复的费用可以在土壤修复完成后,通过建造住宅、商业地产等途径来收回。

在中国土壤污染面积大数量多,而修复资金有限的现实情况下,土壤修复的优先次序成为要问题。根据“近期土壤环境保护和综合治理工作安排”下述几类土壤修复领域,较容易筹集到足够的修复资金,从而在整个土壤修复市场中率先进行:(1)重污染工矿企业和尾矿库周边:土壤修复的责任人明确,经济承受能力强;(2)集中式饮用水源地周边:影响广大人民群众的饮水安全,危害极大,政府必须优先予以解决;(3)危险废弃物堆存场地:单位污染物的修复成本低,土壤修复效率高;(4)城市周边工矿企业搬迁遗留场地:受污染地块经修复后,可以提高开发品质,同时也可以减少对人的危害。

针对市场最活跃的工业污染场地对我国情况进行调查分析可知,以 2012 年为例,中国城市工业企业数约为 30.61 万个,工业用地面积为 6035km2,其中分布于市辖区的企业数占 48.52%。并且注意到,经济越是发达的地区,其工业用地面积占城市用地比例越大,如广东省城市工业用地面积超过 1000 km2,市辖区工业企业数位居全国第一,达到 36173 个。浙江、江苏、上海和山东等东部沿海地区,市辖区工业企业数均超过 1 万个。新疆、青海、海南和西藏等地的工业企业最少,低于 600个。这些工业用地在城市外扩之时,都是外迁后需要土壤修复的潜在市场。

工业场地污染中以下五类最为严重:1.石油化工及炼焦;2.化学原料及化学制品制造;3.医药制造;4.金属冶炼;5.机械制造。对以上五类企业进行调查可知,以 2011年为例,规模化以上企业分别对应为 1974, 22600, 5926, 13507, 23980 个,共占到我国规模以上工业企业总数(32560 个)17.15%。

由此可见,“京津沪+苏浙鲁粤”七地重污染企业数之和可以占到全国的 55%,将这些地区重污染企业数的年数目单独取出进行分析可见下图,从 2009年到 2011年间,关停并转迁的重污染企业数一共 10001 家。

我们假设:1.自从 2011年之后,城市市区里没有新建重污染企业。2.已有的重污染企业中仅有 20%建在目前的市区内。以“京津沪+苏浙鲁粤”七地市区内重污染企业作为我们工业场地土壤修复的有效目标市场,计算得到截止至 2011 年数据,符合要求的企业共7478 个。按照市面了解到每个项目平均规模一千万元计算,我国工业场地污染土壤修复市场规模为 748亿元。

计算得到全国土壤修复先导市场规模,可见大部分先导市场集中在市区的工业污染场地和耕地处。

2、从业公司分析

我国从事环境修复的企业根据企业特点可以归为四类:(1)与环保相关的科研院所及高校,通过强大的科研能力积累技术,并通过成立环境修复事业部或工程公司转投实业,参与污染场地调查评估、承包治理修复工程,在争取项目和技术研发中都具有较大优势。(2)国内专业的环境修复工程公司,它们大多由成熟的环保工程公司为开拓土壤修复市场而专门设立,也有一部分是由地方环保部门、投资公司、其它相关企业转型而来,通常都拥有一定的稀缺资源,注重行业战略布局,公司管理、项目运作方面经验丰富。(3)在全球市场上已经有深厚技术经验积累的外资企业,它们以咨询管理、分析检测等方式参与国内的土壤修复产业;也有与国内的工程公司合作,成立合资公司直接接入土壤修复过程的。(4)大型的工业集团的下属企业,专门从事环境修复业务的部门或子公司。这类公司主要修复被总公司污染的场地,专精于修复

一、两种类的土壤污染,将土壤修复的利润消化于集团内部。

国内的土壤修复企业,无论属于上述哪类,都处于起步状态,都还处于发展时期。在全国的土壤修的修复市场中,并没有出现实力超强的公司,也没有企业在拥有绝对的技术优势。此市场后续的进入者,还是拥有很好的发展机会。

3、技术分析

根据土壤中污染物质的类型,可以将其分为重金属污染和有机物污染。土壤修复的方法主要分为物理、化学、植物、微生物等方法。物理修复技术主要包括土壤淋洗、热脱附、蒸气浸提和异地填埋等技术;化学修复技术主要包括固定一稳定化技术、氧化还原、化学改良、表面活性剂清洗和有机质改良等;植物修复技术主要包括植物富集、固定及降解。由于土壤污染面积大,污染物质种类多,污染组合类型复杂等原因,单项修复技术往往难以达到预定修复目标,多种修复技术相结合是以后的发展方向。

根据污染修复的场所,可以分为原位修复和异位修复。异位修复需要增加土壤挖掘、运输等工序,费用较高,危险废物在运输过程中还存在监管的盲区,该技术也难以解决地下水污染的问题,缺陷较多。尽管现阶段,国内的土壤修复还以异位修复为主,但是以后原位土壤修复将越来越受到重视,相应的技术和专有的机械也会逐次开发出来。

三、土壤修复市场尚无绝对龙头,将经历从大乱到大治过程

2010 年之前,全国涉及重金属污染土壤修复的企业不超过20家,其中真正具备专业能力的只有5家左右。 截止2013年底,中国环保产业协会掌握的企业数量已经超过 300家。据最新统计,目前全国至少有 500 多家相关企业。

我国约 43.75%土壤修复项目规模较小,集中在 5000 万以下。2亿以上相对大规模项目比例仅占 18.75%。

与美国和欧洲分别已修复30283处和80700处污染场地项目相比,我国已修复的场地数不超过 200 个,尚处萌芽阶段。但目前,土壤污染问题严重、民众日益关注环境安全问题、传统产业面临产业转型、关停搬迁等,这些都将给我国土壤修复市场带来巨大的需求。

20 世纪 70 年代,发达国家普遍处于工业高速发展阶段,土壤污染问题随之而来,引发各国政府重视,制定土壤污染治理法律法规。“拉夫河污染事件”使得美国政府开始认识到土壤污染的巨大危害。同时期,日本经济快速增长,工业废水废渣无序排放,土壤污染公害事件发生数起。当时痛痛病、水俣病、第二水俣病、四日市病四大公害,有三起与重金属污染相关。1975 年的东京都铬渣污染事件引起了日本政府对棕地污染的重视。英国则由于大量位于英国南部和东南部的早期大型工业城市中心的土地被工业污染,成为棕色土地,影响难以控制,开始重视土壤污染问题。此外,加拿大、荷兰等发达国家都由于工业化造成棕地污染问题,制定并发布了土壤污染相关法律法规。

发达国家的法律法规与治理机制比较

欧洲 2008年土壤修复市场在各国 GDP的 0.0%-0.3%之间波动。对比我国 2013 年 40 亿的土壤修复市场规模,仅占我国 GDP 的 0.007%。可见我国土壤修复市场规模还有很大上升空间。预期“土十条”的出台,势必会推动土壤修复市场需求增加。

四、土壤修复政策频出,国家重金支持试点项目

我国历年出台法律法规及标准

自14年起,政府频频出台土壤防治相关的技术导则、行动计划等,对土壤防治问题日益重视。2014 年,《土壤污染防治行动计划》通过环保部审议,计划内容包括开展污染地块土壤治理与修复试点、建设 6 个土壤环境保护和污染治理示范区,预计单个示范区用于土壤保护和污染治理的财政投入在 10 亿-15 亿元之间。 2015年,中央下达重金属专项资金 36亿元,支持 30个地方重点区域重金属治理和 37 个重金属土壤污染治理与修复示范工程。9 月 28 日,福建出台《福建省土壤污染防治办法》,填补了地方土壤立法空白。尽管目前法律法规、治理机制建设尚处于初级阶段,但立法速度在这两年明显加快,这无疑释放出国家在宏观政策层面上支持土壤修复行业的积极信号。

2014 年,国家在浙江台州、湖北大冶、湖南石门、广东韶关、广西环江和贵州铜仁等地实施典型区域土壤污染综合治理项目,情况如下:

国家土壤污染综合治理项目

2015 年 7 月,中央财政部下达专项资金约 28亿元,用于重点支持 30 个地市加快推进重金属污染综合防治。中央资金将连续三年对重点区域进行支持。获得支持的地市中,湖南占三分之一强,包括常德市、娄底市、张家界市、长沙市等 11个地市。.我们预计在“十三五”期间国家将重点支持推广土壤修复试点项目,五年计划投资 20000亿元,平均每年 4000亿,希望到 2020年环境情况能得到改善。

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