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1、我国东北主要农田土壤污染物分析研究董 瑜 袁建霞 张 薇1. 引 言绿色农业是充分运用当代先进的科学技术，加强对自然资源的合理开发利用，提高资源利用效率，减少污染排放，保护和改善农业生态环境，倡导农产品生产标准化，全面推动协调、可持续的农业发展模式。发展绿色农业必须减少环境污染，保护与改善农业生态环境，保障食品安全。我国主要农业地区因过量施用农药、化肥和其他人为的污染排放，导致土壤污染加剧，农业生态环境恶化。本项目将针对东北地区的农田土壤污染问题，确定东北地区主要的农田土壤污染物和污染水平，确定主要的农业土壤污染物的地理分布和污染态势，为改善东北地区农业土壤的环境质量、发展绿色农业提供决策依据
2、。2. 研究区域概况东北地区的行政范围曾包括黑龙江、吉林、辽宁三省和内蒙古东部的三市一盟（以前是三盟一市），但“十一五”规划重新将大陆地区划分为东部地区、东北地区、中部地区和西部地区四大经济板块，旨在解决区域协调发展问题，其中东北地区包括黑龙江、吉林和辽宁三省。本文研究的东北地区与国家“十一五”规划中的东北地区范围相同，亦即包括黑龙江、吉林和辽宁三省。2.1 自然基础（1）自然条件东北地区全境位于东经1153213510和北纬38435335之间，呈三面环山、平原中开的地表结构。其南北跨越17个纬度，分布着寒温带、中温带和暖温带三个温度带，东西横贯20个经度，分为湿润、半湿润和半干旱三个干湿地
3、区，气温、水分和地貌三大自然要素的交互作用，使东北地区内部形成了不同的生态地理系统，自东而西分别为东部山区林地、中部平原和西部草地，各自发挥着相应的功能和作用。东北地区是我国森林面积最大的区域，自然景观以冷湿性的森林和草甸草原景观为主，黑土为代表性土壤，是世界著名的三大黑土分布区之一。（2）资源禀赋东北地区资源禀赋条件优越，且地域组合良好，各类资源在质和量方面居于各大经济区前列。东北地区土地资源总面积约占全国总面积的8.3%，2007年全区耕地面积为2145.9万公顷，占全国耕地总面积的17.63%；人均耕地面积0.20公顷，是全国人均耕地面积0.09公顷的2.2倍。耕地面积大且集中连片分布，
4、集中分布于松嫩平原、辽河平原和三江平原，其次分布于山前台地及山间盆谷地。耕地土壤比较肥沃，尤其是黑土、黑钙土、草甸黑土和草甸土，有机质和氮素含量丰富，是我国耕层有机质含量和氮素含量最高的土壤。肥沃的耕地集中连片分使东北地区成为我国最好的一熟制作物种植区和商品粮基地。根据中国1：100万土地资源图量算，东北地区无限制、质量好的一等耕地面积所占耕地总面的比例超过60%；有一定限制、质量中等的二等耕地面积约占耕地总面积的比超过31%；有较大限制、质量差的三等耕地约占耕地总面积的3.19%；不宜农耕种的耕地仅占总耕地面积的0.54%。此外，东北地区还有丰富的后备耕地源，约占全国总后备耕地资源的23.1
5、%，仅次于西北地区和内蒙古自治区。东北地区是全国重点林区，现有林地面积3466.5万公顷，占全国有林地积的12.2%，森林总蓄积量为23.7亿立方米，人均森林资源占有量约为全国平水平的2.2倍。东北林区木材品种齐全，林质优良，树的种类有100多种。野动植物资源也相当丰富，据不完全统计，森林野生植物共有2400多种，其中用植物800多种，可食用植物1000多种；已查明的野生经济植物有800余种堪称我国的“生物资源宝库”。东北地区矿产资源分布广，种类繁多，已探明储量的矿种有84种，占全已探明矿种的64%，其中有近60种为大中型矿床。累计探明储量占全国首位有石油、铁、金、镍、锰、钼、菱镁、金刚石、石
6、墨、膨润土等；居全国前的有铜、镁、铅、锡、石膏、大理石等。其中，铁矿石的基础储量占全国32.1石油占33.1%，天然气和煤炭储量约占6.8%。新一轮全国油气资源评价（2年12月2004年12月）常规油气资源评价成果汇编中的数据显示，黑龙江相关盆地的石油量为88.79990.105亿吨，天然气量为11805.7412103.9m3；吉林省相关盆地的石油量为31.733亿吨，天然气量为3707亿m3；辽宁相关盆地的石油量为0.41亿吨。64尽管经过建国以来的高强度开发，东北地区一些资源出现枯竭的迹象，资保障程度有所下降，但人均耕地、人均自然资源、人均生物资源等人均自然资仍高于全国平均水平，具有比较
7、大的开发潜力。但东北地区水资源相对短缺。全区多年平均水资源总量为1987亿m3，年人均水资源量1022.6m3，耕地亩均水资源量341.6 m3，均低于全国平均水平，2007年，全区水资源开发利用率为27.5%，其中，松花江区水资源开发利用率24%，仍具有一定开发潜力，但为了保证松花江的生态和环境及航运等要求，松花江流域经济社会净耗水量不能超过水资源总量的40%；辽河区水资源开发利率为39%，其中的辽河水系和浑太河水系均处于过度开发状态，缺水污染问题分严重，目前该区社会经济缺水量为20亿m3。东北地区水资源空间分布极不匀，周边水多，中西部缺水，有2/3水流入界河，呈现出“边缘多、腹地少“北丰南
8、欠，东多西少”的局面。而且丰水期和枯水期呈现一定周期性，年年际变化十分明显。这样的水资源特性加剧了水资源供需矛盾，增大了未来水源开发利用、水资源配置的难度。2.2 面临的主要问题东北地区凭借其良好的资源禀赋成为全国最大的商品粮生产基地，最大的林区和木材生产基地以及重要的能源、重化工基地，为中国经济的发展做出了重大贡献，在未来的现代化建设中仍具有十分重要的战略地位。但我们应该清醒地看到，东北地区在做出这些重大贡献的同时，也付出了沉重的生态环境代价。伴随多年的开发开采，近年来东北地区的生态环境遭到了严重破坏，生态质量已达到临界点，而且生态环境的继续恶化并没有停止。资源的开发与浪费已经严重影响东北地
9、区的可持续发展，并在很大程度上抑制了经济发展。东北地区是中国近百年来以耗竭大量自然资源和严重破坏生态环境为代价的外延型经济发展的典型地区。66（1）土壤退化污染严重东北地区土壤侵蚀面积约有18万2，占土地总面积的22.7%。其中，水蚀面积154047km2，风蚀面积25518km2。严重的水土流失导致黑土层厚度明显变薄，至少已有4.47万km2的黑土流失。据估算，东北黑土地正以每年0.71cm的速度流失，而形成1cm厚的黑土则需要300500年时间。据1979年的第二次普查统计，黑土层厚度在16-72cm之间，平均约为44cm。但2003年以后，黑土层厚度在40cm以下的约有50%，许多地方的
10、黑土层已经消失，土壤有机质也从开垦前的8%10%下降到3%左右。专家认为东北黑土区严重的水土流失正在流失着黑土区作为国家重要商品粮基地的基础，也正在流失着人类赖以生存的基础。严重的水土流失导致土地贫瘠，河湖水库淤积，生态与环境恶化，加剧了洪涝干旱和风沙灾害。据统计，50年间东北地区沙化面积扩大了1.2倍，平均每年扩展57 km2。其中，以辽河流域沙化面积增加最多，达1918km2。盐碱化主要发生在松嫩平原，其碱化面积已占1/3，并以每年1.4%2.5%的速度发展。草原退化更为严重，碱化面积已达2/3，而且已有1/3的碱化草原地沦为弃地。科尔沁草原的70%80%面积发生了不同程度的碱化。吉林省西
11、部的大安一带，是苏打盐渍土的集中分布区，由于气候的连续干旱，过度放牧，近年来苏打盐渍土有加重发展趋势。东北地区土壤污染情况日益严重。黑土区的土壤污染主要来自以下三个方面：一是农药、化肥等引起的污染。由于土地的流失现象日益严重以及地力的不断下降，人们将农业增产寄希望于化肥，农药等石化产品的大量投入。据黑龙江省环境检测部门调查，1995年典型黑土区耕地平均农药用量为1.5千克/2，化肥用量为426千克/2。这些化肥、农药只有30%被利用，其余部分不仅直接污染了施用地，还通过地表径流或污水灌溉污染了非施用地。二是农用地膜等白色污染。近年来农用地膜使用面积逐年增加，没有及时回收，大量残留在耕地中。由于
12、地膜难以腐烂分解，因此对黑土造成很大的伤害。三是工业的“三废”排放量增加，土壤金属污染严重，使滞留于土壤中地有害物质急剧增多。（2）河流污染、断流现象及地下水超采严重水环境污染是当前东北地区面临的最大环境问题。东北地区重化工为主的工业结构、密集分布的城市、相对发达的工农业及脆弱的自然环境，导致污染物排放总童超过环境自净能力，全区河流普遍受到不同程度污染，辽河、浑河、图们江、第二松花江、松花江等污染均已很严重，城市地下水污染也很普遍。据统计，辽宁省年污水排放量在20亿吨以上，其中未经处理不符合排放标准的污水约8亿吨；黑龙江省年污水排放量在60亿吨以上，其中大部分未经处理即行排放。河流水质呈不断恶
13、化趋势，2000年全流域地表水IIII类水质不足评价河段的40%，超标河长达60%以上的地下水已不能饮用。按功能区水质达标分析，河流水功能一级区达标率仅为26.5%，二级区达标率也只有37.5%，全区水质达标率不足一半。地下水资源中，优于和等于类地下水的资源量所占比例为37.8%。其中，松花江区劣于类地下水的资源量占52.6%，辽河区劣于III类地下水资源量的比例高达81.1%。污染区主要分布在松嫩平原的齐齐哈尔、大庆、松原和辽河平原的通辽、沈阳、辽阳等地。另外广大农村的面源污染也日趋严重。严重的水环境污染进一步加剧了东北地区水资源的供需矛盾，使有限的水资源丧失了开发利用价值，破坏了水生生态系
14、统的平衡，既影响城市居民集中饮用水源的质量，也影响河流两岸的地下水，甚至一些流城的土壤以及近海海域。随着东北地区气候变化及全区用水量的增加，辽河流域的西辽河及其支流、辽河干流的上游段均出现过断流情况。其中，辽河干流1980-2000年断流达8次，累计123天，最大长度达60km，最长断流时间为60天。松花江水系的断流河流发生在流域中部，霍林河、乌裕尔河、双阳河均发生过断流，1980-2000年，有6条支流断流。最为严重的是嫩江右岸的支流霍林河，累计断流30次，共3391天。地下水利用程度偏高，尤其是辽河区达73.5%。地下水超采以城区最为严重，几乎所有的大中型城市地下水均存在严重超采现象，致使
15、地下水水位下降，地面下沉，形成大面积的地下水降落漏斗，对水资源的正常循环产生不利影响。2000年，黑龙江省大庆地区地下水下降漏斗区面积达5560 km2，哈尔滨市为430km2；辽宁省沈阳市地下水漏斗区面积为513 km2，辽阳市为310 km2；吉林省四平市地下水漏斗区面积为109 km2。（三）矿业地区的环境问题严重一些资源型城市，由于不合理的开采方式和治理滞后，诱发了一系列生态破坏及环境污染问题，而且有逐年加重的趋势。生态退化主要表现在地表植被覆盖率降低、土壤沙化、盐碱化、草场退化、地下水位降低等。以典型的石油型地区大庆市为例，目前该市森林覆盖率仅为9.1%，比全国平均水平低7.45个百
16、分点；草原退化、沙化和盐碱化面积已达84%，特别是油田开采区草原荒漠化程度已达95%。72在矿区，由于地质作用和人为作用的地质灾害也比较频繁，主要表现形式有：开采地的地面塌陷沉降、矿山固体废弃物的占地、瓦斯爆炸、崩塌、矿坑突水、污染、边坡不稳定以及矿山排水的出路等。此外，还普遍存有地质环境恶化，破坏土地资源，水均衡失调等生态灾害。如辽宁省中部城市群的10个大中型铁矿区，占地总面积达119 km2，破坏土地面积81.67 km2，采场面积22.84 km2，排土场、尾矿库占地面积58.83 km2。73在矿区，东北地区采煤沉陷区面积达到1000 km2以上，受影响居民25万户、70多万人。以辽宁抚顺本溪地区为例，由于长期采用冒落法大面积开采煤炭，抚顺市现已形成一个大的塌陷区，塌陷面积总计30 km2，最大陷坑深28m，本溪城区由采煤引起的塌陷面积达93.5 km2。塌陷导致抚顺、本溪地区大面积土地资源遭到破坏，很多房屋被破坏，部分铁路、公路
