據(jù)《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》數(shù)據(jù),中國部分地區(qū)土壤污染較重,耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂,工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問題突出。利用現(xiàn)行的土地整理技術(shù)對污染農(nóng)地進行整理,勢必給大氣、水、土壤環(huán)境質(zhì)量帶來一定的影響。

工業(yè)化、城市化規(guī)模不斷擴大

農(nóng)地污染已成為中國嚴重的環(huán)境問題之一

作者分析了中國現(xiàn)行農(nóng)地整理技術(shù)特點,認為現(xiàn)行的土地整理技術(shù)不同于國外先修復(fù)后整理的實施流程,對于在中國廣泛存在的輕微、輕度污染土地,應(yīng)用現(xiàn)行污染農(nóng)地整理時,會引起污染面積擴大、污染類型復(fù)雜、污染方式多元化等環(huán)境問題。

文章以土壤修復(fù)技術(shù)與土壤整理技術(shù)兼容性為出發(fā)點,提出通過構(gòu)建污染農(nóng)地的整理技術(shù)途徑有效地解決此類問題。作者強調(diào),所提出的技術(shù)體系只適用于輕微、輕度污染農(nóng)地的整理。中度、重度污染的農(nóng)地,應(yīng)先修復(fù),后整理。文章為中國輕微、輕度污染農(nóng)地整理提供了科學(xué)的思路和技術(shù)框架。

現(xiàn)行的土地整理技術(shù)實施

可能會對生態(tài)環(huán)境帶來直接或間接的

正面或負面影響逐漸引起人們的關(guān)注

中國人口持續(xù)增長和經(jīng)濟高速發(fā)展,導(dǎo)致耕地持續(xù)減少。1998年至2007年,耕地面積從1.30億hm2下降到1.217億hm2,10a間下降了0.08億hm2,直逼120億hm2紅線。中國為緩解耕地供需矛盾,啟動了土地整理工程項目。通過多年的努力,中國共補充耕地270多萬hm2,整治后農(nóng)地利用率提高5%~10%,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本下降10%,生產(chǎn)能力提高了10%~15%。這些在實現(xiàn)土地資源的合理配置,提高土地利用率、緩解耕地供需矛盾和改善生態(tài)環(huán)境方面發(fā)揮了不可低估作用。

隨著中國土地整理項目的推進,現(xiàn)行的土地整理技術(shù)實施可能會對生態(tài)環(huán)境帶來直接或間接的正面或負面影響逐漸引起人們的關(guān)注。大多數(shù)研究者已注意到土地整理對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的負面影響,關(guān)注的領(lǐng)域多涉及水土流失、水文過程、生物多樣性減少、氣候變化、水、土、氣質(zhì)量惡化等宏觀生態(tài)學(xué)問題,并對土地整理中生態(tài)環(huán)境保護技術(shù)方案、生態(tài)環(huán)境影響評價和生態(tài)補償問題進行了探討。這無疑為中國土地整理良性發(fā)展提出了深層次的問題思考和技術(shù)途徑探究。

但是,隨著中國經(jīng)濟日益增長,工業(yè)化、城市化規(guī)模不斷擴大,耕地污染已成為中國污染面積最廣、危害最大的環(huán)境問題之一。據(jù)《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》數(shù)據(jù),中國部分地區(qū)土壤污染較重,耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂,工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問題突出。全國土壤總超標率為16.1%,其中重度污染點位占1.1%。耕地土壤點位超標率為19.4%,其中輕微、輕度、中度和重度污染超標點位分別為13.7%、2.8%、1.8%和1.1%,主要污染物為鎘、鎳、銅、砷、汞、鉛、滴滴涕和多環(huán)芳烴?？梢钥闯?中國耕地土壤以輕微、輕度重金屬污染為主。針對以上特點,若利用中國現(xiàn)行的土地整理技術(shù)體系和工程措施對污染農(nóng)地進行整理,勢必給大氣、水、土壤環(huán)境質(zhì)量帶來一定的影響。而中國土地整理研究中鮮見涉及該領(lǐng)域的報道。

因此,本文在分析中國現(xiàn)行農(nóng)地整理技術(shù)特點的基礎(chǔ)上,重點剖析污染農(nóng)地整理過程中可能存在的環(huán)境污染問題,提出解決的技術(shù)途徑和對策。為中國污染農(nóng)田土地整理技術(shù)提供科學(xué)的思路和技術(shù)框架。

中國農(nóng)村土地整理概述

土地整理的內(nèi)涵

土地整理是指在一定區(qū)域內(nèi),依據(jù)土地利用總體規(guī)劃,結(jié)合土地利用現(xiàn)狀,采取行政、經(jīng)濟、工程、技術(shù)、法律等手段,通過對土地利用結(jié)構(gòu)進行調(diào)整,對土地資源進行重新配置,以達到協(xié)調(diào)人地關(guān)系,提高土地利用效率,改善和保護生態(tài)環(huán)境,促進土地資源可持續(xù)利用與社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展目的的措施。土地整理包括農(nóng)地整理和非農(nóng)地整理。農(nóng)地整理包括農(nóng)田整理、荒地開發(fā)、中低產(chǎn)田治理、劃定地界、確定權(quán)屬及改善環(huán)境,維護生態(tài)平衡等。非農(nóng)地整理包括農(nóng)村建設(shè)用地整理、城鎮(zhèn)建設(shè)用地的整理、大型建設(shè)項目用地的整理、各級各類開發(fā)區(qū)用地整理和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)用地整理等?，F(xiàn)階段土地整理的重點在農(nóng)村地區(qū)。

土地整理模式

中國有綜合整理和專項整理兩種土地整理基本模式:綜合整理是在一定區(qū)域內(nèi)對田、水、路、林、村等實行綜合整治,建筑物搬遷、廢棄地復(fù)墾、農(nóng)田建設(shè)等統(tǒng)一規(guī)劃,同步實施;專項整理是本著先易后難,重點突破的原則,對田、水、路、林、村的某一項或幾項進行整治,待發(fā)展到一定階段后,逐步向綜合整治完善。一般而言,經(jīng)濟發(fā)達地區(qū),由于耕地相對短缺,土地后備資源不足、經(jīng)濟水平較高,多采用“綜合整理”模式。而經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū),人地矛盾不明顯,土地利用率不高,農(nóng)村社會化程度低,一般采用“專項整理”模式。

土地整理運作程序

土地整理是一項系統(tǒng)工程,不僅需要依據(jù)科學(xué)的規(guī)劃和有效地經(jīng)濟措施和法律手段,還需要借助一系列生物、工程措施對水、田、路、林、村進行綜合整治。由于中國幅員遼闊,自然條件十分復(fù)雜,且社會經(jīng)濟發(fā)展很不平衡,導(dǎo)致土地利用現(xiàn)狀存在較大的區(qū)域性差異。不同的學(xué)者結(jié)合整理區(qū)的實際情況,提出了不同的農(nóng)地整理的運作模式。但歸納大多數(shù)研究與實踐發(fā)現(xiàn),中國現(xiàn)行的土地整理運作模式分為:準備工作和確定整理區(qū)域、土地整理規(guī)劃設(shè)計、審批和組織實施、檢查驗收等4個階段(圖1)。

從4個階段看,準備工作和整理區(qū)域確定階段注重項目區(qū)土地整理的潛力分析和目標確定等;項目區(qū)土地整理規(guī)劃階段強調(diào)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、權(quán)屬問題、工程方案設(shè)計等;審批和組織實施階段關(guān)注主管部門審批、組織施工、登記造冊等;檢查驗收階段主要是資料匯總、歸檔和項目驗收等。

污染農(nóng)地整理可能引發(fā)的環(huán)境問題

農(nóng)地整理工程包括農(nóng)田平整工程、農(nóng)田水利工程、田間道路工程、農(nóng)田防護林工程等。土地平整是農(nóng)地整理工程的核心內(nèi)容之一。土地平整工程占項目總投資的70%~80%,這就意味著土方工程的量非常大。而對已經(jīng)受到污染的農(nóng)地,進行土地整理時,除了關(guān)注現(xiàn)行農(nóng)地整理工程可能引起的土壤的侵蝕、生物多樣性減少、生態(tài)結(jié)構(gòu)簡單化、水土流失等潛在的生態(tài)環(huán)境問題外,還要考慮工程實施過程中,大量的土方工程可能引發(fā)的環(huán)境問題。

引起污染面積擴大

在農(nóng)地整理工程中避免不了土方的翻動、搬運、填土等。由于某些農(nóng)地已經(jīng)受到污染,工程土方的搬運、填土,不可避免地引起污染的擴散、轉(zhuǎn)移,最終導(dǎo)致污染面積擴大。污染土壤的上下翻動可能會因稀釋作用,使土壤中污染物濃度降低,但土壤污染深度往往加深,甚至?xí)Φ叵滤斐蓾撛诘奈廴就{。

引起污染問題復(fù)雜化

地處污染企業(yè)周邊的農(nóng)村土地常因企業(yè)不同而導(dǎo)致土壤中污染物不同。如土壤中有機污染物大多來自石化企業(yè);重金屬大多來自有色金屬開采和冶煉過程;放射核素大多來自核試驗、原子工業(yè);病原菌多來自醫(yī)院廢水、生物制品、屠宰加工企業(yè)等。農(nóng)地整理工程中土方的翻動、搬運、填土,可能由原來的單一污染轉(zhuǎn)為土壤復(fù)合污染,使土壤污染復(fù)雜化。

引起污染問題多元化

首先,污染農(nóng)地整理施工過程中,會因風(fēng)沙揚塵影響大氣環(huán)境。尤其是農(nóng)地整理施工季節(jié)一般是在秋收后或春播前,正值干旱少雨,植被稀少季節(jié),因風(fēng)沙揚塵引起的大氣環(huán)境問題更為突出。其次,土地整理工程實施后短時間內(nèi)土壤疏松、植被單一且覆蓋率低、土壤有機質(zhì)缺乏等,土壤對污染物的固持能力降低,容易通過地表徑流污染水體,也可通過風(fēng)蝕污染大氣。再者,污染農(nóng)地整理過程中,會給施工人員身體健康帶來一定的危害。因此,污染農(nóng)地整理會引起多元化的污染問題。

污染農(nóng)地整理的技術(shù)途徑

污染農(nóng)地整理的運作程序

中國現(xiàn)行的土地整理技術(shù)體系分為:準備工作和確定整理區(qū)域;土地整理規(guī)劃設(shè)計;審批和組織實施;檢查驗收等4個階段(圖2)。而對于可能有污染風(fēng)險的農(nóng)地進行整理時,應(yīng)在現(xiàn)有運作程序中增加工作內(nèi)容。在準備工作和確定整理區(qū)域階段要增加農(nóng)田污染現(xiàn)狀調(diào)查內(nèi)容,以確定待整理的農(nóng)地是否污染?什么污染物污染?污染程度？

重金屬污染農(nóng)地整理的技術(shù)體系

本文根據(jù)課題組近年來的研究與實踐,就重金屬污染農(nóng)地整理的技術(shù)體系進行分析探討,提出解決的思路和技術(shù)途徑。

重金屬污染農(nóng)地整理技術(shù)體系的核心分為3部分:基于農(nóng)地整理的農(nóng)田污染調(diào)查技術(shù),污染農(nóng)田綜合防治及修復(fù)方案的篩選技術(shù)和污染農(nóng)田綜合防治及修復(fù)工程技術(shù)(圖3)。

基于農(nóng)地整理的農(nóng)田污染調(diào)查技術(shù),是通過對待整理農(nóng)地的自然概況、社會經(jīng)濟概況、污染現(xiàn)狀、污染源等的調(diào)查,明確待整理農(nóng)地是否污染?何種污染物污染?污染程度?這是污染農(nóng)地整理工程方案設(shè)計的基礎(chǔ)。污染農(nóng)田綜合防治和修復(fù)方案的篩選技術(shù),是通過設(shè)計方案的技術(shù)可行性和經(jīng)濟可行性分析,方案的情景分析和效果評價比選等,確定待整理農(nóng)地污染綜合防治方案。污染農(nóng)田綜合防治和修復(fù)的工程技術(shù),是通過污染土壤修復(fù)技術(shù)、土地整理技術(shù)、農(nóng)田污染源控制技術(shù)等的耦合,確定待整理農(nóng)地污染綜合防治技術(shù)。

重金屬污染農(nóng)地整理的工程體系實施

基于污染農(nóng)地整理的農(nóng)田污染調(diào)查與評價

農(nóng)田污染調(diào)查包括帶整理農(nóng)地基本情況調(diào)查、污染源調(diào)查、土壤污染調(diào)查等三方面。明確待整理農(nóng)地污染來源、污染現(xiàn)狀,為農(nóng)地整理方案設(shè)計和修復(fù)技術(shù)選擇提供依據(jù)。首先要通過收集整理與研究內(nèi)容相關(guān)的各種圖件和統(tǒng)計文獻等資料,確定調(diào)查研究的區(qū)域位置和自然、經(jīng)濟和社會概況,運用“3S”技術(shù)軟件制作研究區(qū)調(diào)查單元圖。然后依據(jù)研究區(qū)調(diào)查單元圖,按照有關(guān)國家規(guī)定和標準進行研究區(qū)的農(nóng)田土壤污染源調(diào)查和土地質(zhì)量調(diào)查與評價,調(diào)查流程圖如圖4所示。

由于調(diào)查目的不同,該技術(shù)與傳統(tǒng)農(nóng)田污染調(diào)查與評價本質(zhì)區(qū)別在于:傳統(tǒng)的調(diào)查更側(cè)重于按污染區(qū)域土壤類型、土地利用方式進行,而基于農(nóng)地整理技術(shù)的調(diào)查,更強調(diào)以整理田塊為調(diào)查單元。調(diào)查的結(jié)果可為田塊土方供求關(guān)系、修復(fù)與否、采取何種修復(fù)技術(shù)等提供依據(jù)。

基于污染農(nóng)田綜合防治的農(nóng)地整理方案篩選

多方案篩選是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程,涉及到許多的因素,這些因素不僅包括經(jīng)濟因素,而且還包括諸如項目本身以及項目內(nèi)、外部的其他相關(guān)因素。針對污染農(nóng)田綜合防治的農(nóng)地整理項目而言,所涉及方案包括:農(nóng)地整理方案、污染修復(fù)方案、污染防治方案等多方案篩選。首先,依據(jù)國家標準和行業(yè)標準進行方案的初選,通過技術(shù)經(jīng)濟評價和社會環(huán)境評價對各方案進行組合,最后結(jié)合當?shù)匕l(fā)展規(guī)劃進行綜合評價,比選出最優(yōu)方案。具體內(nèi)容和比選方法見表1。

污染農(nóng)地整理方案的篩選應(yīng)遵循以下原則

優(yōu)先性原則

污染源控制方案和污染修復(fù)方案優(yōu)先于農(nóng)地整理方案;對生態(tài)環(huán)境影響小的方案優(yōu)先于影響大的方案;對農(nóng)民經(jīng)濟效益影響小的方案優(yōu)先于影響大的方案;整體規(guī)劃,統(tǒng)籌安排的方案優(yōu)先于個體方案。

差異性原則

對于清潔區(qū)田塊,可直接進行土地整理,不需要污染修復(fù);對于警戒區(qū)、輕微污染和輕污染區(qū)田塊,可采用土地整理與污染修復(fù)相結(jié)合的方法同步進行;對于中度和重度污染區(qū)田塊,則必須采用先修復(fù),后整理。

逐級性原則

在污染農(nóng)地整理時,土方的轉(zhuǎn)移要逐級進行,即不足的土方盡量按輕微和輕污染區(qū)、警戒區(qū)、清潔區(qū)逐級利用,多余的土方盡量按清潔區(qū)、警戒區(qū)、輕微和輕污染區(qū)逐級轉(zhuǎn)移。最大限度的防止土壤污染轉(zhuǎn)移和擴散,利用稀釋、自凈作用改善土壤環(huán)境質(zhì)量。

兼容性原則

在選取污染修復(fù)技術(shù)時,除應(yīng)考慮其自身的適用范圍和經(jīng)濟技術(shù)可行性外,還要充分考慮到其與土地整理工程兼容性,確保提高土地利用率和改善農(nóng)田質(zhì)量的雙重目的。

污染農(nóng)地整理工程技術(shù)集成

綜合防治工程技術(shù)分為3個方面:污染土壤修復(fù)技術(shù)、土地整理技術(shù)、污染源控制技術(shù)。調(diào)查發(fā)現(xiàn),農(nóng)田污染大多來自污水灌溉,因此污染源控制技術(shù)主要為灌溉水污染控制技術(shù)。本文以灌溉水污染控制技術(shù)為例,介紹污染農(nóng)地修復(fù)技術(shù)、土地整理技術(shù)、污染源控制技術(shù)在污染農(nóng)地整理工程中的集成,最終達到污染綜合防治的目的。

例如在表2中,根據(jù)污染程度的不同污染土壤修復(fù)工程技術(shù)分為原位修復(fù)和異位修復(fù)兩大類技術(shù)。對于輕微、輕污染農(nóng)田,客土、換土、翻耕等工程措施均能達到降低污染物濃度的目的。而土地整理技術(shù)中土地整平、溝渠路整理和生態(tài)建設(shè)技術(shù),均有一定量的土方翻動、轉(zhuǎn)移。這樣污染土壤修復(fù)技術(shù)可以和土地整理技術(shù)耦合。再如,灌溉水污染控制技術(shù)由生態(tài)阻隔技術(shù)和工程阻隔技術(shù)。生態(tài)阻隔技術(shù)主要是控制對環(huán)境長遠影響小的二類污染物進入灌溉水。主要利用人工濕地的土壤、人工介質(zhì)、植物、微生物的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作用,通過吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉(zhuǎn)化、植物遮蔽等作用,除去水中二類污染物,尤其是水中有機污染物,確保農(nóng)田灌溉水水質(zhì)。工程阻隔技術(shù)主要是通過在上游建攔蓄壩控制第一類污染物,包括總汞、烷基汞、總鎘、總鉻、六價鉻、總砷、總鉛、總鎳、苯并(a)芘、總鈹、總銀、總a放射性、總β放射性13種。原則上不分行業(yè)和污水排放方式,不分受納水體的功能類別,一類污染物一律控制在車間或車間處理設(shè)施內(nèi),不得外排。只有當企業(yè)突發(fā)性污染事故發(fā)生時,一類污染物可能進入水體。上游建攔蓄壩的目的就是阻止進入水體的一類污染物通過灌溉水污染農(nóng)田。這些工程也有土方的翻動與轉(zhuǎn)移,這樣污染土壤修復(fù)技術(shù)、土地整理技術(shù)、污染源控制技術(shù)可以耦合。表2中最后一欄給出了三大技術(shù)中各項技術(shù)耦合的可能性。

值得注意的是,并非所有有土方翻動、轉(zhuǎn)移的技術(shù)都能耦合。例如針對中度、嚴重污染農(nóng)田,往往采取異位修復(fù)技術(shù),先修復(fù)后整理。盡管修復(fù)過程中有大量的土方翻動和向污染處理設(shè)備轉(zhuǎn)移,但不能與土地整理技術(shù)和灌溉水污染控制技術(shù)耦合,以防污染面積擴大化和、污染問題復(fù)雜化。同時在工程實施過程中還應(yīng)防止引起大氣、水體污染和對人體健康影響?？傊?在實際應(yīng)用中各項技術(shù)既有獨立的適用范圍和技術(shù)體系,又相互聯(lián)系。將三項技術(shù)有機結(jié)合,取長補短,事半功倍,才能最大限度的確保污染農(nóng)地整理的經(jīng)濟效益、社會效益、環(huán)境效益。

結(jié)論

農(nóng)地整理是一項關(guān)系到國計民生的系統(tǒng)工程,尤其是面臨中國土壤污染形勢堪憂的現(xiàn)狀,農(nóng)地整理工程更為復(fù)雜。因此,要求我們以整體觀念、全局觀念、系統(tǒng)觀念、環(huán)保觀念,對整理規(guī)劃和實施的各個環(huán)節(jié)、工程建設(shè)系統(tǒng)的內(nèi)部和外部的各種相互關(guān)系充分考慮。

1)農(nóng)地整理工程實施前,在現(xiàn)行的土地整理運作程序中“準備工作和整理區(qū)域確定階段”,增加農(nóng)地污染狀況調(diào)查內(nèi)容。通過對自然概況、社會經(jīng)濟概況、污染現(xiàn)狀、污染源等的調(diào)查,明確待整理農(nóng)地污染與否、污染類型、污染程度等。為污染農(nóng)地整理工程方案設(shè)計提供依據(jù)。

2)污染農(nóng)地整理工程方案設(shè)計中,在現(xiàn)行土地整理運作程序中“項目區(qū)土地整理規(guī)劃設(shè)計階段”,增加污染農(nóng)地整理方案篩選和設(shè)計。遵循優(yōu)先性原則、差異性原則、逐級性原則和兼容性原則,進行污染土壤修復(fù)技術(shù)、土地整理技術(shù)、污染源控制技術(shù)集成。通過對方案的技術(shù)可行性和經(jīng)濟可行性分析確定初選方案,通過情景分析和效果評價優(yōu)化方案,結(jié)合當?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展目標最終確定農(nóng)地整理方案。最大限度地防止污染問題擴大化、復(fù)雜化、多元化,確保污染農(nóng)地整理的經(jīng)濟效益、社會效益、環(huán)境效益。

3)在污染農(nóng)地整理工程后,在現(xiàn)行土地整理運作程序中“審批和組織實施階段”,增加組織施工過程中大氣、水污染監(jiān)測,目的是監(jiān)控農(nóng)地污染綜合防治方案和技術(shù)實施的效果。在現(xiàn)行土地整理運作程序中“檢查驗收階段”,增加農(nóng)地整理后土壤環(huán)境質(zhì)量評估,加強對整理后農(nóng)田的評估、管理,達到協(xié)調(diào)人地關(guān)系,提高土地利用效率,改善和保護生態(tài)環(huán)境,促進土地資源可持續(xù)利用與社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的目的。

 來源:《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報》  作者:成杰民 張英等

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