任雪菲

（凱天環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，長(zhǎng)沙 410100）

論稻田重金屬污染的綜合防控

任雪菲

（凱天環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，長(zhǎng)沙 410100）

概況了稻田土壤重金屬污染治理的研究現(xiàn)狀，結(jié)合修復(fù)實(shí)踐，簡(jiǎn)要分析了稻田土壤重金屬污染的綜合防控技術(shù)，并對(duì)未來(lái)的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

水稻土；重金屬污染；土壤洗脫；原位鈍化；修復(fù)實(shí)踐

前言

隨著工業(yè)化和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，因工業(yè)廢棄物任意排放、農(nóng)田中磷肥等化肥大量使用，導(dǎo)致土壤污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重，土壤污染事件頻發(fā)，引起政府和民眾的廣泛關(guān)注，土壤污染治理已成為熱點(diǎn)和難點(diǎn)。2014年4月17日，環(huán)境保護(hù)部和國(guó)土資源部聯(lián)合公布的《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示：全國(guó)土壤總超標(biāo)率16.1%，耕地點(diǎn)位超標(biāo)率19.4%，土壤鎘超標(biāo)率7.0%。為保障土壤質(zhì)量安全，確保耕地紅線不被突破，國(guó)家采取了一系列措施加強(qiáng)土壤環(huán)境保護(hù)和污染治理：如編制土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃、加快土壤環(huán)境立法、開(kāi)展土壤污染現(xiàn)狀調(diào)查、實(shí)施土壤修復(fù)試點(diǎn)工程、加強(qiáng)土壤環(huán)境監(jiān)管等。

耕地土壤安全關(guān)系著人們的餐桌飲食。水稻是我國(guó)的第一大糧食作物，稻米安全關(guān)乎人們的健康安全。目前，綜合各種土壤修復(fù)技術(shù)，由于稻田重金屬的污染情況和污染程度存在差異性，比場(chǎng)地修復(fù)更難治理，針對(duì)稻田重金屬?gòu)?fù)合污染及重度污染的情況，單一的修復(fù)技術(shù)已不能實(shí)現(xiàn)稻田土壤重金屬的治理、確保農(nóng)產(chǎn)品的達(dá)標(biāo)生產(chǎn)，急需開(kāi)發(fā)聯(lián)合修復(fù)技術(shù)進(jìn)行綜合調(diào)控。對(duì)于耕地重金屬污染土壤的修復(fù)，原位鈍化修復(fù)技術(shù)聯(lián)合植物修復(fù)技術(shù)，輔以農(nóng)業(yè)生態(tài)調(diào)控措施的綜合修復(fù)方法將成為最具優(yōu)勢(shì)的土壤修復(fù)技術(shù)手段，未來(lái)的研究重點(diǎn)將是鈍化修復(fù)材料的研發(fā)、超富集植物的進(jìn)一步篩選及農(nóng)藝調(diào)控措施的優(yōu)化。隨著對(duì)微生物修復(fù)技術(shù)研究的進(jìn)一步深入，由于其具有成本低、無(wú)二次污染等優(yōu)勢(shì)，在某些重金屬污染場(chǎng)地修復(fù)中已逐步成為最具潛力的土壤修復(fù)技術(shù)，微生物修復(fù)技術(shù)將是未來(lái)聯(lián)合修復(fù)土壤技術(shù)中的一種重要輔助手段。

1 土壤重金屬污染領(lǐng)域研究現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于土壤重金屬污染治理的相關(guān)研究主要包括：

（1）利用特殊物質(zhì)提取重金屬，減少作物的吸收

利用某種特殊物質(zhì)提取重金屬，抑制作物對(duì)土壤中重金屬的吸收，此方法治理效果較顯著。通過(guò)吸附土壤中的重金屬或?qū)⒉豢扇艿闹亟饘俎D(zhuǎn)變?yōu)榭扇軕B(tài)和游離態(tài)，再經(jīng)過(guò)淋洗回收，減少或清除土壤中重金屬的污染，降低作物對(duì)重金屬的吸收。

（2）改變重金屬在土壤中的存在狀態(tài)，使其固定或穩(wěn)定

為達(dá)到降低重金屬在土壤環(huán)境中的遷移性和減輕作物的可利用性，通過(guò)添加一些成本低廉且環(huán)境友好的土壤修復(fù)劑，改變土壤理化性質(zhì)或改變重金屬在土壤中的存在狀態(tài)，使其固定或吸附，減少其在土壤中的活性，降低其生物有效性，減少作物對(duì)重金屬的吸收和累積。常用的土壤修復(fù)劑包括含磷化合物、石灰、動(dòng)物糞肥、金屬氧化物和生物質(zhì)炭等。

（3）通過(guò)改變種植制度，減輕重金屬污染

利用農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)，通過(guò)改變農(nóng)田耕作制度來(lái)減輕危害，如水田改旱地，連作改輪作，或?qū)嵭虚g作、套作等種植模式，或改變種植作物如種植花卉苗木等。

（4）生物修復(fù)措施，即植物修復(fù)、動(dòng)物修復(fù)、微生物修復(fù)

通過(guò)植物的揮發(fā)作用將重金屬遷移揮發(fā)至氣相中或通過(guò)植物的穩(wěn)定作用將重金屬穩(wěn)定至土壤中，阻止其在植物中累積；或通過(guò)高累積植物提取吸收重金屬將其轉(zhuǎn)化存儲(chǔ)至地上，然后對(duì)高累積植物進(jìn)行無(wú)害化處理，降低重金屬進(jìn)入農(nóng)作物的風(fēng)險(xiǎn)；通過(guò)土壤動(dòng)物群的直接（吸收、轉(zhuǎn)化和分解）或間接作用（改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤肥力，促進(jìn)植物和微生物的生長(zhǎng)）修復(fù)土壤污染；通過(guò)微生物吸收、沉淀、氧化和還原土壤中重金屬，降低土壤中重金屬的毒性。

（5）通過(guò)工程修復(fù)措施，降低土壤中重金屬的含量

在重污染區(qū)而面積較小的土壤，采用人工或機(jī)械客土，更換新土后再經(jīng)過(guò)深耕翻土，使其與污染土壤充分?jǐn)嚢杌旌?，降低土壤中重金屬的含量。此方法治理效果較明顯，但需消耗人力和財(cái)力，成本高，且易破壞土壤結(jié)構(gòu)，造成肥力下降。

2 稻田重金屬污染綜合防控技術(shù)

綜合考慮目前國(guó)內(nèi)稻田重金屬污染修復(fù)技術(shù)現(xiàn)狀，結(jié)合土壤修復(fù)的技術(shù)儲(chǔ)備和相關(guān)項(xiàng)目應(yīng)用情況，比較可行和可推廣的技術(shù)主要有：

（1）土壤洗脫技術(shù)

土壤淋洗技術(shù)適用于重金屬污染場(chǎng)地修復(fù)，尤其是砂性土壤，經(jīng)過(guò)前期研究設(shè)計(jì)及項(xiàng)目應(yīng)用——白銀市農(nóng)田重金屬污染土壤修復(fù)“化學(xué)淋洗-化學(xué)固定-生物質(zhì)改性耦合”工藝，我們?cè)谕寥懒芟醇夹g(shù)的基礎(chǔ)上自主研發(fā)設(shè)計(jì)出一套土壤洗脫工藝，該工藝流程簡(jiǎn)單，可適用于稻田土壤重金屬污染修復(fù)。該技術(shù)采取減量濃縮工藝，利用土壤洗脫劑將土壤中的重金屬洗出來(lái)，然后通過(guò)再生裝置處理回收的洗出液，去除其中的重金屬，使提取劑可再生循環(huán)利用。該技術(shù)的關(guān)鍵在于洗脫劑的選取和洗脫劑再生裝置的設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)該工藝處理后，可使土壤中重金屬污染物去除率不低于60%，且洗脫劑可再生利用，大大降低了應(yīng)用成本。

目前此工藝已在某農(nóng)田土壤修復(fù)項(xiàng)目上應(yīng)用，可有效降低土壤中的重金屬含量，使稻米中的鎘含量滿足國(guó)家《糧食衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB2715-2005）0.2mg/kg限量標(biāo)準(zhǔn)。

（2）土壤原位鈍化修復(fù)技術(shù)

原位鈍化修復(fù)技術(shù)以其修復(fù)速率快、穩(wěn)定性好、費(fèi)用較低、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用于稻田土壤修復(fù)。尤其對(duì)于中輕度重金屬污染的稻田，可實(shí)現(xiàn)“邊生產(chǎn)邊修復(fù)”，大大降低修復(fù)成本，具有較好的應(yīng)用前景。依據(jù)土壤類型、重金屬污染程度、重金屬污染種類等的差異，選用不同的重金屬穩(wěn)定化藥劑，添加不同的劑量，通過(guò)絡(luò)合、吸附、沉淀、離子交換等作用，將土壤中的活化態(tài)重金屬轉(zhuǎn)化為非活化態(tài)，降低重金屬的生物有效性，阻止其向農(nóng)作物籽實(shí)中轉(zhuǎn)移，確保糧食安全。

引進(jìn)國(guó)外的高效鈍化修復(fù)劑，目前已在北方某旱地和南方稻田分別開(kāi)展了中試示范，通過(guò)試驗(yàn)示范，效果顯著。同時(shí)我們還研制了相應(yīng)的用于治理重金屬污染的高效修復(fù)藥劑，并在重金屬污染廢水、重金屬污染廢渣、重金屬污染場(chǎng)地及稻田上均有應(yīng)用，且效果良好，后期將進(jìn)一步從藥劑的環(huán)境友好性、作用的持久性、成本的合理性及市場(chǎng)推廣的可行性等方面深入研究，優(yōu)化現(xiàn)有的修復(fù)藥劑的效果，并依托有關(guān)藥劑生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)。

（3）“離子反應(yīng) + 生物降解”復(fù)合治理技術(shù)

該技術(shù)的“離子反應(yīng)”主要是利用引進(jìn)的藥劑與重金屬充分地快速反應(yīng)，形成無(wú)害化物質(zhì)；“生物降解”是利用特定的土壤微生物菌種在土壤中快速繁殖，通過(guò)微生物的酶等使重金屬污染離子與藥劑進(jìn)一步充分反應(yīng)，并可改善土壤環(huán)境、增強(qiáng)土壤肥力等。通過(guò)將兩種技術(shù)優(yōu)化結(jié)合，用于稻田土壤重金屬污染修復(fù)，試驗(yàn)示范作物中的重金屬含量低于國(guó)家控制標(biāo)準(zhǔn)，效果顯著。該技術(shù)施工簡(jiǎn)單、反應(yīng)均勻，效果顯著且環(huán)境友好，是稻田土壤重金屬污染修復(fù)的一項(xiàng)實(shí)用技術(shù)。

3 展望

目前，稻田土壤重金屬污染治理技術(shù)大多都還停留在實(shí)驗(yàn)室及田間試驗(yàn)示范階段，真正工程化應(yīng)用的很少，所以有很大的市場(chǎng)潛力。為實(shí)現(xiàn)邊生產(chǎn)邊修復(fù)，對(duì)中輕度的重金屬污染，可研發(fā)環(huán)境友好且作用持久的高效鈍化劑；對(duì)于重度污染，可采用土壤洗脫與鈍化修復(fù)或植物修復(fù)相結(jié)合的方式；而對(duì)于微生物修復(fù)，尤其是微生物菌種的篩選及培育，還需要進(jìn)一步研究。由于土壤性質(zhì)的差異性，能夠大面積推廣的普適性技術(shù)很少，所以因地制宜開(kāi)發(fā)高效持久的稻田土壤重金屬污染綜合防控技術(shù)顯得尤為重要。

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Comprehensive Prevention and Control of Heavy Metal Pollution in Paddy Field

REN Xue-fei

(Kaitian Environmental Science &Technology Co., Ltd, Changsha 410100, China)

The paper sums up the research status of heavy metal pollution control in paddy field. In combination with remediation practices, the paper analyzes briefly the comprehensive prevention and control technology of heavy metal pollution in paddy field and makes a prospect on the future development direction.

paddy soil; heavy metal pollution; soil de-washing; in situ immobilization; remediation practice

X53

A

1006-5377（2017）03-0056-03