我國(guó)農(nóng)田土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)研究

摘要：污染物的肆意排放導(dǎo)致土壤的重金屬污染不斷加劇，農(nóng)田土壤重污染的面積進(jìn)一步擴(kuò)大，直接影響農(nóng)作物的產(chǎn)量以及品質(zhì)，對(duì)人身健康造成嚴(yán)重的威脅。然而，所處地區(qū)不同，污染程度也不盡相同。對(duì)程度不同的農(nóng)田土壤重金屬進(jìn)行修復(fù)，一方面能夠有效提升修復(fù)效率，另一方面能夠節(jié)省資金成本。因此，對(duì)不同程度農(nóng)田土壤重金屬技術(shù)進(jìn)行深入探究，具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：污染程度；農(nóng)田土壤；重金屬；修復(fù)技術(shù)

中圖分類號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2018）07-0103-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.060

Study on remediation technology of heavy metal pollution in farmland soil in China

Zou Tongjing

（Zigong City Environmental Monitoring Center Station， Zigong Sichuan 643000，China）

Abstract： Bulk contaminants have been intentionally discharged but no preventive measures have been implemented. This has led to an increase in soil heavy metal pollution and an increase in the area of heavily polluted farmland soil. Based on this situation， our country has begun to focus on the management of soil pollution. However， the pollution varies from location to location. Rehabilitating heavy metals in agricultural soils of varying degrees can， on the one hand， effectively improve the efficiency of rehabilitation and， on the other hand， save money. Therefore， it is of great significance to in-depth exploration of soil heavy metal technologies in different degrees of farmland.

Keywords： Pollution degree； Farmland soil； Heavy metals； Repair technology

隨著城鎮(zhèn)化、工業(yè)化、農(nóng)業(yè)的集約化發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越受到人們關(guān)注，重金屬引起的土壤污染也日益成為環(huán)境、土壤科學(xué)工作者們研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。土壤一方面為人類提供豐富的生活和生產(chǎn)資源，另一方面也成為人類排放各種污染物的承載者。盡管土壤有一定的自凈作用，但這種凈化能力是有一定限度的，當(dāng)進(jìn)入土壤中污染物質(zhì)的數(shù)量超過(guò)其本身承載力時(shí)，土壤就會(huì)被污染，其功能就會(huì)發(fā)生質(zhì)的變化，進(jìn)而嚴(yán)重威脅著人類生產(chǎn)和身體健康[1-2]。尤其當(dāng)前農(nóng)田土壤重金屬污染日益嚴(yán)重，但農(nóng)田重金屬污染修復(fù)技術(shù)還不夠完善，針對(duì)農(nóng)田土壤重金屬污染程度不同，應(yīng)采取不同的修復(fù)技術(shù)。

1 當(dāng)前我國(guó)農(nóng)田重金屬污染情況以及危害

1.1 農(nóng)田土壤重金屬污染現(xiàn)狀分析

伴隨著化肥、農(nóng)藥等化學(xué)產(chǎn)品的大批量使用，重金屬大氣沉降不斷增多，工業(yè)廢水、污泥臟水等污染物的肆意排放等，導(dǎo)致農(nóng)田土壤重金屬的污染情況日漸惡劣。農(nóng)田土壤重金屬污染物主要有Cr、Pb、Ni、Cd、Cu、Hg、As、Zn等金屬，這些污染物在污水灌溉、大氣沉降以及固體廢棄物等使用農(nóng)用物質(zhì)灌溉的過(guò)程中污染農(nóng)田[3]。我國(guó)現(xiàn)階段重金屬污染問(wèn)題較為嚴(yán)重，受污染的耕地面積占全部耕地的1/5，每年因重金屬污染而損失的糧食約1200萬(wàn)t，直接經(jīng)濟(jì)損失200億元以上，嚴(yán)重影響了我國(guó)糧食安全生產(chǎn)[4]。

1.2 土壤污染破壞食品安全

當(dāng)前階段，我國(guó)諸多的城市周邊土壤受到嚴(yán)重污染，一些地方的水果、糧食以及蔬菜等農(nóng)作物中含有的重金屬已經(jīng)嚴(yán)重超標(biāo)。近年來(lái)，我國(guó)一些地區(qū)開(kāi)始對(duì)郊區(qū)農(nóng)作物種植地中的重金屬含量展開(kāi)調(diào)查，例如我國(guó)遼寧省沈陽(yáng)市的蔬菜，被檢測(cè)出受Hg、Zn、Pb、Cd等重金屬污染較為嚴(yán)重，其中蔬菜的綜合超標(biāo)率已經(jīng)高達(dá)36%左右[5-6]。

1.3 重金屬威脅人體安全

Cd與Pd含有毒素物質(zhì)較重，一旦在腎臟或者肝臟內(nèi)累積過(guò)量，就會(huì)對(duì)人體器官造成一定的傷害。日本釜山市就曾因?yàn)槭秤贸康腃d超標(biāo)食品，導(dǎo)致“痛痛病”的發(fā)生。Cd過(guò)量，還會(huì)引發(fā)貧血、腸胃病、肺氣腫以及高血壓等疾病，對(duì)人體造成嚴(yán)重?fù)p害。若食用含鉛過(guò)量的食品，也會(huì)導(dǎo)致人體智力發(fā)育受阻以及行為異常等問(wèn)題。

2 農(nóng)田土壤重金屬輕度污染修復(fù)的對(duì)策

針對(duì)當(dāng)前未受到污染的農(nóng)用地，應(yīng)強(qiáng)化保護(hù)力度，安置污染阻控設(shè)施，隔斷污染源。針對(duì)中輕度農(nóng)田重金屬污染，可按照“生產(chǎn)-修復(fù)-監(jiān)測(cè)-評(píng)價(jià)”的基本思路進(jìn)行 [7]。

2.1 采用植物阻控—富集移除修復(fù)法

經(jīng)過(guò)相關(guān)的研究發(fā)現(xiàn)，作物之間對(duì)重金屬的積累與吸附存在一定的差異。根據(jù)Cd積累量不同，可將作物分為：高富集型，如菊類、茄科、十字花科以及黎類等；中等富集型，傘形科、百合科等；低富集型，豆科類等。將超富集型植物與低積累作物進(jìn)行間套作，主要用于對(duì)農(nóng)田重金屬污染修復(fù)，能夠提高食品的安全與質(zhì)量，并且能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)與修復(fù)同時(shí)進(jìn)行的目的。利用超富集植物與農(nóng)作物間作，是一種具有經(jīng)濟(jì)適用的種植方式，能夠強(qiáng)化修復(fù)的效果，并確保農(nóng)產(chǎn)品的安全。

2.2 采用土壤鈍化—植物阻控修復(fù)法

2.2.1 運(yùn)用鈍化劑進(jìn)行修復(fù)

采用鋼渣對(duì)Cd、Cu、Pb、Zn等重金屬污染的土壤進(jìn)行處理后發(fā)現(xiàn)，土壤pH值和鋼渣添加量不斷增加的同時(shí)，土壤重金屬生物的有效生態(tài)量也在持續(xù)減少。如果采用單調(diào)的鈍化劑對(duì)復(fù)合型重金屬的修復(fù)相對(duì)較差，因此可將鈍化劑配合使用，既可以強(qiáng)化修復(fù)重金屬污染，又能提高修復(fù)效率[8]。

2.2.2 運(yùn)用微生物進(jìn)行修復(fù)

微生物通常生長(zhǎng)在相對(duì)極端的環(huán)境當(dāng)中，在重金屬污染修復(fù)中，有效利用微生物技術(shù)，具有重要的作用[9]?？蓪⑽⑸镄迯?fù)技術(shù)與其他方法進(jìn)行結(jié)合，提升微生物技術(shù)的應(yīng)用效率。例如，將微生物原位修復(fù)與化學(xué)固定配合的重金屬污染修復(fù)技術(shù)（即MICP）進(jìn)行有效結(jié)合，可以提升土壤中Pb的固定率。

2.3 采用農(nóng)藝措施強(qiáng)化修復(fù)法

經(jīng)過(guò)實(shí)踐顯示，秸稈還田、噴灑農(nóng)藥以及施肥等舉措，可以強(qiáng)化土壤的理化性質(zhì)，并有效提升土壤的肥沃度，在一定程度上緩解重金屬對(duì)植物的破壞，并且強(qiáng)化土壤重金屬的活躍度，促進(jìn)植物吸收養(yǎng)分，進(jìn)而不斷提升植物修復(fù)的整體效率。在當(dāng)前階段，我國(guó)化肥使用技術(shù)發(fā)展越發(fā)成熟，實(shí)際使用的成本較低，并且對(duì)土壤的擾動(dòng)相對(duì)較小，是一種實(shí)用性較強(qiáng)的修復(fù)方法。

3 農(nóng)田土壤重金屬重度污染修復(fù)的對(duì)策

3.1 采用植物阻控—高效鈍化修復(fù)法

針對(duì)我國(guó)一些污染地區(qū)，可將農(nóng)產(chǎn)品更換為對(duì)重金屬抗性較強(qiáng)的非食用農(nóng)產(chǎn)品，例如花卉、綠化植物、苗木以及桑麻等。有效運(yùn)用復(fù)合鈍化劑、微生物修復(fù)劑以及納米材料等高效鈍化法，能夠極大降低農(nóng)田內(nèi)的重金屬含量。例如，陶瓷納米材料，本身具備沙粒結(jié)構(gòu)較為特殊，緩釋性較強(qiáng)，可以有效修復(fù)重金屬污染。對(duì)于一些正常生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品的地區(qū)，應(yīng)按照當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境，選取高耐性經(jīng)濟(jì)作物或者適宜生長(zhǎng)的低積累產(chǎn)品等，結(jié)合施肥或者農(nóng)藥等農(nóng)藝措施，與高效鈍化劑共同修復(fù)污染。

3.2 超積累植物—化學(xué)螯合劑強(qiáng)化法

螯合劑的活化作用主要是通過(guò)螯合劑與土壤溶液中的重金屬離子結(jié)合，降低土壤液相中的金屬離子濃度，活化土壤中的金屬，使重金屬?gòu)耐寥李w粒表面解析，由難移動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢苿?dòng)態(tài)，提高了重金屬的植物有效性，進(jìn)而提高超積累植物對(duì)重金屬的提取能力，達(dá)到修復(fù)污染土壤的目的。目前，常用的螯合劑主要有兩種類型：一類是天然螯合劑，主要為一些低分子有機(jī)酸；另一類為人工合成螯合劑，如EDTA、DTPA等。

3.3 物理修復(fù)法

物理修復(fù)法主要包括深耕翻土法、隔離包埋法、熱力恢復(fù)法以及客土法等。對(duì)于面積較小的金屬重度污染土壤，可以采用熱力恢復(fù)法以及換土法等。對(duì)灌區(qū)土壤重金屬研究后發(fā)現(xiàn)，將含有鎘污染的土層換土以后種植水稻，可使水稻中的鎘含量減少一半左右。而熱力恢復(fù)法，主要用于對(duì)揮發(fā)性重金屬污染進(jìn)行治理，并且經(jīng)過(guò)此方法治理后的土壤仍然可以正常耕作。

物理修復(fù)法能夠高效去除重金屬，修復(fù)效果徹底，但存在不足之處就是，所用費(fèi)用較高，工程量大，并且只能治理面積較小的污染田塊。除此之外，經(jīng)物理修復(fù)法修復(fù)后的土壤，雖然金屬含量有所降低，然而卻仍然與我國(guó)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)不符合，因此應(yīng)采用如植物修復(fù)或者化學(xué)修復(fù)等技術(shù)進(jìn)行修復(fù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，治理人員應(yīng)從根源開(kāi)始對(duì)重金屬污染進(jìn)行全面控制，并且對(duì)未被污染的土壤應(yīng)加以保護(hù)。與此同時(shí)，對(duì)已經(jīng)被污染的土壤，應(yīng)深入探究重金屬污染的情況，強(qiáng)化勘察工作、監(jiān)測(cè)工作以及評(píng)估工作等。可借助互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，針對(duì)不同污染程度的農(nóng)田土壤重金屬進(jìn)行合理劃分，并且制定相應(yīng)的治理計(jì)劃，分層次進(jìn)行科學(xué)治理，保證農(nóng)田土壤的安全性。

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收稿日期：2018-05-28

作者簡(jiǎn)介：鄒同靜（1985-），女，碩士，工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境保護(hù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)。