選對措施“圍剿”土壤重金屬

王睿+賈小紅++崔良滿++白文軍

北京市正在發展都市型現代農業，農業生產由數量型向質量型轉變，土壤環境質量受到越來越多的關注。其中，土壤重金屬污染因具有潛伏性、不可抗逆性、長期性以及影響后果嚴重等特點而受到高度重視。土壤中的重金屬能從土壤遷移到其他生態系統組成部分中（如地下水、植物等），并被作物吸收和富集，最終通過食物鏈影響人類健康。掌握土壤重金屬污染狀況并提出有效解決措施已是農業生產的先行條件和必要基礎。

一、密云區菜田污染現狀

北京市密云區菜田面積達3.7萬畝，涉及17個鎮、124個村。我們對密云30個蔬菜園區土壤中重金屬元素鎘（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、銅（Cu）、鉛（Pb）、鉻（Cr）、鋅（Zn）、鎳（Ni）含量進行測定，并按照國家相關標準對土壤環境質量及潛在生態風險進行評價。結果顯示，研究區內鎘（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、銅（Cu）、鉛（Pb）、鉻（Cr）、鋅（Zn）、鎳（Ni）含量平均值分別為0.11、0.06、5.97、24.45、20.79、67.68、83.34、22.18 毫克/千克，均未超出土壤環境質量國家二級標準限值，土壤質量達到了保障農業生產、維護人體健康的安全水平。但與北京市土壤重金屬背景值相比，銅（Cu）、鉻（Cr）、鋅（Zn）元素含量平均值分別為北京環境背景值[鎘（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、銅（Cu）、鉛（Pb）、鉻（Cr）、鋅（Zn）、鎳（Ni）元素背景值0.119、0.08、7.09、18.7、24.6、66.7、57.5、26.8毫克/千克]的1.31、1.01、1.45倍，超出環境背景值的比例分別為66.7%、43.3%、93.3%，甚至有小部分區域達到了中度污染和重度污染水平。若考慮重金屬的環境毒性，鎘（Cd）和汞（Hg）的潛在風險貢獻率[鎘（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、銅（Cu）、鉛（Pb）、鉻（Cr）、鋅（Zn）、鎳（Ni）的潛在生態風險系數分別為27.57、28.93、8.42、6.54、4.23、2.03、1.45、4.14，風險系數越大，潛在風險越高]較高，有小部分區域達到了一般潛在風險級別。總體來說，密云菜園土壤受到一定人類活動影響，重金屬有所累積，尤其對銅（Cu）、鉻（Cr）、鋅（Zn）、鎘（Cd）、汞（Hg）的污染應引起重視。

二、重金屬從何而來

土壤中重金屬的主要來源為以下五個方面：

1. 污水灌溉

包括城市生活污水、工業廢水、石油化工污水等，尤其在我國的北方地區，由于水資源嚴重短缺，采用工礦業污水灌溉農田的情況十分普遍。

2. 大氣沉降

如工廠廢氣、汽車尾氣等，成分復雜且遷移擴散面大，通過自然沉降和降水進入土壤造成污染。

3. 化肥不合理施用

尤其是一些磷肥、鉀肥和復合肥，其原料礦石中含有一定量的鎘（Cd）、鉻（Cr）、鉛（Pb）、砷（As）等重金屬，在長時間的傳遞和富集后，污染問題隨即顯現出來。

4. 畜禽糞便和有機肥

目前，一些含銅（Cu）、鋅（Zn）、砷（As）制劑常作為飼料添加劑在飼料生產中廣泛應用，以殺死畜禽體內的寄生蟲，促進牲畜生長，這使得畜禽糞便及有機肥中的重金屬含量明顯增加。

5. 農藥

農藥中常含有各類重金屬元素，如福美砷等含砷農藥、醋酸苯汞等有機汞殺菌劑、波爾多液等無機銅素殺菌劑和丙森鋅等含鋅農藥，如施用不當，便會引起污染；此外，還有工業廢渣、電子垃圾、地下水等也是土壤重金屬污染的重要來源。

密云區的農業生態環境質量普查結果顯示，區域內工礦企業污染較少、農藥施用量較少、養殖場數量多。土壤重金屬污染主要來源為化肥、有機肥的施用和畜禽養殖業的廢棄物，尤其是有機肥的投入量過高，在北京郊區各區中僅次于大興，排名第二；此外，部分農灌水質存在潛在砷（As）、汞（Hg）污染。

三、污染土壤怎樣種出安全農產品

在農業生產中，對已受到一定程度污染的土壤，通過有效措施可以大大降低重金屬對農作物的毒害。

1. 科學合理施肥

化肥與有機肥配合施用、科學配比、平衡施肥，改變大量、過量施肥的傳統習慣，不使用未經無害化處理的有機肥料及不符合相應標準的化肥。

此外，不同化肥品種在重金屬含量和化學性質上存在一定差異，對土壤中的重金屬數量和有效性可產生不同程度的影響。有研究表明，施用銨態氮肥能降低作物根際土壤pH值，提高作物根際重金屬活性，促進作物吸收，而硝態氮肥則相反。因此不同類型化肥的選擇供應也可作為控制作物吸收重金屬的一種措施。

2. 施用生物有機肥

生物有機肥是指以動植物殘體為來源并經無害化處理、腐熟的有機物與特定功能微生物復合而成的肥料，兼具微生物效應和有機肥效應。研究發現生物有機肥可以改變重金屬的存在形態且對重金屬有很強的吸附性能，從而使重金屬無法進入食物鏈。但對于不同性質的土壤和不同種類的重金屬，修復效果也不同，因此要有針對性的選擇合適的生物有機肥。

3. 秸稈還田

還田的秸稈在腐熟分解過程中產生的有機酸、糖類及含氮、硫雜環化合物，能與金屬氧化物、金屬氫氧化物及礦物的金屬離子發生絡合反應，改變土壤重金屬的形態，降低其生物有效性，從而減少其對土壤生物和農作物的毒害。在秸稈腐熟過程中，可施入適量石灰，以減輕有機酸對作物根系的毒害作用。

4. 深耕、深翻

深耕、深翻土壤使聚集在土壤表層的重金屬分散到更深的土層，從而降低重金屬濃度。深耕深翻還能降低土壤容重、調節土壤含水量、加速土壤有機物腐殖化過程、提高土壤有機質含量。此方法適用于重金屬背景值較低或底層重金屬濃度較低的土壤。

5. 施用石灰

土壤中的重金屬一部分以陽離子形式存在，這部分重金屬的遷移性大、生物可利用性高、危害最大。在蔬菜保護地，長期施肥使北方堿性土壤酸化，加入少量石灰性物質，可提高土壤pH值，促進重金屬生成碳酸鹽、氫氧化物而沉淀，降低土壤中重金屬的有效性，從而抑制作物對重金屬的吸收。須注意的是，不宜連續大量施用，否則會破壞土壤結構，不利于作物生長。

四、土壤重金屬污染如何修復

目前，土壤重金屬污染主要采用物理工程措施、化學治理措施、生物修復措施進行治理。

1. 物理工程措施

物理工程措施主要有兩種：

①客土、換土法。即在被污染的土壤上覆蓋非污染土壤或挖除污染土壤而換上非污染土壤，此方法切實有效，但需花費大量人力財力，只適用于小面積嚴重污染土壤的治理。

②電動力學法。即在土壤中插入一些電極，把低強度直流電導入土壤以清除污染物，此方法不適于砂性土壤。

2. 化學治理措施

化學治理措施是利用化學提取修復方法，即運用試劑和土壤中的重金屬作用，形成溶解性的重金屬離子或重金屬——試劑絡合物，最后從提取液中回收重金屬，并循環利用提取液。此方法費用較低，僅適用于砂性土壤等滲透系數大的土壤或輕質土壤的地表污染修復。

3. 生物修復

生物修復主要包括微生物修復和植物修復。

①微生物修復是通過改變重金屬存在的氧化還原狀態及吸附作用降低重金屬的毒性。

②植物修復包括植物萃取、根際過濾、植物蒸發和植物固定。植物萃取是利用植物對重金屬的積累或超積累作用將土壤中的重金屬萃取出來，富集并轉移到植物可收割部分；根際過濾是利用超積累植物或耐重金屬植物從土壤溶液中吸收沉淀和富集有毒重金屬；植物蒸發是利用一些植物來促進重金屬轉變為可揮發形態，揮發出土壤和植物表面；植物固定是利用植物降低重金屬活性，減少二次污染。

第一作者簡介：王睿，碩士研究生，主要從事土肥技術研究與推廣工作。聯系地址：王 睿 賈小紅 北京市土肥工作站 郵編：100029；崔良滿 北京市密云區農業環境保護站 郵編：101500；白文軍 北京市農業局宣傳教育中心 郵編：100029。