論稻田重金屬污染的綜合防控

任雪菲

（凱天環保科技股份有限公司，長沙 410100）

論稻田重金屬污染的綜合防控

任雪菲

（凱天環保科技股份有限公司，長沙 410100）

概況了稻田土壤重金屬污染治理的研究現狀，結合修復實踐，簡要分析了稻田土壤重金屬污染的綜合防控技術，并對未來的發展方向進行了展望。

水稻土；重金屬污染；土壤洗脫；原位鈍化；修復實踐

前言

隨著工業化和經濟的快速發展，因工業廢棄物任意排放、農田中磷肥等化肥大量使用，導致土壤污染問題日趨嚴重，土壤污染事件頻發，引起政府和民眾的廣泛關注，土壤污染治理已成為熱點和難點。2014年4月17日，環境保護部和國土資源部聯合公布的《全國土壤污染狀況調查公報》顯示：全國土壤總超標率16.1%，耕地點位超標率19.4%，土壤鎘超標率7.0%。為保障土壤質量安全，確保耕地紅線不被突破，國家采取了一系列措施加強土壤環境保護和污染治理：如編制土壤污染防治行動計劃、加快土壤環境立法、開展土壤污染現狀調查、實施土壤修復試點工程、加強土壤環境監管等。

耕地土壤安全關系著人們的餐桌飲食。水稻是我國的第一大糧食作物，稻米安全關乎人們的健康安全。目前，綜合各種土壤修復技術，由于稻田重金屬的污染情況和污染程度存在差異性，比場地修復更難治理，針對稻田重金屬復合污染及重度污染的情況，單一的修復技術已不能實現稻田土壤重金屬的治理、確保農產品的達標生產，急需開發聯合修復技術進行綜合調控。對于耕地重金屬污染土壤的修復，原位鈍化修復技術聯合植物修復技術，輔以農業生態調控措施的綜合修復方法將成為最具優勢的土壤修復技術手段，未來的研究重點將是鈍化修復材料的研發、超富集植物的進一步篩選及農藝調控措施的優化。隨著對微生物修復技術研究的進一步深入，由于其具有成本低、無二次污染等優勢，在某些重金屬污染場地修復中已逐步成為最具潛力的土壤修復技術，微生物修復技術將是未來聯合修復土壤技術中的一種重要輔助手段。

1 土壤重金屬污染領域研究現狀

目前，國內外關于土壤重金屬污染治理的相關研究主要包括：

（1）利用特殊物質提取重金屬，減少作物的吸收

利用某種特殊物質提取重金屬，抑制作物對土壤中重金屬的吸收，此方法治理效果較顯著。通過吸附土壤中的重金屬或將不可溶的重金屬轉變為可溶態和游離態，再經過淋洗回收，減少或清除土壤中重金屬的污染，降低作物對重金屬的吸收。

（2）改變重金屬在土壤中的存在狀態，使其固定或穩定

為達到降低重金屬在土壤環境中的遷移性和減輕作物的可利用性，通過添加一些成本低廉且環境友好的土壤修復劑，改變土壤理化性質或改變重金屬在土壤中的存在狀態，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，減少作物對重金屬的吸收和累積。常用的土壤修復劑包括含磷化合物、石灰、動物糞肥、金屬氧化物和生物質炭等。

（3）通過改變種植制度，減輕重金屬污染

利用農業生態修復，通過改變農田耕作制度來減輕危害，如水田改旱地，連作改輪作，或實行間作、套作等種植模式，或改變種植作物如種植花卉苗木等。

（4）生物修復措施，即植物修復、動物修復、微生物修復

通過植物的揮發作用將重金屬遷移揮發至氣相中或通過植物的穩定作用將重金屬穩定至土壤中，阻止其在植物中累積；或通過高累積植物提取吸收重金屬將其轉化存儲至地上，然后對高累積植物進行無害化處理，降低重金屬進入農作物的風險；通過土壤動物群的直接（吸收、轉化和分解）或間接作用（改善土壤理化性質，提高土壤肥力，促進植物和微生物的生長）修復土壤污染；通過微生物吸收、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）通過工程修復措施，降低土壤中重金屬的含量

在重污染區而面積較小的土壤，采用人工或機械客土，更換新土后再經過深耕翻土，使其與污染土壤充分攪拌混合，降低土壤中重金屬的含量。此方法治理效果較明顯，但需消耗人力和財力，成本高，且易破壞土壤結構，造成肥力下降。

2 稻田重金屬污染綜合防控技術

綜合考慮目前國內稻田重金屬污染修復技術現狀，結合土壤修復的技術儲備和相關項目應用情況，比較可行和可推廣的技術主要有：

（1）土壤洗脫技術

土壤淋洗技術適用于重金屬污染場地修復，尤其是砂性土壤，經過前期研究設計及項目應用——白銀市農田重金屬污染土壤修復“化學淋洗-化學固定-生物質改性耦合”工藝，我們在土壤淋洗技術的基礎上自主研發設計出一套土壤洗脫工藝，該工藝流程簡單，可適用于稻田土壤重金屬污染修復。該技術采取減量濃縮工藝，利用土壤洗脫劑將土壤中的重金屬洗出來，然后通過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利用。該技術的關鍵在于洗脫劑的選取和洗脫劑再生裝置的設計。經過該工藝處理后，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，大大降低了應用成本。

目前此工藝已在某農田土壤修復項目上應用，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家《糧食衛生標準》（GB2715-2005）0.2mg/kg限量標準。

（2）土壤原位鈍化修復技術

原位鈍化修復技術以其修復速率快、穩定性好、費用較低、操作簡單等優勢廣泛應用于稻田土壤修復。尤其對于中輕度重金屬污染的稻田，可實現“邊生產邊修復”，大大降低修復成本，具有較好的應用前景。依據土壤類型、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定化藥劑，添加不同的劑量，通過絡合、吸附、沉淀、離子交換等作用，將土壤中的活化態重金屬轉化為非活化態，降低重金屬的生物有效性，阻止其向農作物籽實中轉移，確保糧食安全。

引進國外的高效鈍化修復劑，目前已在北方某旱地和南方稻田分別開展了中試示范，通過試驗示范，效果顯著。同時我們還研制了相應的用于治理重金屬污染的高效修復藥劑，并在重金屬污染廢水、重金屬污染廢渣、重金屬污染場地及稻田上均有應用，且效果良好，后期將進一步從藥劑的環境友好性、作用的持久性、成本的合理性及市場推廣的可行性等方面深入研究，優化現有的修復藥劑的效果，并依托有關藥劑生產線進行生產。

（3）“離子反應 + 生物降解”復合治理技術

該技術的“離子反應”主要是利用引進的藥劑與重金屬充分地快速反應，形成無害化物質；“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，通過微生物的酶等使重金屬污染離子與藥劑進一步充分反應，并可改善土壤環境、增強土壤肥力等。通過將兩種技術優化結合，用于稻田土壤重金屬污染修復，試驗示范作物中的重金屬含量低于國家控制標準，效果顯著。該技術施工簡單、反應均勻，效果顯著且環境友好，是稻田土壤重金屬污染修復的一項實用技術。

3 展望

目前，稻田土壤重金屬污染治理技術大多都還停留在實驗室及田間試驗示范階段，真正工程化應用的很少，所以有很大的市場潛力。為實現邊生產邊修復，對中輕度的重金屬污染，可研發環境友好且作用持久的高效鈍化劑；對于重度污染，可采用土壤洗脫與鈍化修復或植物修復相結合的方式；而對于微生物修復，尤其是微生物菌種的篩選及培育，還需要進一步研究。由于土壤性質的差異性，能夠大面積推廣的普適性技術很少，所以因地制宜開發高效持久的稻田土壤重金屬污染綜合防控技術顯得尤為重要。

[1] He Mao et al.Immobilization of Pb and Cd in Contaminated Soil Using Nano-Crystallite Hydroxyapatite[J].Procedia Environmental Sciences, 2013,(18):657-665.

[2] Zhou Hang et al. Effects of combined amendments on heavy metal accumulation in rice (Oryza sativa L.) planted on contaminated paddy soil[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety,2014(101),226-232.

[3] Amanullah MAHAR et al.Immobilization of Lead and Cadmium in Contaminated Soil Using Amendments A Review[J].Pedosphere, 2015, 25(4): 555-568.

[4] Yang Zhihui et al. Remediation of Heavy Metal Contamination in Calcareous Soil by Washing with Reagents:A Column Washing[J].Procedia Environmental Sciences, 2012(16): 778-785.

[5] 黃益宗，郝曉偉，雷鳴，等.重金屬污染土壤修復技術及其修復實踐[J].農業環境科學學報，2013，32（3）: 409-417.

[6] 殷飛，王海娟，李燕燕，等.不同鈍化劑對重金屬復合污染土壤的修復效應研究[J].農業環境科學學報，2015，34（3）：438-448.

[7] 韓君，梁學峰，徐應明，等.黏土礦物原位修復鎘污染稻田及其對土壤氮磷和酶活性的影響[J].環境科學學報，34(11)：2853-2860.

[8] 陳麗莉，俄勝哲.中國土壤重金屬污染現狀及生物修復技術研究進展[J]. 現代農業科學，2009（3）：139-140，146.

[9] 王欣，郭敏，項鐵麗，等.土壤重金屬污染生物修復技術綜述[A].中國環境科學學會2013學術年會論文集（第五卷）[C].2013.

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