農(nóng)業(yè)耕地土壤重金屬污染現(xiàn)狀及修復(fù)研究

宋 岸

（廣東省環(huán)境保護工程研究設(shè)計院，廣東廣州 510635）

農(nóng)業(yè)耕地土壤重金屬污染現(xiàn)狀及修復(fù)研究

宋 岸

（廣東省環(huán)境保護工程研究設(shè)計院，廣東廣州 510635）

文章在分析當前農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染現(xiàn)狀及來源的基礎(chǔ)上，闡述了農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)和修復(fù)理念，對做好農(nóng)業(yè)耕地土壤重金屬污染修復(fù)工作具有積極意義。

農(nóng)業(yè)耕地土壤 重金屬污染 修復(fù)

隨著工業(yè)化、城市化的快速發(fā)展，重金屬污染成為我國農(nóng)業(yè)土壤污染的重要來源。根據(jù)環(huán)保部和國土資源部開展的首次全國土壤污染狀況調(diào)查發(fā)現(xiàn)，農(nóng)業(yè)耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂。農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染會降低土壤中的有益菌含量，降低土壤自凈能力，導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量的減少，威脅糧食安全和群眾健康利益。

1 農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染現(xiàn)狀

目前，我國農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染總體特征是污染程度逐步加劇，污染面積逐年擴大，污染源呈多元化發(fā)展趨勢[1]。根據(jù)2014年環(huán)保部和國土資源部聯(lián)合發(fā)布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》公布的數(shù)據(jù)顯示，全國農(nóng)業(yè)耕地重金屬污染點位超標率為19.4%，從污染的類型來看，主要以無機型為主。從超標的重金屬污染物來看，鎘、鎳、砷等無機污染物點位超標率位列前三位，分別是7%、4.8%和2.7%。受重金屬污染的耕地面積超過了1 000萬hm2，占1.2億hm2耕地面積的8.3%。每年因重金屬污染導(dǎo)致的糧食產(chǎn)量直接減少約100億kg。長三角、珠三角和京津冀等工業(yè)發(fā)達地區(qū)的農(nóng)業(yè)耕地土壤重金屬污染較為嚴重，其中，珠江三角洲達到了44.5%。可見，我國的農(nóng)業(yè)耕地土壤重金屬污染是一個大的區(qū)域范圍，且呈現(xiàn)出流域性污染趨勢。土壤重金屬污染會加劇生態(tài)健康風(fēng)險，導(dǎo)致土壤微生物群落功能、結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，影響土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，極大地降低了土壤中動物多樣性。

2 農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染來源

農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染是經(jīng)濟社會發(fā)展過程中長期累積形成的，工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)活動以及母質(zhì)風(fēng)化等因素是造成農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染或超標的重要原因。

2.1 外源污染

農(nóng)業(yè)耕地土壤重金屬污染的外源污染主要有大氣沉降、污水灌溉和化肥施用等。其中，大氣沉降是導(dǎo)致農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染的主要外源輸入因子，工業(yè)廢氣、機動車尾氣大量排放，使重金屬污染物隨著大氣沉降至土壤中導(dǎo)致土壤重金屬污染。化工、冶金、電鍍等企業(yè)發(fā)達地區(qū)的農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染明顯較嚴重。例如，北京農(nóng)田土壤中砷、銅、汞、鉛等元素的大氣干濕沉降輸入量占總輸入量的一半以上，最高達99%。污染灌溉，工業(yè)廢水以及受污染地表水水體中含有大量重金屬污染物，隨著水體流動導(dǎo)致農(nóng)業(yè)耕地重金屬污染。根據(jù)農(nóng)業(yè)部對全國污灌區(qū)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在140萬hm2的污灌區(qū)中遭受重金屬污染的土地面積占污灌區(qū)面積的64.8%。化肥中含有鉛、鎘、汞和砷等重金屬元素，化肥過量施用也是導(dǎo)致農(nóng)業(yè)耕地土壤重金屬污染的重要外源因素。全球每年進入土壤的鎘總量為66萬kg左右，經(jīng)施用化肥進入的比例高達55%左右。

2.2 內(nèi)源污染

不同自然條件下發(fā)育的土壤，其重金屬環(huán)境背景值也呈現(xiàn)出較為明顯的差異性。具體來說，內(nèi)源污染的主要影響因素有成土母質(zhì)、地形地貌、水文氣象等，其中，貴州省的土壤重金屬背景值最高。

3 農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)

農(nóng)業(yè)耕地土壤重金屬污染比空氣污染治理難度更大，危害更重，治理的周期也更長，根據(jù)治理工藝及原理的不同，目前，農(nóng)業(yè)耕地土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)主要包括自然修復(fù)、物理工程修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)和聯(lián)合修復(fù)等。

3.1 自然修復(fù)

自然修復(fù)是指被重金屬污染的土壤在沒有人為干擾的前提下，通過溫度、水分、pH等因素的自然調(diào)控使土壤中的重金屬物質(zhì)隨時間的延長而減少的修復(fù)過程。

3.2 物理工程修復(fù)

物理工程修復(fù)是指通過客土、換土、翻土及去表土、電化學(xué)法、淋洗法、熱處理、固化法、玻璃化法等物理工程措施使土壤重金屬減少的方式。例如，通過水旱輪作等改變農(nóng)業(yè)耕地的耕作制度，達到消除某些重金屬污染物毒害效果。輕度重金屬污染的耕地則可以采取深翻或換土等方法進行。物流工程修復(fù)法是效果最為顯著、穩(wěn)定、治本的一種措施，但存在二次污染和肥力降低的問題。

3.3 化學(xué)修復(fù)

化學(xué)修復(fù)是指加入土壤改良劑以改變土壤的物理、化學(xué)性質(zhì)，通過對重金屬的吸附、沉淀或共淀作用，改變重金屬在土壤中的存在狀態(tài)，從而降低其生物有效性和遷移性。例如，在酸性土壤中施用石灰，從而提高土壤中的pH值，使鎘、鋅等重金屬形成氫氧化物沉淀，降低其含量濃度。

3.4 生物修復(fù)

生物修復(fù)是指利用生物技術(shù)治理污染土壤的一種新方法，利用生物削減凈化土壤中的重金屬或降低重金屬毒性。生物修復(fù)是目前最常用的就是植物修復(fù)和微生物修復(fù)。

3.5 聯(lián)合修復(fù)

聯(lián)合修復(fù)是指通過多種修復(fù)技術(shù)共用或者以一種修復(fù)技術(shù)為主，輔以其他手段來共同治理土壤重金屬的方式。其中物理-化學(xué)、化學(xué)-植物、植物-微生物、物理-化學(xué)-生物這幾種聯(lián)合方式比較常用。

4 結(jié)語

物理工程、化學(xué)修復(fù)見效快，但費用昂貴，易產(chǎn)生二次污染，難以大規(guī)模應(yīng)用，生物修復(fù)是一種高效、新興技術(shù)，但目前處于示范階段，自然修復(fù)周期較長。因此，不能把農(nóng)業(yè)耕地土壤重金屬污染修復(fù)寄托在單一方法上，必須把各種方法結(jié)合起來，取長補短。在選擇適宜的土壤修復(fù)技術(shù)使，應(yīng)根據(jù)待修復(fù)土壤重金屬污染特點、土壤條件和修復(fù)技術(shù)的適用范圍等綜合考慮[2]，選擇最適合或聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，達到預(yù)期修復(fù)效果。

[1] 郭勇，童艷君．我國農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染現(xiàn)狀及防治對策．現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2012，（18）：220-221．

[2] 凌輝，謝文波，唐振平，等．重金屬污染土壤的修復(fù)方法及其在幾類典型土壤修復(fù)中的應(yīng)用．四川環(huán)境，2012,31（1）：118-122.