耕地土壤重金屬污染修復技術探究

呂雯迪

摘 要 隨著我國經濟社會不斷深入發展，建設生態文明已經成為全國范圍內的重要共識。有效治理環境污染，受到了各方的廣泛關注。在各類環境污染中，耕地土壤重金屬污染因其對農作物及人身健康的危害，已經被列入重點治理工作內容。因此，科學認識耕地土壤重金屬污染現狀，研發土壤重金屬污染修復技術，具有十分重要的現實意義。

關鍵詞 耕地土壤;重金屬;污染;修復技術

中圖分類號：X53 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.21.092

解決耕地土壤重金屬污染問題是當前環保領域的研究熱點之一。當耕地土壤受到重金屬污染，污染物將通過食物鏈直接危害人體健康和生命安全，對人們生存和經濟發展造成嚴重損失。因此，研究耕地土壤重金屬污染修復技術，對生態文明建設非常重要。

1 耕地土壤重金屬污染概述

1.1 耕地土壤重金屬污染的來源

耕地土壤重金屬污染主要是指銅、錳、汞、鉛等重金屬元素累積到土壤中，達到一定數量后污染耕地，并隨食物鏈進入植物、動物體內，最終危害人身健康和生命安全。

耕地土壤被重金屬污染的原因有多種，主要是受自然因素和人類活動的影響，這也決定了耕地土壤中重金屬來源的多樣性。從自然因素的角度來看，主要是在土壤形成的過程中，含有重金屬的巖石風化、脫落在耕地中，使重金屬元素進入土壤。而在地表徑流流經周邊的耕地時，如果上游有重金屬礦區，重金屬離子則會通過水體污染土壤。流域越大，可能造成的污染就越嚴重。而人類活動造成的重金屬污染則相對復雜，如過量使用化肥、農藥，使其中包含的重金屬原料逐漸累積在土壤中，達到一定濃度后就會造成土壤的重金屬污染;工業廢水、廢料隨意放置，其中的重金屬元素也會通過雨水沖刷、大氣沉降等進入土壤，并呈現輻射狀污染擴散，使周邊大量耕地受到污染;汽車尾氣中含有重金屬元素，在排放到大氣中后，也會隨降水進入土壤;耕地灌溉水中若重金屬含量超標，也會造成大面積的污染[1]。

1.2 耕地土壤重金屬污染的危害

耕地土壤重金屬污染不僅是生態環境的污染，也會通過食物鏈對畜禽造成威脅，并最終對人類的健康和生命造成危害。

1.2.1 對農業生態環境造成危害

重金屬元素進入耕地土壤后，會使土壤微生物和各種酶的活性下降，甚至減少土壤中的微生物數量，使土壤理化性狀嚴重惡化，導致農作物減產。同時，部分重金屬離子會對農作物生長必需的氮、磷、鉀造成影響，降低土壤肥力，威脅糧食安全。此外，耕地土壤中的重金屬元素還會隨降水、地表徑流進入水體，擴大環境污染的范圍和程度[2]。

1.2.2 對農作物和畜禽養殖造成危害

重金屬元素被農作物吸收后，會因脅迫作用降低作物抗性，使農作物病蟲害發生概率增大，導致作物減產或死亡。而糧食作物的葉、稈等飼料作物中，如重金屬含量超標，會隨食物鏈進入畜禽體內，不僅會影響畜禽產品的品質，還會威脅人類的健康。

1.2.3 對人體健康和生命安全造成危害

耕地土壤中的重金屬最終會隨食物鏈進入人體，尤其是鉛、鎘、砷、汞等重金屬，對人體健康都有十分嚴重的危害，甚至會導致死亡，給人類生命安全和經濟社會發展帶來巨大損失。

1.3 耕地土壤重金屬污染現狀

根據我國首次全國土壤污染狀況調查結果，耕地土壤重金屬污染情況不容樂觀。西南、中南地區土壤重金屬超標范圍較大;鎘、汞、砷、鉛4種無機污染物含量分布呈現從西北到東南、從東北到西南方向逐漸升高的態勢，耕地土壤環境質量堪憂。根據調查，造成耕地污染的原因，除了長期依賴農藥、化肥、除草劑、農膜等農業產業模式造成殘留污染以外，還有化工污染、流域污染、采礦挖掘等污染引發流域灌溉水源的輸入性污染。目前，土壤重金屬超標、有毒殘留物富集、土壤板結和養分不足等狀況是普遍存在的[3]。

雖然我國于2016年印發了《土壤污染防治行動計劃》，形成了大氣污染、水污染、土壤污染防治一體化格局，有力推動了耕地土壤治理與修復，并不斷取得新的成效，但仍然需要較長一個時期來檢驗治理與修復的實際效果。

2 耕地土壤重金屬污染的修復技術

我國十分重視耕地土壤重金屬污染防治工作，出臺了相關政策措施，不斷加強土壤污染防治研究，大力推廣污染治理與修復技術，形成了政府、科研、推廣、企業和農民共同參與、全面推進的工作格局。當前，修復耕地土壤重金屬污染，主要是轉化、清除土壤中的重金屬元素，恢復耕地土壤的良好理化性狀，提高耕地生產力。目前，常用的修復技術主要包括以下3種。

2.1 物理修復技術

2.1.1 客（換）土法

客（換）土法分別指客土法和換土法，適用于土壤重金屬含量較高的耕地。前者是將沒有受到重金屬污染的土壤運送至被污染的耕地中，鋪成無污染的耕作層，或將土壤混合均勻以降低重金屬含量。采用客土法修復時，要對受到污染的土壤進行處理，從而使農作物根系不接觸或少接觸受到污染的土壤，使作物達到食品安全的水平。換土法則是先鏟除、運出受到污染的土壤并進行治理，然后運來沒有受到污染的土壤并覆蓋在原耕地之上，形成無污染的耕作土層。這兩種方法均可降低耕地受到的重金屬污染程度，但因土壤中重金屬元素的殘留，仍然可能造成二次污染，難以達到根本治理的效果[4]。

2.1.2 水洗法

水洗法是指利用無污染的清水，通過灌溉、淋洗的方式降低土壤中的重金屬含量，實現土壤修復的目的。通過清水灌溉方式進行土壤修復，需要反復進行沖洗，使耕地土壤中的重金屬逐漸向深層土壤遷移，實現表層土壤的治理與修復。這種方法能在短時間內有效降低土壤中的重金屬含量，但可能造成土壤二次污染。而通過淋洗方式進行土壤修復，則需要先挖出被污染的土壤，在固定的場地、設施內對土壤進行重金屬提取、沖洗，達到修復標準后，把土壤運回原處，并對淋洗廢水進行重金屬提純和再利用。這種方法需要對場地建設、設備購置進行大量投資，但修復效果更好、更持久，且不易形成二次污染[5]。

2.1.3 深耕法

深耕法主要針對重金屬污染土層并不深厚、污染面積較小的耕地，通過深耕深翻的方式攪動上下土層，使被污染和未被污染的土壤充分混合，降低耕作土層內的重金屬污染程度。這種方法主要依靠大型深耕機具進行，較易實施。

2.1.4 其他方法

近年來，隨著對土壤重金屬污染修復技術研究的深入，熱脫附技術、土壤蒸汽浸提技術、電動力修復法、微波加熱修復技術等不斷被投入使用，部分技術顯現出較為顯著的修復效果。例如，電動力修復法，利用重金屬離子的遷移屬性，使用電極去除土壤中的銅、鋅等重金屬，成本低、周期短，應用效果較好;電熱解吸修復技術，因會破壞土壤結構和有機質，且投入高、應用范圍窄，研究熱度逐漸降低。

2.2 化學修復技術

2.2.1 固化法

固化法是向土壤中加入化學固化劑，使之與重金屬離子產生化學反應，進而生成沉淀物或吸附重金屬離子，使重金屬離子的遷移能力降低，減少對土壤的污染。為了使重金屬元素發生沉淀，需要使用固化劑來提高土壤的酸堿度，創造化學反應的土壤環境。而吸附重金屬則需要使用沸石、柿丹寧等吸附劑，把土壤中的重金屬元素吸出、固定，從而降低污染。

2.2.2 改良劑法

化學改良劑主要通過石灰類物質與重金屬產生氫氧化合物，在土壤堿性提高和土壤氧化環境下，使重金屬元素生成硫化物沉淀，消除重金屬毒性。目前，重金屬土壤污染改良劑還需要進一步研發，以減少對土壤有機質的破壞，提高修復效果。

2.3 生物修復技術

2.3.1 植物修復技術

植物修復技術是目前應用較為普遍的生物修復技術，主要是利用對重金屬具有較強吸附作用的自然植物或人工培育植物，把重金屬從土壤中吸收到植物體內，再對植株進行收割并統一處理。植物修復不僅可以吸取土壤內的重金屬，還可提高土壤肥力。目前，使用較多的植物有蜈蚣草等蕨類植物以及小黃楊、鴨腳木、亮葉忍冬等花卉植物。這些植物對各種重金屬元素的吸附轉移能力各不相同，需要根據被污染耕地的污染種類進行選擇。

2.3.2 動物修復技術

動物修復技術主要是使用蚯蚓糞便吸附重金屬的能力及其對土壤理化性狀的改善能力，作為重金屬污染土壤的修復劑。此外，蚯蚓能夠把土壤中的有機質分解為氨基酸、聚酚等化合物，并產生腐植酸，對可溶性重金屬產生吸附作用。綜合兩者的共同作用，蚯蚓可以增加土壤活性，并直接修復部分重金屬污染。

2.3.3 微生物修復技術

微生物修復是利用菌根真菌等微生物對重金屬離子的氧化還原作用和礦化作用，降低重金屬活性，減弱土壤的重金屬毒性，進而改善土壤肥力，促進植物對營養的吸收。

3 結語

隨著經濟社會的不斷發展，耕地土壤重金屬污染修復正向著技術綜合運用的方向發展。根據各地實際選用多種修復技術進行綜合治理，已經顯現出更好的適用性和修復效果。在不久的將來，我國重金屬污染修復工作將不斷取得更大的成效。

參考文獻：

[1] 張磊，張寶鋒.農田土壤重金屬污染及其修復技術比較分析[J].環境保護與循環經濟，2019，39（7）：31-36.

[2] 王興利，王晨野，吳曉晨，等.重金屬污染土壤修復技術研究進展[J].化學與生物工程，2019，36（2）：1-7，11.

[3] 陳亞剛，陳雪梅，張玉剛，等.微生物抗重金屬的生理機制[J].生物技術通報，2009（10）：60-65.

[4] 周建軍，周桔，馮仁國.我國土壤重金屬污染現狀及治理戰略[J].中國科學院院刊，2014，29（3）：315-320，350，272.

[5] 宋云，尉黎，王海見.我國重金屬污染土壤修復技術的發展現狀及選擇策略[J].環境保護，2014，42（9）：32-36.

（責任編輯：劉昀）