耕地土壤重金屬污染現狀及治理修復措施

袁雄輝 王 樂 萬里平

（江西正合生態農業有限公司，江西新余 338000）

1 耕地土壤重金屬污染現狀

目前，耕地污染形勢嚴峻，全國受污染的耕地約2 000萬hm2，約占耕地總面積的1/5，不同程度的受鎘（Cd）、鉻（Cr）、鉛（Pb）、砷（As）、汞（Hg）、硒（Se）、鋅（Zn）及銅（Cu）等重金屬污染[1]。據2014 年國家環境保護部和國土資源部發布的《全國土壤污染狀況調查公報》顯示，我國耕地土壤的點位超標率為19.40%，鎘、鎳、砷是排在前三位的主要重金屬污染物，主要以無機型重金屬污染物為主。其中，鎘污染點位超標率最為嚴重，達7.00%，但其重度污染點位相對較少，大多仍處于中、輕度或輕微Cd 污染狀態[2]。

2 耕地土壤重金屬污染成因

2.1 大氣中重金屬沉降 工礦企業生產、汽車尾氣排放產生的大量含重金屬的有害氣體及汽車輪胎磨損產生的粉塵等是大氣中重金屬的主要來源。大氣中重金屬主要分布在工礦企業的周圍和公路、鐵路的兩側，在全國土壤狀況調查的267 條干線公路兩側的1 578 個土壤點位中超標點位占20.30%[3]。有些較細微的含重金屬粉塵顆粒可隨風擴散至周邊地區成條帶狀分布，距污染源越遠重金屬污染強度越弱。大氣中的重金屬經過自然沉降和雨淋沉降可進入周邊耕地土壤，隨著時間的推移，重金屬在耕地土壤中疊加累積造成污染。

2.2 農業投入品的使用 施用含有鉛、汞、鎘、砷等的農藥和不合理施用化肥，均可導致耕地土壤中重金屬污染。一些農藥中含有Cd、Hg、As、Pb、Zn 等重金屬，磷肥中Cd 的含量往往較高，而氮肥中Pb 的含量較高，隨著化肥的加量施用導致耕地重金屬含量上升[4]。畜禽養殖業喂養的飼料中往往添加一些含Cu、Cd、Pb、Hg、As、Zn 的添加劑，進入畜禽身體后有一部分被畜禽吸收，而未吸收的則通過畜禽糞便排放加工成有機肥或直接當作肥料施用于耕地，從而導致耕地土壤中重金屬的積累。我國農產品產地土壤中55.00%的Cd、69.00%的Cu 和51.00%的Zn 均由有機肥輸入[5]。此外，農膜施用也是導致農產品產地土壤重金屬污染的一個重要原因。據統計，我國農膜年殘留量高達35 萬t，殘膜率達42.00%，大量殘膜遺留在農田0 ～30 cm 的耕作層[6]。農用塑料薄膜生產過程中會添加含Pb、Cd 等重金屬熱穩定劑，在耕地上使用塑料膜搭建大棚及鋪設地膜均可能造成耕地土壤污染。

2.3 含重金屬水源灌溉 工業企業在生產作業時會產生一些含重金屬的廢水，其往往未經嚴格處理就直接排放至河流中，隨著灌溉溝渠進入耕地中，進而造成耕地重金屬污染。另外，有些耕地周邊存在采礦行為，一些洗礦廢水及雨水沖刷露天堆放的尾礦產生的廢水流入周邊作為灌溉水源甚至直接流入耕地，導致耕地重金屬含量增加。

3 耕地土壤重金屬治理修復措施

對于已污染的耕地而言，只有恢復土壤的生態功能，才能繼續用于農業生產。目前，耕地土壤重金屬治理修復措施主要包括物理修復技術、化學修復技術、植物修復技術、微生物修復技術、農藝調控技術。

3.1 物理修復技術 物理修復是一種早期就開始使用的治本修復技術，針對污染比較嚴重且面積較小的地塊修復效果明顯，且適應性廣[7]。物理修復技術主要分為工程物理技術、電動修復技術及電磁修復技術。工程物理技術包含排土、換土、混土、客土和深耕翻土法，排土、換土、混土、客土適用于重度污染區域，深耕翻土適用于輕度污染的耕地土壤。電動治理技術為原位治理技術，比較適合物低滲透性的黏土和淤泥土治理，目前在治理Cu、Pb、Cd、As 污染上具有較好的效果[8]。電磁修復技術適合修復受Hg、Se 等可揮發性重金屬污染的土壤，操作簡單、經濟可行[9]。

3.2 化學修復技術 化學修復主要通過添加一些鈍化劑等化學物質與耕地中的重金屬發生物理化學反應降低重金屬的活躍性，改變重金屬的存在形態，從而阻止其向作物遷移轉化，以減輕重金屬污染對生態和環境的危害。目前，原位化學固定修復方法應用較為廣泛，該方法不僅成本低、易于實施，且修復效果明顯，特別適用于大面積中輕度的重金屬污染污染治理。此外，鈍化劑還可同時鈍化多種性質相近的重金屬帶來的復合污染，因此鈍化技術具有明顯的技術優勢[10]。鈍化劑的材料一般包括碳酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽、硫酸鹽、沸石等黏土礦物及有機肥等有機物料，這些材料一般重金屬含量可控，不會產生二次污染。

3.3 植物修復技術 植物修復技術是一種利用自然生長植物或遺傳工程培育植物修復重金屬污染土壤環境的技術總稱，其核心是利用某些可以忍耐和超積累有毒元素的植物清除污染物[11]。在受污染的耕地中種植重金屬富集性較高且耐受性較強的植物可到一定的修復治理效果且成本較低，產生的積累重金屬植物可統一處理，修復完成后不影響耕地繼續耕作。植物修復技術經濟有效，不僅可以移除土壤中的重金屬，而且還可綠化環境，但一般治理修復時間會相對較長。

3.4 微生物修復技術 微生物修復技術是利用微生物對重金屬的吸附、轉化來減弱耕地土壤中重金屬的毒性[12]。耕地土壤中存在著種類豐富、數量繁多的微生物，他們在重金屬轉化過程中起著重要作用。微生物可改變作物根系耕地微環境，進而提升作物吸附、揮發、固定耕地重金屬的能力，例如，某些菌類及藻類可以產生胞外聚合物與重金屬離子結合成絡合物從而固定耕地土壤中的重金屬[13]。微生物修復能夠治理大面積污染，可成為一種新的可靠的環保修復技術。

3.5 農藝調控技術 農藝調控技術是指采取農藝措施對耕地土壤中的重金屬污染物進行有效調控，直接或間接達到修復耕地重金屬污染的目的，主要的農藝措施有重金屬低累積品種替代種植、調理土壤pH、農作物生長關鍵期科學管理水分、施用對重金屬有拮抗作用的肥料、調整種植產業結構等。農藝調控措施適應于輕微和輕度重金屬污染耕地的修復，需要及時跟蹤監測土壤和農作物中的重金屬含量，不斷優化調整農藝調控措施。此技術不改變土壤耕作性質，操作起來方便簡單、無需高額費用、技術較成熟，但修復效果有限[14]。

4 結語

耕地土壤是人們賴以生存的基礎自然資源之一，是生態環境中的重要組成部分。耕地土壤重金屬污染修復治理已成為全球農業環境科學研究領域熱點，重金屬一旦進入土壤，要在不改變土壤用途條件下將其移除十分困難。由于耕地土壤用途特殊，因此重金屬污染應從源頭抓起，控制污染源，治理時應選擇對土壤環境干擾小的方法，對于已經產生污染的耕地土壤，治理修復過程中要因地制宜，有效聯合多種治理方式，實現邊生產邊修復。