農(nóng)田土壤重金屬污染及綜合治理研究

歐陽(yáng)文婷

（宿州市蕭縣生態(tài)環(huán)境保護(hù)綜合行政執(zhí)法大隊(duì) 安徽宿州 235200）

引言

隨著工業(yè)化、城市化進(jìn)程加快，生態(tài)環(huán)境污染問(wèn)題成為制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要因素。近年來(lái)，我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)耕地面積土壤重金屬污染呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)。據(jù)相關(guān)部門(mén)監(jiān)測(cè)，點(diǎn)位超標(biāo)率從7.16%增加到了21.49%，增長(zhǎng)了14.36 個(gè)百分點(diǎn)。農(nóng)田土壤重金屬污染主要有鎘、鎳、銅、鋅和汞等元素為主。而且，南方糧食主產(chǎn)區(qū)的農(nóng)田土壤重金屬污染要顯著重于北方。全國(guó)松嫩平原、三江平原、黃淮海平原、長(zhǎng)江中游及四川盆地等五大糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)田土壤重金屬以輕度污染為主，其中，鎘污染比重加劇的趨勢(shì)較為顯著，從點(diǎn)位超標(biāo)比重的1.32%增長(zhǎng)至17.39%。農(nóng)田土壤重金屬污染不僅導(dǎo)致農(nóng)田土壤污染，影響農(nóng)作物產(chǎn)量，還會(huì)經(jīng)農(nóng)作物將重金屬元素通過(guò)食物鏈影響到居民的健康。因此，掌握農(nóng)田土壤重金屬污染評(píng)價(jià)，評(píng)估農(nóng)田土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)狀，及時(shí)采取相應(yīng)修復(fù)治理措施，對(duì)做好農(nóng)田土壤污染治理具有積極的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

1 農(nóng)田土壤重金屬污染特點(diǎn)

1.1 遷移轉(zhuǎn)化

重金屬元素一旦浸入至農(nóng)田土壤環(huán)境中，便會(huì)由此發(fā)生一系列的物理、化學(xué)反應(yīng)，并在各種反應(yīng)過(guò)程中發(fā)生遷移轉(zhuǎn)變，且隨著農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的變化而影響物理、化學(xué)反應(yīng)。例如，重金屬元素溶解、沉積、氧化，以及還原等均可以還原。但在一些特殊條件下，農(nóng)田土壤重金屬元素具有穩(wěn)定性。此外，不同生物種類對(duì)農(nóng)田土壤中的重金屬元素耐受情況不同。由于重金屬元素難以降解，在土壤中長(zhǎng)期富集后轉(zhuǎn)化為有機(jī)金屬化合物，毒性及危害性更大，抑制土壤的活性，以及生物酶的作用。尤其是長(zhǎng)期富集后，經(jīng)由食物鏈進(jìn)入人體，危害性較大。

1.2 形態(tài)多變

重金屬元素大多具有較強(qiáng)的化學(xué)活性，化合價(jià)變化大，與其他元素發(fā)生各種物理、化學(xué)反應(yīng)。而且，隨著土壤pH 值變化，農(nóng)田土壤中的重金屬元素會(huì)發(fā)生各種反應(yīng)，出現(xiàn)各種形態(tài)，使得農(nóng)田土壤中的重金屬元素的毒性、穩(wěn)定性存在較大差異，增加了重金屬污染治理難度。如重金屬元素由自然狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻j(luò)合態(tài)、離子態(tài)等，會(huì)進(jìn)一步增加土壤的重金屬元素毒性，尤其是離子態(tài)銅、鋅、鉛等重金屬元素，毒性會(huì)高于絡(luò)合物。此外，農(nóng)田土壤中的重金屬元素還會(huì)通過(guò)各種物理、化學(xué)反應(yīng)，而形成有機(jī)物，其毒性要大于由重金屬元素形成的無(wú)機(jī)物。因此，農(nóng)田土壤重金屬污染監(jiān)測(cè)及評(píng)估，既要分析重金屬元素的類型，還要掌握其形態(tài)，才能更加準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)其相應(yīng)的污染程度。

1.3 難以消除

重金屬元素一旦浸入土壤，土壤中的微生物難以通過(guò)分解，使其濃度降低或分解利用。甚至還會(huì)因?yàn)槲⑸飳⒏鞣N重金屬元素聚集，發(fā)生各種反應(yīng)而生成土壤中重金屬毒性更強(qiáng)的物質(zhì)。可見(jiàn)，由于農(nóng)田土壤中重金屬元素的難消除性而增加了后期的處理難度。即，農(nóng)田土壤中的重金屬元素在土壤或其微生物體內(nèi)富集，久而久之，長(zhǎng)期積累，給土壤生態(tài)系統(tǒng)，甚至人體產(chǎn)生不利影響，短期內(nèi)難以恢復(fù)。

2 農(nóng)田土壤重金屬污染原因

2.1 農(nóng)藥化肥

我國(guó)是農(nóng)藥化肥的最大生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，過(guò)量化肥農(nóng)藥的使用是導(dǎo)致農(nóng)田土壤重金屬污染的重要因素。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019 年我國(guó)農(nóng)用化肥的施用量達(dá)到了5403.59 萬(wàn)噸，化肥的過(guò)量使用，雖然能夠有效幫助農(nóng)作物實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收，但也有相當(dāng)部分的化肥被農(nóng)田土壤所吸收，并經(jīng)過(guò)灌溉、雨水等進(jìn)入水域，從而進(jìn)一步加大了農(nóng)田土壤的重金屬污染程度。其中磷肥、復(fù)合肥、鉀肥、氮肥等過(guò)量使用等會(huì)加大農(nóng)田土壤重金屬元素含量超標(biāo)。此外，農(nóng)藥的過(guò)量使用也會(huì)加劇農(nóng)田土壤重金屬污染。

2.2 固體廢棄物

固體廢棄物也是農(nóng)田重金屬污染的重要因素之一，尤其是鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)企業(yè)及工業(yè)園區(qū)附近的農(nóng)田土壤中，大量成分復(fù)雜、種類繁多的固體廢棄物直接堆放在農(nóng)田附近，通過(guò)雨水淋洗，以及固體廢棄物的滲濾液污染，都會(huì)引起農(nóng)田土壤重金屬發(fā)生污染。在風(fēng)吹日曬、水源中擴(kuò)散，都會(huì)加劇農(nóng)田土壤重金屬含量，導(dǎo)致污染物超標(biāo)。

2.3 大氣沉降

交通運(yùn)輸、冶金、水泥、建筑及能源等行業(yè)，在其生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量粉塵污染及廢氣污染物，污染物中許多重金屬元素隨著排放出的廢氣，以氣溶膠、蒸氣等形態(tài)進(jìn)入大氣環(huán)境中，并沉降至農(nóng)田土壤中。此外，高速公路、城市周邊大量機(jī)動(dòng)車輛排放的含鉛汽油，在其燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量鋅、銅、鉛、鉻等重金屬元素，隨著大氣沉降，最終會(huì)影響農(nóng)田土壤污染，導(dǎo)致農(nóng)田土壤中重金屬元素超標(biāo)。

3 農(nóng)田土壤重金屬污染危害

農(nóng)田土壤重金屬元素不僅會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境，還會(huì)改變土壤結(jié)構(gòu)、生物生長(zhǎng)，以及生態(tài)系統(tǒng)破壞等，對(duì)生態(tài)環(huán)境有著較大影響。

3.1 影響土壤理化性質(zhì)

（1）破壞土壤結(jié)構(gòu)。鉛、銅、砷、汞等重金屬元素在農(nóng)田土壤中富集，達(dá)到一定濃度后會(huì)深刻影響著土壤結(jié)構(gòu)，改變了土壤結(jié)構(gòu)及其有效成分，破壞農(nóng)田土壤內(nèi)部平衡，導(dǎo)致土壤出現(xiàn)板結(jié)、降低孔隙度等，進(jìn)而影響農(nóng)田土壤的通透性及含水量，使農(nóng)田土壤出現(xiàn)貧瘠。

（2）影響物質(zhì)轉(zhuǎn)化。即，農(nóng)田土壤重金屬元素會(huì)影響土壤物質(zhì)中的生物與非生物間的反復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)及交換，既包括無(wú)機(jī)物質(zhì)的有機(jī)質(zhì)化，也包括有機(jī)物質(zhì)的無(wú)機(jī)質(zhì)化，影響土壤的結(jié)構(gòu)組成及營(yíng)養(yǎng)成分，如土壤的碳、氮及磷循環(huán)，最終影響農(nóng)田土壤的質(zhì)地、pH 值、孔隙度等，破壞土壤物質(zhì)循環(huán)，造成土壤中的生物營(yíng)養(yǎng)不良，減產(chǎn)等。

3.2 影響土壤生物生長(zhǎng)

農(nóng)田土壤重金屬污染主要是由于人類的活動(dòng)引起動(dòng)態(tài)變化，隨著重金屬元素污染源輸入至農(nóng)田土壤以及農(nóng)田土壤中的農(nóng)作物吸收、流水等作用，從而對(duì)農(nóng)作物、微生物及人體產(chǎn)生不利影響。

（1）農(nóng)作物。在灌溉水源及土壤中的重金屬元素會(huì)隨著質(zhì)外體通道或共質(zhì)體通道進(jìn)入農(nóng)作物，從而影響農(nóng)作物的品質(zhì)，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品，如大米、蘿卜等出現(xiàn)重金屬元素超標(biāo)。此外，重金屬元素超標(biāo)也會(huì)破壞農(nóng)作物酶系統(tǒng)、葉綠素合成及改變核酸代謝水平等，影響農(nóng)作物產(chǎn)量。

（2）微生物。土壤中的真菌、放線菌、藻類等微生物，對(duì)土壤的硝化、硫化、固氮，以及有機(jī)質(zhì)分解和養(yǎng)分轉(zhuǎn)化發(fā)揮著重要作用。但當(dāng)農(nóng)田土壤重金屬元素含量過(guò)高，會(huì)抑制微生物代謝、死亡，造成微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。

（3）人體。農(nóng)田土壤重金屬元素會(huì)經(jīng)過(guò)農(nóng)作物，并經(jīng)過(guò)食物鏈最終影響人體的消化道等機(jī)體，產(chǎn)生骨痛病、鉛中毒等。此外，農(nóng)田作業(yè)過(guò)程中，因農(nóng)藥化肥的過(guò)量使用，大量重金屬元素浮沉于空氣中，經(jīng)人體口腔、鼻腔等，影響呼吸道及肺部，長(zhǎng)期富集，會(huì)造成機(jī)體病變。

4 農(nóng)田土壤重金屬污染防治對(duì)策

4.1 源頭治理

從灌溉及施肥用藥等源頭做好農(nóng)田土壤重金屬污染防治。首先是科學(xué)施用農(nóng)藥化肥。根據(jù)農(nóng)作物實(shí)際需要，精準(zhǔn)施用農(nóng)藥化肥，嚴(yán)控施用的數(shù)量、次數(shù)及時(shí)間。大力推廣有機(jī)肥、綠色肥料，推廣生態(tài)綠色種植技術(shù)。有機(jī)肥施用前先進(jìn)行高溫堆肥處理，做好滅菌，降低污染。選用石灰石等土壤調(diào)理劑，降低農(nóng)作物土壤酸度，緩解土壤中重金屬鋁元素，還可以有效補(bǔ)充土壤鎂、鈣等營(yíng)養(yǎng)元素，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤生物活性。此外，大力推廣滴灌、噴灌等精準(zhǔn)灌溉技術(shù)，切斷重金屬通過(guò)水源流入農(nóng)田。

4.2 因地種植

根據(jù)《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》，做好農(nóng)田土壤重金屬污染評(píng)估，以及土壤區(qū)域劃分，針對(duì)土壤中不同重金屬富集程度等，采取差異化種植，最大限度地發(fā)揮農(nóng)田土壤利用效率。針對(duì)已經(jīng)遭受重金屬污染嚴(yán)重的農(nóng)田，嚴(yán)禁種植農(nóng)作物，應(yīng)該種蜈蚣草、小臘葉片等超量積累植物，達(dá)到改良土壤重金屬污染程度。此外，還可以種植空麻、棉花等經(jīng)濟(jì)作物或觀賞類植物。根據(jù)不同植物的重金屬吸附能力及特性，選種合適的農(nóng)作物。如，鎘金屬元素嚴(yán)重污染農(nóng)田，可種植花生、油菜等低鎘積累植物。總之，通過(guò)監(jiān)測(cè)土壤重金屬元素，合理規(guī)劃，科學(xué)施肥，高效種植。

4.3 科學(xué)修復(fù)

農(nóng)田土壤重金屬污染，可選用物理法、化學(xué)法、生物法，以及綜合修復(fù)技術(shù)，因地制宜，根據(jù)土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)特點(diǎn)，有針對(duì)性進(jìn)行科學(xué)修復(fù)，恢復(fù)土壤生態(tài)結(jié)構(gòu)。例如，客土法、換土法可適用較小范圍重金屬污染農(nóng)田，還可以選用熱處理法、改良土壤法等先進(jìn)技術(shù)。近年來(lái)，生物修復(fù)和生態(tài)修復(fù)等應(yīng)用廣泛，對(duì)農(nóng)田重金屬污染面積大、周期長(zhǎng)等具有良好修復(fù)效果。此外，在土壤中加入改良劑、生物炭等，使土壤重金屬元素?fù)]發(fā)，降低有害重金屬物質(zhì)比重，達(dá)到修復(fù)處理效果。

結(jié)語(yǔ)

綜上，我國(guó)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國(guó)，農(nóng)田土壤重金屬污染問(wèn)題丞待解決。要針對(duì)當(dāng)前農(nóng)田土壤重金屬污染的特點(diǎn)及原因，高度重視農(nóng)田土壤重金屬污染的危害，采取源頭治理、因地種植和科學(xué)修復(fù)等措施，綜合施策，降低農(nóng)田土壤重金屬污染的危害，保護(hù)好農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基本農(nóng)田，為鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實(shí)施發(fā)揮應(yīng)有價(jià)值。