土壤農(nóng)藥污染現(xiàn)狀調查及修復技術研究進展

趙澤宇

（西北農(nóng)林科技大學資源環(huán)境學院 陜西咸陽 712100）

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)不斷發(fā)展的背景下，全世界對農(nóng)藥的需求也在不斷增加。農(nóng)藥的種類繁多，按照用途可分為除草劑、除菌劑、殺蟲劑、植物生長調節(jié)劑等，在殺蟲除草和提高糧、棉、果、油的產(chǎn)量方面起到了重要的作用。但由于對農(nóng)藥的過度使用甚至濫用導致了嚴重的農(nóng)藥殘留和土壤污染問題，農(nóng)藥已成為影響人類正常農(nóng)業(yè)活動和身體健康的一類有機污染物。以應用廣泛的有機氯農(nóng)藥為例，其化學性質穩(wěn)定，可以在環(huán)境內長時間殘留，因而長時間使用會對土壤造成嚴重的污染；同時，因為其可溶于脂肪并能夠在脂肪中蓄積的特性，可對人體健康造成巨大的傷害。環(huán)境中的農(nóng)藥可以通過直接施用、由植物作物傳遞、大氣沉降和動植物殘體傳遞等途徑進入土壤，土壤中的農(nóng)藥除了可以被微生物降解或被土壤顆粒吸附殘留，部分農(nóng)藥還可以通過揮發(fā)而進入大氣或通過淋溶而進入地下水，造成二次污染。針對農(nóng)藥的殘留時間、農(nóng)藥施用的廣泛程度、農(nóng)藥污染的嚴重性，土壤農(nóng)藥污染的治理實施也更加緊迫。

1 土壤農(nóng)藥污染現(xiàn)狀

我國生態(tài)環(huán)境部與自然資源部于2014年4月17日聯(lián)合發(fā)布的《全國土壤污染狀況調查公報》顯示，當前我國土壤存在有機型污染較為嚴重的問題，有機污染物超標情況僅次于重金屬污染。其中，有機氯農(nóng)藥六六六（六氯環(huán)己烷）、滴滴涕（雙對氯苯基三氯乙烷）、多環(huán)芳烴的點位超標率分別為0.5%、1.9%、1.4%。其中，滴滴涕的重度污染點位比例高達0.25%。滴滴涕是耕地和林地的主要污染物，六六六是林地的主要污染物，多環(huán)芳烴是耕地的主要污染物。

2 土壤農(nóng)藥污染修復技術

2.1 物理修復技術

蒸汽浸提修復技術是主要的物理修復技術，是通過降低受污染環(huán)境內土壤縫隙的蒸氣壓，從而使土壤中的污染物轉化為蒸氣并從土壤中消除，再對廢氣進行收集、處理的技術。該技術具備可原位操作、對土壤干擾較小、成本較低等優(yōu)點，且因其對揮發(fā)性有機物的處理非常有效，所以對農(nóng)藥污染土壤的修復效果較為突出。同時，在不同的土壤性質條件下，該技術還衍生出了兩相浸提系統(tǒng)、熱量增強式土壤蒸汽浸提系統(tǒng)等，可以解決因地下水位高影響浸提或因土壤腐殖質含量高吸附有機污染物等問題。Poppendieck[1]等發(fā)現(xiàn)，只要滿足土壤溫度上升至污染物飽和蒸汽壓大于70 Pa，即可去除包括農(nóng)藥在內的大部分有機污染物。

2.2 化學修復技術

2.2.1 化學淋洗修復技術

化學淋洗修復技術是通過向土壤中施加化學或生物化學溶劑，經(jīng)過溶解、螯合等過程促進污染物的遷移，并最終將包含污染物的淋溶液提取、處理的技術。化學淋洗修復技術分為原位修復技術和異位修復技術，其中，異位淋洗修復技術是將污染土壤挖出后，再進行清洗并處理廢液，最后將土壤回填的修復方式，相較于原位淋洗修復技術有處理效果更好、適用于各種性質土壤等優(yōu)點，但成本較高。

化學淋洗修復技術具有能去除大量污染物、限制污染物的擴散范圍、成本較低等優(yōu)點，且運用不同的淋洗劑可以處理范圍較廣泛的受污染土壤。但該技術也存在淋洗液處理效率低、易造成二次污染等問題。葉茂［2］等發(fā)現(xiàn)，石油醚類有機溶劑在5%～10%的低濃度淋洗劑使用范圍下能處理高濃度有機氯農(nóng)藥（滴滴涕）污染土壤，淋洗效率較高。Roy等[3]應用生物表面活性劑于受有機氯農(nóng)藥（六六六）污染土壤的清洗并發(fā)現(xiàn)，1.0%的生物表面活性劑溶液的淋洗效率可達到清水的100 倍。

2.2.2 化學氧化修復技術

化學氧化修復技術是通過向受污染土壤中加入化學試劑，通過氧化反應分解環(huán)境中的污染物，使其降解或轉化為低毒、低遷移性的物質的技術，主要的化學氧化修復劑包括ClO2、KMnO4、H2O2等。化學氧化修復工作完成后一般僅在原先污染區(qū)域留下水、CO2等無害的化學反應產(chǎn)物，且無須將反應液泵出后進一步處理，沒有造成二次污染的風險，因此，在土壤農(nóng)藥污染修復工程方面具有一定的成本優(yōu)勢和環(huán)境效益[4]。曹夢華等[5]研究Fenton氧化法對某農(nóng)藥廠舊址的實際有機氯農(nóng)藥污染土壤的修復效果，在其實驗范圍內的最優(yōu)工藝條件下，該技術對土壤中六六六、滴滴涕的去除率均可達到80%以上。

2.3 生物修復技術

2.3.1 植物修復技術

植物修復技術是通過部分植物對某些化學元素或成分的忍耐性和超量富集性，利用植物及其根際圈微生物體系使環(huán)境中的污染物發(fā)生被吸收、揮發(fā)、降解或轉化等過程，從而實現(xiàn)土壤修復的技術。該技術具備對環(huán)境擾動小、可提升土壤肥力、成本較低等優(yōu)點，但也存在受植物栽培及生長限制、可能造成生態(tài)影響的不確定性等弊端。植物修復技術處理污染土壤中的農(nóng)藥殘留主要是通過幾種途徑：植物直接吸收并降解污染物；通過酶的作用促進污染物的生物轉化或直接分解農(nóng)藥殘留物；植物根際微生物對有機污染物的降解作用和礦化作用。安鳳春等[6]研究不同種類草在不同質量濃度的滴滴涕及其主要降解產(chǎn)物污染土壤中的修復能力。種草3個月后，滴滴涕及其主要降解產(chǎn)物總含量最高可降低73.0%。

2.3.2 微生物修復技術

微生物修復技術是在人為條件干預的情況下，利用自然環(huán)境中本來存在的微生物或添加人為篩選、改良過的特效微生物在土壤中的新陳代謝活動分解污染物，從而修復受污染土壤。微生物對農(nóng)藥的降解是消除土壤中農(nóng)藥殘留最主要、最徹底的凈化途徑，又因其環(huán)境友好、成本較低，可同時處理受污染的土壤和地下水等優(yōu)點，具備良好的發(fā)展前景。微生物修復農(nóng)藥污染土壤的過程較為復雜，且反應較多，其中較為重要的反應過程包括氧化、還原、水解、酯化等。對農(nóng)藥有一定降解能力的微生物包括細菌類、放線菌類、真菌類等。徐莉等[7]通過溶液搖瓶實驗研究苜蓿根瘤菌對有機氯農(nóng)藥（三氯代聯(lián)苯單體及多氯聯(lián)苯混合物）的轉化、分解能力，發(fā)現(xiàn)苜蓿根瘤菌對三氯代聯(lián)苯的降解效率可高達98.15%，且具備降解轉化多種多氯聯(lián)苯的能力。陳健等以修復土壤有機磷農(nóng)藥污染為出發(fā)點，通過實地土壤篩選得到降解能力強、生理性狀穩(wěn)定的抗性菌株，經(jīng)培養(yǎng)后用于對硫磷、氯氰菊酯等農(nóng)藥的生物降解，結果表明：微生物降解土壤中的殘留農(nóng)藥可作為具備一定開發(fā)前景的有效技術。

2.4 植物—微生物聯(lián)合修復技術

在土壤環(huán)境中，植物的分泌物和酶有利于微生物的生命活動，促進其降解農(nóng)藥的過程；微生物可以通過降解有機物等過程為植物的生長提供營養(yǎng)。因而，在兩者的相互促進下，農(nóng)藥在土壤中的降解效率提高，具備成本低、修復周期縮短、環(huán)境擾動小且適用于大規(guī)模修復的優(yōu)點。劉魏魏等發(fā)現(xiàn)在溫室盆栽實驗的條件下，接種菌根真菌可以促進紫花苜蓿的生長和土壤中多環(huán)芳烴的降解。

3 結論及展望

隨著當今社會對生產(chǎn)力要求的不斷提高，我國農(nóng)藥使用量每年呈上漲趨勢，土壤農(nóng)藥污染日益嚴重，污染土壤修復工作已迫在眉睫。物理修復技術具備成本較低、處理效率高等優(yōu)點，但能源消耗較大，且對土壤性質要求較高，適用性不夠廣泛。化學修復技術普遍修復周期短、成效快，但成本較高，且存在易造成二次污染的問題。生物修復技術相較起來成本低廉、環(huán)境友好且處理程度徹底，但修復周期過長且單一修復技術的運用都存在一定的局限性。因此，大力發(fā)展聯(lián)合修復技術十分重要，同時應該加快修復技術走出實驗室，走向實際治理應用，加快理論向生產(chǎn)力的轉型。