農田土壤重金屬污染與修復技術應用

王 瑩

保定理工學院，河北保定 071000

作為人類賴以生存和發展的重要自然資源，土壤雖然自身具備一定的自我凈化能力，但是外來污染物的逐漸增加，容易造成土壤污染問題加劇，產生嚴重污染，對農業生產和生活造成不利影響。為保障農業安全生產，減少農田土壤重金屬含量，對此展開具體的分析，提出可操作性的修復方法和技術，旨在有效控制和治理農田土壤重金屬污染，提高農田土壤環境質量。

1 農田土壤重金屬污染

了解農田土壤重金屬污染現狀，認知其污染物的主要物質構成，分析污染特點，可加強對農田土壤重金屬污染的全方位了解與認知，為污染治理工作的優化和創新奠定良好基礎。同時，著重分析農田土壤重金屬污染的主要來源，分析污染因素和重金屬污染對環境與土壤造成的危害，可進一步加強對農田土壤重金屬污染的重視和關注，推動環境治理邁向新發展階段。從多維角度入手，強化對農田土壤重金屬污染的全方位分析，可提升農田土壤重金屬污染治理的針對性和科學性，既能為農作物生長奠定良好基礎，又能針對重金屬污染問題展開科學化治理，有利于強化對綠水青山的保護，還能基于國家的宏觀環保政策，強化對基本農田的保護，進而為土壤污染治理工作的優化蓄力，助推我國農業實現健康、可持續發展。

1.1 農田土壤重金屬污染現狀與特點分析

我國長期以來實施的粗放式經濟發展模式造成了較為嚴重的環境問題，其中最為突出的就是農田土壤重金屬污染問題。分析當前我國農田土壤重金屬污染現狀發現，伴隨農藥、化肥種類的增多，重金屬在土壤中的沉降含量也不斷增長，農田土壤環境質量狀況不穩定，土壤污染日漸惡劣，對農業生產造成較大的影響。

當前，我國農田土壤重金屬污染物主要由Cr、Zn、Ni、Cu等物質構成，這些污染物能夠在農田灌溉等過程中，大面積地污染土壤，對我國農田土壤造成較大破壞。相關數據顯示，我國每年因重金屬污染而損失糧食高達1 200萬余t，直接損失達200億元以上，嚴重地影響了我國糧食安全[1]。

分析我國農田土壤污染的特點發現，其具有地域性、不可識別性、累積性的特點。地域性主要是指我國各地區工業發展水平不同，造成的農田土壤污染程度也存在較大差異。南方地區和東北地區作為重工業發展的重點區域，其土壤重金屬污染問題較為嚴重，其中代表性的物質鉛、汞、砷污染物含量，呈現出由西北至東南逐漸增加的趨勢，表明土壤污染有著地域性的特點。不可識別性主要是指土壤污染與空氣污染相比較，不具有直接的識別性，往往需要對土壤物質組成進行監測和分析，才能了解其中各類污染物的存留量，掌握其污染的情況。累積性特點主要是指重金屬污染不容易被稀釋、降解，其污染量不斷累積增加，在生物體中富集，對土壤造成嚴重污染。

1.2 農田土壤重金屬污染的主要來源

首先，污水灌溉作為常見的灌溉方式，部分工業生產廢水、城市污水排放至農田，使污水中的污染物通過農田灌溉進入土壤，污染農作物，不但降低了農作物生產的質量，還會通過對農作物的污染影響人體健康，帶來不可估量的損失和傷害。其次，農資使用也會造成土壤重金屬污染。我國農業生產技術快速發展，市面出現了大量的農資產品，例如化肥、農藥、地膜等，這些產品雖然會對農業生產帶來較大幫助，但一旦控制不好使用量，就會使農資產品中的污染物進入土壤，并聚集在農田內部，產生污染風險。例如，磷肥中重金屬含量較高，伴生鎘就大量聚集在土壤中，對土壤造成污染。再次，大氣沉降間接造成土壤重金屬污染。人口密度的增長和工業生產中廢氣排放量的增加，使大氣中污染物構成復雜，大氣沉降對土壤帶來的污染逐步增加，成為造成土壤中重金屬物質增加不可忽視的重要因素[2]。最后，固體廢物隨意排放。由于我國缺少固體垃圾和廢物處理的辦法，因此大多數生活固體垃圾和農業生產固體垃圾，仍然在隨意傾倒、焚燒、堆放，這些垃圾中重金屬物質含量較高，會因為錯誤的堆放方式而對土壤造成較大的污染。

1.3 農田土壤重金屬污染對環境造成的危害

農田土壤重金屬含量超標，容易對地下水、動植物、農田造成危害，嚴重者還會威脅人體的生命健康，是不可忽視的污染問題。首先，土壤重金屬污染物增加，首當其沖的便是對農作物產生危害和影響。重金屬進入土壤，在土壤中不斷累積，逐步改變土壤特性，使土壤中的生物平衡遭到破壞，影響農作物生長，降低農作物產量。還容易使經濟作物中重金屬含量超標，嚴重威脅著食品安全。其次，土壤重金屬污染的擴散，會使地下水、土壤、作物之間形成交叉感染，不但為地下水和地表水的再次利用造成較大的難度，而且交叉感染會造成污染源難以識別，為污染物的治理工作增加難度。最后，農田土壤重金屬污染對人體造成不利的影響。雖然土壤重金屬物質不會直接進入人體內，但可借助農作物累積進入人體內，并大量堆積重金屬物質，嚴重威脅著人體健康。

2 農田土壤重金屬污染的修復技術應用探討

農田土壤重金屬污染治理，需加強對多元修復技術的應用。首先，可加強對物理修復方法的科學化應用，避免土壤受到二次污染。物理修復方法具備較強的系統性和科學性，可基于土壤污染狀態，采用熱脫附技術、電修復技術、工程技術等展開土壤污染修復。其次，可運用生物修復方法，助力農田土壤植物的生長和發育，以此改善土壤重金屬污染問題，進而形成良性循環。再次，可利用化學修復方法對土壤進行修復，提高安全、無害的農作物質量。最后，可利用聯合修復方法實現3種修復技術的融合，以此提升修復的系統性和綜合性，確保借助優勢互補方法修復農田，以提高重金屬污染治理效率，改善農田生態環境，為農作物生長奠定良好基礎。

2.1 應用物理修復方法，杜絕土壤二次污染現象的發生

在農田土壤重金屬污染修復中應用物理修復方法，可通過分別運用熱脫附技術、電修復技術與工程技術3種方法，有效改善農田土壤重金屬污染問題，杜絕土壤二次污染現象的發生。

一是利用熱脫附技術。此種技術主要是采用加熱的方法，將農田土壤中包含的重金屬物質以氣態的形式揮發出來，具有工藝簡單、治理徹底的優勢，但耗能較大，容易導致二次污染，適用于污染較輕、土壤深厚，且污染物容易擴散的農田土壤。

二是利用電修復技術。電修復技術主要是將直流電連入受污染的農田土壤中，使土壤中污染的重金屬離子在電場作用下，向兩極移動并集中在兩極，方便集中處理污染物，處理時效較快[3]。此種方式見效快、無毒副作用，但可控性較差，適用于黏土、淤泥土等農田土壤。

三是利用工程技術。利用工程技術修復農田土壤中的重金屬污染，可通過在被污染的土壤上方加入其他未被污染的土壤，利用適合的方法祛除已被污染的土壤上層，通過深翻降低重金屬污染濃度。具有有效祛除重金屬，并增加土壤肥力的優勢，但工程量普遍較大，適用于污染較輕的農田土壤。

不同的物理修復方法適用情況不同，借助其加強土壤修復時，需提前強化對農田土壤中重金屬污染物的科學化分析，既要選擇恰當的修復方法進行修復，有要實現多種物理修復方法的有機融合，以此實現優勢互補，爭取取得最佳的修復效果。

2.2 應用生物修復方法，促進農田土壤植物的生長發育

生物修復方法，也被稱為生物治理方法，是利用生物對環境污染的吸收、代謝、降解等功能，在環境中對污染物質的降解起到催化作用，即加速去除環境污染物的過程。目前的生物修復技術主要是針對自然環境領域，諸如水污染生物修復、土壤污染生物修復等。從某種程度上來說，生物修復是一個受控的過程，或者說是一個自發的過程。

應用生物修復方法改善農田土壤重金屬污染問題，可通過利用生物修復技術改變農田土壤中的生物形態，吸收部分動植物與微生物中的重金屬，減輕重金屬危害。例如，老鼠、蚯蚓等動物對農田土壤中的重金屬具有富集作用，可以在新陳代謝過程中吸收一定的重金屬，改變土壤中的生物形態。

首先，可通過利用此種特征，在被污染的農田土壤中投放此類動物將土壤中的重金屬集中起來，并妥善予以處理，從而有效修復重金屬污染的土壤。

其次，利用植物修復技術，將一些生命力較強的植物投放在重金屬污染的農田土壤中，利用此類技術降低重金屬濃度，修復農田土壤。此外，還可通過利用微生物修復技術，通過將真菌、細菌及放線菌等投放在已感染的農田土壤中，將重金屬轉化為毒性較低的形式，減輕重金屬對其他生物的影響。

雖然生物修復方法見效相對較慢，但治理成本相對較低，且修復效果較佳。因此，應用頻率相對較高。強化對生物修復方法的全方位認知和了解，有利于促進農田土壤植物生長發育。隨著時代的不斷發展，生物修復方法也在逐漸被優化和創新，進一步加強研究，有利于農田重金屬污染治理工作的持續性創新。

2.3 應用化學修復方法，有效提高安全無害農作物質量

在農田土壤重金屬污染修復過程中，應用化學修復方法，可通過利用穩定化技術、淋洗技術、固化劑等3種方式，根據不同重金屬污染情況，科學選擇修復技術，提高農田土壤重金屬污染修復效率，提高安全無害農作物質量。

首先，利用穩定化技術修復農田土壤重金屬污染問題。穩定化技術主要是通過對已經受污染的農田土壤中加入一種或多種化學藥劑，即“鈍化劑”，有效降低重金屬的遷移性，將其轉化為不活躍狀態，從而杜絕重金屬在農作物中的侵入。其中，鈍化劑主要分為有機類和無機類2種類型，無機類主要包括石灰、工業副產品、含磷物質等，如磷肥、磷礦、粉煤灰、沸石、海泡石等等。此類無機類物質應用于農田土壤，能夠為農作物提供生長必需的磷元素，有效修復重金屬污染的農田，改善土壤酸堿度，有效吸附固定住土壤中的重金屬，防止其遷移進入農作物。有機類包括生物碳和有機肥，能夠為農作物生長提供各類元素，提高土壤肥力。

其次，利用淋洗技術修復農田土壤重金屬污染問題。此種方式主要是通過利用化學沖劑對土壤中的重金屬污染物質進行充盈，將液體中含有的污染物分離出來，以達到修復污染的目的。在具體應用中，可通過利用淋洗效果較好的檸檬酸、硝酸和醋酸等淋洗液，最大化減輕淋洗技術對土壤和農作物的傷害[4]。

再次，利用固化技術修復農田土壤重金屬污染問題。固化技術主要是通過向已污染的農田土壤中添加固化劑，如羥基苯磺酸。利用此種固化劑將重金屬形成滲透性較低的固體混合物，降低重金屬元素在土壤中的遷移性。據相關研究發現，穩定化技術具有治理效率高優勢，但此種方法難以將重金屬根除，僅適用于受污染面積小的農田土壤，具有一定限制；淋洗技術工藝簡單，修復快，但費用相對較高，容易造成水污染；固化技術雖不會破壞土壤結構，但也無法將重金屬根除。因此，在選擇化學修復方法改善農田土壤重金屬污染狀況時，需要根據不同污染狀況與需求科學選擇，才能保證治理效果。

2.4 應用聯合修復方法，取長補短、優勢互補修復農田

應用聯合修復方法改善農田土壤重金屬污染問題，主要指的是綜合運用物理、化學、生物3種修復技術，取長補短、優勢互補，改善單一修復技術存在的不足之處，發揮各項技術的優勢，綜合解決農田土壤重金屬污染問題。同時，也可通過運用農業生態修復技術，配合其他3種修復技術聯合使用，更好地發揮其修復效果。其中，利用物理、化學、生物3種修復技術聯合使用，主要可通過運用降解菌、真菌、超級類植物組合修復技術；土壤動物、植物、微生物組合修復技術；化學氧化、生物降解修復技術；生物、蒸汽浸提修復技術等修復方法，優勢互補聯合使用修復農田，改善農田土壤重金屬污染現象[5]。

為保證此類修復方法真正發揮其作用和價值，需要針對當地氣候、地勢、污染情況，因地制宜，根據種植作物的種類、污染源、土壤背景、土壤類型以及污染種類等差異問題，制定針對性、差異化的修復方案，保證修復的有效性和科學性。在此基礎上，還需要建立相關規定與管理體系，做好聯合修復方法的使用知識與技術普及，講清在怎樣的污染情況下才可使用聯合修復技術，以真正提高重金屬污染防治效率。

此外，還可通過利用近年來興起的農業生態修復技術，包括農業調控措施與生態修復措施，加強對農田土壤的水分管理、土壤改良、作物育種、植物間套作等農業調控適當添加重金屬螯合劑、土壤改良劑等，改善農業農田生態環境，提升農作物生長水平。

3 結束語

由于農資、固體廢料、污水排放量等污染來源不斷增加，造成我國農田土壤重金屬污染海量持續上升，不但造成較為嚴重的污染問題，對農作物生產造成的不利影響，而且降低了農業生產效率，威脅人體的生命健康。為進一步做好農田土壤重金屬污染防治工作，對土壤重金屬污染處理方式展開研究，發現單一的處理方法難以有效解決復雜的污染問題。對此，需要污染治理工作選擇物理、生物、化學修復結合的方式，根據農田土壤重金屬物的組成情況，以及污染的程度和特點，選擇合適的修復和治理手段，保障重金屬海量降低，農產品安全生產，保障人們的生命健康，促進我國生態環境的可持續發展。