我國農田土壤污染現狀及治理措施

摘要：土壤污染是影響糧食安全的重要因素，給人體健康和生態環境帶來嚴重威脅。目前，我國土壤污染已從單一污染向復合污染轉變，這對污染土壤修復技術提出更高的要求。結合農田土壤污染產生的原因，分析常見的土壤污染類型，如重金屬污染、多環芳烴污染及微塑料污染，綜述污染土壤修復技術的研究進展。總體來看，要合理利用金屬氧化物納米材料、生物炭等土壤改良劑，將高級氧化、微生物修復與植物修復等技術相結合，有效修復農田污染土壤，切實保障我國糧食安全。

關鍵詞：農田土壤；污染；修復；治理；重金屬；多環芳烴；微塑料

中圖分類號：X53 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）02-0-04

current situation and control measures of farmland soil"pollution in China

CHEN Yanjun1， ZHANG Huaihui1， MA Zuhong1， WANG Xinyue1， WANG Jin1， XU Ke2

（1. Yunnan Vocational Collage of Agriculture， Kunming 650031， China;

2. Yunnan Shangce Quality Inspection Technology Service Co.， Ltd.， Kunming 650214， China）

Abstract： Soil pollution is an important factor affecting food security， posing a serious threat to human health and the ecological environment. At present， soil pollution in China has shifted from single pollution to compound pollution， which poses higher requirements for soil remediation technology. Based on the causes of soil pollution in farmland， the common types of soil pollution such as heavy metal pollution， polycyclic aromatic hydrocarbon pollution， and microplastic pollution are analyzed， and the research progress of soil remediation technology for polluted soil is summarized. Overall， it is necessary to make reasonable use of soil amendments such as metal oxide nanomaterials and biochar， and combine advanced oxidation， microbial remediation， and plant remediation technologies to effectively remediate polluted soil in farmland and ensure China’s food security.

Keywords： farmland soil; pollution; remediation; control; heavy metals; polycyclic aromatic hydrocarbons; microplastics

長期以來，農業在我國社會經濟發展中占據重要地位，根據《2023年中國自然資源公報》，我國現有耕地面積為12 758.0萬hm2，而土壤污染是影響糧食安全的重要因素[1]。我國農田土壤污染呈現地區差異，重、中度污染分布在我國重要糧食產區，包括長江三角洲、珠江三角洲和東北平原等?，F階段，農田土壤污染已由重金屬等無機污染向多環芳烴、石油和農藥等有機污染發展[2]，諸多國家陸續開展土壤微塑料污染研究。由此可見，農田土壤污染已從單一污染向復合污染轉變，這對污染監控和治理提出更大的挑戰。

1 農田土壤污染產生的原因

農田污染主要受到化肥、農藥等過量施用的影響，2022年全國農用與化肥施用量為5 079.2萬t，實現7年連續下降，但平均使用量依然偏高。污水灌溉及畜禽糞便亦導致農田土壤污染[3]，主要污染物以重金屬及有機物等形式存在。金屬冶煉、燃煤發電等行業排放大量污染物，均造成工業污染。孫東越等[4]發現研究區土壤重金屬污染風險以中等風險為主，Cd和Hg是研究區潛在生態風險的主要貢獻指標。根據凌勤[5]的研究結果，工業企業的“三廢”排放是造成區域重金屬污染的主要途徑。除重金屬外，錢涌[6]研究發現，玻璃和電解鋁生產期間會產生大量的含氟廢水和煙塵，污染物先進入土壤，后進入地下水，長期飲用污水會造成氟斑牙、骨骼變厚等問題。

2 常見的土壤污染類型

2.1 重金屬污染

重金屬污染在農田土壤污染中最為突出，土壤中的重金屬以Pb、Cd、Cr、As、Hg、Cu、Mn和Ni為主。土壤中的Hg主要來自大氣沉降，交通污染會導致Pb富集，畜禽糞便排放的主要重金屬為Cu。在持續施用磷肥的農田中，土壤中的Cd含量明顯高于未使用或少量使用磷肥的農田[7]。許浩瀚等[8]調查發現，湖北省某肥料廠遺留場地重金屬As污染嚴重，大氣沉降、污水灌溉、畜禽養殖和農藥化肥過量使用以及工業生產均會導致土壤重金屬污染，給生態環境造成極大威脅。

2.2 多環芳烴污染

土壤中的有機污染物以多環芳烴為主，常見的有萘、蒽、菲、芘和苊等化合物，具有高毒性、高致癌性、高突變性、低揮發性和低水溶性等特點[9]。人類活動中，燃料燃燒是多環芳烴產生的主要源頭，包括汽車尾氣排放、燃煤電廠排放、垃圾焚燒等。此外，石油和煤炭提煉、化學工業廢棄物排放以及農藥施用是多環芳烴的重要來源[10]。多環芳烴進入土壤，易吸附在有機質顆粒上，并隨著植物、動物和微生物的代謝活動進入生物體內，通過食物鏈進入高一級生物體或人體內。

2.3 微塑料污染

微塑料已廣泛存在世界各地的農田土壤中，土壤微塑料污染已被列為生態環境領域的核心研究課題[11]。農田土壤中微塑料的來源十分廣泛，主要包括農用地膜降解、有機肥施用、塑料垃圾填埋和污泥回用等。微塑料可以改變土壤的pH值、水分和鹽度。仲子文等[12]指出，微塑料以碎片、纖維和薄膜為主，少量為顆粒和泡沫。微塑料亦可吸附重金屬，使其產生富集效應，可能增加生物有效性和毒性。

3 污染土壤修復技術的研究進展

根據國內外研究現狀，污染土壤修復方法主要有3類，即物理修復、化學修復以及生物修復。物理修復操作簡單，易于實施，但通常只能處理小范圍的污染，治理效果有限[13]。化學修復治理范圍廣泛，但易造成土壤二次污染，且化學添加劑的計量需要控制，成本較高。生物修復包括植物修復和微生物修復，植物修復時間較長，可避免二次污染，微生物的種類、活性對修復效果影響較大。生物修復不會對土壤結構、生物活性和土壤肥力造成太大影響，應用前景較好。當前，應結合近期的研究成果，探索更好地修復農田污染土壤的方法，避免對土壤產生二次污染?？珊侠砝媒饘傺趸锛{米材料、生物炭等土壤改良劑，將高級氧化、微生物修復和植物修復等技術相結合，促進農田土壤修復。

3.1 重金屬污染土壤修復研究進展

張瑞瑞等[14]選取水杉、五節芒、黑麥草和蘆葦4種植物，探究不同植物組合對Zn污染土壤的修復效果，經篩選，“水杉+黑麥草”組合修復效果最佳，修復效率最高，修復周期最短。張雅瓊[15]探究新型納米材料在重金屬污染土壤修復中的效果，發現氧化鐵納米顆粒在Cd和Pb去除方面表現出色，二氧化鈦納米顆粒在Cd和Cr的去除中表現突出。韓冰等[16]通過微生物菌劑與植物協同修復Pb污染土壤，修復后土壤中重金屬殘留量顯著減少，提高酶催化作用，增加富集植物葉綠素含量，消減重金屬抗性菌的殘留和毒害作用。申汝佳等[17]綜述近年來國內外土壤改進劑修復重金屬污染土壤的研究進展，包括黏土礦物、含磷材料、金屬和金屬氧化物等無機材料，有機質、城市固體廢物和生物炭等有機材料，有效地降低土壤中重金屬的生物有效性。

3.2 多環芳烴污染土壤修復研究進展

LI等[18]使用表面活性劑輔助土壤沖洗和活性過硫酸鹽化學氧化，促進多環芳烴污染土壤的修復。結果表明，多種表面活性劑的聯用有效地降低砂壤土和粉質黏土中多環芳烴的含量。施韋林等[19]向石油污染土壤中施加生物炭，40 d后石油污染物降解率超過90%，土壤中石油烴含量下降至2%。研究表明，適量投加生物炭可以降解污染物，避免其中間產物引發二次污染。劉羿洋等[20]綜述混合微生物體系降解多環芳烴的主要路徑及其構建方法，分析混合微生物體系的優化手段。與單一細菌體系相比，混合微生物體系具有更高的多樣性、豐富的碳代謝途徑、更強的抗逆性，各種菌株相互作用，降解目標污染物。

3.3 微塑料污染土壤修復研究進展

現階段，土壤中微塑料降解的研究主要集中于微生物和生物炭。Auta等[21]從紅樹林沉積物中篩分出蠟狀芽孢桿菌，用于聚丙烯的降解；YANG等[22]從食塑料蠟蟲分出芽孢桿菌用于聚乙烯的降解，證實細菌具有降解微塑料的潛力。吳鑫等[23]研究指出，作為微塑料，聚乙烯、聚氯乙烯和聚乳酸對玉米生物量和抗氧化酶存在毒性作用，叢枝菌根真菌可以降解聚氯乙烯和聚乳酸。Khalid等[24]發現，聚氯乙烯會顯著降低土壤脲酶和脫氫酶活性、土壤有機碳和微生物生物量碳含量，而添加生物炭能減輕聚氯乙烯的有害影響，起到修復作用。吳啟華等[25]研究生物炭添加對微塑料污染土壤養分和微生物群落及功能的影響，發現添加生物炭可以緩解聚乙烯和聚乳酸兩種微塑料對土壤養分的負面影響。

4 結論

隨著城市化和工業化進程的不斷加快，農田土壤污染問題日益復雜，污染類型也由重金屬為主的單一污染逐漸轉變為微塑料、重金屬與有機物結合的復雜污染，這需要利用新的土壤污染修復技術。現階段，土壤污染修復的熱點主要聚焦于生物修復和植物修復，如生物炭鈍化，高級氧化技術與生物修復技術逐漸成為土壤污染治理的新方法。當前，應加強綠色宣傳，倡導農業清潔生產，建立健全土壤污染監測制度，發揮人工智能在土壤污染監測與治理中的作用。人工智能可以分析土壤的污染原因、氮含量、pH值和微生物指標，預測土壤有機碳含量。我國要持續加大土壤污染算法研發力度，建立統一的數據平臺，實現各部門的數據共享。只有多方合作，控制污染源頭，全方位監測土壤污染，并利用合理的方法修復污染土壤，才能更好地解決土壤污染問題，切實保障生態安全和人體健康。

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收稿日期：2024-12-13

基金項目：云南農業職業技術學院重點科研項目（Ynavc202223）。

作者簡介：陳彥君（1996—），女，吉林省吉林市人，碩士，助教。研究方向：現代儀器分析。

通信作者：張懷輝（1978—），男，云南宣威人，碩士，副教授。研究方向：食品檢驗檢測。