選對(duì)措施“圍剿”土壤重金屬

王睿+賈小紅++崔良滿++白文軍

北京市正在發(fā)展都市型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)由數(shù)量型向質(zhì)量型轉(zhuǎn)變，土壤環(huán)境質(zhì)量受到越來(lái)越多的關(guān)注。其中，土壤重金屬污染因具有潛伏性、不可抗逆性、長(zhǎng)期性以及影響后果嚴(yán)重等特點(diǎn)而受到高度重視。土壤中的重金屬能從土壤遷移到其他生態(tài)系統(tǒng)組成部分中（如地下水、植物等），并被作物吸收和富集，最終通過(guò)食物鏈影響人類健康。掌握土壤重金屬污染狀況并提出有效解決措施已是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的先行條件和必要基礎(chǔ)。

一、密云區(qū)菜田污染現(xiàn)狀

北京市密云區(qū)菜田面積達(dá)3.7萬(wàn)畝，涉及17個(gè)鎮(zhèn)、124個(gè)村。我們對(duì)密云30個(gè)蔬菜園區(qū)土壤中重金屬元素鎘（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、銅（Cu）、鉛（Pb）、鉻（Cr）、鋅（Zn）、鎳（Ni）含量進(jìn)行測(cè)定，并按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示，研究區(qū)內(nèi)鎘（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、銅（Cu）、鉛（Pb）、鉻（Cr）、鋅（Zn）、鎳（Ni）含量平均值分別為0.11、0.06、5.97、24.45、20.79、67.68、83.34、22.18 毫克/千克，均未超出土壤環(huán)境質(zhì)量國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值，土壤質(zhì)量達(dá)到了保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、維護(hù)人體健康的安全水平。但與北京市土壤重金屬背景值相比，銅（Cu）、鉻（Cr）、鋅（Zn）元素含量平均值分別為北京環(huán)境背景值[鎘（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、銅（Cu）、鉛（Pb）、鉻（Cr）、鋅（Zn）、鎳（Ni）元素背景值0.119、0.08、7.09、18.7、24.6、66.7、57.5、26.8毫克/千克]的1.31、1.01、1.45倍，超出環(huán)境背景值的比例分別為66.7%、43.3%、93.3%，甚至有小部分區(qū)域達(dá)到了中度污染和重度污染水平。若考慮重金屬的環(huán)境毒性，鎘（Cd）和汞（Hg）的潛在風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率[鎘（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、銅（Cu）、鉛（Pb）、鉻（Cr）、鋅（Zn）、鎳（Ni）的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)分別為27.57、28.93、8.42、6.54、4.23、2.03、1.45、4.14，風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)越大，潛在風(fēng)險(xiǎn)越高]較高，有小部分區(qū)域達(dá)到了一般潛在風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別?？傮w來(lái)說(shuō)，密云菜園土壤受到一定人類活動(dòng)影響，重金屬有所累積，尤其對(duì)銅（Cu）、鉻（Cr）、鋅（Zn）、鎘（Cd）、汞（Hg）的污染應(yīng)引起重視。

二、重金屬?gòu)暮味鴣?lái)

土壤中重金屬的主要來(lái)源為以下五個(gè)方面：

1. 污水灌溉

包括城市生活污水、工業(yè)廢水、石油化工污水等，尤其在我國(guó)的北方地區(qū)，由于水資源嚴(yán)重短缺，采用工礦業(yè)污水灌溉農(nóng)田的情況十分普遍。

2. 大氣沉降

如工廠廢氣、汽車尾氣等，成分復(fù)雜且遷移擴(kuò)散面大，通過(guò)自然沉降和降水進(jìn)入土壤造成污染。

3. 化肥不合理施用

尤其是一些磷肥、鉀肥和復(fù)合肥，其原料礦石中含有一定量的鎘（Cd）、鉻（Cr）、鉛（Pb）、砷（As）等重金屬，在長(zhǎng)時(shí)間的傳遞和富集后，污染問(wèn)題隨即顯現(xiàn)出來(lái)。

4. 畜禽糞便和有機(jī)肥

目前，一些含銅（Cu）、鋅（Zn）、砷（As）制劑常作為飼料添加劑在飼料生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，以殺死畜禽體內(nèi)的寄生蟲，促進(jìn)牲畜生長(zhǎng)，這使得畜禽糞便及有機(jī)肥中的重金屬含量明顯增加。

5. 農(nóng)藥

農(nóng)藥中常含有各類重金屬元素，如福美砷等含砷農(nóng)藥、醋酸苯汞等有機(jī)汞殺菌劑、波爾多液等無(wú)機(jī)銅素殺菌劑和丙森鋅等含鋅農(nóng)藥，如施用不當(dāng)，便會(huì)引起污染；此外，還有工業(yè)廢渣、電子垃圾、地下水等也是土壤重金屬污染的重要來(lái)源。

密云區(qū)的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量普查結(jié)果顯示，區(qū)域內(nèi)工礦企業(yè)污染較少、農(nóng)藥施用量較少、養(yǎng)殖場(chǎng)數(shù)量多。土壤重金屬污染主要來(lái)源為化肥、有機(jī)肥的施用和畜禽養(yǎng)殖業(yè)的廢棄物，尤其是有機(jī)肥的投入量過(guò)高，在北京郊區(qū)各區(qū)中僅次于大興，排名第二；此外，部分農(nóng)灌水質(zhì)存在潛在砷（As）、汞（Hg）污染。

三、污染土壤怎樣種出安全農(nóng)產(chǎn)品

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)已受到一定程度污染的土壤，通過(guò)有效措施可以大大降低重金屬對(duì)農(nóng)作物的毒害。

1. 科學(xué)合理施肥

化肥與有機(jī)肥配合施用、科學(xué)配比、平衡施肥，改變大量、過(guò)量施肥的傳統(tǒng)習(xí)慣，不使用未經(jīng)無(wú)害化處理的有機(jī)肥料及不符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的化肥。

此外，不同化肥品種在重金屬含量和化學(xué)性質(zhì)上存在一定差異，對(duì)土壤中的重金屬數(shù)量和有效性可產(chǎn)生不同程度的影響。有研究表明，施用銨態(tài)氮肥能降低作物根際土壤pH值，提高作物根際重金屬活性，促進(jìn)作物吸收，而硝態(tài)氮肥則相反。因此不同類型化肥的選擇供應(yīng)也可作為控制作物吸收重金屬的一種措施。

2. 施用生物有機(jī)肥

生物有機(jī)肥是指以動(dòng)植物殘?bào)w為來(lái)源并經(jīng)無(wú)害化處理、腐熟的有機(jī)物與特定功能微生物復(fù)合而成的肥料，兼具微生物效應(yīng)和有機(jī)肥效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)生物有機(jī)肥可以改變重金屬的存在形態(tài)且對(duì)重金屬有很強(qiáng)的吸附性能，從而使重金屬無(wú)法進(jìn)入食物鏈。但對(duì)于不同性質(zhì)的土壤和不同種類的重金屬，修復(fù)效果也不同，因此要有針對(duì)性的選擇合適的生物有機(jī)肥。

3. 秸稈還田

還田的秸稈在腐熟分解過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)酸、糖類及含氮、硫雜環(huán)化合物，能與金屬氧化物、金屬氫氧化物及礦物的金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，改變土壤重金屬的形態(tài)，降低其生物有效性，從而減少其對(duì)土壤生物和農(nóng)作物的毒害。在秸稈腐熟過(guò)程中，可施入適量石灰，以減輕有機(jī)酸對(duì)作物根系的毒害作用。

4. 深耕、深翻

深耕、深翻土壤使聚集在土壤表層的重金屬分散到更深的土層，從而降低重金屬濃度。深耕深翻還能降低土壤容重、調(diào)節(jié)土壤含水量、加速土壤有機(jī)物腐殖化過(guò)程、提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。此方法適用于重金屬背景值較低或底層重金屬濃度較低的土壤。

5. 施用石灰

土壤中的重金屬一部分以陽(yáng)離子形式存在，這部分重金屬的遷移性大、生物可利用性高、危害最大。在蔬菜保護(hù)地，長(zhǎng)期施肥使北方堿性土壤酸化，加入少量石灰性物質(zhì)，可提高土壤pH值，促進(jìn)重金屬生成碳酸鹽、氫氧化物而沉淀，降低土壤中重金屬的有效性，從而抑制作物對(duì)重金屬的吸收。須注意的是，不宜連續(xù)大量施用，否則會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)，不利于作物生長(zhǎng)。

四、土壤重金屬污染如何修復(fù)

目前，土壤重金屬污染主要采用物理工程措施、化學(xué)治理措施、生物修復(fù)措施進(jìn)行治理。

1. 物理工程措施

物理工程措施主要有兩種：

①客土、換土法。即在被污染的土壤上覆蓋非污染土壤或挖除污染土壤而換上非污染土壤，此方法切實(shí)有效，但需花費(fèi)大量人力財(cái)力，只適用于小面積嚴(yán)重污染土壤的治理。

②電動(dòng)力學(xué)法。即在土壤中插入一些電極，把低強(qiáng)度直流電導(dǎo)入土壤以清除污染物，此方法不適于砂性土壤。

2. 化學(xué)治理措施

化學(xué)治理措施是利用化學(xué)提取修復(fù)方法，即運(yùn)用試劑和土壤中的重金屬作用，形成溶解性的重金屬離子或重金屬——試劑絡(luò)合物，最后從提取液中回收重金屬，并循環(huán)利用提取液。此方法費(fèi)用較低，僅適用于砂性土壤等滲透系數(shù)大的土壤或輕質(zhì)土壤的地表污染修復(fù)。

3. 生物修復(fù)

生物修復(fù)主要包括微生物修復(fù)和植物修復(fù)。

①微生物修復(fù)是通過(guò)改變重金屬存在的氧化還原狀態(tài)及吸附作用降低重金屬的毒性。

②植物修復(fù)包括植物萃取、根際過(guò)濾、植物蒸發(fā)和植物固定。植物萃取是利用植物對(duì)重金屬的積累或超積累作用將土壤中的重金屬萃取出來(lái)，富集并轉(zhuǎn)移到植物可收割部分；根際過(guò)濾是利用超積累植物或耐重金屬植物從土壤溶液中吸收沉淀和富集有毒重金屬；植物蒸發(fā)是利用一些植物來(lái)促進(jìn)重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓳]發(fā)形態(tài)，揮發(fā)出土壤和植物表面；植物固定是利用植物降低重金屬活性，減少二次污染。

第一作者簡(jiǎn)介：王睿，碩士研究生，主要從事土肥技術(shù)研究與推廣工作。聯(lián)系地址：王 睿 賈小紅 北京市土肥工作站 郵編：100029；崔良滿 北京市密云區(qū)農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)站 郵編：101500；白文軍 北京市農(nóng)業(yè)局宣傳教育中心 郵編：100029。