耕地重金屬污染狀況及安全利用措施

何 勇，李柏橋，向薇薇，王茂理，黃 波

(四川省綿陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院,四川 綿陽 621023)

1 引言

目前我國耕地重金屬污染形勢日益嚴(yán)峻?；省⑥r(nóng)藥的大量使用，灌溉污水、固體廢棄物、工礦企業(yè)無序排放，污染了耕地環(huán)境，致使耕地生產(chǎn)力退化，農(nóng)作物減產(chǎn)，農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)降低，嚴(yán)重威脅我國生態(tài)環(huán)境安全和糧食安全，影響到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展[1]。在所有重金屬污染中,最為嚴(yán)重的是鎘污染。作為毒性最強的重金屬元素之一，鎘對動植物的危害巨大，過量的鎘積累在土壤中會抑制作物的生長發(fā)育，并通過可食部分由食物鏈進(jìn)入人體，影響到人體的健康[2]。因此，土壤重金屬污染，尤其是鎘污染，越來越受到人們的重視。

四川省在全省范圍內(nèi)開展了土壤污染狀況調(diào)查，隨后四川省國土資源廳發(fā)布了《四川省土壤污染狀況調(diào)查公報》。根據(jù)《四川省土壤污染狀況調(diào)查公報》，全省土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀，部分地區(qū)土壤污染較重，土壤總的點位超標(biāo)率為28.7%，其中輕微、輕度、中度和重度污染點位比例分別為22.6%、3.41%、1.59%和1.07%。污染類型以無機型為主，占全部超標(biāo)點位的93.9%。從污染分布情況看，攀西地區(qū)、成都平原區(qū)、川南地區(qū)等部分區(qū)域土壤污染問題較為突出，同時，鎘是四川省土壤污染的主要特征污染物。本文基于公開的數(shù)據(jù)信息，對四川省土壤污染狀況進(jìn)行了分析，并重點對如何減少鎘大米給出農(nóng)藝措施建議，以期為后續(xù)污染治理提供理論依據(jù)和參考。

2 四川省鎘污染狀況

四川省鎘污染較為嚴(yán)重。根據(jù)公報，在鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳8種無機污染物點位超標(biāo)率中，鎘為20.8%，其它7種無機污染物點位超標(biāo)率總和為19.87%，鎘點位超標(biāo)率超過了其它7種無機污染物總和，鎘污染最重。

2.1 耕地土壤的環(huán)境質(zhì)量

根據(jù)《2016四川省國土資源公報》，全省耕地面積674萬hm2，按照輕微、輕度、中度的點位比例的總和是33.12%，若以點位污染比例來折算污染面積，全省有1/3的耕地面積受到了輕中度污染，尤其是鎘的污染。

2.2 鎘大米事件頻發(fā)

根據(jù)國土資源部統(tǒng)計，目前全國耕種土地面積的10%以上已受重金屬污染。水稻對鎘的吸附能力很強，只要土壤中受到了鎘污染，容易導(dǎo)致大米中鎘含量超標(biāo)，因此大米中鎘含量不得超過0.2mg/kg，否則就不能食用。中國地質(zhì)大學(xué)2008年研究表明，綿竹、什邡等地居民大米、小麥鎘攝入量均超標(biāo)2～10倍[3]。而我國人均大米消費量要遠(yuǎn)超其他國家，因此，減少鎘大米產(chǎn)生，保護(hù)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境應(yīng)該引起足夠的重視。

2.3 鎘大米的危害

日本在二十世紀(jì)發(fā)生的“痛痛病”公害事件就是因為河流被含鎘污水污染后，河水、稻米、魚蝦中富集大量的鎘，然后又通過食物鏈，使這些鎘進(jìn)入人體積累下來。病人骨質(zhì)疏松、骨骼萎縮、關(guān)節(jié)疼痛，病態(tài)十分凄慘；過量食入鎘會堆積在腎臟，造成腎小管損傷，出現(xiàn)糖尿病，直至腎衰竭。鎘的半衰期長達(dá)30年，到目前為止尚無特效的方法治療鎘中毒。

3 減少鎘大米的農(nóng)藝措施

根據(jù)全國土壤污染詳查、農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬污染普查和四川省土壤污染狀況調(diào)查公報等結(jié)果，把農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量類別劃定為三類：未污染和輕微污染-優(yōu)先保護(hù)；輕度和中度污染-安全利用；重度污染-嚴(yán)格管控。對安全利用類，通過一些農(nóng)藝措施的實施，減少鎘對農(nóng)作物的吸收。

3.1 推廣低吸附品種

推廣低吸附品種是解決農(nóng)產(chǎn)品安全最直接、最經(jīng)濟(jì)、最有效的途徑之一。該項技術(shù)簡單，不增加農(nóng)民工序與勞動強度，比較容易落實到位，在大面積應(yīng)用中效果比較理想。對于糧食主產(chǎn)區(qū)的區(qū)域，水稻選擇德香4103、瀘優(yōu)9803、川優(yōu)6203等品種，玉米選擇川單15、雅玉10和正紅311等品種。種植番茄、西葫蘆、甘藍(lán)等來替代易積累鎘的作物種類，如白菜、菠菜、萵筍等。

3.2 秸稈移除

在中度污染的土壤上，產(chǎn)生的農(nóng)作物秸稈鎘含量較高，為避免秸稈對耕地土壤帶來二次污染，要盡可能移除，逐漸提高土壤質(zhì)量。如水稻秸稈，采取低位收割法，將稻草留茬高度控制在5cm以下，結(jié)合拾撿打捆措施，對秸稈進(jìn)行妥善處理。

3.3 土壤調(diào)理技術(shù)

在中度污染土壤，土壤pH值小于6.5的情況下，施用石灰，能有效降低重金屬的活性，同時在不影響土壤供肥的情況下，選擇具有降低土壤重金屬污染的功能肥料，如鈣鎂磷肥、碳銨等。

在有條件增施有機肥區(qū)域，盡可能增施有機肥，提高土壤有機質(zhì)含量，降低土壤中鎘的生物活性。

3.4 淹水灌溉

采用淹水栽培，是一項費省效宏的措施，能夠較大幅度降低土壤中鎘的活性，減少稻米鎘含量。要求在水稻分蘗初期至收割前7d，田塊都要淹水灌溉且要達(dá)到2～5cm深，分蘗盛期前實行淺水灌溉，分蘗盛期后進(jìn)行淹水灌溉，收獲前1周才可以排干田面積水，方便收割。

3.5 深耕翻土

鎘主要分布在土壤耕作層，耕翻土層，即采用深耕，將上下土層翻動混合，使表層土壤污染物含量減低，這種方法動土量較少，可以有效的降低表層土壤的鎘含量，從而達(dá)到農(nóng)產(chǎn)品安全。

3.6 超富集植物萃取

重金屬在作物體內(nèi)分配規(guī)律是根>莖葉>籽實，所以種植一些植株高大、根系發(fā)達(dá)、生長速度快、生物量高的作物，能夠較好的吸收土壤中的重金屬，如蕓苔屬植物(印度芥菜)、工業(yè)用大麻等。

3.7 葉面噴施硅肥或微量元素肥

在水稻孕穗期至灌漿期噴施含硅肥、螯合鐵、腐植酸、鎂等水溶性肥料，噴施1～2次，阻控重金屬向稻米轉(zhuǎn)移。

3.8 農(nóng)業(yè)生態(tài)

合理利用農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)工程措施，也可以保持土壤的肥力，防止土壤重金屬污染，提高土壤質(zhì)量，如種植非食用作物(花卉、蓖麻、種草、種樹)；也可以繁育水稻、玉米、油菜種子或者種植非食用作物高粱和玉米；冬季空閑地種植紫云英等綠肥都具有較好的消減效果。

3.9 替代種植

根據(jù)區(qū)域氣候、土壤類型、質(zhì)地、輪作方式、主要糧食和經(jīng)濟(jì)作物，選擇可替代的安全生產(chǎn)作物種類。也可采用休耕措施，在休耕期間，優(yōu)先種植生物量高、吸收積累作用強的植物，不改變耕地性質(zhì)。經(jīng)檢驗達(dá)標(biāo)前，嚴(yán)禁種植食用農(nóng)產(chǎn)品。

可進(jìn)行作物替代種植的作物種類主要有3大類，以多年生經(jīng)濟(jì)作物為主，具體作物種類如下：①糧油作物：玉米、油菜、酒用高粱、向日葵、芝麻。②經(jīng)濟(jì)作物：苧麻、棉花、蠶桑、果樹、花卉、苗木等。③水稻種子生產(chǎn)。

4 結(jié)論及建議

治理土壤鎘污染，減少鎘大米，需要根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥梨k污染的實際情況采取適宜措施，以達(dá)到最好的治理效果。在鎘污染治理過程中，根據(jù)我們的已有經(jīng)驗，給出以下幾點建議。

4.1 保證人員安全

在施用土壤調(diào)理劑時，尤其是生石灰，人員一定要經(jīng)過培訓(xùn)后再操作。

4.2 用量要適度

大量的石灰應(yīng)用會引起土壤板結(jié)，影響農(nóng)作物生長，據(jù)研究，高石灰用量可造成土壤元素流失，反而增加了稻米鎘富集水平，同時大量施用石灰后壤復(fù)酸化現(xiàn)象會顯著增加。

4.3 控制與消除土壤污染源，是防止污染的根本措施

土壤對污染物具有一定的凈化處理能力?？刂仆寥牢廴驹?，即控制進(jìn)入土壤中的污染物的數(shù)量與速度，通過其自然凈化作用而不致引起土壤污染。

4.4 對工業(yè)“三廢”進(jìn)行回收處理，化害為利

對所排放的“三廢”要進(jìn)行凈化處理，并嚴(yán)格控制污染物排放量與濃度，使之符合排放標(biāo)準(zhǔn)。

4.5 要加強對灌溉污水的水質(zhì)監(jiān)測

對污水進(jìn)行灌溉的污灌區(qū)，了解水中污染物質(zhì)的成分、含量及其動態(tài)，避免帶有不易降解的高殘留的污染物隨水進(jìn)入土壤，引起土壤污染。

4.6 禁止或限制使用劇毒，高殘留性農(nóng)藥，大力發(fā)展高效、低毒、低殘留農(nóng)藥，發(fā)展生物防治措施

例如禁止使用雖是低殘留，但急性、毒性大的農(nóng)藥。禁止使用高殘留的有機氯農(nóng)藥。

4.7 增加土壤有機質(zhì)含量

以增加與改善土壤膠體的種類與數(shù)量，增加土壤對有害物質(zhì)的吸附能力與吸附量，從而減少污染物在土壤中的活性。