農(nóng)田土壤重金屬污染鈍化修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展

鄭子喬

摘 要：當(dāng)各國(guó)都在激烈地追求城市化和工業(yè)化的進(jìn)展時(shí)，卻忽略對(duì)農(nóng)田土壤的污染狀況，導(dǎo)致農(nóng)田土壤重金屬污染問(wèn)題愈加嚴(yán)重。我國(guó)自改革開(kāi)放以來(lái)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的勢(shì)頭超越很多工業(yè)大國(guó)，但與此同時(shí)我國(guó)面臨著嚴(yán)峻的環(huán)境污染問(wèn)題。造成大氣污染、水污染及農(nóng)田污染程度加深的原因是由于我國(guó)重工業(yè)產(chǎn)地的大量修建，盲目追求重工業(yè)產(chǎn)量的對(duì)內(nèi)需求和對(duì)外輸送。本文就目前我國(guó)面臨的農(nóng)田土壤污染狀況分析農(nóng)田土壤污染修復(fù)技術(shù)及研究進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田土壤；重金屬污染；鈍化；修復(fù)技術(shù)；進(jìn)展

土壤的成分為礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、土壤溶液及空氣與水的混合物，土壤溶液是大氣中的植物根須及土壤微生物吸取養(yǎng)分的重要媒介，也是污染物進(jìn)入土壤的主要途徑。其中土壤重金屬污染是最為嚴(yán)重和持久的污染源頭，重金屬污染物主要含有鉻、汞、砷等嚴(yán)重危害生物的重金屬顆粒，以及有一定毒性的銅、鋅等元素。污染物的來(lái)源極其廣泛，主要來(lái)源有采礦廠的廢渣傾倒、農(nóng)田灌溉殘留的農(nóng)藥、生活垃圾如廢棄電池、未經(jīng)處理的污水排放和大氣沉降。排放物的有害元素由土壤表層逐漸深入到土壤內(nèi)層，常年堆積會(huì)徹底破壞土質(zhì)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致土壤的原有成分被強(qiáng)制改變。

殘留在土壤中的重金屬不會(huì)隨著年月的增加而逐漸消失，反而會(huì)更加頑固的殘留在土壤結(jié)構(gòu)中。土壤重金屬的來(lái)源有人為和自然兩種，人為因素是造成土壤重金屬污染的重大原因。重金屬的毒性不受重金屬的含量多少控制，取決于重金屬在土壤中的存在形態(tài)。其存在形態(tài)有以下幾種：水溶態(tài)；碳酸鹽結(jié)合態(tài)；離子態(tài)；有機(jī)結(jié)合態(tài)；殘留態(tài)。隨著周圍環(huán)境的改變?nèi)绱髿鉁囟群蜐穸龋鱾€(gè)形態(tài)之間可以相互轉(zhuǎn)化，水溶態(tài)和殘留態(tài)的毒性最強(qiáng)，活躍度最高，浸入到植物體內(nèi)的能力最強(qiáng)。目前各國(guó)的研究學(xué)者都在致力于如何消融和降解這些頑固的重金屬污染物。隨著中國(guó)人口的猛增，工業(yè)化和農(nóng)業(yè)化正在加快進(jìn)程以滿足當(dāng)今人類的生產(chǎn)需求，城鎮(zhèn)化建設(shè)的步伐緊隨其后，人類的生產(chǎn)活動(dòng)正在改變?nèi)伺c自然的和諧相處模式。

縱觀中國(guó)農(nóng)業(yè)和工業(yè)發(fā)展史，目前的農(nóng)田灌溉和農(nóng)田除害都采用農(nóng)藥噴灑的形式進(jìn)行，化肥及農(nóng)藥的長(zhǎng)期使用使得堆積在土壤中的重金屬沉降在土壤中。愈來(lái)愈多的潛在性有毒物質(zhì)正在滲透到生物圈，其中有一半的有毒物質(zhì)浸入土壤圈，造成未經(jīng)處理的重金屬物污染地下水的水質(zhì)和生態(tài)物種的棲息地，這對(duì)人類的生命健康和生態(tài)環(huán)境的自凈能力構(gòu)成極大地威脅。鉻、硒、砷、汞、鉛被稱為重金屬污染物的“五毒”，當(dāng)在受以上“五毒”污染的土壤上種植農(nóng)作物時(shí)，植物會(huì)被迫吸收這些有毒物質(zhì)，通過(guò)食物鏈的傳播會(huì)直接或間接地危害到人類的健康，造成人類的罕見(jiàn)疾病以及中毒現(xiàn)象的發(fā)生。2015年我國(guó)環(huán)保局公開(kāi)發(fā)表名為《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》的文章，公報(bào)明確指出：我國(guó)土壤總污染的超標(biāo)率為16.1%，土壤受污染的原因是重金屬污染物的排放，占超標(biāo)位率的85%。因此有必要采取措施對(duì)受重金屬污染的土壤進(jìn)行修復(fù)技術(shù)，修復(fù)技術(shù)的分類方式有以下幾種。按學(xué)科分為：生物修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和物理修復(fù)；按修復(fù)場(chǎng)地分為：就地修復(fù)和離地修復(fù)；使用鈍化劑原地修復(fù)。

一、物理修復(fù)

1.換土法。換土法是所有土壤修復(fù)技術(shù)中最為簡(jiǎn)易的方式，其原理為：將新鮮的未受污染的土壤替換原先受污染的土壤，減少殘留在原先受污染的土壤中重金屬的百分含量。換土法的主要方法有兩種：其一為翻土：用挖掘機(jī)將受污染的土壤深翻，將聚集在土壤表層及內(nèi)部的重金屬污染物分散稀釋。其二為換土：用翻土機(jī)翻走受污染的土壤，用未受污染的土壤填補(bǔ)之前挖走的土壤。

2.玻璃化技術(shù)。將受重金屬污染的土壤置于高溫高壓的條件下，用特殊溶液噴淋土壤表層，其目的是將土壤中的重金屬固化成為玻璃形態(tài)，阻止重金屬以游離形式擴(kuò)散到其它土壤中，穩(wěn)定土壤中的重金屬。此項(xiàng)技術(shù)的適用范圍狹窄常用于小面積受污染土壤的修復(fù)，并且不能完全消除重金屬殘留物。

3.電動(dòng)修復(fù)。將受污染的土壤溶解于電解液中，并置于帶有正負(fù)兩極的電極中，在電極兩端施加電流方向相反的交流電。溶于電解液中的重金屬離子由于電力的吸引便會(huì)運(yùn)動(dòng)到電極的正極或負(fù)極，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間電解液中的電荷電量正負(fù)抵消達(dá)到平衡，再將電極兩端的重金屬離子收集起來(lái)便可以達(dá)到凈化土壤的目的。電動(dòng)修復(fù)技術(shù)能將土壤中的重金屬全部收集，但需要的成本較高且技術(shù)要求較為嚴(yán)格，通常也用于小面積的土壤凈化。

二、生物修復(fù)

1.微生物修復(fù)法。從事重金屬降解技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人士指出：存在一些微生物它們能夠自動(dòng)分解重金屬并將重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)毒無(wú)害的無(wú)機(jī)物質(zhì)，使得土壤中的重金屬殘留量為零。研究此種微生物的生活條件，在土壤中為其營(yíng)造同樣的生活條件，將實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的微生物轉(zhuǎn)移到該土壤中就可利用微生物的這一性能將受重金屬污染的土壤轉(zhuǎn)化為清潔的土質(zhì)，在土壤中種植的作物不再含有任何重金屬成分，便不會(huì)對(duì)人類的生命健康造成危害。這是一項(xiàng)既經(jīng)濟(jì)又可行的生物修復(fù)技術(shù)。

2.植物修復(fù)?！吨袊?guó)植物學(xué)研究目錄》一文中指出：某些植物喜好重金屬并能吸收重金屬。利用植物的這一偏好性便可將存在重金屬污染的土壤修復(fù)。植物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)有以下方面：成本低廉，后期可將植物吸收的重金屬提取出來(lái)重復(fù)利用；對(duì)環(huán)境起到很大的美化作用；植物可以改善土質(zhì)為土壤圈中的微生物帶來(lái)天然的養(yǎng)料。但此項(xiàng)技術(shù)也存在缺陷：植物吸收重金屬的能力畢竟有限，且此種植物的栽種需要具備一定的后天條件如養(yǎng)料和溫度，植物生長(zhǎng)周期緩慢也難以滿足快速修復(fù)的要求。

三、鈍化劑修復(fù)法

科學(xué)家提出鈍化劑可以起到修復(fù)農(nóng)田土壤重金屬污染物的作用。鈍化劑的類型分為：有機(jī)型、無(wú)機(jī)型及有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合型。有機(jī)鈍化劑即是禽畜糞便，城市污泥等；無(wú)機(jī)鈍化劑有腐爛植物，腐殖酸，碳酸鹽等；復(fù)合型鈍化劑有活性土，污水污泥等。鈍化機(jī)理為：鈍化劑對(duì)重金屬起絡(luò)合、截留、固化的作用，利用鈍化劑的這一機(jī)理便可將污染物滯留在土壤中，阻礙了重金屬的流動(dòng)。某些無(wú)機(jī)型鈍化劑還可將土壤中的重金屬降解為無(wú)毒的無(wú)機(jī)物質(zhì)。鈍化劑的來(lái)源極為廣泛而且有機(jī)鈍化劑不需任何成本便可將土壤中的重金屬固化，還可以作為土壤的養(yǎng)分供植物的生長(zhǎng)需要，鈍化劑的使用具有著雙重的優(yōu)勢(shì)，天然的鈍化劑既不會(huì)破壞原有的土質(zhì)結(jié)構(gòu)還有利于土壤重金屬成分的降低。

四、結(jié)語(yǔ)

農(nóng)田土壤受重金屬污染的這一問(wèn)題會(huì)嚴(yán)重阻礙我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，解決這一問(wèn)題刻不容緩，但也需要時(shí)間。農(nóng)業(yè)向來(lái)是支撐我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)飛躍的一大原因，同時(shí)農(nóng)產(chǎn)品也滿足人類的生活需求。工業(yè)化會(huì)帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)效益，勢(shì)必給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)難以修復(fù)的問(wèn)題。目前各國(guó)研究學(xué)者都在研究如何減少土壤中重金屬成分的課題，較為成熟的修復(fù)技術(shù)在改善土壤有害成分上起到重要意義，為本就土地稀缺的地區(qū)做出極大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 寧皎瑩，周根娣，周春兒，和苗苗. （2016）. 農(nóng)田土壤重金屬污染鈍化修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展. 杭州師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 15（2）， 156-162.