農田土壤重金屬污染狀況及修復技術研究

張曉藝

（上海環(huán)境綠色生態(tài)修復科技有限公司，上海 200232）

近年來，礦產資源的開發(fā)力度不斷地增大，工業(yè)的發(fā)展速度不斷地加快，各種化學農藥制品的使用不斷地增多，其中含有的重金屬會通過各種途徑進入環(huán)境中，造成環(huán)境污染，尤其是對土壤的污染較為嚴重。眾所周知，重金屬對農田土壤的污染會影響農作物的質量，危害人們的健康生活。另外，被重金屬污染過的土壤可能會在風的作用下進入空氣中和水中，進而加重空氣污染，污染飲用水。重金屬污染物在自然界中是不能夠通過化學作用或者生物降解作用被消耗的。土壤中的重金屬會通過食物鏈在人體內、動植物體內積累，影響食品安全和人體健康[1-2]。所以，對農田土壤重金屬污染狀況的了解極其重要，重金屬污染物的修復技術也是國內外一直關注的重點。國家相關部門應該加強對農田土壤重金屬污染的修復技術研究，將重金屬污染帶來的傷害降低到最小。

1 農田土壤重金屬污染狀況

目前，我國很多地方的土壤重金屬污染已經非常嚴重，其土壤中的As、Ni、Pb、Cu 等重金屬已經超出土壤的正常承載水平。研究發(fā)現(xiàn)，我國遭受重金屬污染的城市很多，大概有330 個重度的重金屬污染區(qū)，受重度污染的土壤面積不斷擴大，很多農作物受到污染。在很多城市的郊區(qū)，土壤中的重金屬污染較為嚴重[3-5]。例如，南京郊區(qū)土壤重金屬污染較為嚴重，土壤中Hg 的含量嚴重超標。同樣受污染的城市還有很多，北京郊區(qū)土壤重金屬污染同樣嚴重，Pb、Cd、Hg 的含量均已超標。所以，人們必須高度關注農田土壤重金屬污染狀況。

2 農田土壤重金屬污染來源

2.1 污水農灌

污水農灌指的是利用城市中受污染的地下水、工業(yè)廢水以及一些污染物超標的地表水進行農作物的灌溉。在國外，污水農灌具有很久遠的歷史。德國、波蘭等國都曾長期采用污水進行農灌，農田土壤測試結果表明，其土壤中Zn、Cd、Cu、As 的含量較多，土壤中的鹽分堆積也較多。而長期使用污水灌溉，會導致農作物中的重金屬含量嚴重超標。

隨著經濟的發(fā)展，我國居民的用水量也不斷增多，所以，為了解決灌溉問題，我國很多農民會選擇用污水進行灌溉。但是，污水中的重金屬也會隨之滲入農田中，污染土壤，進而使得農作物的重金屬含量超標。如果長期食用在這樣環(huán)境中生長的農作物，人體內的重金屬含量可能會超出自身負荷[6-8]。例如，保定、西安、鄭州、蘭州、北京等地曾長期使用污水進行灌溉，農田土壤和農作物的重金屬含量較高，如果長期食用，會影響人體健康。所以要摒棄使用污水進行農田灌溉。

2.2 廢氣飄塵

土壤重金屬污染與廢氣飄塵有一定關系。汽車每天都會排放很多尾氣，工業(yè)生產也會排放一定量的有害氣體，這些氣體中含有很多重金屬元素，它們在空氣中漂浮，然后隨著降水進入農田，造成土壤污染。工業(yè)廢氣和汽車尾氣是農田土壤重金屬污染的重要成因。重金屬顆粒在大氣中漂浮，隨著降水進入農田，對農田土壤造成污染，最后使得土壤重金屬含量超標。研究人員對撫順市不同類型大氣中的PM10 顆粒中11種重金屬含量進行分析，結果發(fā)現(xiàn)，Pb、Co、Ni、Mn、Cr、Cu 和Zn 分別是其土壤本底值的39、312、5.7、291、56、135 和777 倍。污染物主要來源是汽車尾氣排放、工業(yè)氣體排放和煤炭燃燒等[9-12]。

重金屬冶煉和礦山開采產生的有害氣體也是造成農田污染的原因。汽車尾氣會對道路兩側的農田土壤造成一定污染，通常，道路兩側Co、Pb、Cu、Cd、Cr、Ni、As、Hg、Zn、Se 和Mn 等 重 金 屬 元 素含量要高于遠離道路兩側的地方。研究表明，北京、上海等地的農田重金屬主要來自交通污染，污染農田種植的農作物，其重金屬含量普遍超出正常值，一旦誤食可能危害人體健康[13-15]。

2.3 農業(yè)生產帶來的污染

當前，農民普遍使用化肥、農藥等來促進農作物生長，但是長期使用，化肥、農藥中的重金屬會污染土壤。目前，我國大部分地區(qū)已經禁止使用含有As成分的農藥。但是，還有很多農藥含有其他重金屬元素，這些農藥仍然在我國使用，例如，波爾多液、福美鋅等農藥含有Cu 和Zn，它們并沒有被禁用。每年，大量重金屬元素隨農藥進入土壤中，不可忽視。另外，現(xiàn)在越來越多的農民使用地膜或塑料棚，如果它們沒有被很好地收集，其中含有的重金屬元素也會遺留在土壤中[16-17]。

3 農田土壤重金屬污染的治理技術

目前，我國農田土壤重金屬污染的治理技術主要有物理手段、化學手段、農業(yè)生態(tài)手段以及聯(lián)合修復技術等。

3.1 工程措施

人們可以利用工程措施來減輕重金屬對農田土壤及農作物的污染。例如，向被污染的土壤中加入清潔土壤，將二者混合來降低單位土壤中的重金屬含量，達到稀釋的效果；在受重金屬污染的土壤表層覆蓋清潔土壤，讓農作物在清潔土壤上成長；利用工具去除受污染土壤的表層覆土。但是，上述工程措施都治標不治本，并不能從根本上解決農田土壤重金屬污染問題，也不適用于污染嚴重的土壤。

3.2 熱脫附修復技術

利用熱脫附修復技術對土壤進行加熱，一些具有揮發(fā)性的重金屬就會從土壤中揮發(fā)出來，如Se、Hg 等。但是，在加熱過程中，土壤中的鐵錳氧化物會變成殘渣態(tài)或酸溶解態(tài)，改變土壤性質，對土壤產生不良影響。所以，這種技術只適用于被具有揮發(fā)性的重金屬污染過的土壤，不適用于其他性質的土壤。

3.3 生物修復技術

人們可以利用生物對土壤進行修復。部分動植物和微生物在新陳代謝的過程中可以吸收一定的重金屬，改變土壤中的生物形態(tài)，減輕重金屬的危害[18-20]。例如，老鼠、蚯蚓等對土壤中的重金屬具有富集作用。另外，土壤中的微生物對重金屬具有吸附作用，一些植物也可以對重金屬進行富集。生物修復技術能降低土壤中的重金屬含量，改善土壤性質。

植物修復是指利用具有重金屬耐性的植物來降低土壤中重金屬的移動性，進而降低重金屬進入人體的可能性。植物主要是通過根部來進行重金屬的積累和沉淀的，以此轉化重金屬的形態(tài)；或者通過根部的吸附作用來固定重金屬，進而降低重金屬對土壤地下水和周圍農田污染的可能性。此外，植物的根部能夠分泌一些物質，這些物質能夠改變土壤的根際環(huán)境，使一些重金屬的形態(tài)發(fā)生改變，進而降低這些重金屬的危害。

目前，在治理重金屬污染時，我國部分地區(qū)會利用麻瘋樹、蘆葦、蘆竹、纖維大麻以及紅麻等經濟植物，對重金屬污染的農田進行植物修復。植物穩(wěn)定修復只限制重金屬的移動性，將其保留在土壤中，所以存在潛在風險。值得注意的是，若與原位化學鈍化技術相結合，植物穩(wěn)定修復可能會顯示更大的應用潛力，這需要相關人員進行進一步的研究。

動物修復指的是利用土壤中某些低等動物（如蚯蚓和鼠類等）吸收土壤中重金屬。部分土壤動物可以吸收和轉移土壤中的重金屬，從而降低其重金屬含量。研究發(fā)現(xiàn)，蚯蚓還可改良土壤，保持土壤肥力。但是，動物修復技術不能處理高濃度重金屬污染的土壤。除了蚯蚓以外，其他土壤動物的修復能力有待進一步研究。

4 結語

農田土壤的重金屬污染治理是一個漫長的過程，可能需要很多年才能看到成效，而且有些措施治標不治本，不能從根本上解決問題。所以，對于農田土壤重金屬污染的治理，最好從源頭做起，控制好污 染源。