施加改良劑對土壤重金屬固定效果的研究進展

摘? ?要：當前我國農(nóng)田土壤中重金屬污染嚴重，根據(jù)相關(guān)研究，施加改良劑對土壤中重金屬有一定的固定效果。本文根據(jù)近些年國內(nèi)相關(guān)研究進展，總結(jié)農(nóng)田土壤中重金屬的來源，指出重金屬的危害作用，在對不同改良劑的改良效果進行分析總結(jié)的基礎(chǔ)上，對以后相關(guān)研究的開展方向提出了展望。

關(guān)鍵詞：改良劑? 土壤? 重金屬? 污染

中圖分類號：X53? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）02（a）-0132-02

當前我國環(huán)境污染問題日益嚴重、生態(tài)修復(fù)工作舉步維艱，呈現(xiàn)出環(huán)境生態(tài)保護問題與國家經(jīng)濟健康發(fā)展不協(xié)調(diào)的一面。長三角地區(qū)水環(huán)境質(zhì)量堪憂，京津冀近年來霧霾頻發(fā)，全國多地自然地質(zhì)災(zāi)害又時有發(fā)生，這都成為影響人類生活、生存的環(huán)境問題;在眾多環(huán)境問題中，土壤重金屬污染因其相對大氣和水環(huán)境污染，具有污染時間長、污染范圍廣、治理方法更加復(fù)雜的特點，農(nóng)田土壤更是直接影響百姓餐桌飲食健康問題。研究農(nóng)田土壤中重金屬污染治理固定方法，掌握最新研究動態(tài)對于環(huán)境監(jiān)測部門和農(nóng)業(yè)管理部門來說變得十分必要。

1? 農(nóng)田土壤重金屬污染現(xiàn)狀

1.1 重金屬的來源

全世界每年大約向自然生態(tài)環(huán)境排放的重金屬數(shù)量驚人，據(jù)農(nóng)業(yè)部調(diào)查顯示，我國污灌區(qū)中遭受重金屬污染的土地面積就已多達90hm2。土壤中潛在的重金屬一方面來源于成土母質(zhì)，更主要的是源于人類活動的污染，比如為了提高糧食產(chǎn)量，人類過度地向土壤中施入含有重金屬的化肥等養(yǎng)料，當然也存在兩種來源復(fù)合污染的可能。王玲梅和徐友寧等選擇礦區(qū)附近農(nóng)田為研究對象，研究發(fā)現(xiàn)土壤中重金屬含量與周邊人類生產(chǎn)環(huán)境密切相關(guān)[1]。不同地區(qū)、不同生產(chǎn)環(huán)境下，農(nóng)田土壤中重金屬來源有所差異，土壤本身母質(zhì)中含有一定的含量的重金屬，但當前人類生產(chǎn)活動所排放的重金屬更應(yīng)引起環(huán)保和農(nóng)業(yè)部門的重視。

1.2 重金屬的危害

土壤是生活環(huán)境中重要的組成部分，而農(nóng)田土壤更是人類生存能源的補給站，人類生存需要所需的食物生長無一例外不需要土壤的參與。土壤中的重金屬分為有效態(tài)和非有效態(tài)，由于土壤自凈能力有限，當土壤中重金屬濃度超過其自凈能力時，有效態(tài)重金屬元素可以通過遷移轉(zhuǎn)化進入植物根、莖、葉，通過人類食用、皮膚吸收等作用進入人體，對人體健康構(gòu)成威脅。

重金屬污染具有一定的隱蔽性，植物生長過程中吸收的重金屬含量較低，但被人類食用后在體內(nèi)長期積累，隨著時間的慢慢推移，逐步危害人類健康。據(jù)調(diào)查，目前我國有11個省份存在土壤重金屬鎘污染，每年生產(chǎn)的大米多達5萬t存在鎘污染情況[2]，污染范圍大，數(shù)量多，現(xiàn)已成為我國當前急需治理的環(huán)境難題之一。

2? 治理效果研究進展

土壤重金屬治理措施包括物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、植物修復(fù)以及微生物修復(fù)等，由于我國土地利用形勢多樣，各種修復(fù)方式可操作性不盡相同。目前，通過向土壤中施加改良劑，改變土壤的物理和化學(xué)性質(zhì)，降低土壤中重金屬離子的有效態(tài)濃度，將其固定在土壤中使其不被植物吸收利用成為當前廣大環(huán)境工作者的主要研究方向。

2.1 改良劑的種類

土壤修復(fù)治理改良劑種類繁多，主要分為無機改良劑和有機改良劑。而無機改良劑主要是一些堿性物料和存在于自然界中的粘土礦物，主要以石灰、碳酸鈣、鋼渣、沸石等居多;無機改良劑的作用機理主要是通過酸堿作用改變土壤的離子交換量、酸堿度、溶解度等化學(xué)指標，將重金屬元素固定在土壤中，從而減少人類因飲食所造成的危害。

有機改良劑一般直接來源于自然界或經(jīng)過人類加工制成含豐富有機質(zhì)的物料;據(jù)研究發(fā)現(xiàn)土壤有機質(zhì)對重金屬具有吸附作用，所以土壤中有機質(zhì)的含量直接關(guān)系到重金屬的形態(tài)轉(zhuǎn)化效果，這類有機改良劑主要有作物秸稈、樹木落葉、動物糞便以及一些固體污泥為主。

2.2 治理效果的研究進展

近年來，我國專家學(xué)者廣泛開展了對施用改良劑改善土壤重金屬污染狀況的研究。目前，大多數(shù)學(xué)者開展研究選取的改良劑以生物炭、沸石、磷酸鹽、石灰以及污泥等為主要研究方向。

謝飛、熊侍娟等對沸石吸附土壤中重金屬Cd效果的研究[3-4]，實驗發(fā)現(xiàn)，在土壤中添加沸石能有效降低土壤中有效態(tài)重金屬Cd的含量，并且隨著培養(yǎng)時間的延長土壤中的Cd呈現(xiàn)下降趨勢，原因可能是由于添加沸石后有效地提高了土壤的陽離子交換量，使土壤對重金屬的吸附能力增強;雷鳴等通過盆栽實驗研究了磷酸二氫鈉以及羥基磷灰石在水稻田土壤中對重金屬的作用，研究結(jié)果表明，二者都提高了土壤酸堿度，降低了土壤中重金屬可交換態(tài)的含量[5];劉孝利等發(fā)現(xiàn)生物炭和石灰都對重金屬Cd、Pb、Zn有良好的固化效果，可顯著降低土壤中重金屬有效態(tài)含量，但單獨施用生物炭對可溶態(tài)重金屬含量降低效果更明顯[6]。宋琳琳等采用BRC浸泡法和盆栽實驗探究了污泥對土壤中重金屬Cu、Cd、Pb、Zn的固化作用，研究結(jié)果表明污泥對不同種類重金屬的固化效果不同，添加污泥后土壤中Pb的生物有效態(tài)含量明顯降低，而重金屬Cd、Zn的含量顯著增加[7];張曉琳等分別向土壤中添加了不同含量的污泥并分析了Cu、Cd、Pb、Zn四種重金屬的不同形態(tài)，發(fā)現(xiàn)添加污泥后，土壤中重金屬殘渣態(tài)含量曾多，有效態(tài)含量出現(xiàn)明顯降低[8]。

研究發(fā)現(xiàn)，土壤中添加不同劑量改良劑后，大多對土壤中重金屬含量起到了一定的固定作用，改變了重金屬在土壤中的形態(tài)，抑制植物對重金屬的吸收，減少重金屬在土壤-植物系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)化能力。

3? 展望

目前研究結(jié)果表明，農(nóng)田土壤中施加改良劑能夠改變重金屬形態(tài)，有顯著的固化作用效果，這對當前我國的土壤污染有較強的科學(xué)研究價值;但是面對當前我國的土壤污染形勢，由于土壤污染的復(fù)雜性，治理土壤污染還很困難，環(huán)境保護和農(nóng)業(yè)科研工作者還有許多工作要做：

1.當前施用改良劑治理土壤中重金屬的研究大都為單施或兩種改良劑配施，對于多種改良劑混合以及無機改良劑和有機改良劑混合施用研究尚少。

2.改良劑選取以及施用過程中應(yīng)注意使用成本和生態(tài)環(huán)境保護，防止造成不必要的浪費和二次污染，應(yīng)以開展廢物利用為主，例如秸稈、動物糞便等可供再生利用資源。

3.目前大多數(shù)研究停留在盆栽實驗階段，在農(nóng)田中實際操作尚少，由于土壤污染相對復(fù)雜，存在多種污染復(fù)合形式，施加改良劑在實際農(nóng)田土壤中的具體固定效果有待于進一步研究。

參考文獻

[1] 王玲梅，韋朝陽，楊林生等.礦冶區(qū)周邊水稻對不同來源重金屬污染的指示作用[J].生態(tài)毒理學(xué)報，2009，4（3）：373-381.

[2] 楊秀紅，胡振琪，張迎等.利用工業(yè)礦物治理重金屬污染土壤的探討[J].金屬礦山，2003，3：52-55.

[3] 謝飛，梁成華，孟慶歡等.添加天然沸石和石灰對土壤鎘邢臺轉(zhuǎn)化的影響[J].環(huán)境工程學(xué)報， 2014，8 （8）： 3505-3510.

[4] 熊仕娟，徐衛(wèi)紅，謝文文等.納米沸石對土壤Cd形態(tài)及大白菜Cd吸收的影響[J].環(huán)境科學(xué)，2015，36（12）：4630-4641.

[5] 雷鳴，曾敏，胡立瓊等.不同含磷物質(zhì)對重金屬污染土壤-水稻系統(tǒng)中重金屬遷移的影響[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2014，34（6）：1527-1533.

[6] 劉孝利，曾昭霞，陳求穩(wěn)等.生物炭與石灰添加對稻田土壤重金屬面源負荷影響[J].水利學(xué)報，2014，45（6）：682-690.

[7] 宋琳琳，鐵梅，張朝紅等.施用污泥對土壤重金屬形態(tài)分布和生物有效性的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2012，23（10）：2701-2707.

[8] 張曉琳，鄂勇，胡振幫等.污泥施田后土壤和玉米植株中重金屬分布特征[J].土壤通 報，2010，41（2）：479-484.