農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染防治方法與對策解析

李 丁，周自強(qiáng)，洪 揚(yáng)

格豐環(huán)保科技有限公司，安徽蕪湖 241000

隨著社會現(xiàn)代化和生產(chǎn)的高速發(fā)展，農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染問題日益嚴(yán)重，在土壤重金屬污染的影響下，極易使重金屬進(jìn)入食物鏈循環(huán)中，從而對人類的健康造成嚴(yán)重威脅。基于此，要想解決和應(yīng)對土壤重金屬污染問題，相關(guān)部門必須制定行之有效的完善對策，全方位、多角度地治理重金屬污染土壤，從而使我國糧食安全得到保證，保障公眾的生命健康。

1 土壤污染和重金屬污染的內(nèi)涵分析

1.1 土壤污染

土壤污染主要是指土壤中的有害物質(zhì)的數(shù)量和速度超過了其自身的凈化能力，使得土壤的性質(zhì)、構(gòu)成和性狀等發(fā)生變化，破壞了土壤的天然生態(tài)平衡，致使土壤的天然功用失調(diào)、土壤質(zhì)量惡化的表象，導(dǎo)致人們的生命健康受到嚴(yán)重威脅。土地污染物的種類主要分為生活性污染、生產(chǎn)性污染。其中，土壤重金屬污染的研究是至關(guān)重要的。

1.2 土壤重金屬污染

土壤重金屬污染主要是指土壤中的微量金屬元素在土壤中的含量超過背景值。這不僅會對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅，而且對人類健康的影響也是極大的。土壤重金屬污染的主要原因是人為污染和天然污染，其中，人為污染不容忽視。

2 農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染現(xiàn)狀

現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染逐漸嚴(yán)重，而且污染面積不斷擴(kuò)大，污染源也相對多元化。特別是Cd、As、Cr、Pb等是比較常見的重金屬污染，受其影響的耕地污染面積甚至達(dá)到了2 000萬hm2，在耕地總面積中占比為20%。一旦農(nóng)業(yè)受重金屬污染，農(nóng)作物也必然受到影響，加之農(nóng)業(yè)土壤中的重金屬污染物移動(dòng)性不強(qiáng)，且會長時(shí)間滯留，很難快速地被土壤微生物降解。另外，農(nóng)業(yè)土壤和人們活動(dòng)關(guān)聯(lián)非常密切，環(huán)境質(zhì)量很大程度上決定了人們的身體健康，所以農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染預(yù)防十分必要。

分析農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染的基本來源，可以重點(diǎn)考慮重金屬污染傳播渠道，分為大氣沉降、污水灌溉和固體廢棄物這3個(gè)渠道。例如大氣沉降是在人們活動(dòng)過程中所產(chǎn)生重金屬粉塵，當(dāng)其進(jìn)入到大氣后會自然沉降，或者伴隨雨水沉入土壤，一般在煤礦和道路周圍的土壤發(fā)生的重金屬污染中比較常見，且城市郊區(qū)發(fā)生的土壤重金屬污染概率通常會高于農(nóng)村?，F(xiàn)如今工業(yè)化的深入，越來越多的工礦企業(yè)污水在沒有分流處理情況下，便與生活污水同時(shí)排放，這也會導(dǎo)致農(nóng)業(yè)土壤遭到污染。

農(nóng)業(yè)土壤比較常見的重金屬污染物有汞、鎘、鉻、鉛。農(nóng)業(yè)土壤中有汞存在之后，產(chǎn)生汞化合物的概率將會很大，汞與汞化合物會對土壤微生物活力造成影響，甚至?xí)罐r(nóng)作物根系生長速度放緩，土壤肥力不斷降低。人類活動(dòng)可能造成汞污染，例如工業(yè)排放廢水中便會比較大的汞含量。一旦造成汞污染，還會威脅到人體健康，通常人體攝入汞是在周圍環(huán)境以及所食用食物中，人體含汞量是13 mg，若汞含量已經(jīng)達(dá)到130~150 mg，將會面臨死亡。鎘作為重金屬，具有較強(qiáng)的毒性，土壤遭到鎘金屬污染之后，土壤微生物繁殖、酶活性會受到比較直接的影響，當(dāng)鎘的含量達(dá)到一定程度，將會減緩?fù)寥郎俣?，發(fā)生植物矮化與褪綠現(xiàn)象，甚至?xí)霈F(xiàn)減產(chǎn)、死亡等問題。如果人們長期食用被鎘污染的食品，將會使腎小管功能面臨損壞，增加軟骨癥、自發(fā)性骨折等疾病的患病率。分析農(nóng)業(yè)土壤鎘污染比較關(guān)鍵的污染源，以冶煉、燃料和電鍍有關(guān)的工業(yè)廢水為主，或者農(nóng)作物種植使用農(nóng)藥與化肥含有大量的鎘。鉻作為常見重金屬污染源，通常是在電鍍板和紡織廠生產(chǎn)中形成，排出廢水中便有大量的鉻，若鉻沒有經(jīng)過處理便任意排放，將會面臨土壤鉻污染，且鉻也會被植物吸收，大量累積無法快速降解。鉻還會對人體健康造成威脅，特別是三價(jià)鉻、六價(jià)鉻，三價(jià)鉻更是會導(dǎo)致畸形、殘疾，六價(jià)鉻毒性高于三價(jià)鉻，甚至?xí)l(fā)物質(zhì)突變，增加鼻咽癌、肺癌患病風(fēng)險(xiǎn)。鉛這種重金屬，通常是銅礦廠和油漆廠等周圍的農(nóng)業(yè)土壤中含量更高，對人體的骨髓造血系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)有非常大的影響，當(dāng)人體內(nèi)鉛含量累積達(dá)到一定程度，將會導(dǎo)致腎臟疾病，如果長期食用含有鉛的農(nóng)產(chǎn)品，甚至?xí)媾R致畸、致癌的風(fēng)險(xiǎn)。

3 農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染的防治方法

3.1 生物修復(fù)

生物修復(fù)主要是指借助生物的某些習(xí)性，使得重金屬污染問題得到有效抑制與改進(jìn)。比如蚯蚓可以為土壤自凈能力的提升創(chuàng)造有利條件，而且在處理農(nóng)藥、重金屬等有害物質(zhì)方面也發(fā)揮著明顯的作用。如果土壤污染指數(shù)較高，改種林木、纖維作物等非食用的植物也是比較有效的方法。其中，羊齒類鐵角蕨屬植物在吸收重金屬方面扮演著重要的角色，可以提升土壤重金屬的吸收聚集能力，同時(shí)還可以吸收鎘元素，通過多年種植，可以有效降低土壤含鎘量[1]。

3.2 化學(xué)修復(fù)

在這一方面，可以加強(qiáng)土壤施改良劑、抑制劑的使用，并對相關(guān)理化性質(zhì)加以改變，如pH值、電導(dǎo)率等，以此將土壤重金屬氧化、還原、沉淀等作用充分發(fā)揮出來。例如，在酸性土壤中應(yīng)用石灰有助于pH值的提升，為鎘、鋅等氫氧化物沉淀的形成創(chuàng)造有利條件，從而有效控制其在土壤中的濃度，防止過度危害植物的正常生長。

3.3 生態(tài)修復(fù)

在生態(tài)修復(fù)重金屬污染土壤過程中，可以增施有機(jī)肥料，為土壤膠體的有效吸附提供便捷，同時(shí)土壤腐植質(zhì)可以為土壤鈍化污染物的能力助力，從而避免過度影響到植物。其中，應(yīng)對土壤水分加以控制，對土壤Eh進(jìn)行合理調(diào)節(jié)。一般來說，土壤Eh值對變價(jià)重金屬元素的活動(dòng)性具有十分影響，會使重金屬的價(jià)態(tài)和存在形態(tài)出現(xiàn)明顯變化，從而可以有效控制土壤重金屬的危害。根據(jù)相關(guān)研究可知，在Cd污染水田上采用不同水分管理措施均十分適用，通過分析水稻中Cd含量的特征可知，干濕交替的常規(guī)水分管理方式和全生育期淹水管理的稻米中的Cd含量分別為1.12、0.39 mg/kg，分析其原因，與淹水造成的土壤氧化還原狀況的改變有著密切的聯(lián)系[2]。此外，在梁敏靜等[3]研究中，土壤中的水分狀況是Pb-Zn礦廢渣中的重金屬形態(tài)的重要影響因素之一。重金屬Cr六價(jià)的毒性明顯高于三價(jià)，而在氧化狀態(tài)下，土壤中的Cr主要以六價(jià)態(tài)為主。所以對于Cr污染的土壤，為了使其氧化還原電位得到控制，應(yīng)加強(qiáng)旱作方式的應(yīng)用，以此控制重金屬Cr的危害。

3.4 物理修復(fù)

首先，改變輪作制度。耕作制度的改變后，會使土壤的環(huán)境發(fā)生變化，可以有效消除某些污染物的毒害。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)研究，為了不斷提高農(nóng)藥污染控制水平，水旱輪作措施的開展十分重要[4]。如DDT通過在棉田中的應(yīng)用，其降解速度并不快，而且極容易出現(xiàn)殘留現(xiàn)象，而將棉田改水田，DDT的降解速度會得到明顯提升。其次，換土和翻土。在土壤污染程度較輕的情況下，深翻或換無污染客土的方法十分有效。但如果土壤污染比較嚴(yán)重，可以采用鏟除表土或換客土方法。

4 農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染的現(xiàn)狀和原因分析

4.1 污染現(xiàn)狀

首先，缺乏相應(yīng)的法律法規(guī)支持。目前，我國針對土壤污染的相關(guān)法律體系在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域都有所涉及，但主要在土地管理利用、土地規(guī)劃權(quán)屬等方面得到體現(xiàn)，專門針對土壤金屬污染的法律法規(guī)有所缺失，有關(guān)土壤污染條例的針對性不足，不利于監(jiān)管體系的形成，不能對土壤重金屬污染的防治效果提供確切保障。此外，分析土壤的重金屬污染的本質(zhì)，具有多部門協(xié)同工作的特點(diǎn)，責(zé)任劃分不明確，具體的辦法和措施有待改進(jìn)，難以發(fā)揮出實(shí)際操控性。

其次，政府監(jiān)管有待加強(qiáng)。相關(guān)政府部門對土地重金屬污染不夠重視，對經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)注度過高，無法有效協(xié)調(diào)環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系。一旦企業(yè)出現(xiàn)違規(guī)排放問題，不僅會損害水源和土壤，還會增加耕地污染治理的難度，從而嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。

4.2 原因分析

首先，自然因素。我國不同地質(zhì)和歷史環(huán)境的差異性顯著，一些地區(qū)重金屬元素富集的基巖結(jié)構(gòu)，在長期的風(fēng)化作用下，會在周圍土壤中形成進(jìn)入，一定程度上導(dǎo)致農(nóng)業(yè)用地污染問題。

其次，人為因素。第一，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的農(nóng)田處理過程中，如果直接使用含有重金屬物質(zhì)的污水，極易使重金屬元素在農(nóng)業(yè)土壤中形成沉積，尤其工業(yè)污水和城市生活污水會使農(nóng)業(yè)灌溉水源遭到嚴(yán)重的污染[5]。第二，如果施肥處理不夠合理，也是土壤重金屬污染的重要原因之一?，F(xiàn)階段，化肥在農(nóng)產(chǎn)品的營養(yǎng)及病害防護(hù)方面起到了重要的作用，廣泛存在于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域，但如果沒有合理選擇化肥，或使用重金屬含量超標(biāo)的化肥產(chǎn)品，將會為農(nóng)業(yè)土壤中重金屬物質(zhì)富集與沉積埋下隱患；且如果化肥施用量過大，或復(fù)合肥料使用欠缺科學(xué)性，也會導(dǎo)致重金屬污染現(xiàn)象。第三，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，重金屬元素主要體現(xiàn)在所用的原材料、機(jī)械設(shè)備磨損殘?jiān)确矫?，在污物排放前，如果沒有及時(shí)處理重金屬元素，而是直接倒入農(nóng)田附近，重金屬元素借助滲透作用會造成農(nóng)業(yè)土壤污染問題。

5 農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染防治的對策分析

5.1 加強(qiáng)土壤污染法律體系的構(gòu)建

土地污染防治法的實(shí)施，可以有效推進(jìn)土地污染防治工作，所以要加強(qiáng)配套法律細(xì)則和管理辦法的構(gòu)建，基于細(xì)節(jié)方面，進(jìn)一步規(guī)范土壤污染的防治工作。其中，在土地污染治理過程中，相關(guān)部門應(yīng)積極制訂統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，尤其在污染對象、污染范圍、整治手段等方面，還應(yīng)加強(qiáng)土地污染防治管理體系的構(gòu)建。各?。ㄊ校﹩挝粦?yīng)構(gòu)建專門的土壤防治機(jī)構(gòu)，加強(qiáng)對土壤污染防治工作，督促有關(guān)部門依法履行土壤污染防治監(jiān)督管理職責(zé)，從而有效落實(shí)土壤重金屬污染的執(zhí)法工作[6]。

5.2 運(yùn)用農(nóng)藝修復(fù)措施

5.2.1 合理使用化學(xué)肥料與農(nóng)藥 基于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)視角，化肥和農(nóng)藥的使用能有效預(yù)防病蟲害問題，有助于農(nóng)作物產(chǎn)量的提升。但化肥和農(nóng)藥中存在重金屬元素，極易引發(fā)土壤污染問題。一旦施肥過多，會對土壤造成嚴(yán)重的損害，甚至?xí)茐耐寥赖臓I養(yǎng)結(jié)構(gòu)，對植物的生長起到嚴(yán)重的危害作用。。對此，相關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)測土配方施肥技術(shù)的應(yīng)用，從農(nóng)作物生長實(shí)際需求出發(fā)，結(jié)合土壤中的元素含量情況，合理控制化學(xué)肥料的使用，以免給土壤污染埋下隱患。

5.2.2 施用生物有機(jī)肥 生物有機(jī)肥主要是指經(jīng)過無害化處理、腐熟的有機(jī)物料的復(fù)合。根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果可知，在生物有機(jī)肥中，有機(jī)質(zhì)的存在可以有效改善土壤的理化性狀，提升土壤的肥力，而且有機(jī)質(zhì)可以吸附重金屬離子，螯合作用顯著?？苁總サ萚7]研究認(rèn)為，生物有機(jī)肥對重金屬的富集能力較強(qiáng)，且解吸率不大，即生物有機(jī)肥可以有效吸附固定重金屬。

5.2.3 秸稈還田 秸稈還田是秸稈最常見的利用方式之一，秸稈被土壤中微生物分解，可以促使腐植質(zhì)類物質(zhì)的形成，提升土壤有機(jī)質(zhì)含量，使土壤緊實(shí)板結(jié)性狀得到有效改善，而且還可以使土壤微生物的生物量得到保證。秸稈在腐熟分解過程中，會形成有機(jī)酸、含氮、硫雜環(huán)化合物，有助于不同金屬有機(jī)絡(luò)合物的構(gòu)建，在改變土壤重金屬的形態(tài)下，其生物有效性會得到明顯降低，從而避免過渡影響土壤生物和農(nóng)作物的生長。葉勝蘭等[8]發(fā)現(xiàn)，秸稈還田有助于2種鎘污染土壤的pH值的提升。基于酸性土壤，在pH值上升的情況下，有利于土壤對鎘的固定。同時(shí)秸稈還田通過與有機(jī)肥、無機(jī)肥的輔助使用，可以顯著增強(qiáng)土壤中動(dòng)植物活性，形成對其分泌胞外酶的促進(jìn)作用。需要注意的是，在新鮮秸稈腐熟過程中，各種有機(jī)酸的出現(xiàn)難免會威脅作物根系的正常發(fā)育，其毒害作用不容忽視，因此可以添加適量的石灰，使有機(jī)酸得到中和。

5.3 調(diào)整種植結(jié)構(gòu)

通過對8種土壤重金屬元素污染的概率進(jìn)行計(jì)算與分析，了解主要土壤重金屬污染元素，表1為耕地主要土壤重金屬元素污染概率。根據(jù)表1的數(shù)據(jù)，耕地土壤重金屬污染的主要元素是Cd元素，Ni和Hg元素對土壤的污染概率較高。在8種土壤重金屬污染元素?cái)?shù)值中，Cd、Ni元素的平均值與《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》比較相符，其余幾種重金屬元素含量的平均值均比較低。

表1 耕地主要土壤重金屬元素污染概率

在衡量土壤重金屬污染的方法中，經(jīng)空間插值的土壤污染面積比重的測算具有較高的應(yīng)用價(jià)值。在重金屬污染區(qū)，農(nóng)民應(yīng)積極采用重金屬低富集性的食用或飼用作物、非食用或飼用作物，為提高重金屬污染防治效果奠定良好的基礎(chǔ)，并有效控制重金屬污染危害。例如，在Cd污染嚴(yán)重的耕地上，農(nóng)民應(yīng)重點(diǎn)種植番茄、紫甘藍(lán)等Cd低富集性作物。

6 結(jié)束語

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染問題產(chǎn)生的危害顯著，所以加強(qiáng)農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染防治工作的開展至關(guān)重要。其中，相關(guān)部門應(yīng)對農(nóng)田重金屬的種類、危害程度等情況進(jìn)行分析，制訂經(jīng)濟(jì)、有效的技術(shù)措施，以此不斷提升土壤修復(fù)與改良水平。同時(shí)，由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與國計(jì)民生之間有密切的聯(lián)系，農(nóng)技科研工作者應(yīng)深入分析土壤重金屬污染的原因，從而采取切實(shí)可行的防治對策。