吉林省受污染耕地治理修復(fù)技術(shù)探析

呂雯迪

（吉林省農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)與農(nóng)村能源管理總站，吉林長春 130000）

吉林省是農(nóng)業(yè)大省，是我國重要的商品糧生產(chǎn)基地。吉林省耕地面積大，黑土地等優(yōu)質(zhì)耕地資源豐富，擁有發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的資源稟賦。但隨著工業(yè)發(fā)展、病蟲害防治技術(shù)更新等，部分對農(nóng)作物和人體健康具有危害的重金屬元素進(jìn)入耕地土壤，造成了耕地土壤重金屬污染，并導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染物含量超出安全標(biāo)準(zhǔn)。目前，吉林省耕地土壤質(zhì)量總體良好，但局部存在污染問題。《吉林省“十四五”推進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化規(guī)劃》提出，要“繼續(xù)落實(shí)受污染耕地安全利用和嚴(yán)格管控措施，有序提高受污染耕地安全利用率”[1]。在治理工作中，相關(guān)部門和工作人員要根據(jù)受污染耕地的實(shí)際情況，科學(xué)選擇適用的治理修復(fù)技術(shù)，降低土壤中的重金屬有效活性及含量，確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。

1 修復(fù)現(xiàn)狀

近年來，吉林省按照農(nóng)業(yè)農(nóng)村部和生態(tài)環(huán)境部相關(guān)工作部署，圍繞受污染耕地治理修復(fù)開展了大量工作，并取得了顯著成效。2020 年底，吉林省農(nóng)業(yè)部門完成60個縣（市、區(qū)）的耕地質(zhì)量類別劃分，將該省耕地劃分為優(yōu)先保護(hù)類耕地、安全利用類耕地及嚴(yán)格管控類耕地；并根據(jù)污染物種類、分布、濃度等特征，針對不同耕地分門別類地制訂了修復(fù)方案，確定了相應(yīng)的技術(shù)方案。2020—2022年，吉林省38個有受污染耕地管控任務(wù)的縣（市、區(qū)），安全利用類和風(fēng)險(xiǎn)管控類措施100%落地[2]。吉林省農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)與農(nóng)村能源管理總站統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2022 年該省受污染耕地安全利用工作中，安全利用類耕地落實(shí)農(nóng)藝調(diào)控類技術(shù)措施占比84.10%，土壤改良技術(shù)措施占比0.14%，微生物修復(fù)等其他措施占比15.76%；嚴(yán)格管控類耕地落實(shí)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整占比18.64%，耕地利用變更為非耕地占比5.64%，土壤調(diào)理劑等其他措施占比71.47%。受污染耕地治理修復(fù)工作的有效開展，為吉林省耕地保護(hù)利用、增加糧食產(chǎn)量、推進(jìn)“千億斤糧食”工程做出了積極貢獻(xiàn)。

2 修復(fù)技術(shù)

在受污染耕地治理修復(fù)工作中，吉林省農(nóng)業(yè)部門主要采用了品種調(diào)整、種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、葉面調(diào)控技術(shù)及使用土壤調(diào)理劑等措施，針對不同類型的受污染耕地進(jìn)行治理。在實(shí)施過程中，需要注意各項(xiàng)技術(shù)的操作流程和要點(diǎn)，確保治理修復(fù)效果。

2.1 品種調(diào)整

2.1.1 原理

品種調(diào)整屬于受污染耕地土壤植物修復(fù)技術(shù)。品種調(diào)整治理修復(fù)受污染耕地土壤的原理是利用同一種類作物的不同品種間對重金屬積累存在的顯著差異，以低積累作物品種替代高積累作物品種，降低作物生長、產(chǎn)量的受影響程度，并抵制重金屬進(jìn)入食物鏈或減少進(jìn)入食物鏈的量，進(jìn)而降低可食用部位受污染的風(fēng)險(xiǎn)。目前，品種調(diào)整已經(jīng)成為受污染耕地安全利用的重要措施之一[3]。

2.1.2 技術(shù)關(guān)鍵

該措施的關(guān)鍵是篩選重金屬低積累作物品種，尤其是要篩選出可食用部位對重金屬吸收少、積累少的作物品種。目前，吉林省針對受污染耕地的實(shí)際及適生主栽農(nóng)作物，篩選出多種特定條件下重金屬低積累的作物品種。其中，玉米品種有吉單953、翔玉998、天育108、天育918、吉單63及優(yōu)旗698等；水稻品種有吉大319、吉大188、吉農(nóng)大667、吉粳830、宏科181、長樂520 及中科發(fā)5 號等。在治理實(shí)踐中，要抓好作物撫育管理，耕種中嚴(yán)禁使用帶有污染物的農(nóng)業(yè)投入品，防止造成新的污染，降低修復(fù)效果。

2.1.3 適用范圍

品種調(diào)整措施適用于輕、中度重金屬污染耕地土壤的治理修復(fù)。開展治理修復(fù)工作的地區(qū)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀粭l件選擇生長習(xí)性、熟期適宜的品種替代高積累作物品種或普通品種。品種調(diào)整措施對環(huán)境友好，且成本較低、易于操作，但對受污染耕地土壤的修復(fù)周期較長，輕度污染的地塊一般需3～8年時間。

2.2 種植結(jié)構(gòu)調(diào)整

2.2.1 原理

種植結(jié)構(gòu)調(diào)整屬于受污染耕地土壤植物修復(fù)技術(shù)。種植結(jié)構(gòu)調(diào)整修復(fù)受污染耕地土壤的原理是利用不同作物種類間拮抗重金屬毒性的差異，使用拮抗重金屬毒性的作物種類替代不拮抗重金屬毒性的作物種類，實(shí)現(xiàn)對受污染耕地的安全利用，并借助拮抗重金屬毒性作物的吸收、修復(fù)作用，實(shí)現(xiàn)受污染耕地土壤的治理。

2.2.2 技術(shù)關(guān)鍵

該措施的關(guān)鍵是對拮抗重金屬毒性的作物種類進(jìn)行篩選，并確定適宜土壤治理區(qū)域種植的作物品種。以鎘污染水田土壤的治理修復(fù)為例，在采用品種調(diào)整措施仍無法保證農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的情況下，可改種拮抗重金屬毒性的旱地農(nóng)作物或果樹，以實(shí)現(xiàn)對受污染耕地的安全利用。目前，可替代水稻在受污染耕地上種植的旱地農(nóng)作物有玉米、大豆、花生、向日葵等。玉米、大豆、向日葵等作物體內(nèi)，鎘的富集部位主要是根、莖、葉，籽粒中鎘的含量基本在食用安全標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)[4-6]。尤其是重金屬低積累的玉米品種，鎘在秸稈中的含量高于籽粒20 倍左右[7]?？商娲厩疫m宜種植的果樹有蘋果、梨、葡萄等。這些果樹對鎘的吸收量較小，且果實(shí)中鎘的含量水平低于食用安全標(biāo)準(zhǔn)，對人體健康不存在風(fēng)險(xiǎn)[8]。但需注意的是，在種植過程中禁止使用帶有污染物的農(nóng)業(yè)投入品，以免影響治理效果。

2.2.3 適用范圍

種植結(jié)構(gòu)調(diào)整措施適用于土壤全鎘濃度大于1 mg·kg-1且土壤pH 值小于6.0 的受污染耕地，這些耕地在采取品種調(diào)整措施無效的情況下，需要進(jìn)行種植結(jié)構(gòu)調(diào)整。

2.3 葉面調(diào)控技術(shù)

2.3.1 原理

葉面調(diào)控技術(shù)屬于受污染耕地土壤修復(fù)農(nóng)藝類技術(shù)。葉面調(diào)控技術(shù)修復(fù)受污染耕地土壤的原理是通過向作物葉面噴施硒、鋅、硅等有益元素，提高作物的抗逆性，抑制重金屬從作物根系向可食用部位的轉(zhuǎn)移，從而使作物可食用部位的重金屬含量符合可食用標(biāo)準(zhǔn)。研究表明，為作物提供適當(dāng)濃度的外源硒，能直接抑制作物對鎘的吸收，并減少鎘從根系向地上部位的轉(zhuǎn)運(yùn)量[9]；提供外源性鋅，能改變作物體內(nèi)重金屬的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)，減少作物對重金屬的吸收、積累[10]；提供外源性硅，能增強(qiáng)作物抗性，有效緩解重金屬脅迫對植物生長的抑制作用，減少作物對重金屬的吸收，從而實(shí)現(xiàn)受污染耕地的安全利用[11]。

2.3.2 技術(shù)關(guān)鍵

該措施的關(guān)鍵是使用含有可溶性硒、可溶性鋅、可溶性硅的葉面阻控劑，并根據(jù)作物種類、土壤中有效硅等元素的含量進(jìn)行藥劑組合。例如，在治理有效硅、有效鋅缺乏的鎘污染稻田時，可使用含有氨基酸、鋅、硼、有機(jī)硒的葉面阻控劑，在拔節(jié)期至灌漿期噴施[12]。吉林省受污染耕地土壤治理修復(fù)中，對玉米和水稻分別采用相應(yīng)的葉面阻控劑。玉米使用了硅酸鹽和硅肥2 種藥劑，在玉米苗期、拔節(jié)期、大喇叭口期各噴施1次，每次每667 m2用硅酸鹽50～100 g或硅肥兌水50～100 kg，對葉面進(jìn)行噴霧，有效降低了玉米對土壤中重金屬的吸收和運(yùn)輸，提高了玉米的抗逆性和產(chǎn)量，降低了玉米植株和果實(shí)中重金屬的積累。水稻則使用“降鎘靈”葉面阻控劑（水稻型），在拔節(jié)期和灌漿期各噴施1次，每次每667 m2用500 mL，人工兌水25.0～50.0 kg 噴霧，無人機(jī)兌水2.5～5.0 kg噴霧。如果耕地污染程度較重，可增加噴施次數(shù)1～2次。

2.3.3 適用范圍

葉面調(diào)控技術(shù)適用于pH 小于6.5 的鎘污染酸性農(nóng)田，特別是有效硅、有效鋅缺乏的鎘污染稻田。該方法簡單易行，但如果稻田土壤中砷含量超標(biāo)，則不適用該技術(shù)，而應(yīng)使用土壤調(diào)理劑進(jìn)行治理修復(fù)。

2.4 使用土壤調(diào)理劑

2.4.1 原理

使用土壤調(diào)理劑屬于受污染耕地土壤化學(xué)修復(fù)技術(shù)，即化學(xué)鈍化修復(fù)技術(shù)。使用土壤調(diào)理劑修復(fù)受污染耕地土壤的原理是向土壤中添加鈍化材料，利用離子交換吸附、氧化還原等化學(xué)反應(yīng)，將重金屬離子轉(zhuǎn)化為化學(xué)性質(zhì)不活潑形態(tài)，降低重金屬離子的可移動性和溶解性，從而阻止重金屬離子從土壤向作物體內(nèi)遷移，減少作物地上部位的重金屬積累。

2.4.2 技術(shù)關(guān)鍵

該措施的關(guān)鍵是確定土壤中重金屬種類并選擇適合的鈍化材料，以及鈍化材料與土壤的混合比例。目前，篩選出的有效土壤調(diào)理劑主要有海泡石、蒙脫土、硅藻土、沸石、生物炭、腐植酸、石灰、硫酸亞鐵及畜禽糞便等[13-15]。土壤調(diào)理劑的使用量一般為每667 m2100～300 kg。

2.4.3 適用范圍

土壤調(diào)理劑適用于農(nóng)藝修復(fù)無效且土壤單一污染物的污染指數(shù)大于1.5 的耕地，對酸性受污染耕地土壤的治理效果最佳。在治理實(shí)踐中，要加強(qiáng)治理過程中對土壤指數(shù)的監(jiān)測，避免因劑量過大造成二次污染。

3 結(jié)語

受污染耕地土壤治理修復(fù)工作，事關(guān)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和人體健康，是耕地永續(xù)利用和農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要保障。筆者介紹了吉林省受污染耕地治理修復(fù)所采用的主要技術(shù)措施，包括品種調(diào)整、種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、葉面調(diào)控技術(shù)及使用土壤調(diào)理劑。在實(shí)施治理修復(fù)措施時，所使用的投入品要符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，禁止使用重金屬超標(biāo)的投入品和不符合規(guī)定的肥料，避免對作物產(chǎn)生不良影響和二次污染，為耕地保護(hù)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供支持。