我国农田污染现状及修复措施探讨

刘伟峰，颜智勇

(1 湖南农业大学资源环境学院，湖南 长沙 410128；2 湖南省湘潭市环境保护局，湖南 湘潭 411000)



我国农田污染现状及修复措施探讨

刘伟峰1,2，颜智勇1

(1 湖南农业大学资源环境学院，湖南 长沙 410128；2 湖南省湘潭市环境保护局，湖南 湘潭 411000)

农田污染已经成为我国一个很严重的环境问题，农田污染会对我国经济发展和人民健康生活产生严重后果。本文综述了我国农田污染的污染来源、污染特点，重点介绍了国内外对于农田污染修复的一些物理、化学、生物以及联合技术对农田污染的修复。农田污染在我国面对着巨大的挑战，需要我们迫切发展应用范围广、廉价高效的原位农田修复技术，才可以使我们污染的农田得到修复。

农田污染；环境问题；农田修复；技术措施

“人吃土欢天喜地，土吃人叫苦连天”，土地的胸怀在于无私，更在于土地是万物之母。我们所吃的粮食、蔬菜等基本上全部来自土壤，没有土壤就没有人类的繁衍。然而伴随经济的高速发展，农田污染由于人类的活动对也在逐渐恶化，导致农田污染和环境日趋严重，进而影响农业生产的质量，这将直接危害我们人类自己。

通常所说的农田污染是指在农业生产过程中在土壤中添加一些物质使某含量变大，超出土壤能承担的负荷量。农田污染可以恶化土壤理化性质，降低肥力，影响作物生长；农作物吸收一些有害物质会被，在茎秆或果实中会残留，会经过食物链进入动物体内，危害人畜健康[1]。农田污染已经是相当严重的问题，农田污染形势在恶化。在没有无污染的土壤中才有机会产出安全的食物[2]。分析农田污染的原因，找到解决农田污染的措施已是极为关键的，本文会从这两方面对农田污染进行讨论。

1 农田污染的来源

引起农田污染的因素有很多，按照污染存在形式可以分为化学物质污染、农田灌溉污染、固体废弃物污染和农田生态环境破坏。

1.1 化学物质污染

化学物质污染主要是化学肥料和化学农药污染。人们为了改善土壤品质获得更高的产量会使用化学肥料(即化肥)来促使作物增产，随着合成技术的不断提高，高效复合肥逐渐代替了传统的有机肥料，大量地使用化学肥料会使土壤环境理化指标恶化。化学农药是用来杀灭昆虫、真菌和其他危害作物生长的药剂，在我国的农药中，有机磷高毒农药占了很大的组成。还有一些含有重金属、持久性有机污染物的农药会表层和深层土壤，其稳定性极强，全部降解需要数十年[3]。

1.2 农田灌溉污染

若农业部门能充分的用废水来农田灌溉，就可以利用水力资源，还利用土壤自身净化作用处理水体中的有毒有害物质。农田里有污水流入，会有少量的肥料会被作物吸收，农田中集聚大部分的污水会在，有毒有害物质在土壤中的达到一定浓度，植物就会呈病害症，就破坏微生物生态。目前我国农村的部分乡镇工业企业并没有污水处理，而是直接排放到水体中，而农药化肥等大量存在和畜禽养殖业的迅猛发展造成了农村是农业废水、生活污水和工业废水混杂的地方。农田水体污染的现象已不容小觑，需要引起人们的重视。

1.3 固体废弃物污染

在固体废弃物污染中工业污染占据了很大的一部分。我国的农村的工业企业的发展有布局很散、规模不大和经营单一的特点，很多企业技术产能落后、设备简陋、产品技术良莠不齐，工业环境保护意识薄弱，没有公共责任意识，只顾蝇头小利，企业管理和制度不健全，这就使得毒有害污染物越过国家允许排放的标准[4]。

固体废物的另一来源就是农业固体废弃物，这主要来自农田果园的秸秆等；畜禽禽粪便和铺垫物等；农产品在加工过程中产生的废弃物；人畜尿液粪便和生活废弃物等；污水处理过程中排放的污泥和被河流湖泊污染的污泥等，对农田环境都可以造成一定的危害。生活中小型电池用后随意丢弃，不能正常回收处理，高浓度的重金属有毒有害物质就一直转移到农田里，且一直富集会对作物带来危害[5]。

在农村固体废弃物污染中有一部分是不能忽视的，那就是地膜等形成的白色污染。地膜覆盖是农业生产推广的一项技术，地膜具有不可降解性，每年废弃塑料制品一大半属于不可降解还会占很大空间。

1.4 农田生态环境破坏

农业发展的根本是农田，对农田生态环境破坏主要包括以下几个方面，一是农田盐碱化；二是耕地沙化；三是水土流失；四是耕地肥力下降[6]。

2 农田污染的特点

根据农田污染的来源及当前发展趋势，可以得出农田污染的基本特点，总结如下[1]：

2.1 污染物种类逐渐增多

目前，我国的农田污染物有农药污染、化肥流失、重金属污染、畜禽粪便污染、秸秆废弃或焚烧、塑膜残留和排放温室气体等方面；规模化养殖场畜禽粪便污染和集约化种植业也是我国农田污染的重要参与者。

2.2 农田污染格局发生转变

我国农田污染有恶化的苗头，污染源从工业化为主向农业为主转变；而工业废弃物和生活污染物更进一步向农村转移，农田环境是最大的受害者。

2.3 农田污染的复杂化

农田污染从简单变得复杂，从“面源”特征向“立体”变化，对人体、畜禽造成严重的迫害。

2.4 农田污染治理的难度不断加大

我国组织开展过多项重大农业环境治理工作，不过因为农田污染防治还是新生事物，农田污染具有综合性、复杂性和潜伏性等使得单方面研究已经不能从根本上解决农田污染问题。

3 农田污染修复

3.1 农田污染物理修复

物理修复是指采用物理方法把污染物从农田中去掉或隔离。是工业企业和农田有机污染的主要物理修复技术是热处理技术，有脱附技术[7]、微波加热技术[8]和蒸气浸提技术[9]等。

3.1.1 热脱附技术

热脱附技术是直接或间接的热交换，将农田有机污染加热到够高的温度，蒸发并分离于农田介质相[7]。欧美国家已把农田热脱附技术工程化应用在污染严重的农田的修复，它的缺点是设备价格高昂、脱附时间太长、处理成本贵[10]。

3.1.2 蒸气浸提技术

农田蒸气浸提技术是原位修复农田中挥发性有机污染物技术。污染地区注入新鲜空气，真空泵会产生负压，当空气流经污染地区时，农田孔隙中的挥发性有机污染物经由抽取井流回地上；抽取出的气体在地上经过活性炭吸附法或生物处理法处理就可排放到大气或重新注入地下循环使用。

3.2 农田污染的物理化学修复

污染农田的化学修复技术早于物理修复较早，有农田固化-稳定化技术、氧化-还原技术、淋洗技术、光催化降解技术和电动力学修复等。

3.2.1 固化-稳定化技术

固化-稳定化技术是将固定污染物到污染介质中，是广泛应用在农田重金属污染的快速修复技术，同时处理多种重金[11]。这一处理技术的费用较低，可减少污染治理成本。水泥是应用最为广泛固化稳定剂。我国一些冶炼企业场地重金属污染农田就采用这种技术。

3.2.2 淋洗技术

农田淋洗修复技术是在污染农田中注入淋洗剂，包括水或含有冲洗助剂的水溶液、络合剂、酸碱溶液或表面活性剂等清洗农田中的污染物的技术。处理后的农田可以再种植作物，淋洗的废水经处理能够排放。

3.2.3 氧化-还原技术

农田化学氧化-还原技术是投加化学氧化剂或还原剂到农田中，让它和污染物质发生化学反应来修复农田污染[12]。氧化-还原技术适合农田和地下水被有机物污染的修复，当前的难点是还原作用灵敏的有机污染物的研究。

3.2.4 光催化降解技术

深度农田氧化修复技术属于农田光催化降解技术，能用到修复农药污染[13]。

3.2.5 电动力学修复

电动力学修复是通过电化学和电动力学的复合作用富集污染物到电极区，再进行集中修复的过程[14]。我国先后研究了重金属、有机污染农田的电动修复技术。速度较快、成本较低但容易产生二次污染是电动修复的特点。

3.3 农田污染生物修复技术

农田生物修复技术主要有微生物、植物、生物联合修复等，近几年有了飞速发展，是一种绿色环境修复技术。

3.3.1 植物修复技术

植物修复技术是利用具有净化功能的植物修复技术迅速发展[15]。植物修复技术包含利用植物积累植物吸取修复[16]、利用植物根系管控污染扩散和修复生态功能的植物稳定修复[17]、利用植物代谢功能的植物降解修复[18]、利用植物转化功能的植物挥发修复[19]、利用植物根系吸附的植物过滤修复[19]。植物修复技术被认为是一种易接受、应用范围广的一种植物固碳技术和生物质能源生产技术。

3.3.2 微生物修复技术

微生物可以以有机污染物作为单一能源和其他有机物进行共代谢来降解有机污染物微生物生物修复技术是常用的已在农药、石油污染农田中得到应用[20]。

3.4 污染农田联合修复技术

协同两种或两种以上的修复方法形成联合修复技术，不仅能提高单一污染农田的修复速度与效果，还能冲破单项修复技术的障碍，实现同时对多种污染物的混合污染农田修复，是农田修复技术关键研究内容。

3.4.1 微生物/动物-植物联合修复技术

微生物-植物/动物-植物联合修复是农田生物修复技术研究的新内容。筛选有高效降解能力的菌根真菌和适宜的共生植物是菌根生物修复的关键。

3.4.2 化学/物化-生物联合修复技术

化学或物理化学修复具有快速的特点，结合不具有破坏性的生物修复特点，发展基化学-生物修复技术是污染农田修复最具应用潜力的方法。化学淋洗-生物联合修复是以化学淋溶剂作用为基础，通过变大污染物的生物可利用性来提高生物修复效果。

3.4.3 物理-化学联合修复技术

农田物理-化学联合修复技术是适合污染农田的离位处理修复技术。溶剂萃取-光降解联合修复技术是利用有机溶剂或表面活性剂提取有机污染物再进行光解的一种物理-化学联合修复技术。

4 结 语

农田是我们食物的来源，是我们生存的基础，农田的污染与破坏将会威胁到我们的生产和未来。农田污染已经到了一个很严重的地步，需要我们的努力去解决，而农田污染物难移动、难稀释，再加上土壤类型、土壤的使用方式和污染物的时间空间分布不同，就需要我们针对特定的污染农田进行有针对性的修复。尽管国际上已经基本形成土壤修复体系，但我国的土壤类型、土壤条件等特殊性决定了我们需要有自己的适合我国国情、地情的农田修复模式，才能更好的修复我们污染了的农田，我国的农田污染仍旧面临巨大的挑战，需要大力发展应用广泛、安全廉价的原位农田修复技术。

[1] 叶邦兴,唐海明,汤小明,等.中国农田污染的现状及防治对策初探[J].中国农学通报,2010,26(7): 295-298.

[2] 陈印军,方琳娜,杨俊彦.我国农田土壤污染状况及防治对策[J].中国农业资源与区划,2014,35(4):1-5.

[3] 吴燕玉,王新,梁仁禄. Cd, Pb, Cu, Zn, As复合污染在农田生态系统的迁移动态研究[J].环境科学学报,1998,18(4):407-414.

[4] 杨正礼.中国农田污染评价与防治道路探究[J].中国农学通报,2006,22(9):415-419.

[5] 李汝雄,王建基.小型废电池的回收,处理中若干问题的探讨[J].环境保护,2000(10):39-40.

[6] 刘世梁,尹艺洁,安南南,等.有机产业对生态环境影响的全过程分析与评价体系框架构建[J].中国生态农业学报,2015,23(7):793-802.

[7] Lee W J, Shih S I, Chang C Y, et al. Thermal treatment of polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans from contaminated soils[J]. Journal of hazardous materials, 2008, 160(1): 220-227.

[8] Jones D A, Lelyveld T P, Mavrofidis S D, et al. Microwave heating applications in environmental engineering—a review[J]. Resources, conservation and recycling, 2002,34(2):75-90.

[9] Di P, Chang D P Y, Dwyer H A. Modeling of polychlorinated biphenyl removal from contaminated soil using steam[J]. Environmental science & technology, 2002,36(8):1845-1850.

[10]Aresta M, Dibenedetto A, Fragale C, et al. Thermal desorption of polychlorobiphenyls from contaminated soils and their hydrodechlorination using Pd-and Rh-supported catalysts[J]. Chemosphere, 2008,70(6):1052-1058.

[11]Ma G, Garbers-Craig A M. A review on the characteristics, formation mechanisms and treatment processes of Cr (Ⅵ)-containing pyrometallurgical wastes[J]. JOURNAL-SOUTH AFRICAN INSTITUTE OF MINING AND METALLURGY,2006,106(11):753.

[12]Masciangioli T, Zhang W X. Peer Reviewed: Environmental technologies at the nanoscale[J]. Environmental Science & Technology,2003,37(5):102A-108A.

[13]Higarashi M M, Jardim W F. Remediation of pesticide contaminated soil using TiO2mediated by solar light[J]. Catalysis Today, 2002, 76(2): 201-207.

[14]Saichek R E, Reddy K R. Electrokinetically enhanced remediation of hydrophobic organic compounds in soils: a review[J]. Critical reviews in environmental science and technology,2005,35(2):115-192.

[15]Arthur E L, Rice P J, Rice P J, et al. Phytoremediation-an overview[J]. Critical Reviews in Plant Sciences, 2005, 24(2): 109-122.

[16]Ma L Q, Komar K M, Tu C, et al. A fern that hyperaccumulates arsenic[J]. Nature, 2001, 409(6820): 579-579.

[17]Mendez M O, Maier R M. Phytostabilization of mine tailings in arid and semiarid environments-an emerging remediation technology[J]. Environmental Health Perspectives,2008,7(47):47-59.

[18]Newman L A, Reynolds C M. Phytodegradation of organic compounds[J]. Current Opinion in Biotechnology, 2004, 15(3): 225-230.

[19]骆永明.金属污染土壤的植物修复[J].土壤,1999,31(5):261-265.

[20]骆永明,滕应.我国土壤污染退化状况及防治对策[J].土壤,2006,38(5):505-508.

Current Research and Remediation Technologies for Farmland in China

LIUWei-feng1,2,YANZhi-yong1

(1 College of Resource and Environment,Hunan Agricultural University, Hunan Changsha 410128;2 Xiangtan Environmental Protection Bureau, Hunan Xiangtan 411000, China)

Farmland pollution has become a very serious environmental problem, and it would generate serious results for the ecological development and health. Dealt with current situation, characteristics of farmland pollution in China was studied, focused on some remediation of physical, chemical, biological and united for farmland repair on domestic and foreign countries. Farmland pollution were facing enormous challenges, it needed to be developed for widely use, safe, inexpensive technology remediation in situ, to get polluted farmland repaired.

farmland pollution; environmental problem; farmland repaired; prevention countermeasures

刘伟峰(1977-)，男，副主任科员，从事环境影响评价审批、环境管理工作。

颜智勇。

TQ450 2

A

1001-9677(2016)024-0098-03