修复重金属污染农田 保护农业生态环境

黄新武

摘要：农田土壤被重金属污染之后，其毒性很容易通过食物链在人体、动物及植物中沉积，从而给人体健康及生态环境等带来很大威胁。科技的快速发展带动了化肥、农药等的大范围应用，这就更加剧了重金属对农田土壤的污染程度。本文总结了农田土壤重金属污染的现状，并有针对性地分析了一些修复技术。

关键词：农田土壤；重金属；污染现状；修复技术

中图分类号：X53；X173 文献标识码：A DOI编号：10.14025/j.cnki.jlny.2016.10.061

随着工业技术的迅猛发展，化肥及农药在农业生产中得到了广泛应用，这就使得重金属可通过很多方式残留到农田中，导致农田土壤被严重污染。重金属污染物具有毒性大、不易降解等特点，因此极易在人体、动物、植物中沉积，从而给人体健康、食品安全及生态环境带来严重威胁。因此，必须不断探索与创新，努力研发出科学、环保、高效的修复技术，从而有效解决农田土壤重金属污染问题。

1 农田土壤重金属污染的现状问题

农业管理部门对我国多个城市的农田土壤进行了实验与分析，实验数据显示，大多数城市的农田土壤中As、Hg、Cd、Ni、Zn、Ph、Cu、Cr的单位含量都大大超过了土壤原来的背景值。防治农产品污染的农业部实验室对我国24个省市的农田土壤调查结果表明，有近330个重度的重金属污染区，总面积大概57824平方米，农产品被重金属污染的比重在被污染的农产品中占比高达80%。当前，我国很多城市郊区的农田均受到或轻或重的重金属污染，比如江苏南京的农田土壤受到了Hg、Cd、Pb污染，尤其Hg污染最为严重；2010年黄浦江沿岸地区农田土壤中Pb、Hg、Cd、Cr的含量依次超出土壤背景值的45%、68%、60%、67%；连续5年北京近郊农田土壤中的Pb、Cd、Hg含量都远远超过远郊；2010年深圳农田土壤采样点中有37%的Hg单位含量高于背景值，其中采样点中6%的污染程度在中度以上。此外，香港、重庆、海南、江西、广西、河北、福建、贵州等省市都存在一定程度的Ni、Zn、As、Cr、Pb、Cd、Hg污染。

2 修复农田土壤重金属污染的技术

当前我国很多省市地区的农田土壤不同程度地受到了重金属污染。而这些污染源都具有难以降解、毒性大、危害性大等特点。因此，必须勇于探索、大胆创新，努力寻找能高效、科学、环保的修复农田土壤重金属污染的技术，从而有效解决或降低重金属污染带来的危害性。

2.1 植物稳定修复技术

生物修复技术，指的是借助特定的生物技术降解、清除、转化、吸收农田土壤中的重金属污染物，以达到恢复生态效应、净化环境的目的。比如，植物稳定修复就是生物修复技术中的一种形式，其具有修复效果好、没有二次污染、操作性强、成本较低等优点，因此值得大范围推广应用。植物稳定修复技术，是借助很强的耐重金属的植物有效降低农田土壤中重金属的移动能力，从而减少重金属在食物链中富集的机会。植物稳定一般借助根部转化、沉积、积累重金属的方式，或者借助根部表面的吸附能力将重金属固定下来，从而大大减小了重金属扩散到周围环境及下渗到地下水中的风险系数。植物根部产生的分泌物可有效改变周围的环境，可改变As、Cr、Hg的形态与价态，减弱这些重金属的毒性与移动性。有研究表明，黑麦草对土壤中的Cd、Mo、Zn、Cu等有很强的吸附能力，并且这些重金属主要集中在黑麦草的根部，很少向叶与茎转移；东方香蒲对农田土壤中的Pb、Cd、As的吸附位置也主要在根部，并且累积量高达87.12mg.kg^-1、35.12mg.kg^-1、31.69mg.kg^-1，而叶与茎中只有20.18mg.kg^-1、2.83mg.kg^-1、2.06mg.kg^-1。所以，可用东方香蒲修复被Pb、Cd、As污染的土壤。当前，用红麻、荠菜、纤维大麻、五节芒、荻、芦竹、芦苇等经济植物修复被重金属污染的农田土壤，具有很大的环境效益与生态效益。

2.2 热脱附修复技术

热脱附修复技术，是指通过加热被重金属污染过的土壤，把具有挥发性能的重金属从土壤内吸出来的一种修复技术，比如Se、As、Hg等都具有较大的挥发性。有人通过太阳能对被Hg污染过农田土壤进行修复。在实际操作中，热脱销设备是由中温及低温的太阳能炉两部分组成的。实验结果显示，低温与中温状态下，对Hg的处理率依次为5.1%～77%、41.5%～88%。温度过高的话很可能使土壤的性质发生较大变化，并且还可能改变其他重金属的形态。有研究人员对Hg污染物进行加热时，当温度升到550度时，其在土壤中的浓度快速从1320mg.kg^-1减少到了6rag.kg^-1，并且还发现在高温情况下土壤内的铁锰氧化物从结合状态变成了残渣态、酸溶解态等，这都会对土壤性质产生严重影响。热脱附修复技术的优点是工艺简单，缺点是费用高、能耗大。因此，主要用于修复被易挥发性重金属污染的土壤。