农业耕地土壤重金属污染现状及修复研究

宋 岸

（广东省环境保护工程研究设计院，广东广州 510635）

农业耕地土壤重金属污染现状及修复研究

宋 岸

（广东省环境保护工程研究设计院，广东广州 510635）

文章在分析当前农业土壤重金属污染现状及来源的基础上，阐述了农业土壤重金属污染修复技术和修复理念，对做好农业耕地土壤重金属污染修复工作具有积极意义。

农业耕地土壤 重金属污染 修复

随着工业化、城市化的快速发展，重金属污染成为我国农业土壤污染的重要来源。根据环保部和国土资源部开展的首次全国土壤污染状况调查发现，农业耕地土壤环境质量堪忧。农业土壤重金属污染会降低土壤中的有益菌含量，降低土壤自净能力，导致农作物产量的减少，威胁粮食安全和群众健康利益。

1 农业土壤重金属污染现状

目前，我国农业土壤重金属污染总体特征是污染程度逐步加剧，污染面积逐年扩大，污染源呈多元化发展趋势[1]。根据2014年环保部和国土资源部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》公布的数据显示，全国农业耕地重金属污染点位超标率为19.4%，从污染的类型来看，主要以无机型为主。从超标的重金属污染物来看，镉、镍、砷等无机污染物点位超标率位列前三位，分别是7%、4.8%和2.7%。受重金属污染的耕地面积超过了1 000万hm2，占1.2亿hm2耕地面积的8.3%。每年因重金属污染导致的粮食产量直接减少约100亿kg。长三角、珠三角和京津冀等工业发达地区的农业耕地土壤重金属污染较为严重，其中，珠江三角洲达到了44.5%。可见，我国的农业耕地土壤重金属污染是一个大的区域范围，且呈现出流域性污染趋势。土壤重金属污染会加剧生态健康风险，导致土壤微生物群落功能、结构发生变化，影响土壤生态系统稳定性，极大地降低了土壤中动物多样性。

2 农业土壤重金属污染来源

农业土壤重金属污染是经济社会发展过程中长期累积形成的，工业生产、农业活动以及母质风化等因素是造成农业土壤重金属污染或超标的重要原因。

2.1 外源污染

农业耕地土壤重金属污染的外源污染主要有大气沉降、污水灌溉和化肥施用等。其中，大气沉降是导致农业土壤重金属污染的主要外源输入因子，工业废气、机动车尾气大量排放，使重金属污染物随着大气沉降至土壤中导致土壤重金属污染。化工、冶金、电镀等企业发达地区的农业土壤重金属污染明显较严重。例如，北京农田土壤中砷、铜、汞、铅等元素的大气干湿沉降输入量占总输入量的一半以上，最高达99%。污染灌溉，工业废水以及受污染地表水水体中含有大量重金属污染物，随着水体流动导致农业耕地重金属污染。根据农业部对全国污灌区调查发现，在140万hm2的污灌区中遭受重金属污染的土地面积占污灌区面积的64.8%。化肥中含有铅、镉、汞和砷等重金属元素，化肥过量施用也是导致农业耕地土壤重金属污染的重要外源因素。全球每年进入土壤的镉总量为66万kg左右，经施用化肥进入的比例高达55%左右。

2.2 内源污染

不同自然条件下发育的土壤，其重金属环境背景值也呈现出较为明显的差异性。具体来说，内源污染的主要影响因素有成土母质、地形地貌、水文气象等，其中，贵州省的土壤重金属背景值最高。

3 农业土壤重金属污染修复技术

农业耕地土壤重金属污染比空气污染治理难度更大，危害更重，治理的周期也更长，根据治理工艺及原理的不同，目前，农业耕地土壤重金属污染修复技术主要包括自然修复、物理工程修复、化学修复、生物修复和联合修复等。

3.1 自然修复

自然修复是指被重金属污染的土壤在没有人为干扰的前提下，通过温度、水分、pH等因素的自然调控使土壤中的重金属物质随时间的延长而减少的修复过程。

3.2 物理工程修复

物理工程修复是指通过客土、换土、翻土及去表土、电化学法、淋洗法、热处理、固化法、玻璃化法等物理工程措施使土壤重金属减少的方式。例如，通过水旱轮作等改变农业耕地的耕作制度，达到消除某些重金属污染物毒害效果。轻度重金属污染的耕地则可以采取深翻或换土等方法进行。物流工程修复法是效果最为显著、稳定、治本的一种措施，但存在二次污染和肥力降低的问题。

3.3 化学修复

化学修复是指加入土壤改良剂以改变土壤的物理、化学性质，通过对重金属的吸附、沉淀或共淀作用，改变重金属在土壤中的存在状态，从而降低其生物有效性和迁移性。例如，在酸性土壤中施用石灰，从而提高土壤中的pH值，使镉、锌等重金属形成氢氧化物沉淀，降低其含量浓度。

3.4 生物修复

生物修复是指利用生物技术治理污染土壤的一种新方法，利用生物削减净化土壤中的重金属或降低重金属毒性。生物修复是目前最常用的就是植物修复和微生物修复。

3.5 联合修复

联合修复是指通过多种修复技术共用或者以一种修复技术为主，辅以其他手段来共同治理土壤重金属的方式。其中物理-化学、化学-植物、植物-微生物、物理-化学-生物这几种联合方式比较常用。

4 结语

物理工程、化学修复见效快，但费用昂贵，易产生二次污染，难以大规模应用，生物修复是一种高效、新兴技术，但目前处于示范阶段，自然修复周期较长。因此，不能把农业耕地土壤重金属污染修复寄托在单一方法上，必须把各种方法结合起来，取长补短。在选择适宜的土壤修复技术使，应根据待修复土壤重金属污染特点、土壤条件和修复技术的适用范围等综合考虑[2]，选择最适合或联合修复技术，达到预期修复效果。

[1] 郭勇，童艳君．我国农业土壤重金属污染现状及防治对策．现代农业科技，2012，（18）：220-221．

[2] 凌辉，谢文波，唐振平，等．重金属污染土壤的修复方法及其在几类典型土壤修复中的应用．四川环境，2012,31（1）：118-122.