探究绿色化学技术在重金属污染农田土壤治理中的应用

高新红，张玉华

（河南省商丘生态环境监测中心，河南 商丘 476000）

随着我国的现代化建设不断推进，工业水平的不断提高，许多未经有效处理的重金属废水和废气被排放到农田中，这会导致农田土壤受到不同程度的污染。农田土壤污染重金属主要包括：铅、砷、铬、镉、砷等。虽然农田土壤本身含有农作物生长需要的一定量的微量重金属元素，但是重金属元素超出农作物能承受的浓度，就会影响农作物生长，同时也污染当地生态环境[1]。

1 重金属污染农田土壤的现状

重金属污染农田土壤是全球共性的的问题，每年会有很多重金属排进土壤中，其中汞的排放量最多，大约在15000万吨。在欧洲有大概千万亩的土壤受到了重金属的污染，我国也有很多农田土壤在遭受重金属的危害，这些危害的产生会让粮食减产约1000万吨，重金属污染农田土壤是现代急需解决的生态污染难题之一，各国都在积极研究解决方法[2]。

2 重金属污染农田土壤主要的污染来源

2.1 大气沉降引起的重金属污染

随着工业的快速发展，很多企业在排放工业废气时未能实现有效的处理，这些工业废气主要含有重金属等有毒有害物质，这些物质通过大气沉降转移至周边农田土壤中。通过检测发现现在很多农田土壤里面的汞、镉等重金属元素严重超标，增加了农产品重金属含量超标的风险。

2.2 固体废弃物引起的重金属污染

固体废弃物的类型有很多种，每种类型带来的污染程度也不同，其中污染最严重的就是工矿业固体废弃物。这类废弃物在暂存和处理时会因为储存和处理方法不当而在土壤中扩散，里面含有的重金属超标，进而给农田土壤造成污染。

2.3 化肥和农药引起的重金属污染

1）化肥引起的重金属污染。现在农民在施肥的时候，化肥的利用率比较低，大部分的化肥会被水流冲走。重金属污染农田土壤的重要来源就是化肥，其中污染最严重的就是磷肥，所以在使用化肥的时候一定要考虑化肥里面的重金属是否超标问题[3]。

2）农药引起的重金属污染。在种植农作物时会经常使用一些含有砷的农药，所以在土壤中也会有一定程度砷的残留，这些残留物在土壤里面累积就会造成农作物食品里面的重金属砷的含量超标。

3 重金属污染农田土壤的特点

3.1 消除难

重金属物质产生之后不仅不会被微生物分解，还会转化成更复杂的存在形态。农田土壤中存在的重金属污染很难被消除，重金属元素在循环的时候只能转化成另外的形态，重金属农田污染几乎是一种不可逆转的永久性破坏，很难在不破坏土壤性质的前提下将土壤治理到污染前的状态[4]。

3.2 形态种类繁多、毒性差异大

重金属元素里面有很多的变价化合价，这些化合价有不同的化学活性，并可以进行多种反应，产生形态不同的复杂存在形态。重金属在形态转化时还可能会增加毒性，有机化合物的毒性往往要比无机化合物的毒性更大。需要注意的是就算是两种重金属的价态相同但化合物不同也会产生不同的毒性。

3.3 迁移转化形式的不同

重金属在农田环境中进行迁移转化时会有很多的物理反应和化学反应，这些反应会具有一定的可逆性，这些可逆性在特定的环境下有时又会变得比较稳定，这个时候产生的毒性范围会比较低，但是某些微生物的出现会对重金属有非常大的富集能力，会增加重金属污染程度[5]。

4 常用重金属污染农田治理策略

4.1 从根本上有效治理重金属污染农田土壤

现在人们在治理的时候大部分都是采取控制排放的方式，但随着人类社会发展，越来越多的污染物进入到土壤中。所以在治理时需要从长远角度进行考虑，可以科学的选择化肥的种类，同时控制重金属的含量，研发更多低污染产品。

4.2 多使用客土法和换土法治理重金属污染农田土壤

客土法就是在已经被污染的土壤上覆盖一层非污染土壤，换土法就是把被污染的土壤全部换上未被污染的土壤。这两种方法最大的缺点就是会消耗很大的成本，所以只能应用在一些小面积的土壤污染上。

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4.3 使用增施有机肥和农业生态修复技术治理重金属污染农田土壤

主要包括农业栽培修复技术和生态修复技术两种。农业栽培修复技术就是重视植物修复技术，通过植物稳定、吸收、提取的方式来解决土壤重金属污染问题。其次是生态修复，通过还原土壤氧化的方式和调节气温等方式来治理被污染的土壤。

4.4 通过开发微生物修复技术的方法治理重金属污染农田土壤

微生物的使用能够很大程度降低土壤中的毒性，改善环境，微生物对重金属污染农田土壤治理有非常重要的帮助，在以后可以更加深度的挖掘使用此功能。

4.5 施用土壤改良剂治理重金属污染农田土壤

对污染程度比较轻，同时不能使用换土方法解决的重金属污染农田土壤，治理时可以通过施用土壤改良剂的方式来改变土壤的pH值。例如：氢氧化钙、碳酸钙等。使用土壤改良剂的时候需要注意使用的时间和用量。

5 绿色化学技术

绿色化学技术是国际化学上一项比较先进的技术之一，又叫做环境无害化学技术，主要以化学反应、催化剂、绿色化学为主。绿色化学技术主要通过 “原子经济反应”来实现绿色化，就是通过原料分子转化实现废物的 “零排放”。绿色化学技术属于防污的优先级，现在很多国家对此都比较重视，越来越多的人开始研究此项技术的应用[6]。

5.1 绿色化学技术的内容

绿色化学的主要目的就是通过减少和避免污染物的方式从根本上达到治理环境的目的。绿色化学技术的核心问题是如何应用绿色环保能源，如何利用绿色原料来减少有毒物质的排放，在提高能源利用率的基础上减少污染，真正达到绿色可持续的发展目的。

5.2 绿色化学技术的应用类型

1）膜技术。膜技术又叫做膜催化或膜分离技术。膜催化技术就是通过化学应用的方式来提高原料的实际利用价值及利用率，进而减少环境污染；膜技术就是用化学反应的方式来减少能源浪费提高原料的利用率，这就可以用最小的成本实现最大的环保价值。

2）催化技术。催化技术就是在使用催化剂进行土壤及环境的保护，但使用的时候要注意的催化剂的选择和使用问题。目前常用的催化技术包括：酶、光、纳米材料等[7]。

3）氧化技术。氧化技术就是通过氧化作用和高温作用相互结合的方式把大分子分解成小分子，氧化技术也是在绿色化学技术应用中的比较常用的一种类型，主要包括：电化学氧化、化学氧化等。

4）微波技术。微波技术就是利用微波的作用来合成水和热，进而分离产物，提高化学反应速度，缩减反应时间，可以在短时间内处理更多的有机污染物。

5.3 绿色化学技术的特点

首先能够从源头上根本性防治污染，降低污染物的产生；其次在应用的时候需要高标准的反应条件；最后就是绿色化学反应的物质对环境不会造成污染。

5.4 绿色化学技术在被重金属污染农田土壤治理中的优势

1）安全治理。传统治理农田土壤的工艺流程相对复杂，操作程序也有很大的难度，如果操作不当就容易造成二次污染。绿色化学技术的出现，能够最大程度的实现污染土壤的安全治理。

2）缩减成本。传统治理农田污染的方法会涉及到很多的人力资源和物力资源，最终导致治理污染的成本呈直线上升趋势，绿色化学技术的使用能够有效的节约资源，所以在成本上会得到很大程度的缩减。

3）提高污染治理的效率。绿色化学技术在使用的时候以新能源为主，从源头上杜绝污染物出现，在整个治理的过程中会缩小治理的周期，最终提高治理污染的效率。

6 土壤重金属污染的治理策略

在治理的时候需要注重以下几方面的内容：首先通过组建优秀工作人员队伍的方式来带动实施。土壤重金属污染治理过程中需要使用很多的手段，这些手段都需要专业的工作人员来完成；其次完善顶层设计，土壤重金属污染治理工程也属于公益事业，需要国家给予一定的资金支持，国家支持可以保证土壤重金属污染的治理情况达到预期设定的目标；还可以通过创新治理方式的方法研发出更多新的技术，更好的完成治理策略；最后就是通过建立农田土壤重金属污染网络系统来对治理进行全方位的管理，建立相应的数据库，争取最大限度发挥出治理的作用[8]。

7 绿色化学技术在污染源治理中的应用

7.1 绿色化学技术在水污染源治理方面的应用

在治理水污染的时候需要根据污染的来源来选择相应的技术，目前主要的来源包括农业来源和工业来源，在治理的时候也需要从以上两个来源入手。

7.2 绿色化学技术在大气污染源治理方面的应用

在治理的大气污染时应用绿色化学技术，要先让治理工作人员充分认识到绿色化学的概念，围绕此概念来对新型技术进行实施。在治理的时候还可以通过生物浸水法、表面处理浮选法来进行治理，这样就可以最大程度的实现大气污染治理。

7.3 绿色化学技术在固体废物污染治理方面的应用

绿色化学技术里面的电离气化技术能够把固体废物转变成等离子体，减少二次污染的出现，在进行治理的时候还可以贯彻可持续发展的原则，从源头上实现治理的目标。

8 结语

我国治理重金属污染农田刻不容缓，选择治理手段还存在一些条件的制约。我国科研人员需要通过的不断努力进步，加大研发力度，研究出经济效益和社会效益相结合的技术及产品，用以达到治理的目的，让农作物能够更加健康的生长，农业土壤得到进一步的改善。