農田土壤重金屬污染現狀及生物修復防治對策

危向峰+劉永賢

摘 要：隨著礦山持續開采，粵北地區礦山周邊土壤重金屬污染日趨嚴重，經常導致該地區農產品重金屬含量超標。本文分析了近年來韶關礦區農田土壤重金屬污染類型及概況、簡述了重金屬污染的成因，并據此提出礦區農田重金屬污染土壤的生物修復防治措施。

關鍵詞：農田土壤；重金屬污染；生物修復

中圖分類號：X53 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20160832003

引言

土壤重金屬主要指Cr、Cd、Hg、Pb、類重金屬As以及Cu、Zn等，它們的毒害會使農作物減產、品質下降[1]，還能通過食物鏈的富集，傳遞到動物和人，危害人類身體健康。根據《全國土壤污染狀況調查公報》顯示我國耕地污染超標點位約占全部點位的16.1%，其中無機污染物超標點位數占全部超標點位的82.8%，主要重金屬污染物包括Cd、Pb、Hg和As [2]。在粵北地區，礦山開采導致有10%的耕地呈現不同程度的重金屬污染[3]。

1 重金屬污染現狀

粵北地區各類礦產資源豐富，是以有色金屬礦居多。長期開采的礦山和冶煉廠包括韶關的大寶山礦區、韶關冶煉廠等。采礦活動產生的重金屬隨著酸性廢水淋濾到環境中，是礦區周邊環境重金屬污染的最主要問題[4]。

隨著礦區持續開采，粵北礦區周邊農田土壤和農產品重金屬污染問題越來越嚴重，已經引起政府相關部門重視和科研人員積極研究。周建明等對韶關礦區周邊一帶農田土壤和蔬菜作物監測表明，有多種蔬菜和稻米中Pb、Cd超標嚴重[5]。許超等[6]研究調查得出，大寶山礦山下游地區稻田土壤污染是以Cd和Cu為主的多金屬復合污染，稻田土壤Cd、Zn、Pb和Cu的平均濃度分別為2.19 mg/kg、244.94 mg/kg、179.93 mg/kg和287.91mg/kg，均遠高于廣東省土壤背景值[7]。相關分析結果表明礦區周邊農田土壤重金屬污染主要來自礦區酸性廢水灌溉。

粵北礦區周邊農田土壤大多呈酸性，pH值主要集中在4.38～7.15之間，通過分析以及結合相關報道發現粵北地區土壤中重金屬總量和有效態重金屬含量隨著土壤酸度的變化出現相應的變化，是有效態鎘含量隨土壤酸性增加而急劇上升。

粵北礦區周邊農田土壤呈酸性，其重金屬污染呈現出局部高濃度復合型多重金屬環境污染。根據廣東省土壤背景值和國家土壤環境質量二級標準2個評價標準的評價結果，表明粵北礦區農田土壤受到重金屬Cd、Cu、Zu、Pb及類金屬As等重金屬的污染程度為：Cd>Cu>Zn>Pb>As。

2 礦區農田土壤重金屬污染來源

2.1 礦山廢水及尾礦的污染

礦山開采及加工活動產生的有毒重金屬隨著采礦所產生的酸性礦山廢水將礦區尾礦中的有毒重金屬淋濾帶到環境中，從而導致礦區周邊農田土壤重金屬含量超標。

2.2 礦區含重金屬廢水灌溉

礦區生產排放廢水不少存在重金屬含量超標現象，這些重金屬含量超標的廢水經河道及地下水進入農田系統，導致農田土壤重金屬超標，并進一步通過食物鏈危害人類身體健康。

2.3 大氣沉降進入土壤的重金屬

礦區生產所產生的含重金屬粉塵經過自然沉降和降水進入礦區周圍的農田，從而使得農田土壤中Pb、Zn、Cd、Cr、As、Cu等重金屬含量超標。

3 礦區農田土壤重金屬污染生物修復防治對策

農田重金屬修復是我國獨有的現狀，目前國內外常用的土壤重金屬污染技術中物理修復一般工程量大，化學修復會影響土壤理化性質，而生物修復則以工程量小，改善土壤理化性質等優點正變為研究熱點，并已逐步用于實際工程中。由于韶關礦區農田重金屬污染呈現出局部高濃度復合型多重金屬環境污染，所需修復技術和工藝特別復雜，技術要求高，一般的物理和化學方法很難奏效，因此，可選用生物修復技術。一般生物修復技術主要包括以下3種修復技術。

3.1 植物修復

植物通過吸收、降解、根濾、穩定、揮發等生命活動及作用，可以清除土壤和水體中的重金屬等污染物質，達到修復環境的目的，因此，植物修復是現今最具有潛力、正在迅速發展的消除環境中重金屬污染的綠色的、成本低的、可持續的技術。植物對礦區土壤重金屬修復具有長期可持續，修復成本相對較低且生態效益較為明顯的特點[10]。

3.2 微生物修復

微生物修復是利用土壤中的一些特殊微生物群落對重金屬沉淀、吸附、還原和氧化等物理和化學作用，改變重金屬形態或價態從而降低重金屬的活性或毒性，達到修復重金屬污染土壤的目的。

3.3 植物-微生物聯合修復

污染土壤的微生物-植物聯合修復主要由2種形式組成，通過某些微生物分泌生物表面活化劑及有機酸，并產生含Fe細胞等提高重金屬離子在土壤中的活性，促進植物對重金屬吸收；通過與促進植物生長的根際細菌和菌根真菌關聯性來提高植物的生物量，從而增加重金屬的在植物體內的累積量[11]。

4 結論與展望

生物修復技術是一項有前途的新技術，它是實施較簡便、投資較少和對環境干擾較小，能廣泛用于礦山農田土壤修復，改良重金屬污染農田土壤；對于多金屬復合污染更有實用價值。

4.1 韶關礦區

周邊農田土壤存在多種類不同程度重金屬污染，Cd和As污染嚴重。

4.2 進一步尋找和篩選

多金屬超富集植物與耐性植物，研究如何回收再利用超富集植物體內的重金屬以及如何避免不能回收的植物造成再污染[12]。

4.3 研究和制定

合理的以農戶為本的農田土壤污染生態補償機制，保障農戶的基本生產生活，以發揮農戶的主動性和積極性，從而全面有效的推動我國農田土壤重金屬污染防止工作的順利實施。

參考文獻

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