農業耕地土壤重金屬污染現狀及修復研究

宋 岸

（廣東省環境保護工程研究設計院，廣東廣州 510635）

農業耕地土壤重金屬污染現狀及修復研究

宋 岸

（廣東省環境保護工程研究設計院，廣東廣州 510635）

文章在分析當前農業土壤重金屬污染現狀及來源的基礎上，闡述了農業土壤重金屬污染修復技術和修復理念，對做好農業耕地土壤重金屬污染修復工作具有積極意義。

農業耕地土壤 重金屬污染 修復

隨著工業化、城市化的快速發展，重金屬污染成為我國農業土壤污染的重要來源。根據環保部和國土資源部開展的首次全國土壤污染狀況調查發現，農業耕地土壤環境質量堪憂。農業土壤重金屬污染會降低土壤中的有益菌含量，降低土壤自凈能力，導致農作物產量的減少，威脅糧食安全和群眾健康利益。

1 農業土壤重金屬污染現狀

目前，我國農業土壤重金屬污染總體特征是污染程度逐步加劇，污染面積逐年擴大，污染源呈多元化發展趨勢[1]。根據2014年環保部和國土資源部聯合發布的《全國土壤污染狀況調查公報》公布的數據顯示，全國農業耕地重金屬污染點位超標率為19.4%，從污染的類型來看，主要以無機型為主。從超標的重金屬污染物來看，鎘、鎳、砷等無機污染物點位超標率位列前三位，分別是7%、4.8%和2.7%。受重金屬污染的耕地面積超過了1 000萬hm2，占1.2億hm2耕地面積的8.3%。每年因重金屬污染導致的糧食產量直接減少約100億kg。長三角、珠三角和京津冀等工業發達地區的農業耕地土壤重金屬污染較為嚴重，其中，珠江三角洲達到了44.5%。可見，我國的農業耕地土壤重金屬污染是一個大的區域范圍，且呈現出流域性污染趨勢。土壤重金屬污染會加劇生態健康風險，導致土壤微生物群落功能、結構發生變化，影響土壤生態系統穩定性，極大地降低了土壤中動物多樣性。

2 農業土壤重金屬污染來源

農業土壤重金屬污染是經濟社會發展過程中長期累積形成的，工業生產、農業活動以及母質風化等因素是造成農業土壤重金屬污染或超標的重要原因。

2.1 外源污染

農業耕地土壤重金屬污染的外源污染主要有大氣沉降、污水灌溉和化肥施用等。其中，大氣沉降是導致農業土壤重金屬污染的主要外源輸入因子，工業廢氣、機動車尾氣大量排放，使重金屬污染物隨著大氣沉降至土壤中導致土壤重金屬污染。化工、冶金、電鍍等企業發達地區的農業土壤重金屬污染明顯較嚴重。例如，北京農田土壤中砷、銅、汞、鉛等元素的大氣干濕沉降輸入量占總輸入量的一半以上，最高達99%。污染灌溉，工業廢水以及受污染地表水水體中含有大量重金屬污染物，隨著水體流動導致農業耕地重金屬污染。根據農業部對全國污灌區調查發現，在140萬hm2的污灌區中遭受重金屬污染的土地面積占污灌區面積的64.8%。化肥中含有鉛、鎘、汞和砷等重金屬元素，化肥過量施用也是導致農業耕地土壤重金屬污染的重要外源因素。全球每年進入土壤的鎘總量為66萬kg左右，經施用化肥進入的比例高達55%左右。

2.2 內源污染

不同自然條件下發育的土壤，其重金屬環境背景值也呈現出較為明顯的差異性。具體來說，內源污染的主要影響因素有成土母質、地形地貌、水文氣象等，其中，貴州省的土壤重金屬背景值最高。

3 農業土壤重金屬污染修復技術

農業耕地土壤重金屬污染比空氣污染治理難度更大，危害更重，治理的周期也更長，根據治理工藝及原理的不同，目前，農業耕地土壤重金屬污染修復技術主要包括自然修復、物理工程修復、化學修復、生物修復和聯合修復等。

3.1 自然修復

自然修復是指被重金屬污染的土壤在沒有人為干擾的前提下，通過溫度、水分、pH等因素的自然調控使土壤中的重金屬物質隨時間的延長而減少的修復過程。

3.2 物理工程修復

物理工程修復是指通過客土、換土、翻土及去表土、電化學法、淋洗法、熱處理、固化法、玻璃化法等物理工程措施使土壤重金屬減少的方式。例如，通過水旱輪作等改變農業耕地的耕作制度，達到消除某些重金屬污染物毒害效果。輕度重金屬污染的耕地則可以采取深翻或換土等方法進行。物流工程修復法是效果最為顯著、穩定、治本的一種措施，但存在二次污染和肥力降低的問題。

3.3 化學修復

化學修復是指加入土壤改良劑以改變土壤的物理、化學性質，通過對重金屬的吸附、沉淀或共淀作用，改變重金屬在土壤中的存在狀態，從而降低其生物有效性和遷移性。例如，在酸性土壤中施用石灰，從而提高土壤中的pH值，使鎘、鋅等重金屬形成氫氧化物沉淀，降低其含量濃度。

3.4 生物修復

生物修復是指利用生物技術治理污染土壤的一種新方法，利用生物削減凈化土壤中的重金屬或降低重金屬毒性。生物修復是目前最常用的就是植物修復和微生物修復。

3.5 聯合修復

聯合修復是指通過多種修復技術共用或者以一種修復技術為主，輔以其他手段來共同治理土壤重金屬的方式。其中物理-化學、化學-植物、植物-微生物、物理-化學-生物這幾種聯合方式比較常用。

4 結語

物理工程、化學修復見效快，但費用昂貴，易產生二次污染，難以大規模應用，生物修復是一種高效、新興技術，但目前處于示范階段，自然修復周期較長。因此，不能把農業耕地土壤重金屬污染修復寄托在單一方法上，必須把各種方法結合起來，取長補短。在選擇適宜的土壤修復技術使，應根據待修復土壤重金屬污染特點、土壤條件和修復技術的適用范圍等綜合考慮[2]，選擇最適合或聯合修復技術，達到預期修復效果。

[1] 郭勇，童艷君．我國農業土壤重金屬污染現狀及防治對策．現代農業科技，2012，（18）：220-221．

[2] 凌輝，謝文波，唐振平，等．重金屬污染土壤的修復方法及其在幾類典型土壤修復中的應用．四川環境，2012,31（1）：118-122.