耕地重金屬污染狀況及安全利用措施

何 勇，李柏橋，向薇薇，王茂理，黃 波

(四川省綿陽市農業科學研究院,四川 綿陽 621023)

1 引言

目前我國耕地重金屬污染形勢日益嚴峻。化肥、農藥的大量使用，灌溉污水、固體廢棄物、工礦企業無序排放，污染了耕地環境，致使耕地生產力退化，農作物減產，農產品品質降低，嚴重威脅我國生態環境安全和糧食安全，影響到農業生產的可持續發展[1]。在所有重金屬污染中,最為嚴重的是鎘污染。作為毒性最強的重金屬元素之一，鎘對動植物的危害巨大，過量的鎘積累在土壤中會抑制作物的生長發育，并通過可食部分由食物鏈進入人體，影響到人體的健康[2]。因此，土壤重金屬污染，尤其是鎘污染，越來越受到人們的重視。

四川省在全省范圍內開展了土壤污染狀況調查，隨后四川省國土資源廳發布了《四川省土壤污染狀況調查公報》。根據《四川省土壤污染狀況調查公報》，全省土壤環境狀況總體不容樂觀，部分地區土壤污染較重，土壤總的點位超標率為28.7%，其中輕微、輕度、中度和重度污染點位比例分別為22.6%、3.41%、1.59%和1.07%。污染類型以無機型為主，占全部超標點位的93.9%。從污染分布情況看，攀西地區、成都平原區、川南地區等部分區域土壤污染問題較為突出，同時，鎘是四川省土壤污染的主要特征污染物。本文基于公開的數據信息，對四川省土壤污染狀況進行了分析，并重點對如何減少鎘大米給出農藝措施建議，以期為后續污染治理提供理論依據和參考。

2 四川省鎘污染狀況

四川省鎘污染較為嚴重。根據公報，在鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳8種無機污染物點位超標率中，鎘為20.8%，其它7種無機污染物點位超標率總和為19.87%，鎘點位超標率超過了其它7種無機污染物總和，鎘污染最重。

2.1 耕地土壤的環境質量

根據《2016四川省國土資源公報》，全省耕地面積674萬hm2，按照輕微、輕度、中度的點位比例的總和是33.12%，若以點位污染比例來折算污染面積，全省有1/3的耕地面積受到了輕中度污染，尤其是鎘的污染。

2.2 鎘大米事件頻發

根據國土資源部統計，目前全國耕種土地面積的10%以上已受重金屬污染。水稻對鎘的吸附能力很強，只要土壤中受到了鎘污染，容易導致大米中鎘含量超標，因此大米中鎘含量不得超過0.2mg/kg，否則就不能食用。中國地質大學2008年研究表明，綿竹、什邡等地居民大米、小麥鎘攝入量均超標2～10倍[3]。而我國人均大米消費量要遠超其他國家，因此，減少鎘大米產生，保護農產品產地環境應該引起足夠的重視。

2.3 鎘大米的危害

日本在二十世紀發生的“痛痛病”公害事件就是因為河流被含鎘污水污染后，河水、稻米、魚蝦中富集大量的鎘，然后又通過食物鏈，使這些鎘進入人體積累下來。病人骨質疏松、骨骼萎縮、關節疼痛，病態十分凄慘；過量食入鎘會堆積在腎臟，造成腎小管損傷，出現糖尿病，直至腎衰竭。鎘的半衰期長達30年，到目前為止尚無特效的方法治療鎘中毒。

3 減少鎘大米的農藝措施

根據全國土壤污染詳查、農業部農產品產地土壤重金屬污染普查和四川省土壤污染狀況調查公報等結果，把農用地土壤環境質量類別劃定為三類：未污染和輕微污染-優先保護；輕度和中度污染-安全利用；重度污染-嚴格管控。對安全利用類，通過一些農藝措施的實施，減少鎘對農作物的吸收。

3.1 推廣低吸附品種

推廣低吸附品種是解決農產品安全最直接、最經濟、最有效的途徑之一。該項技術簡單，不增加農民工序與勞動強度，比較容易落實到位，在大面積應用中效果比較理想。對于糧食主產區的區域，水稻選擇德香4103、瀘優9803、川優6203等品種，玉米選擇川單15、雅玉10和正紅311等品種。種植番茄、西葫蘆、甘藍等來替代易積累鎘的作物種類，如白菜、菠菜、萵筍等。

3.2 秸稈移除

在中度污染的土壤上，產生的農作物秸稈鎘含量較高，為避免秸稈對耕地土壤帶來二次污染，要盡可能移除，逐漸提高土壤質量。如水稻秸稈，采取低位收割法，將稻草留茬高度控制在5cm以下，結合拾撿打捆措施，對秸稈進行妥善處理。

3.3 土壤調理技術

在中度污染土壤，土壤pH值小于6.5的情況下，施用石灰，能有效降低重金屬的活性，同時在不影響土壤供肥的情況下，選擇具有降低土壤重金屬污染的功能肥料，如鈣鎂磷肥、碳銨等。

在有條件增施有機肥區域，盡可能增施有機肥，提高土壤有機質含量，降低土壤中鎘的生物活性。

3.4 淹水灌溉

采用淹水栽培，是一項費省效宏的措施，能夠較大幅度降低土壤中鎘的活性，減少稻米鎘含量。要求在水稻分蘗初期至收割前7d，田塊都要淹水灌溉且要達到2～5cm深，分蘗盛期前實行淺水灌溉，分蘗盛期后進行淹水灌溉，收獲前1周才可以排干田面積水，方便收割。

3.5 深耕翻土

鎘主要分布在土壤耕作層，耕翻土層，即采用深耕，將上下土層翻動混合，使表層土壤污染物含量減低，這種方法動土量較少，可以有效的降低表層土壤的鎘含量，從而達到農產品安全。

3.6 超富集植物萃取

重金屬在作物體內分配規律是根>莖葉>籽實，所以種植一些植株高大、根系發達、生長速度快、生物量高的作物，能夠較好的吸收土壤中的重金屬，如蕓苔屬植物(印度芥菜)、工業用大麻等。

3.7 葉面噴施硅肥或微量元素肥

在水稻孕穗期至灌漿期噴施含硅肥、螯合鐵、腐植酸、鎂等水溶性肥料，噴施1～2次，阻控重金屬向稻米轉移。

3.8 農業生態

合理利用農業生態系統工程措施，也可以保持土壤的肥力，防止土壤重金屬污染，提高土壤質量，如種植非食用作物(花卉、蓖麻、種草、種樹)；也可以繁育水稻、玉米、油菜種子或者種植非食用作物高粱和玉米；冬季空閑地種植紫云英等綠肥都具有較好的消減效果。

3.9 替代種植

根據區域氣候、土壤類型、質地、輪作方式、主要糧食和經濟作物，選擇可替代的安全生產作物種類。也可采用休耕措施，在休耕期間，優先種植生物量高、吸收積累作用強的植物，不改變耕地性質。經檢驗達標前，嚴禁種植食用農產品。

可進行作物替代種植的作物種類主要有3大類，以多年生經濟作物為主，具體作物種類如下：①糧油作物：玉米、油菜、酒用高粱、向日葵、芝麻。②經濟作物：苧麻、棉花、蠶桑、果樹、花卉、苗木等。③水稻種子生產。

4 結論及建議

治理土壤鎘污染，減少鎘大米，需要根據當地土壤鎘污染的實際情況采取適宜措施，以達到最好的治理效果。在鎘污染治理過程中，根據我們的已有經驗，給出以下幾點建議。

4.1 保證人員安全

在施用土壤調理劑時，尤其是生石灰，人員一定要經過培訓后再操作。

4.2 用量要適度

大量的石灰應用會引起土壤板結，影響農作物生長，據研究，高石灰用量可造成土壤元素流失，反而增加了稻米鎘富集水平，同時大量施用石灰后壤復酸化現象會顯著增加。

4.3 控制與消除土壤污染源，是防止污染的根本措施

土壤對污染物具有一定的凈化處理能力。控制土壤污染源，即控制進入土壤中的污染物的數量與速度，通過其自然凈化作用而不致引起土壤污染。

4.4 對工業“三廢”進行回收處理，化害為利

對所排放的“三廢”要進行凈化處理，并嚴格控制污染物排放量與濃度，使之符合排放標準。

4.5 要加強對灌溉污水的水質監測

對污水進行灌溉的污灌區，了解水中污染物質的成分、含量及其動態，避免帶有不易降解的高殘留的污染物隨水進入土壤，引起土壤污染。

4.6 禁止或限制使用劇毒，高殘留性農藥，大力發展高效、低毒、低殘留農藥，發展生物防治措施

例如禁止使用雖是低殘留，但急性、毒性大的農藥。禁止使用高殘留的有機氯農藥。

4.7 增加土壤有機質含量

以增加與改善土壤膠體的種類與數量，增加土壤對有害物質的吸附能力與吸附量，從而減少污染物在土壤中的活性。