農田土壤重金屬污染及綜合治理研究

歐陽文婷

（宿州市蕭縣生態(tài)環(huán)境保護綜合行政執(zhí)法大隊 安徽宿州 235200）

引言

隨著工業(yè)化、城市化進程加快，生態(tài)環(huán)境污染問題成為制約經濟社會發(fā)展的重要因素。近年來，我國糧食主產區(qū)耕地面積土壤重金屬污染呈現(xiàn)出上升趨勢。據(jù)相關部門監(jiān)測，點位超標率從7.16%增加到了21.49%，增長了14.36 個百分點。農田土壤重金屬污染主要有鎘、鎳、銅、鋅和汞等元素為主。而且，南方糧食主產區(qū)的農田土壤重金屬污染要顯著重于北方。全國松嫩平原、三江平原、黃淮海平原、長江中游及四川盆地等五大糧食主產區(qū)農田土壤重金屬以輕度污染為主，其中，鎘污染比重加劇的趨勢較為顯著，從點位超標比重的1.32%增長至17.39%。農田土壤重金屬污染不僅導致農田土壤污染，影響農作物產量，還會經農作物將重金屬元素通過食物鏈影響到居民的健康。因此，掌握農田土壤重金屬污染評價，評估農田土壤重金屬污染風險現(xiàn)狀，及時采取相應修復治理措施，對做好農田土壤污染治理具有積極的現(xiàn)實指導意義。

1 農田土壤重金屬污染特點

1.1 遷移轉化

重金屬元素一旦浸入至農田土壤環(huán)境中，便會由此發(fā)生一系列的物理、化學反應，并在各種反應過程中發(fā)生遷移轉變，且隨著農田生態(tài)環(huán)境的變化而影響物理、化學反應。例如，重金屬元素溶解、沉積、氧化，以及還原等均可以還原。但在一些特殊條件下，農田土壤重金屬元素具有穩(wěn)定性。此外，不同生物種類對農田土壤中的重金屬元素耐受情況不同。由于重金屬元素難以降解，在土壤中長期富集后轉化為有機金屬化合物，毒性及危害性更大，抑制土壤的活性，以及生物酶的作用。尤其是長期富集后，經由食物鏈進入人體，危害性較大。

1.2 形態(tài)多變

重金屬元素大多具有較強的化學活性，化合價變化大，與其他元素發(fā)生各種物理、化學反應。而且，隨著土壤pH 值變化，農田土壤中的重金屬元素會發(fā)生各種反應，出現(xiàn)各種形態(tài)，使得農田土壤中的重金屬元素的毒性、穩(wěn)定性存在較大差異，增加了重金屬污染治理難度。如重金屬元素由自然狀態(tài)轉變?yōu)榻j合態(tài)、離子態(tài)等，會進一步增加土壤的重金屬元素毒性，尤其是離子態(tài)銅、鋅、鉛等重金屬元素，毒性會高于絡合物。此外，農田土壤中的重金屬元素還會通過各種物理、化學反應，而形成有機物，其毒性要大于由重金屬元素形成的無機物。因此，農田土壤重金屬污染監(jiān)測及評估，既要分析重金屬元素的類型，還要掌握其形態(tài)，才能更加準確的評價其相應的污染程度。

1.3 難以消除

重金屬元素一旦浸入土壤，土壤中的微生物難以通過分解，使其濃度降低或分解利用。甚至還會因為微生物將各種重金屬元素聚集，發(fā)生各種反應而生成土壤中重金屬毒性更強的物質。可見，由于農田土壤中重金屬元素的難消除性而增加了后期的處理難度。即，農田土壤中的重金屬元素在土壤或其微生物體內富集，久而久之，長期積累，給土壤生態(tài)系統(tǒng)，甚至人體產生不利影響，短期內難以恢復。

2 農田土壤重金屬污染原因

2.1 農藥化肥

我國是農藥化肥的最大生產國和消費國，過量化肥農藥的使用是導致農田土壤重金屬污染的重要因素。據(jù)統(tǒng)計，2019 年我國農用化肥的施用量達到了5403.59 萬噸，化肥的過量使用，雖然能夠有效幫助農作物實現(xiàn)增產增收，但也有相當部分的化肥被農田土壤所吸收，并經過灌溉、雨水等進入水域，從而進一步加大了農田土壤的重金屬污染程度。其中磷肥、復合肥、鉀肥、氮肥等過量使用等會加大農田土壤重金屬元素含量超標。此外，農藥的過量使用也會加劇農田土壤重金屬污染。

2.2 固體廢棄物

固體廢棄物也是農田重金屬污染的重要因素之一，尤其是鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)企業(yè)及工業(yè)園區(qū)附近的農田土壤中，大量成分復雜、種類繁多的固體廢棄物直接堆放在農田附近，通過雨水淋洗，以及固體廢棄物的滲濾液污染，都會引起農田土壤重金屬發(fā)生污染。在風吹日曬、水源中擴散，都會加劇農田土壤重金屬含量，導致污染物超標。

2.3 大氣沉降

交通運輸、冶金、水泥、建筑及能源等行業(yè)，在其生產作業(yè)過程中會產生大量粉塵污染及廢氣污染物，污染物中許多重金屬元素隨著排放出的廢氣，以氣溶膠、蒸氣等形態(tài)進入大氣環(huán)境中，并沉降至農田土壤中。此外，高速公路、城市周邊大量機動車輛排放的含鉛汽油，在其燃燒過程中會產生大量鋅、銅、鉛、鉻等重金屬元素，隨著大氣沉降，最終會影響農田土壤污染，導致農田土壤中重金屬元素超標。

3 農田土壤重金屬污染危害

農田土壤重金屬元素不僅會破壞生態(tài)環(huán)境，還會改變土壤結構、生物生長，以及生態(tài)系統(tǒng)破壞等，對生態(tài)環(huán)境有著較大影響。

3.1 影響土壤理化性質

（1）破壞土壤結構。鉛、銅、砷、汞等重金屬元素在農田土壤中富集，達到一定濃度后會深刻影響著土壤結構，改變了土壤結構及其有效成分，破壞農田土壤內部平衡，導致土壤出現(xiàn)板結、降低孔隙度等，進而影響農田土壤的通透性及含水量，使農田土壤出現(xiàn)貧瘠。

（2）影響物質轉化。即，農田土壤重金屬元素會影響土壤物質中的生物與非生物間的反復運轉及交換，既包括無機物質的有機質化，也包括有機物質的無機質化，影響土壤的結構組成及營養(yǎng)成分，如土壤的碳、氮及磷循環(huán)，最終影響農田土壤的質地、pH 值、孔隙度等，破壞土壤物質循環(huán)，造成土壤中的生物營養(yǎng)不良，減產等。

3.2 影響土壤生物生長

農田土壤重金屬污染主要是由于人類的活動引起動態(tài)變化，隨著重金屬元素污染源輸入至農田土壤以及農田土壤中的農作物吸收、流水等作用，從而對農作物、微生物及人體產生不利影響。

（1）農作物。在灌溉水源及土壤中的重金屬元素會隨著質外體通道或共質體通道進入農作物，從而影響農作物的品質，導致農產品，如大米、蘿卜等出現(xiàn)重金屬元素超標。此外，重金屬元素超標也會破壞農作物酶系統(tǒng)、葉綠素合成及改變核酸代謝水平等，影響農作物產量。

（2）微生物。土壤中的真菌、放線菌、藻類等微生物，對土壤的硝化、硫化、固氮，以及有機質分解和養(yǎng)分轉化發(fā)揮著重要作用。但當農田土壤重金屬元素含量過高，會抑制微生物代謝、死亡，造成微生物群落結構發(fā)生改變。

（3）人體。農田土壤重金屬元素會經過農作物，并經過食物鏈最終影響人體的消化道等機體，產生骨痛病、鉛中毒等。此外，農田作業(yè)過程中，因農藥化肥的過量使用，大量重金屬元素浮沉于空氣中，經人體口腔、鼻腔等，影響呼吸道及肺部，長期富集，會造成機體病變。

4 農田土壤重金屬污染防治對策

4.1 源頭治理

從灌溉及施肥用藥等源頭做好農田土壤重金屬污染防治。首先是科學施用農藥化肥。根據(jù)農作物實際需要，精準施用農藥化肥，嚴控施用的數(shù)量、次數(shù)及時間。大力推廣有機肥、綠色肥料，推廣生態(tài)綠色種植技術。有機肥施用前先進行高溫堆肥處理，做好滅菌，降低污染。選用石灰石等土壤調理劑，降低農作物土壤酸度，緩解土壤中重金屬鋁元素，還可以有效補充土壤鎂、鈣等營養(yǎng)元素，改善土壤結構，提高土壤生物活性。此外，大力推廣滴灌、噴灌等精準灌溉技術，切斷重金屬通過水源流入農田。

4.2 因地種植

根據(jù)《土壤環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范》，做好農田土壤重金屬污染評估，以及土壤區(qū)域劃分，針對土壤中不同重金屬富集程度等，采取差異化種植，最大限度地發(fā)揮農田土壤利用效率。針對已經遭受重金屬污染嚴重的農田，嚴禁種植農作物，應該種蜈蚣草、小臘葉片等超量積累植物，達到改良土壤重金屬污染程度。此外，還可以種植空麻、棉花等經濟作物或觀賞類植物。根據(jù)不同植物的重金屬吸附能力及特性，選種合適的農作物。如，鎘金屬元素嚴重污染農田，可種植花生、油菜等低鎘積累植物。總之，通過監(jiān)測土壤重金屬元素，合理規(guī)劃，科學施肥，高效種植。

4.3 科學修復

農田土壤重金屬污染，可選用物理法、化學法、生物法，以及綜合修復技術，因地制宜，根據(jù)土壤重金屬污染修復技術特點，有針對性進行科學修復，恢復土壤生態(tài)結構。例如，客土法、換土法可適用較小范圍重金屬污染農田，還可以選用熱處理法、改良土壤法等先進技術。近年來，生物修復和生態(tài)修復等應用廣泛，對農田重金屬污染面積大、周期長等具有良好修復效果。此外，在土壤中加入改良劑、生物炭等，使土壤重金屬元素揮發(fā)，降低有害重金屬物質比重，達到修復處理效果。

結語

綜上，我國是農業(yè)生產大國，農田土壤重金屬污染問題丞待解決。要針對當前農田土壤重金屬污染的特點及原因，高度重視農田土壤重金屬污染的危害，采取源頭治理、因地種植和科學修復等措施，綜合施策，降低農田土壤重金屬污染的危害，保護好農業(yè)生產基本農田，為鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實施發(fā)揮應有價值。