土壤農(nóng)藥污染現(xiàn)狀調(diào)查及修復(fù)技術(shù)研究進展

趙澤宇

（西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院 陜西咸陽 712100）

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)不斷發(fā)展的背景下，全世界對農(nóng)藥的需求也在不斷增加。農(nóng)藥的種類繁多，按照用途可分為除草劑、除菌劑、殺蟲劑、植物生長調(diào)節(jié)劑等，在殺蟲除草和提高糧、棉、果、油的產(chǎn)量方面起到了重要的作用。但由于對農(nóng)藥的過度使用甚至濫用導(dǎo)致了嚴(yán)重的農(nóng)藥殘留和土壤污染問題，農(nóng)藥已成為影響人類正常農(nóng)業(yè)活動和身體健康的一類有機污染物。以應(yīng)用廣泛的有機氯農(nóng)藥為例，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可以在環(huán)境內(nèi)長時間殘留，因而長時間使用會對土壤造成嚴(yán)重的污染；同時，因為其可溶于脂肪并能夠在脂肪中蓄積的特性，可對人體健康造成巨大的傷害。環(huán)境中的農(nóng)藥可以通過直接施用、由植物作物傳遞、大氣沉降和動植物殘體傳遞等途徑進入土壤，土壤中的農(nóng)藥除了可以被微生物降解或被土壤顆粒吸附殘留，部分農(nóng)藥還可以通過揮發(fā)而進入大氣或通過淋溶而進入地下水，造成二次污染。針對農(nóng)藥的殘留時間、農(nóng)藥施用的廣泛程度、農(nóng)藥污染的嚴(yán)重性，土壤農(nóng)藥污染的治理實施也更加緊迫。

1 土壤農(nóng)藥污染現(xiàn)狀

我國生態(tài)環(huán)境部與自然資源部于2014年4月17日聯(lián)合發(fā)布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》顯示，當(dāng)前我國土壤存在有機型污染較為嚴(yán)重的問題，有機污染物超標(biāo)情況僅次于重金屬污染。其中，有機氯農(nóng)藥六六六（六氯環(huán)己烷）、滴滴涕（雙對氯苯基三氯乙烷）、多環(huán)芳烴的點位超標(biāo)率分別為0.5%、1.9%、1.4%。其中，滴滴涕的重度污染點位比例高達(dá)0.25%。滴滴涕是耕地和林地的主要污染物，六六六是林地的主要污染物，多環(huán)芳烴是耕地的主要污染物。

2 土壤農(nóng)藥污染修復(fù)技術(shù)

2.1 物理修復(fù)技術(shù)

蒸汽浸提修復(fù)技術(shù)是主要的物理修復(fù)技術(shù)，是通過降低受污染環(huán)境內(nèi)土壤縫隙的蒸氣壓，從而使土壤中的污染物轉(zhuǎn)化為蒸氣并從土壤中消除，再對廢氣進行收集、處理的技術(shù)。該技術(shù)具備可原位操作、對土壤干擾較小、成本較低等優(yōu)點，且因其對揮發(fā)性有機物的處理非常有效，所以對農(nóng)藥污染土壤的修復(fù)效果較為突出。同時，在不同的土壤性質(zhì)條件下，該技術(shù)還衍生出了兩相浸提系統(tǒng)、熱量增強式土壤蒸汽浸提系統(tǒng)等，可以解決因地下水位高影響浸提或因土壤腐殖質(zhì)含量高吸附有機污染物等問題。Poppendieck[1]等發(fā)現(xiàn)，只要滿足土壤溫度上升至污染物飽和蒸汽壓大于70 Pa，即可去除包括農(nóng)藥在內(nèi)的大部分有機污染物。

2.2 化學(xué)修復(fù)技術(shù)

2.2.1 化學(xué)淋洗修復(fù)技術(shù)

化學(xué)淋洗修復(fù)技術(shù)是通過向土壤中施加化學(xué)或生物化學(xué)溶劑，經(jīng)過溶解、螯合等過程促進污染物的遷移，并最終將包含污染物的淋溶液提取、處理的技術(shù)。化學(xué)淋洗修復(fù)技術(shù)分為原位修復(fù)技術(shù)和異位修復(fù)技術(shù)，其中，異位淋洗修復(fù)技術(shù)是將污染土壤挖出后，再進行清洗并處理廢液，最后將土壤回填的修復(fù)方式，相較于原位淋洗修復(fù)技術(shù)有處理效果更好、適用于各種性質(zhì)土壤等優(yōu)點，但成本較高。

化學(xué)淋洗修復(fù)技術(shù)具有能去除大量污染物、限制污染物的擴散范圍、成本較低等優(yōu)點，且運用不同的淋洗劑可以處理范圍較廣泛的受污染土壤。但該技術(shù)也存在淋洗液處理效率低、易造成二次污染等問題。葉茂［2］等發(fā)現(xiàn)，石油醚類有機溶劑在5%～10%的低濃度淋洗劑使用范圍下能處理高濃度有機氯農(nóng)藥（滴滴涕）污染土壤，淋洗效率較高。Roy等[3]應(yīng)用生物表面活性劑于受有機氯農(nóng)藥（六六六）污染土壤的清洗并發(fā)現(xiàn)，1.0%的生物表面活性劑溶液的淋洗效率可達(dá)到清水的100 倍。

2.2.2 化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)

化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)是通過向受污染土壤中加入化學(xué)試劑，通過氧化反應(yīng)分解環(huán)境中的污染物，使其降解或轉(zhuǎn)化為低毒、低遷移性的物質(zhì)的技術(shù)，主要的化學(xué)氧化修復(fù)劑包括ClO2、KMnO4、H2O2等。化學(xué)氧化修復(fù)工作完成后一般僅在原先污染區(qū)域留下水、CO2等無害的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物，且無須將反應(yīng)液泵出后進一步處理，沒有造成二次污染的風(fēng)險，因此，在土壤農(nóng)藥污染修復(fù)工程方面具有一定的成本優(yōu)勢和環(huán)境效益[4]。曹夢華等[5]研究Fenton氧化法對某農(nóng)藥廠舊址的實際有機氯農(nóng)藥污染土壤的修復(fù)效果，在其實驗范圍內(nèi)的最優(yōu)工藝條件下，該技術(shù)對土壤中六六六、滴滴涕的去除率均可達(dá)到80%以上。

2.3 生物修復(fù)技術(shù)

2.3.1 植物修復(fù)技術(shù)

植物修復(fù)技術(shù)是通過部分植物對某些化學(xué)元素或成分的忍耐性和超量富集性，利用植物及其根際圈微生物體系使環(huán)境中的污染物發(fā)生被吸收、揮發(fā)、降解或轉(zhuǎn)化等過程，從而實現(xiàn)土壤修復(fù)的技術(shù)。該技術(shù)具備對環(huán)境擾動小、可提升土壤肥力、成本較低等優(yōu)點，但也存在受植物栽培及生長限制、可能造成生態(tài)影響的不確定性等弊端。植物修復(fù)技術(shù)處理污染土壤中的農(nóng)藥殘留主要是通過幾種途徑：植物直接吸收并降解污染物；通過酶的作用促進污染物的生物轉(zhuǎn)化或直接分解農(nóng)藥殘留物；植物根際微生物對有機污染物的降解作用和礦化作用。安鳳春等[6]研究不同種類草在不同質(zhì)量濃度的滴滴涕及其主要降解產(chǎn)物污染土壤中的修復(fù)能力。種草3個月后，滴滴涕及其主要降解產(chǎn)物總含量最高可降低73.0%。

2.3.2 微生物修復(fù)技術(shù)

微生物修復(fù)技術(shù)是在人為條件干預(yù)的情況下，利用自然環(huán)境中本來存在的微生物或添加人為篩選、改良過的特效微生物在土壤中的新陳代謝活動分解污染物，從而修復(fù)受污染土壤。微生物對農(nóng)藥的降解是消除土壤中農(nóng)藥殘留最主要、最徹底的凈化途徑，又因其環(huán)境友好、成本較低，可同時處理受污染的土壤和地下水等優(yōu)點，具備良好的發(fā)展前景。微生物修復(fù)農(nóng)藥污染土壤的過程較為復(fù)雜，且反應(yīng)較多，其中較為重要的反應(yīng)過程包括氧化、還原、水解、酯化等。對農(nóng)藥有一定降解能力的微生物包括細(xì)菌類、放線菌類、真菌類等。徐莉等[7]通過溶液搖瓶實驗研究苜蓿根瘤菌對有機氯農(nóng)藥（三氯代聯(lián)苯單體及多氯聯(lián)苯混合物）的轉(zhuǎn)化、分解能力，發(fā)現(xiàn)苜蓿根瘤菌對三氯代聯(lián)苯的降解效率可高達(dá)98.15%，且具備降解轉(zhuǎn)化多種多氯聯(lián)苯的能力。陳健等以修復(fù)土壤有機磷農(nóng)藥污染為出發(fā)點，通過實地土壤篩選得到降解能力強、生理性狀穩(wěn)定的抗性菌株，經(jīng)培養(yǎng)后用于對硫磷、氯氰菊酯等農(nóng)藥的生物降解，結(jié)果表明：微生物降解土壤中的殘留農(nóng)藥可作為具備一定開發(fā)前景的有效技術(shù)。

2.4 植物—微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)

在土壤環(huán)境中，植物的分泌物和酶有利于微生物的生命活動，促進其降解農(nóng)藥的過程；微生物可以通過降解有機物等過程為植物的生長提供營養(yǎng)。因而，在兩者的相互促進下，農(nóng)藥在土壤中的降解效率提高，具備成本低、修復(fù)周期縮短、環(huán)境擾動小且適用于大規(guī)模修復(fù)的優(yōu)點。劉魏魏等發(fā)現(xiàn)在溫室盆栽實驗的條件下，接種菌根真菌可以促進紫花苜蓿的生長和土壤中多環(huán)芳烴的降解。

3 結(jié)論及展望

隨著當(dāng)今社會對生產(chǎn)力要求的不斷提高，我國農(nóng)藥使用量每年呈上漲趨勢，土壤農(nóng)藥污染日益嚴(yán)重，污染土壤修復(fù)工作已迫在眉睫。物理修復(fù)技術(shù)具備成本較低、處理效率高等優(yōu)點，但能源消耗較大，且對土壤性質(zhì)要求較高，適用性不夠廣泛。化學(xué)修復(fù)技術(shù)普遍修復(fù)周期短、成效快，但成本較高，且存在易造成二次污染的問題。生物修復(fù)技術(shù)相較起來成本低廉、環(huán)境友好且處理程度徹底，但修復(fù)周期過長且單一修復(fù)技術(shù)的運用都存在一定的局限性。因此，大力發(fā)展聯(lián)合修復(fù)技術(shù)十分重要，同時應(yīng)該加快修復(fù)技術(shù)走出實驗室，走向?qū)嶋H治理應(yīng)用，加快理論向生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)型。