昌都市土壤重金屬鎘污染防范治理措施及建議

摘 要： 重金屬鎘對土壤的污染危害在我國部分地區長期存在，隨著含鎘農藥、化肥的長期施用，生態環境較好的西藏自治區昌都市也開始出現土壤鎘污染問題。結合高原地區農業發展實際，以昌都市農業發展中重金屬鎘污染治理為例，探索昌都市耕地鎘污染防治主要措施，如優化調整種植結構和耕作方式、調節土壤pH 值、科學施肥及控制污染物源頭等，為充分利用有限耕地資源、保障糧食安全和農牧民群眾身體健康、改善昌都市農業生態環境提供參考。

關鍵詞：重金屬；鎘污染；防范治理；土壤治理；昌都市

中圖分類號：S28 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1795（2024）06-0124-04

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2024.06.021

0 引言

重金屬鎘對土壤的污染危害在我國部分地區長期存在，隨著含鎘農藥、化肥長期施用及塑料制品的不規范處理，生態環境較好的西藏自治區（簡稱西藏）昌都市也開始出現土壤鎘污染問題，根據《昌都市2019 年貢覺縣土壤重金屬鎘超標分析報告》（昌市疾控[2019] 字第167 號），昌都市貢覺縣多地存在鎘超標情況。重金屬鎘在土壤中易遷移，耕地受到鎘污染后易富集于生物體內，人體攝入鎘污染糧食或植物體將對身體健康帶來危害。此外，昌都市可利用耕地資源緊缺，如果重金屬鎘污染情況不加以遏制消除，糧食安全將受到威脅。本研究結合高原地區農業發展實際，以昌都市農業發展中重金屬鎘污染防范與治理為例，探索耕地鎘污染防治措施，如優化調整種植結構和耕作方式、調節土壤pH 值、科學施肥及控制污染物源頭等，為充分利用有限耕地資源、保障糧食安全和農牧民群眾身體健康、改善昌都市農業生態環境提供參考。

1 鎘污染來源及危害

鎘是一種重金屬元素，不是動植物體必需元素，有一定的毒性，在土壤中易遷移，易被作物吸收，當植物體內鎘累積到一定程度后，會直接影響其生長發育。謝偉芳等[1] 研究發現，鎘污染對小白菜的生長有顯著的毒害作用，影響其產量和品質。人體通過食物鏈或環境吸入鎘，在體內形成鎘流蛋白，通過血液到達全身，并有選擇性地蓄積于肝腎中；此外，在脾、胰、甲狀腺、睪丸和毛發也有一定的蓄積。鎘與含羥基、氨基、巰基的蛋白質分子結合，能使許多酶系統受到抑制，從而導致鎘中毒，危害人體健康[2]。隨著現代工業的發展，工業廢氣、廢水如不經處理或者處理不達標，極易造成土壤鎘污染；另外，長期使用含有鎘的農藥、化肥、塑料薄膜等也會造成嚴重的土壤污染。調查發現，昌都市土壤鎘污染主要來源為農牧民對含鎘農藥、化肥的長期不當施用，以及對含鎘的塑料包裝制品處理不當，特別是對相關含有重金屬鎘的垃圾填埋等引發土地重金屬鎘超標。

2 鎘污染治理方法

為了有效地利用土地資源，研究人員進行了大量的鎘污染土壤修復研究與實踐。土壤鎘污染修復技術主要分為活化技術和鈍化技術。活化技術主要是通過土壤淋洗或者植物吸收活化肽鎘，從而去除土壤中鎘的技術方法。鈍化技術與活化技術活化鎘相反，主要是利用化學或生物物質對土壤中鎘的鈍化作用，使土壤中的鎘沉淀或被吸附以降低其生物有效性，進而減少鎘通過食物鏈進入植物體內向其他環境甚至人體遷移的技術方法[3]。因昌都市地處高原，獨特的地理地貌、氣候環境使農業發展具有特殊性，結合實際，探索了以下可行的鎘污染治理方法。

2.1 調整種植結構

種植結構調整主要是指遵照當地自然環境條件和農作物生長規律，經過調整種植作物規劃或改變污染土壤用途如將食用農作物種植用地改為非食用、非飼用植物用地，從而實現污染土地可持續利用和土壤修復同步推進，并達到兼顧經濟、社會、生態環境效益的目的。有研究表明，寶山堇菜（Viola baoshangenisiL.） 、印度芥菜（ Brassica junicea L.） 、龍葵（Solanum nigrum L.） 和籽粒莧（ Amaranthushypochondriacus L.）等植物為鎘超富集植物，特別是籽粒莧，具有將鎘富集于根部，施加螯合劑后，顯著增強了籽粒莧對土壤重金屬鎘污染的修復效率[4]。王凱榮等[5] 試驗表明，在污染區種桑樹后土壤鎘的含量普遍下降，下降幅度8.1%～83.9%，平均37.1%，同時通過種桑養蠶聯合模式還可取得經濟效益。劉云國等[6] 試驗表明，月季花對鎘有較強的富集作用，試驗觀測期間，平均每天吸收鎘1.757 6 mg/L，并且生長發育良好，可以作為鎘污染生物整治植物。但因昌都市地處高原，作物耐寒、耐旱是基本屬性要求，寶山堇菜、印度芥菜、龍葵等生物量小，環境抗逆性差，不適宜在高原地區種植。籽粒莧具有較強的耐寒能力，對于土壤要求不高，并且生物量大，對鎘脅迫耐受及富集能力強，也適宜在高原地區生長，因此可以在鎘污染地區種植籽粒莧以達到鎘污染土壤修復需求。桑樹、月季也可滿足上述要求，在高原具有悠久的種植歷史，可在鎘污染嚴重耕地推廣栽種。近年來，為有效應對解決農用地土壤鎘污染問題，提升種桑養蠶經濟效益，昌都市相繼聯合西藏高原生態桑產業發展院士專家團隊、西南大學桑蠶紡織與生物科學學院，開展了系列引進品種苗圃培育、繁殖嫁接穗條、野生桑蠶資源馴化等試驗及成品推廣。2023 年，昌都市完成了對引進桑樹（5 個品種，21.33 hm2）的品種篩選和田間管理，桑果產量達10 500 kg/hm2（數據來源于昌都市農業技術推廣總站）。桑樹在昌都市示范推廣種植，為農用地鎘污染推廣桑產業發展和重金屬污染治理提供了基礎。

昌都市耕地面積少，適宜種植作物種類品種少，青稞、小麥、玉米是主要糧食作物，從農牧民經濟收入考量，應結合主要糧食作物培育特點，可將污染區作為青稞、玉米、小麥等良繁基地，收獲的果實不直接食用而是作為種子，杜絕鎘進入食物鏈，不會危害人體健康。2022 年，昌都市糧食作物種植面積4.88 萬hm2，其中青稞播種面積3.65 萬hm2，青稞良種繁育田（含一級、二級）0.267 萬hm2 左右（數據來源于統計公報），良種使用存在缺口，需向西藏其他地（市）調運，將重金屬鎘污染區開拓為青稞良種繁育基地是抑制鎘傳播進入食物鏈的有效途徑。

2.2 調整耕作方式

昌都市土壤形成時間短，以砂礫土為主，耕作層淺。吳燕玉等[7] 研究表明，77%～86% 的土壤鎘累積在30 cm 以上的土層，對于鎘輕度污染土壤，可以通過深耕，減少污染物與根系的接觸，從而降低植物對鎘的吸收。近年來，昌都市農業機械特別是耕作機械不斷普及，大量惠農政策對農機購置的補貼優惠較大，一方面鼓勵農牧民進行機械化耕種，另一方面農業部門可持續加大農機購置優惠補貼力度，滿足農牧民購置機械、深耕作業需求。因此，農機發展可在輕度鎘污染農用地耕作中發揮良好作用。

2.3 調整土壤pH 值

土壤酸堿度是土壤最重要的化學性質，對植物生長影響頗大，不僅影響植物根系對營養的吸收，也影響對土壤中鎘、鉻、汞和鉛等重金屬的吸收和富集。研究表明，當農田屬于鎘輕度污染區域，pH 值總體偏酸性，旱地的鎘活性達42.2%[8]。隨著鎘污染程度升高，pH 值逐漸降低，總鎘和有效鎘含量逐漸升高[9]。李平等[10] 研究表明，土壤pH 值與土壤有效態鎘含量呈極顯著負相關，因此適當提高土壤pH 值，如在土壤中施用適量生石灰、氧化鎂、鈣基膨潤土、草木灰和赤泥等，可有效改善土壤環境，固化土壤中有效態鎘，降低植物對鎘的吸收和富集。據報道，在赤紅壤中適當加入石灰后，可使土壤有效態鎘含量大幅度降低，調節土壤pH 值至7 時能顯著降低胡蘿卜和菠菜中的鎘含量。赤泥是在鋁土礦提煉氧化鋁的過程中產生的廢棄物，可明顯提高酸性土壤的pH 值，赤泥處理后有效態鎘含量可比對照處理下降31%[11]。土壤pH 值不是固定不變的，在栽培農作物時，首先了解所栽培作物pH值適宜范圍，定期監測土壤pH 值，若土壤酸堿度不合適，需要進行調節改良。昌都市地處高原，屬農業、畜牧業同步發展區域，農區、半農半牧區和牧區3 區分散融合，鑒于當前生態環境保護相關要求，焚燒青稞秸稈產生草木灰調整土壤pH 值已不符合實際，但可發揮高原地區優勢，即在半農半牧區和牧區，干牛糞仍是農牧民主要燃料來源，焚燒后產生的灰土是提升土壤pH 值的有效物質，土壤重金屬鎘污染嚴重區域農牧民可就地、就近取材。

2.4 科學施肥

肥料是農業生產中重要的投入品，一般分為化學肥料（簡稱化肥）、有機肥料和微生物肥料，目前生產上使用最多的是化肥和有機肥。化肥含有一定量鎘，不合理及大量施用，極易造成土壤鎘污染，而有機肥如堆肥、廄肥、生物炭和植物秸稈等可以改善土壤有機質的含量，有機質可以增加土壤肥力和保護土壤結構，增加土壤中膠體對重金屬的吸附能力，為土壤提供絡合和螯合劑，同時由于有機質往往具有一定還原性，對于土壤中硫化鎘的形成有較好的促進作用，能夠有效地將土壤污染重金屬固定或轉化，阻斷重金屬污染物向農作物流動[12]。李平等[10] 研究表明，不同形態氮肥施用會影響鎘在土壤中的化學行為及其生物有效性，配施生物炭能夠調節氮肥對土壤中鎘有效性的影響，因此實際種植葉類蔬菜時需要加強氮肥管理，可在鎘污染土壤上優先選用硝態氮肥并配合施用適量生物炭或其他有機肥，以達到修復和生產雙贏。陳旺等[13]研究表明，減少小麥生長后期的氮肥施用量，可減弱土壤中鎘向小麥籽粒的富集，顯著降低籽粒不同組分的鎘含量。若結合增施鋅肥亦可進一步緩解鎘污染對小麥安全品質的影響。因此，科學施肥，提高化肥的利用率已成為刻不容緩的問題。李順江等[14] 研究表明，有機肥、化肥的合理配施可有效地控制土壤中鎘向作物遷移、富集。高廣賢等[15] 研究表明，在鹽堿土壤條件下，化肥減量配施有機肥可改善土壤理化性狀、生物學特性，促進土壤交換態鎘向有機結合態鎘的轉變，達到降低土壤有效態鎘的目的。研究認為，有機硅功能肥具有恢復土壤平衡酸堿能力，可有效鈍化重金屬離子的生物活性，阻斷作物對重金屬離子的吸收，對治理土壤鎘污染具有較好效果[16]。高原地區畜牧業與農業發展具有高度的兼容契合性，牧區和半農半牧區牛、羊、豬和禽等牲畜產生的糞便除用于燃料外，生產有機肥對農作物生長、重金屬固化等均能產生效能。2022 年，昌都市年末牲畜總存欄量達220.59 萬頭（只、匹），其中，牛156.68 萬頭、羊37.7 萬只（數據來源于統計公報），牲畜糞便生產有機肥前景廣闊。因此，一方面加強對農牧民施肥培訓指導，引導農牧民減量施用化肥，防止過量施用帶來土壤酸化問題，并自行生產有機肥；另一方面引導扶持有意愿的私營企業、農牧民等建設規模性有機肥生產，方便就近購置和使用有機肥。隨著近年來開展測土配方施肥技術推廣、“3414”田間肥效試驗、化肥利用率試驗、商品有機肥增施及替代試驗，有機肥項目的不斷投產及農牧民自行生產投用，昌都市化肥施用量不斷減少，特別是在牲畜糞便利用等方面予以拓展，對重金屬鎘污染治理的同時，提升農作物產量也有顯著成效，畜牧業發展促農業發展的趨勢已經開始顯現。

2.5 控制污染物源頭

農藥、化肥在農業生產中起著重要作用，可顯著提高農作物產量，但同時農藥、化肥也是農田土壤中重金屬鎘污染源之一，使用不當都會造成土壤鎘污染加劇[17]。如過磷酸鹽含鎘最高，其次是磷肥，因此需減少磷酸鹽等化肥施用，并且合理施用農藥[18]。生產農用塑料薄膜過程中用到的熱穩定劑含有鎘，農膜和塑料大棚的大量使用都可能造成土壤鎘的污染，應盡量減少農膜的使用，農膜使用后應及時回收處理。昌都市由于地處高寒區域，晝夜溫差、季節溫差極大，溫室大棚推廣普及廣泛，相關農膜、塑料大鵬的使用及回收處理方面，將是防范農用地重金屬鎘污染的重點部位，應予重點關注、長期防范。生活中廣泛使用的充電電池、合金制造、顏料、塑料袋等均含有鎘等重金屬，若這些生活產生的固體廢棄物隨意丟棄，通過污水灌溉、污泥施肥等途徑將進入土壤產生污染，因此應將生活垃圾集中分類處理回收利用，以減少農田流入含重金屬廢棄物。

3 結束語

土壤鎘污染會直接影響到糧食和農產品產量和品質，進而嚴重影響人類身體健康。鎘污染不僅是土壤污染問題，也是亟待解決的生態環境問題。因此，一方面應該對鎘污染問題予以充分的重視，做到全民預防，充分認識鎘污染的危害，加大土壤重金屬污染防治工作的意義、目標和措施的宣傳力度，尤其是普及土壤鎘污染的來源、危害、防范和治理等方面知識，增強防范意識。另一方面保持長期監測，對已發現的鎘污染情況，加強實地調研，全面分析污染物來源、特征和污染程度，結合土壤利用方式，因地制宜選擇合適的修復技術，根據土壤中鎘污染狀況的變化及修復的效果調整修復措施，及時總結經驗，在未污染區域加強污染源控制，防止類似土壤污染情況再次發生。

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