尹航 劉菡

（吉林農(nóng)業(yè)大學 資源與環(huán)境學院，吉林 長春 130118）

土壤是人類生存和發(fā)展的基本物質(zhì)基礎(chǔ),也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，土壤環(huán)境質(zhì)量直接影響農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量及人類健康。土壤污染使本來就緊張的耕地資源更加短缺，土壤中的污染物具有遷移性和滯留性，有可能繼續(xù)造成新的土地污染，給農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來很大的不利影響[1]。土壤污染再造成嚴重的經(jīng)濟損失的同事，也給人民的身體健康帶來極大的威脅，不單單損害到當下人們的身體健康，甚至嚴重危及后代子孫的利益，不利于經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展,肥料用量的增加，肥料中重金屬在土壤中累積成了土壤中重金屬污染的重要部分,施肥引起的土壤環(huán)境污染已引起廣泛關(guān)注。其中，肥料中報道較多的一類污染物,主要包括鎘、鉻、鉛、銅、鋅、鎳等[2]。長期定位試驗以長期固定的管理模式管理土壤,具有時間的長期性、信息豐富、準確可靠等優(yōu)點,是研究不同施肥制度和耕作條件下土壤環(huán)境質(zhì)量演變的重要手段。

1 土壤中的重金屬的來源

土壤重金屬的來源主要有兩類,即自然源和人為源。自然源主要來自大氣降塵；人為源主要來自污水灌溉、工業(yè)廢棄物得不當堆置、礦業(yè)活動、農(nóng)藥和化肥等。 其中 Cd、Cr、Cu、K、Ni、Pb、Zn 等金屬元素是我國土壤環(huán)境質(zhì)量標準中有著明確限量指標的元素,這些元素及其化合物是土壤中最常見的污染物質(zhì)。

2 土壤中重金屬對人類的影響

土壤從古至今一直是人類生存和發(fā)展不可或缺的物質(zhì)基礎(chǔ)，經(jīng)濟蕭條過，但是人們對土壤的熱愛和渴望一點沒有因為其他因素有過任何的改變，土壤環(huán)境質(zhì)量的好壞直接影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品的質(zhì)量及其間接使用者的健康[3]。土壤的過度使用及污染使得本來就供給不足的耕地資源更是捉襟見肘，土壤資源的損失給人們的生產(chǎn)生活帶來了巨大的壓力。更重要的是，土壤中的污染物具有遷移性和滯留性，也就是說，在現(xiàn)有土壤已經(jīng)被污染的同時，極有可能繼續(xù)造成新的土壤污染，給農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來很打的不利。土壤污染損失在造成嚴重的經(jīng)濟損失的同時，也給人民的身體健康帶來的極大的威脅，不單單威脅到人民現(xiàn)在的身體健康，也對子孫后代的生產(chǎn)生活健康帶去極大的安全隱患，不利于經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

土壤污染也對其他方面存在一定程度上的影響[4]，例如，土壤污染直接體現(xiàn)在地下水的水質(zhì)；農(nóng)作物的生長即糧食，蔬菜的產(chǎn)量；食品質(zhì)量安全費用等等，土壤污染造成嚴重且長久的損失。國內(nèi)外學者對重金屬的研究一直沒有間斷過，研究的重點不約而同的選擇了對重金屬有效性的研究上[5],傳統(tǒng)研究重金屬有效性的思路主要集中在重金屬全量的有效性及如何利用高等植物的毒理試驗、微生物的活性等評價重金屬的生物有效性[6],但不可否認的是，土壤中重金屬元素的存在形態(tài)才應是衡量其環(huán)境效應的關(guān)鍵參數(shù)[7]。因此,對重金屬形態(tài)的研究才是打破現(xiàn)有研究瓶頸的重要因素。

3 土壤中重金屬污染的特點及危害

重金屬進入土壤,其難移動性導致大量積累，造成土壤環(huán)境污染,從而影響到植物的生長,對動物、微生物、土壤酶的活動產(chǎn)生潛在威脅,關(guān)系到人類的健康[8]。重金屬的積累必然影響到土壤理化性質(zhì)和生物效應的變化,致使土壤肥力和質(zhì)量降低。土壤重金屬的含量及活性受施肥影響較大,許多重金屬既是植物生長必需元素,又是環(huán)境污染元素。這些元素一旦過量,就會對土壤生物和植物生長產(chǎn)生毒害。在土壤環(huán)境中重金屬污染特點可以分為兩部分：一是土壤環(huán)境中重金屬自身的特點，二是區(qū)別與水體和大氣等介質(zhì)中的特點[9]。

重金屬的性質(zhì)使然，其在土壤中具有難移動，污染危害周期性長的特點，所以關(guān)于重金屬在土壤中環(huán)境行為的研究越來越收到重視。重金屬的污染主要與其移動性息息相關(guān)，但重金屬的傳輸和遷移都是以特定的形態(tài)來完成的[10-15]。從重金屬理化性來分析，土壤中重金屬不同形態(tài)間能力特性都是有差異的。在土壤中的遷移表現(xiàn)也各不相同，其遷移能力大小有直接決定了重金屬生物的有效性以及對生態(tài)環(huán)境的危害程度。有些重金屬是植物生長所需要的，但是過量的重金屬則會引起植物體生理功能的紊亂[16]。植物體會產(chǎn)生營養(yǎng)不良，發(fā)生病變等異常。土壤微生物不能通過生物作用降解土壤中的重金屬。所以重金屬在土壤中不斷的積累，被微生物吸收富集后通過食物鏈在人體體內(nèi)積累，以此來危害人體健康。農(nóng)作物中重金屬主要來自土壤，這種污染具有隱蔽性高，長期存在并且不可逆轉(zhuǎn)的特點，作物中重金屬通過食物鏈的傳遞，給人體帶來健康的風險。現(xiàn)有的研究結(jié)果表明，植物體能夠吸收累積多少土壤中的重金屬，主要取決于重金屬元素的有效態(tài)，而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量使用的化肥農(nóng)藥會改變土壤理化性質(zhì)，從而影響到土壤中重金屬有效態(tài)含量的變化，使有效態(tài)重金屬比重增加，重金屬移動性提高，毒性危害性提高，是產(chǎn)生農(nóng)業(yè)面源污染的主要途徑[17]。對于現(xiàn)代經(jīng)濟型農(nóng)業(yè)而言，施肥可以有效的提高產(chǎn)能，提高土地利用效率，但是隨著施肥總量的累積，土壤中重金屬含量也必然隨之增加，對土壤的本體有極大的破壞嚴重，對植物體及人體的危害也隨之增大。

4 長期定位施肥對土壤中重金屬影響的研究現(xiàn)狀

長期定位試驗有著其他如短期培養(yǎng)，定位培養(yǎng)等試驗所不具備的解釋問題的能力[18]。因為種種針對特定實驗的需求人們對長期定位試驗至今依然有著濃厚的興趣。英、美等發(fā)達國家早已建立了多個時間長達50年以上的定位試驗基地,其中興建于1843年的英國洛桑試驗站的長期定位試驗至今已持續(xù)160多年的實驗操作。有些長期定位試驗項目常延續(xù)數(shù)十年乃至上百年之久[19]，為了解某新興農(nóng)業(yè)耕作方式在同一條件下反復長期采用可能帶來的后果提供了寶貴的科學資料，便于我們在農(nóng)耕施肥選種方面做出更有益的選擇。我國于20世紀70年代末至80年代初在全國化肥試驗網(wǎng)中布置了一批肥料長期定位試驗[20]。1987年又在全國重點農(nóng)區(qū)和主要土壤類型上建立了9個土壤肥力和肥料效益長期定位監(jiān)測基地[21]。到1994年共有超過10年的定位試驗60多個。吉林農(nóng)大試驗田便是較早的一批重點農(nóng)區(qū)和主要土壤類型的實驗基地[22]。這些試驗基本上反映了我國長期施肥的作物產(chǎn)量和土壤肥力變化規(guī)律，為我國不同地區(qū)肥料的宏觀需求,合理配比和施用,以及因地因作物制宜生產(chǎn)專用肥料提供了依據(jù)。

5 土壤中重金屬污染的防治及修復

對土壤污染的預防：控制和減少土壤對污染源的接觸，是最有利快捷的方式。修復方式有以下幾點：

（1）加大工業(yè)上三廢排放的監(jiān)管；

（2）加強土壤污灌區(qū)的監(jiān)測和管理；

（3）合理的使用化肥及農(nóng)藥；

（4）增加土壤容量和提高土壤凈化能力。

6 總結(jié)

就目前來看，對于土壤中重金屬有效性的研究主要集中在兩點。（1）土壤中全量的有效性；（2）怎樣有效的利用高等作物的毒理研究以及運用微生物的活性去評價重金屬的生物有效性。在整個過程中，衡量土壤中重金屬對環(huán)境影響的效應，單單考慮重金屬的總量是不足以全面說明其環(huán)境效應的，重金屬元素的形態(tài)才是衡量的關(guān)鍵參數(shù)。

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