王騰飛，王一志，張 鳳，蔡 茹

（湖南師范大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410081）

我國(guó)農(nóng)田污染對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)影響很大，主要污染元素有Cd、As、Pb等，污染面積達(dá)到 2 000×104hm2，造成的糧食減產(chǎn)約 1000×104t，經(jīng)濟(jì)損失至少達(dá) 200×108元[1]。

土壤的修復(fù)手段有物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)，其中生物修復(fù)是新型的、高效的修復(fù)手段，在我國(guó)得到了大力推廣，而在生物修復(fù)中以植物修復(fù)為主。超積累植物的標(biāo)準(zhǔn)一般采用Baker和 Brooks[3]提出的參考值。修復(fù)手段各有利弊，對(duì)于一個(gè)區(qū)域的治理要綜合考慮，選擇最適合的修復(fù)手段。物理修復(fù)工程量大，但效果明顯且不易反復(fù)；化學(xué)修復(fù)不穩(wěn)定，但是效果明顯；植物修復(fù)歷時(shí)長(zhǎng)，通過(guò)植物的吸收、揮發(fā)、根濾、降解、穩(wěn)定等作用，可以達(dá)到凈化污染物的目的。

1 土壤重金屬污染現(xiàn)狀

隨著我國(guó)工業(yè)和城市化的不斷發(fā)展，工業(yè)和生活廢水排放、污水灌溉、汽車(chē)廢氣排放等造成的土壤重金屬污染問(wèn)題也日益嚴(yán)重。2006年，環(huán)境保護(hù)部對(duì) 30萬(wàn) hm2的基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)土壤中的重金屬抽測(cè)了 3.6萬(wàn) hm2，重金屬超標(biāo)率達(dá)12.1%[4]。

根據(jù)宋偉[5]等的研究，我國(guó)耕地土壤屬于尚清潔的比例最高，為68.12%，其次為輕污染，比例為 15.22%；再次為尚清潔，比例為 14.49%；中污染和重污染的比例較低，分別為 1.45%和0.72%。雖然我國(guó)屬于清潔土壤的比例比較高，但值得警惕的是還有 15.22%左右的土壤處于重金屬污染警戒線（尚清潔）內(nèi)，與輕污染的比例幾乎相當(dāng)。我國(guó)每年因重金屬污染而減產(chǎn)糧食超過(guò) 1.0×107t，另外被重金屬污染的糧食每年更是多達(dá) 1.2×107t，由此造成的經(jīng)濟(jì)損失合計(jì)至少為200 億元[6]。

2 土壤重金屬污染來(lái)源

2.1 污水農(nóng)灌

污水農(nóng)灌指用污染的水對(duì)農(nóng)田進(jìn)行灌溉，主要有城市下水道污水、工業(yè)廢水、排污河污水以及超標(biāo)的地面水等。長(zhǎng)期使用廢水灌溉導(dǎo)致重金屬積累在土壤和植物中生物體內(nèi)積累超出人類(lèi)和牲畜消耗最大允許的限制(MPL)[8]。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)程的加快，用水量的急劇增加，推動(dòng)著污水灌溉的廣泛應(yīng)用。目前我國(guó)每年排放的污水量已超過(guò)620億噸，污水灌溉引起土壤重金屬污染的面積已達(dá)217萬(wàn)hm2[9]。

2.2 大氣沉降

大氣沉降是指大氣中物質(zhì)通過(guò)沉降轉(zhuǎn)到地面的過(guò)程，大量煤和石油等礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用，使大量人為污染物質(zhì)進(jìn)入大氣后擴(kuò)散，經(jīng)過(guò)一系列的物理化學(xué)作用最終沉降回到地表環(huán)境[10]。

由重金屬冶煉而形成的間接污染是農(nóng)田重金屬的重要來(lái)源之一，Hang[26]等對(duì)某電鍍廠附近的重金屬進(jìn)行了研究，結(jié)果表明鋅和銅的分布具有一定的梯度特征與土壤和大豆葉子密切相關(guān)，土壤重金屬污染物的組合影響大豆葉片的總數(shù)量的重金屬污染物。趙陽(yáng)[11]等對(duì)土壤重金屬來(lái)源進(jìn)行分析，結(jié)果表明泉州市 324國(guó)道泉州至塘頭段路旁土壤重金屬Pb、Sn、Cd、Cu等的含量均超過(guò)泉州市土壤背景值，道路兩側(cè)土壤污染比較嚴(yán)重，受人類(lèi)影響比較大。

2.3 肥和藥的施用

農(nóng)田對(duì)于化肥和農(nóng)藥大量使用是導(dǎo)致農(nóng)田重金屬污染的另一個(gè)原因。大量的 Cd、As、Cu、Zn等重金屬隨著農(nóng)藥的噴灑進(jìn)入土壤，如隨著西力生消毒種子進(jìn)入土壤的Hg為 6～9 mg·hm-2[13]，現(xiàn)在一些國(guó)家已對(duì)含As、Hg和Pb的農(nóng)藥實(shí)施禁用，以減輕對(duì)土壤的進(jìn)一步污染。

3 土壤重金屬污染的防治

3.1 翻耕、客土與換土

翻耕用于輕度污染地區(qū)，可以使表層和深層土壤得到有效的混合，使土壤表層堆積的大量腐殖質(zhì)快速均勻的分散到土壤中，并可通過(guò)土壤自身的物理和化學(xué)作用，在一定時(shí)間內(nèi)使污染物得到分散[15]。

客土和換土適用于重度污染區(qū)，客土是指在原污染土壤上覆蓋一層干凈的土，客土效果決定于原污染土及客土的特性；換土是先將受污染的表土挖走，然后再填入同等厚度的新土。物理修復(fù)具有徹底和穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，但工程量大，修復(fù)后土壤結(jié)構(gòu)被破壞，因此，只適用于小面積嚴(yán)重污染土壤的修復(fù)[16]。

3.2 施用改良劑

土壤改良劑指能夠改變土壤酸堿性、氧化還原電位、與重金屬形成沉淀等降低土壤重金屬污染的土壤添加物質(zhì)，主要包括有機(jī)物質(zhì)、石灰、腐殖酸等對(duì)重金屬改良的物質(zhì)。

利用醋酸和醋酸銨等絡(luò)合劑加入污染土壤，洗脫和清洗土壤中污染物。研究表明，0.1mol·L-1HCl作為淋洗劑，對(duì) Cu、Pb、Zn的去除率分別為 92%、77%、75%[17]。施加石灰是治理植物吸收重金屬的有效措施。石灰有效地降低了土壤中碳酸鹽結(jié)合態(tài)鎘、鋅的含量，提高了土壤的pH[18]。

3.3 植物修復(fù)措施

植物修復(fù)就是利用超積累植物來(lái)轉(zhuǎn)移容納土壤中的重金屬，從而達(dá)到對(duì)人和環(huán)境無(wú)害的程度。植物修復(fù)具有修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)和難處理等問(wèn)題，因此利用植物對(duì)污染位點(diǎn)進(jìn)行修復(fù)是很有效的選擇。

目前已發(fā)現(xiàn)的超積累植物國(guó)內(nèi)外共約450余種，其中Ni超積累植物最多，約320種；Cu超積累植物34種、Zn超積累植物18種[21]。我國(guó)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的超積累植物，如 As超積累植物蜈蚣草[22]、Cd/Zn超積累的東南景天[23]等，并且以投入到土壤的治理中，并取得很好的效果，以下把主要的重金屬污染種類(lèi)和修復(fù)植物列為表1。

表1 主要重金屬污染種類(lèi)及主要修復(fù)植物

4 展望

植物修復(fù)技術(shù)的發(fā)展與研究趨勢(shì)：

4.1 超積累植物的選取。目前發(fā)現(xiàn)的一些吸附能力強(qiáng)的超積累植物只能在特定區(qū)域生長(zhǎng)，還不能做到大面積推廣。同時(shí)吸附種類(lèi)單一，因此，篩選吸附種類(lèi)多的植物是一項(xiàng)重要任務(wù)。

4.2 與其他學(xué)科的配合?，F(xiàn)在分子生物技術(shù)正在如火如荼的發(fā)展，可以在生物分子上找到突破口，兩者結(jié)合在提高植物修復(fù)的實(shí)用性方面將有突破性進(jìn)展。

4.3 聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的施用。土壤重金屬污染的修復(fù)是一項(xiàng)復(fù)雜工程，聯(lián)合修復(fù)就是將物理、化學(xué)手段綜合使用，是今后土壤重金屬污染植物修復(fù)技術(shù)的主要研究方向。

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