任雪菲

（凱天環(huán)保科技股份有限公司，長沙 410100）

論稻田重金屬污染的綜合防控

任雪菲

（凱天環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，長沙 410100）

概況了稻田土壤重金屬污染治理的研究現(xiàn)狀，結(jié)合修復(fù)實踐，簡要分析了稻田土壤重金屬污染的綜合防控技術(shù)，并對未來的發(fā)展方向進行了展望。

水稻土；重金屬污染；土壤洗脫；原位鈍化；修復(fù)實踐

前言

隨著工業(yè)化和經(jīng)濟的快速發(fā)展，因工業(yè)廢棄物任意排放、農(nóng)田中磷肥等化肥大量使用，導(dǎo)致土壤污染問題日趨嚴重，土壤污染事件頻發(fā)，引起政府和民眾的廣泛關(guān)注，土壤污染治理已成為熱點和難點。2014年4月17日，環(huán)境保護部和國土資源部聯(lián)合公布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》顯示：全國土壤總超標(biāo)率16.1%，耕地點位超標(biāo)率19.4%，土壤鎘超標(biāo)率7.0%。為保障土壤質(zhì)量安全，確保耕地紅線不被突破，國家采取了一系列措施加強土壤環(huán)境保護和污染治理：如編制土壤污染防治行動計劃、加快土壤環(huán)境立法、開展土壤污染現(xiàn)狀調(diào)查、實施土壤修復(fù)試點工程、加強土壤環(huán)境監(jiān)管等。

耕地土壤安全關(guān)系著人們的餐桌飲食。水稻是我國的第一大糧食作物，稻米安全關(guān)乎人們的健康安全。目前，綜合各種土壤修復(fù)技術(shù)，由于稻田重金屬的污染情況和污染程度存在差異性，比場地修復(fù)更難治理，針對稻田重金屬復(fù)合污染及重度污染的情況，單一的修復(fù)技術(shù)已不能實現(xiàn)稻田土壤重金屬的治理、確保農(nóng)產(chǎn)品的達標(biāo)生產(chǎn)，急需開發(fā)聯(lián)合修復(fù)技術(shù)進行綜合調(diào)控。對于耕地重金屬污染土壤的修復(fù)，原位鈍化修復(fù)技術(shù)聯(lián)合植物修復(fù)技術(shù)，輔以農(nóng)業(yè)生態(tài)調(diào)控措施的綜合修復(fù)方法將成為最具優(yōu)勢的土壤修復(fù)技術(shù)手段，未來的研究重點將是鈍化修復(fù)材料的研發(fā)、超富集植物的進一步篩選及農(nóng)藝調(diào)控措施的優(yōu)化。隨著對微生物修復(fù)技術(shù)研究的進一步深入，由于其具有成本低、無二次污染等優(yōu)勢，在某些重金屬污染場地修復(fù)中已逐步成為最具潛力的土壤修復(fù)技術(shù)，微生物修復(fù)技術(shù)將是未來聯(lián)合修復(fù)土壤技術(shù)中的一種重要輔助手段。

1 土壤重金屬污染領(lǐng)域研究現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)外關(guān)于土壤重金屬污染治理的相關(guān)研究主要包括：

（1）利用特殊物質(zhì)提取重金屬，減少作物的吸收

利用某種特殊物質(zhì)提取重金屬，抑制作物對土壤中重金屬的吸收，此方法治理效果較顯著。通過吸附土壤中的重金屬或?qū)⒉豢扇艿闹亟饘俎D(zhuǎn)變?yōu)榭扇軕B(tài)和游離態(tài)，再經(jīng)過淋洗回收，減少或清除土壤中重金屬的污染，降低作物對重金屬的吸收。

（2）改變重金屬在土壤中的存在狀態(tài)，使其固定或穩(wěn)定

為達到降低重金屬在土壤環(huán)境中的遷移性和減輕作物的可利用性，通過添加一些成本低廉且環(huán)境友好的土壤修復(fù)劑，改變土壤理化性質(zhì)或改變重金屬在土壤中的存在狀態(tài)，使其固定或吸附，減少其在土壤中的活性，降低其生物有效性，減少作物對重金屬的吸收和累積。常用的土壤修復(fù)劑包括含磷化合物、石灰、動物糞肥、金屬氧化物和生物質(zhì)炭等。

（3）通過改變種植制度，減輕重金屬污染

利用農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)，通過改變農(nóng)田耕作制度來減輕危害，如水田改旱地，連作改輪作，或?qū)嵭虚g作、套作等種植模式，或改變種植作物如種植花卉苗木等。

（4）生物修復(fù)措施，即植物修復(fù)、動物修復(fù)、微生物修復(fù)

通過植物的揮發(fā)作用將重金屬遷移揮發(fā)至氣相中或通過植物的穩(wěn)定作用將重金屬穩(wěn)定至土壤中，阻止其在植物中累積；或通過高累積植物提取吸收重金屬將其轉(zhuǎn)化存儲至地上，然后對高累積植物進行無害化處理，降低重金屬進入農(nóng)作物的風(fēng)險；通過土壤動物群的直接（吸收、轉(zhuǎn)化和分解）或間接作用（改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤肥力，促進植物和微生物的生長）修復(fù)土壤污染；通過微生物吸收、沉淀、氧化和還原土壤中重金屬，降低土壤中重金屬的毒性。

（5）通過工程修復(fù)措施，降低土壤中重金屬的含量

在重污染區(qū)而面積較小的土壤，采用人工或機械客土，更換新土后再經(jīng)過深耕翻土，使其與污染土壤充分攪拌混合，降低土壤中重金屬的含量。此方法治理效果較明顯，但需消耗人力和財力，成本高，且易破壞土壤結(jié)構(gòu)，造成肥力下降。

2 稻田重金屬污染綜合防控技術(shù)

綜合考慮目前國內(nèi)稻田重金屬污染修復(fù)技術(shù)現(xiàn)狀，結(jié)合土壤修復(fù)的技術(shù)儲備和相關(guān)項目應(yīng)用情況，比較可行和可推廣的技術(shù)主要有：

（1）土壤洗脫技術(shù)

土壤淋洗技術(shù)適用于重金屬污染場地修復(fù)，尤其是砂性土壤，經(jīng)過前期研究設(shè)計及項目應(yīng)用——白銀市農(nóng)田重金屬污染土壤修復(fù)“化學(xué)淋洗-化學(xué)固定-生物質(zhì)改性耦合”工藝，我們在土壤淋洗技術(shù)的基礎(chǔ)上自主研發(fā)設(shè)計出一套土壤洗脫工藝，該工藝流程簡單，可適用于稻田土壤重金屬污染修復(fù)。該技術(shù)采取減量濃縮工藝，利用土壤洗脫劑將土壤中的重金屬洗出來，然后通過再生裝置處理回收的洗出液，去除其中的重金屬，使提取劑可再生循環(huán)利用。該技術(shù)的關(guān)鍵在于洗脫劑的選取和洗脫劑再生裝置的設(shè)計。經(jīng)過該工藝處理后，可使土壤中重金屬污染物去除率不低于60%，且洗脫劑可再生利用，大大降低了應(yīng)用成本。

目前此工藝已在某農(nóng)田土壤修復(fù)項目上應(yīng)用，可有效降低土壤中的重金屬含量，使稻米中的鎘含量滿足國家《糧食衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB2715-2005）0.2mg/kg限量標(biāo)準(zhǔn)。

（2）土壤原位鈍化修復(fù)技術(shù)

原位鈍化修復(fù)技術(shù)以其修復(fù)速率快、穩(wěn)定性好、費用較低、操作簡單等優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于稻田土壤修復(fù)。尤其對于中輕度重金屬污染的稻田，可實現(xiàn)“邊生產(chǎn)邊修復(fù)”，大大降低修復(fù)成本，具有較好的應(yīng)用前景。依據(jù)土壤類型、重金屬污染程度、重金屬污染種類等的差異，選用不同的重金屬穩(wěn)定化藥劑，添加不同的劑量，通過絡(luò)合、吸附、沉淀、離子交換等作用，將土壤中的活化態(tài)重金屬轉(zhuǎn)化為非活化態(tài)，降低重金屬的生物有效性，阻止其向農(nóng)作物籽實中轉(zhuǎn)移，確保糧食安全。

引進國外的高效鈍化修復(fù)劑，目前已在北方某旱地和南方稻田分別開展了中試示范，通過試驗示范，效果顯著。同時我們還研制了相應(yīng)的用于治理重金屬污染的高效修復(fù)藥劑，并在重金屬污染廢水、重金屬污染廢渣、重金屬污染場地及稻田上均有應(yīng)用，且效果良好，后期將進一步從藥劑的環(huán)境友好性、作用的持久性、成本的合理性及市場推廣的可行性等方面深入研究，優(yōu)化現(xiàn)有的修復(fù)藥劑的效果，并依托有關(guān)藥劑生產(chǎn)線進行生產(chǎn)。

（3）“離子反應(yīng) + 生物降解”復(fù)合治理技術(shù)

該技術(shù)的“離子反應(yīng)”主要是利用引進的藥劑與重金屬充分地快速反應(yīng)，形成無害化物質(zhì)；“生物降解”是利用特定的土壤微生物菌種在土壤中快速繁殖，通過微生物的酶等使重金屬污染離子與藥劑進一步充分反應(yīng)，并可改善土壤環(huán)境、增強土壤肥力等。通過將兩種技術(shù)優(yōu)化結(jié)合，用于稻田土壤重金屬污染修復(fù)，試驗示范作物中的重金屬含量低于國家控制標(biāo)準(zhǔn)，效果顯著。該技術(shù)施工簡單、反應(yīng)均勻，效果顯著且環(huán)境友好，是稻田土壤重金屬污染修復(fù)的一項實用技術(shù)。

3 展望

目前，稻田土壤重金屬污染治理技術(shù)大多都還停留在實驗室及田間試驗示范階段，真正工程化應(yīng)用的很少，所以有很大的市場潛力。為實現(xiàn)邊生產(chǎn)邊修復(fù)，對中輕度的重金屬污染，可研發(fā)環(huán)境友好且作用持久的高效鈍化劑；對于重度污染，可采用土壤洗脫與鈍化修復(fù)或植物修復(fù)相結(jié)合的方式；而對于微生物修復(fù)，尤其是微生物菌種的篩選及培育，還需要進一步研究。由于土壤性質(zhì)的差異性，能夠大面積推廣的普適性技術(shù)很少，所以因地制宜開發(fā)高效持久的稻田土壤重金屬污染綜合防控技術(shù)顯得尤為重要。

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Comprehensive Prevention and Control of Heavy Metal Pollution in Paddy Field

REN Xue-fei

(Kaitian Environmental Science &Technology Co., Ltd, Changsha 410100, China)

The paper sums up the research status of heavy metal pollution control in paddy field. In combination with remediation practices, the paper analyzes briefly the comprehensive prevention and control technology of heavy metal pollution in paddy field and makes a prospect on the future development direction.

paddy soil; heavy metal pollution; soil de-washing; in situ immobilization; remediation practice

X53

A

1006-5377（2017）03-0056-03