呂雯迪

摘 要 隨著我國經(jīng)濟社會不斷深入發(fā)展，建設(shè)生態(tài)文明已經(jīng)成為全國范圍內(nèi)的重要共識。有效治理環(huán)境污染，受到了各方的廣泛關(guān)注。在各類環(huán)境污染中，耕地土壤重金屬污染因其對農(nóng)作物及人身健康的危害，已經(jīng)被列入重點治理工作內(nèi)容。因此，科學(xué)認識耕地土壤重金屬污染現(xiàn)狀，研發(fā)土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞 耕地土壤;重金屬;污染;修復(fù)技術(shù)

中圖分類號：X53 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.21.092

解決耕地土壤重金屬污染問題是當前環(huán)保領(lǐng)域的研究熱點之一。當耕地土壤受到重金屬污染，污染物將通過食物鏈直接危害人體健康和生命安全，對人們生存和經(jīng)濟發(fā)展造成嚴重損失。因此，研究耕地土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)，對生態(tài)文明建設(shè)非常重要。

1 耕地土壤重金屬污染概述

1.1 耕地土壤重金屬污染的來源

耕地土壤重金屬污染主要是指銅、錳、汞、鉛等重金屬元素累積到土壤中，達到一定數(shù)量后污染耕地，并隨食物鏈進入植物、動物體內(nèi)，最終危害人身健康和生命安全。

耕地土壤被重金屬污染的原因有多種，主要是受自然因素和人類活動的影響，這也決定了耕地土壤中重金屬來源的多樣性。從自然因素的角度來看，主要是在土壤形成的過程中，含有重金屬的巖石風(fēng)化、脫落在耕地中，使重金屬元素進入土壤。而在地表徑流流經(jīng)周邊的耕地時，如果上游有重金屬礦區(qū)，重金屬離子則會通過水體污染土壤。流域越大，可能造成的污染就越嚴重。而人類活動造成的重金屬污染則相對復(fù)雜，如過量使用化肥、農(nóng)藥，使其中包含的重金屬原料逐漸累積在土壤中，達到一定濃度后就會造成土壤的重金屬污染;工業(yè)廢水、廢料隨意放置，其中的重金屬元素也會通過雨水沖刷、大氣沉降等進入土壤，并呈現(xiàn)輻射狀污染擴散，使周邊大量耕地受到污染;汽車尾氣中含有重金屬元素，在排放到大氣中后，也會隨降水進入土壤;耕地灌溉水中若重金屬含量超標，也會造成大面積的污染[1]。

1.2 耕地土壤重金屬污染的危害

耕地土壤重金屬污染不僅是生態(tài)環(huán)境的污染，也會通過食物鏈對畜禽造成威脅，并最終對人類的健康和生命造成危害。

1.2.1 對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境造成危害

重金屬元素進入耕地土壤后，會使土壤微生物和各種酶的活性下降，甚至減少土壤中的微生物數(shù)量，使土壤理化性狀嚴重惡化，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)。同時，部分重金屬離子會對農(nóng)作物生長必需的氮、磷、鉀造成影響，降低土壤肥力，威脅糧食安全。此外，耕地土壤中的重金屬元素還會隨降水、地表徑流進入水體，擴大環(huán)境污染的范圍和程度[2]。

1.2.2 對農(nóng)作物和畜禽養(yǎng)殖造成危害

重金屬元素被農(nóng)作物吸收后，會因脅迫作用降低作物抗性，使農(nóng)作物病蟲害發(fā)生概率增大，導(dǎo)致作物減產(chǎn)或死亡。而糧食作物的葉、稈等飼料作物中，如重金屬含量超標，會隨食物鏈進入畜禽體內(nèi)，不僅會影響畜禽產(chǎn)品的品質(zhì)，還會威脅人類的健康。

1.2.3 對人體健康和生命安全造成危害

耕地土壤中的重金屬最終會隨食物鏈進入人體，尤其是鉛、鎘、砷、汞等重金屬，對人體健康都有十分嚴重的危害，甚至?xí)?dǎo)致死亡，給人類生命安全和經(jīng)濟社會發(fā)展帶來巨大損失。

1.3 耕地土壤重金屬污染現(xiàn)狀

根據(jù)我國首次全國土壤污染狀況調(diào)查結(jié)果，耕地土壤重金屬污染情況不容樂觀。西南、中南地區(qū)土壤重金屬超標范圍較大;鎘、汞、砷、鉛4種無機污染物含量分布呈現(xiàn)從西北到東南、從東北到西南方向逐漸升高的態(tài)勢，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂。根據(jù)調(diào)查，造成耕地污染的原因，除了長期依賴農(nóng)藥、化肥、除草劑、農(nóng)膜等農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)模式造成殘留污染以外，還有化工污染、流域污染、采礦挖掘等污染引發(fā)流域灌溉水源的輸入性污染。目前，土壤重金屬超標、有毒殘留物富集、土壤板結(jié)和養(yǎng)分不足等狀況是普遍存在的[3]。

雖然我國于2016年印發(fā)了《土壤污染防治行動計劃》，形成了大氣污染、水污染、土壤污染防治一體化格局，有力推動了耕地土壤治理與修復(fù)，并不斷取得新的成效，但仍然需要較長一個時期來檢驗治理與修復(fù)的實際效果。

2 耕地土壤重金屬污染的修復(fù)技術(shù)

我國十分重視耕地土壤重金屬污染防治工作，出臺了相關(guān)政策措施，不斷加強土壤污染防治研究，大力推廣污染治理與修復(fù)技術(shù)，形成了政府、科研、推廣、企業(yè)和農(nóng)民共同參與、全面推進的工作格局。當前，修復(fù)耕地土壤重金屬污染，主要是轉(zhuǎn)化、清除土壤中的重金屬元素，恢復(fù)耕地土壤的良好理化性狀，提高耕地生產(chǎn)力。目前，常用的修復(fù)技術(shù)主要包括以下3種。

2.1 物理修復(fù)技術(shù)

2.1.1 客（換）土法

客（換）土法分別指客土法和換土法，適用于土壤重金屬含量較高的耕地。前者是將沒有受到重金屬污染的土壤運送至被污染的耕地中，鋪成無污染的耕作層，或?qū)⑼寥阑旌暇鶆蛞越档椭亟饘俸?。采用客土法修?fù)時，要對受到污染的土壤進行處理，從而使農(nóng)作物根系不接觸或少接觸受到污染的土壤，使作物達到食品安全的水平。換土法則是先鏟除、運出受到污染的土壤并進行治理，然后運來沒有受到污染的土壤并覆蓋在原耕地之上，形成無污染的耕作土層。這兩種方法均可降低耕地受到的重金屬污染程度，但因土壤中重金屬元素的殘留，仍然可能造成二次污染，難以達到根本治理的效果[4]。

2.1.2 水洗法

水洗法是指利用無污染的清水，通過灌溉、淋洗的方式降低土壤中的重金屬含量，實現(xiàn)土壤修復(fù)的目的。通過清水灌溉方式進行土壤修復(fù)，需要反復(fù)進行沖洗，使耕地土壤中的重金屬逐漸向深層土壤遷移，實現(xiàn)表層土壤的治理與修復(fù)。這種方法能在短時間內(nèi)有效降低土壤中的重金屬含量，但可能造成土壤二次污染。而通過淋洗方式進行土壤修復(fù)，則需要先挖出被污染的土壤，在固定的場地、設(shè)施內(nèi)對土壤進行重金屬提取、沖洗，達到修復(fù)標準后，把土壤運回原處，并對淋洗廢水進行重金屬提純和再利用。這種方法需要對場地建設(shè)、設(shè)備購置進行大量投資，但修復(fù)效果更好、更持久，且不易形成二次污染[5]。

2.1.3 深耕法

深耕法主要針對重金屬污染土層并不深厚、污染面積較小的耕地，通過深耕深翻的方式攪動上下土層，使被污染和未被污染的土壤充分混合，降低耕作土層內(nèi)的重金屬污染程度。這種方法主要依靠大型深耕機具進行，較易實施。

2.1.4 其他方法

近年來，隨著對土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)研究的深入，熱脫附技術(shù)、土壤蒸汽浸提技術(shù)、電動力修復(fù)法、微波加熱修復(fù)技術(shù)等不斷被投入使用，部分技術(shù)顯現(xiàn)出較為顯著的修復(fù)效果。例如，電動力修復(fù)法，利用重金屬離子的遷移屬性，使用電極去除土壤中的銅、鋅等重金屬，成本低、周期短，應(yīng)用效果較好;電熱解吸修復(fù)技術(shù)，因會破壞土壤結(jié)構(gòu)和有機質(zhì)，且投入高、應(yīng)用范圍窄，研究熱度逐漸降低。

2.2 化學(xué)修復(fù)技術(shù)

2.2.1 固化法

固化法是向土壤中加入化學(xué)固化劑，使之與重金屬離子產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，進而生成沉淀物或吸附重金屬離子，使重金屬離子的遷移能力降低，減少對土壤的污染。為了使重金屬元素發(fā)生沉淀，需要使用固化劑來提高土壤的酸堿度，創(chuàng)造化學(xué)反應(yīng)的土壤環(huán)境。而吸附重金屬則需要使用沸石、柿丹寧等吸附劑，把土壤中的重金屬元素吸出、固定，從而降低污染。

2.2.2 改良劑法

化學(xué)改良劑主要通過石灰類物質(zhì)與重金屬產(chǎn)生氫氧化合物，在土壤堿性提高和土壤氧化環(huán)境下，使重金屬元素生成硫化物沉淀，消除重金屬毒性。目前，重金屬土壤污染改良劑還需要進一步研發(fā)，以減少對土壤有機質(zhì)的破壞，提高修復(fù)效果。

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)是目前應(yīng)用較為普遍的生物修復(fù)技術(shù)，主要是利用對重金屬具有較強吸附作用的自然植物或人工培育植物，把重金屬從土壤中吸收到植物體內(nèi)，再對植株進行收割并統(tǒng)一處理。植物修復(fù)不僅可以吸取土壤內(nèi)的重金屬，還可提高土壤肥力。目前，使用較多的植物有蜈蚣草等蕨類植物以及小黃楊、鴨腳木、亮葉忍冬等花卉植物。這些植物對各種重金屬元素的吸附轉(zhuǎn)移能力各不相同，需要根據(jù)被污染耕地的污染種類進行選擇。

2.3.2 動物修復(fù)技術(shù)

動物修復(fù)技術(shù)主要是使用蚯蚓糞便吸附重金屬的能力及其對土壤理化性狀的改善能力，作為重金屬污染土壤的修復(fù)劑。此外，蚯蚓能夠把土壤中的有機質(zhì)分解為氨基酸、聚酚等化合物，并產(chǎn)生腐植酸，對可溶性重金屬產(chǎn)生吸附作用。綜合兩者的共同作用，蚯蚓可以增加土壤活性，并直接修復(fù)部分重金屬污染。

2.3.3 微生物修復(fù)技術(shù)

微生物修復(fù)是利用菌根真菌等微生物對重金屬離子的氧化還原作用和礦化作用，降低重金屬活性，減弱土壤的重金屬毒性，進而改善土壤肥力，促進植物對營養(yǎng)的吸收。

3 結(jié)語

隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，耕地土壤重金屬污染修復(fù)正向著技術(shù)綜合運用的方向發(fā)展。根據(jù)各地實際選用多種修復(fù)技術(shù)進行綜合治理，已經(jīng)顯現(xiàn)出更好的適用性和修復(fù)效果。在不久的將來，我國重金屬污染修復(fù)工作將不斷取得更大的成效。

參考文獻：

[1] 張磊，張寶鋒.農(nóng)田土壤重金屬污染及其修復(fù)技術(shù)比較分析[J].環(huán)境保護與循環(huán)經(jīng)濟，2019，39（7）：31-36.

[2] 王興利，王晨野，吳曉晨，等.重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)研究進展[J].化學(xué)與生物工程，2019，36（2）：1-7，11.

[3] 陳亞剛，陳雪梅，張玉剛，等.微生物抗重金屬的生理機制[J].生物技術(shù)通報，2009（10）：60-65.

[4] 周建軍，周桔，馮仁國.我國土壤重金屬污染現(xiàn)狀及治理戰(zhàn)略[J].中國科學(xué)院院刊，2014，29（3）：315-320，350，272.

[5] 宋云，尉黎，王海見.我國重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及選擇策略[J].環(huán)境保護，2014，42（9）：32-36.

（責(zé)任編輯：劉昀）