索琳娜，馬杰，劉寶存*，孫向陽，陳廣鋒

（1.北京市農(nóng)林科學院，北京100097；2.北京林業(yè)大學林學院，北京100083；3.全國農(nóng)業(yè)技術推廣服務中心，北京100125）

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動為我國經(jīng)濟社會的穩(wěn)定發(fā)展提供了有力支持。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最基本的生產(chǎn)資料即土壤，雖然我國疆域遼闊，但巨大的人口數(shù)量使得我國人均土地資源非常有限。并且在人為因素及成土母質(zhì)的影響下還產(chǎn)生了許多障礙因子，包括土壤結構耕性較差、土壤鹽堿酸化、土壤重金屬污染、土壤養(yǎng)分匱乏等，通常障礙性土壤生產(chǎn)力低下，難以進行農(nóng)作活動。在不斷的生產(chǎn)實踐以及研究中發(fā)現(xiàn)，向障礙性土壤中投入特定的物料可以改良土壤性狀，從而能夠進行正常的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動[1]。鑒于此，土壤調(diào)理劑廣受關注，與之相關的行業(yè)也得到了快速發(fā)展，截至目前農(nóng)業(yè)農(nóng)村部種植業(yè)管理司登記備案的土壤調(diào)理劑產(chǎn)品信息高達197條。

1 土壤調(diào)理劑研究與應用現(xiàn)狀概述

1.1 土壤調(diào)理劑的定義

土壤調(diào)理劑的定義在學術界尚未達成統(tǒng)一，有些研究中也將土壤調(diào)理劑稱為土壤改良劑，但土壤改良劑僅針對障礙性土壤而言，而土壤調(diào)理劑對能夠正常生產(chǎn)的土壤也具有一定的增產(chǎn)作用，所以土壤調(diào)理劑較土壤改良劑的使用也更為廣泛。目前相關部門發(fā)布的標準文件對土壤調(diào)理劑的定義如下：（1）用于改善土壤的物理和（或）化學性質(zhì)，及（或）其生物活性的物料。（2）加入障礙土壤中用于改善土壤的物理、化學和（或）生物性狀的物料，用于改良土壤結構、降低土壤鹽堿危害、調(diào)節(jié)土壤酸堿度、改善土壤水分狀況或修復污染土壤等。

1.2 土壤調(diào)理劑的國內(nèi)外研究進展

早在傳統(tǒng)的農(nóng)耕社會，生產(chǎn)中就利用客土換土、施用石灰、秸稈還田等簡單的調(diào)理方式對土壤進行改良。但隨著人類對土壤開發(fā)利用的不斷深入，土壤問題也逐漸變得多元化、復雜化。關于土壤調(diào)理劑的研究開始于19世紀的末期[2]，距今已有百余年的歷史，在研究初期主要是污泥、沸石、粉煤灰等單一調(diào)理劑的應用，少有研究進行復合施用。20世紀50年代以前，西方國家的研究人員開始利用多糖、淀粉共聚物、纖維素等材料進行土壤結構的改良，但這些天然有機物質(zhì)分子量相對較小，施入土壤后易被降解，因此在后期的生產(chǎn)活動中沒有得到廣泛應用[3]。20世紀50年代以后，各國學者開始了對人工合成土壤調(diào)理劑的研究。首先美國研發(fā)出一種名為“Kriluim”的土壤結構改良劑[4]，向土壤施用后有利于土壤團粒結構的形成、可以增強土壤的水穩(wěn)性能，且施用后不易被微生物降解。其后多國也陸續(xù)研發(fā)出多種合成改良劑，主要包括水解聚丙烯腈（HPAN）、聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯酰胺（PAM）、瀝青乳劑（ASP）等，其中聚丙烯酰胺當前仍應用較廣[5]。20世紀80年代，許多國家將人工合成技術應用到土壤調(diào)理劑的生產(chǎn)當中，涌現(xiàn)出大量的調(diào)理劑產(chǎn)品，其中以比利時的TC調(diào)理劑[6]最為成功。

20世紀80年代初，我國從比利時引進了聚丙烯酰胺和瀝青乳劑，主要用于鹽漬土改良、固持水土、旱地保墑增溫等工作[7]。近年來，我國土壤調(diào)理劑產(chǎn)品的種類愈加全面，產(chǎn)品數(shù)量也有所增加，這些產(chǎn)品主要用于改善土壤結構、養(yǎng)分和水分狀況、改良鹽漬土壤、調(diào)節(jié)土壤酸堿度、修復土壤污染等；產(chǎn)品原料也較為廣泛，包括天然礦物、天然活性物質(zhì)、工農(nóng)業(yè)廢棄物、人工合成聚合物等。當前許多研究利用工農(nóng)業(yè)有機廢棄物以及多種黏土礦物、貝類作為生產(chǎn)原料，實現(xiàn)廢棄物料二次利用的同時也達到了較好的調(diào)理效果。針對不同的土壤障礙因子，我國的土壤調(diào)理劑產(chǎn)品也更加具有指向性，不斷地被應用到了各類障礙性土壤的改良工作當中。

1.3土壤調(diào)理劑的主要功能及分類

土壤調(diào)理劑的主要功能即調(diào)節(jié)土壤障礙因子、改善土壤養(yǎng)分狀況，合理施用土壤調(diào)理劑能夠改善障礙性土壤的物理性狀（土壤結構、水土保持能力等）、化學性狀（土壤酸堿度、土壤鹽漬化、重金屬污染等）、生物學性狀（微生物群落多樣性、土壤酶活性等），使之能夠進行優(yōu)質(zhì)高效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動。

通常土壤調(diào)理劑產(chǎn)品由多種材料制成，成分較為繁雜，因此難以執(zhí)行嚴格統(tǒng)一的分類標準。目前存在兩種主流的分類依據(jù)和方法，主要參照土壤調(diào)理劑的功能用途或主要成分進行分類。

按照功能用途可將土壤調(diào)理劑分為結構改良劑、水分調(diào)節(jié)劑、酸性土壤改良劑、鹽堿土壤改良劑、重金屬污染修復劑五大類。其中結構改良劑一般根據(jù)生產(chǎn)原料的不同分為天然和人工合成兩類；土壤水分調(diào)節(jié)劑主要用于土壤水分的保持，多指土壤保水劑，近年來也有研究利用特定材料制備土壤增水劑吸收氣態(tài)水以供植物生長利用[8]；酸性土壤改良劑主要包括石灰、礦物及工礦廢棄物、微生物肥料、有機物料、生物炭等幾類；鹽堿土壤改良劑主要包括化學改良劑、微生物改良劑、煙氣脫硫廢棄物、有機肥、腐植酸、沸石等幾類；重金屬污染修復劑根據(jù)對重金屬元素產(chǎn)生的作用可以分為鈍化修復劑和淋洗修復劑兩類[9]，依據(jù)鈍化材料的理化性質(zhì)又可將鈍化修復劑分為無機類、有機類、生物炭、新型納米材料和復合材料幾類，淋洗修復劑根據(jù)淋洗技術的差異可分為無機溶液清洗劑、螯合劑、表面活性劑等幾類。

另外也有學者主張按照土壤調(diào)理劑的主要成分和生產(chǎn)原料劃分[1,10]，可將其分為天然材料改良劑、人工提取或合成的改良劑、天然-合成共聚物改良劑、固體廢棄物改良劑、生物改良劑五類。天然材料改良劑由自然界中天然存在的物料制備而成，主要包括天然礦物、天然提取高分子化合物、天然有機質(zhì)物料等；人工提取或合成的改良劑是由人工技術制備的一類非天然改良劑，如殼聚糖、聚丙烯酰胺等；將天然與人工制備的單體材料進行聚合反應得到的天然-合成共聚物改良劑，對障礙土壤也可起到很好的改良作用，常見的有腐植酸-聚丙烯酸、纖維素-丙烯酰胺等；固體廢棄物改良劑一般可分為無機和有機兩類，無機類包括粉煤灰、高爐渣、脫硫廢棄物等，有機類包括城市污水、作物秸稈、畜禽糞便等；另外通過微生物或動物也可對障礙土壤進行改良，例如微生物菌劑、蚯蚓等。具體分類見表1。

2 土壤調(diào)理劑的施用風險分析

土壤調(diào)理劑通常需要長期連續(xù)施用且建議施用量較大，當下主流的推薦施用量一般為900～1 500 kg·hm-2。根據(jù)粗略的計算，我國化肥施用量僅為600 kg·hm-2左右，相同面積下土壤調(diào)理劑可達到化肥施用量的1.5～2.5倍，在長期大量施用條件下土壤調(diào)理劑改良障礙土壤的效率可能有所下降，對土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性可能也會造成一定的潛在風險。不同功能用途的土壤調(diào)理劑在施用過程中的安全風險具體包括以下幾方面。

2.1 土壤結構改良劑的施用風險

目前研究多應用聚丙烯酰胺、瀝青乳劑、聚乙烯醇等人工合成材料進行土壤結構改良，多數(shù)研究者認為這些材料對土壤無毒害，在科學合理的情況下施用不會對土壤造成負面的影響[5,7]。聚丙烯酰胺施入土壤后，會在土壤中殘留一定量的丙烯酰胺，這種物質(zhì)已被證實具有致癌性，對人體的神經(jīng)有毒害作用，但是該物質(zhì)能夠被微生物降解，通常不會在土壤中積累。Sojka等[11]指出丙烯酰胺在土溫高于30℃時會被快速地降解，如果對聚丙烯酰胺產(chǎn)品中的丙烯酰胺含量進行嚴格限制，可以認為聚丙烯酰胺對土壤環(huán)境不會產(chǎn)生威脅。但聚丙烯酰胺與聚乙烯醇均不易被生物所降解，因此可能會存在一定的隱患[12]。另外，瀝青中含有一定數(shù)量的致癌物質(zhì)3-4苯并芘（3～5 mg·kg-1），但有試驗表明該物質(zhì)難以轉(zhuǎn)移到植物體內(nèi)[7]。

表1土壤調(diào)理劑的分類Table 1 Classification of soil conditioner

從目前的文獻報道看這類材料對土壤不會產(chǎn)生負面作用，但隨著土壤性質(zhì)的不斷變化以及施用量的增加，土壤結構改良劑究竟有無施用風險應進一步探討研究。

2.2 土壤水分調(diào)節(jié)劑的施用風險

向施用保水劑的土壤灌溉后，保水劑吸水后膨脹導致土壤中的氣相和固相減少，進而產(chǎn)生植物缺氧、吸收養(yǎng)分不充分等問題。武毅等[13]研究發(fā)現(xiàn)，當每株白蠟和油松的保水劑用量超過30 g時，植物生長會受到抑制。楊紅善等[14]發(fā)現(xiàn)，當保水劑用量大于0.25%時土壤0.25～5.00 mm粒徑的團聚體含量會減少，表明過量的保水劑可能會破壞土壤結構，引起土壤板結。員學峰等[15]得出當聚丙烯酰胺濃度過高時，會在土壤表層形成黏結土粒，從而抑制土壤水分的滲透作用，當施用濃度超過1.0 g·m-2時，隨著施用濃度的增大土壤容重不斷上升，孔隙度不斷下降，導致土壤通氣透水的能力下降。因此在施用土壤水分調(diào)節(jié)劑時，適宜用量尤為重要。

2.3 酸性土壤改良劑的施用風險

酸性土壤調(diào)理劑主要包括石灰、礦物工業(yè)廢棄物、微生物肥料、有機物料類、生物炭、新型改良劑幾類。

2.3.1 石灰類改良劑

（1）導致復酸化現(xiàn)象

石灰的長期施用能夠顯著降低土壤交換性氫和鋁的含量，但同時也會降低表層土壤的交換性鉀、鈉含量[16]，從而導致土壤中K+和Mg2+加速浸出。當停止施用就會出現(xiàn)復酸化的現(xiàn)象，并且酸化程度可能比施用石灰之前還有一定程度的加劇[17]。

（2）影響土壤淋溶過程

石灰的施用也會對土壤元素淋溶過程產(chǎn)生一定的影響。石灰含有大量的鈣鎂元素，施用后使土壤中交換性鈣和鎂含量迅速提升，導致鹽基飽和度上升[16,18]。長期施用條件下，Mg2+的移動速度更快。Huber等[19]在施用石灰20 a后發(fā)現(xiàn)，0～40 cm土層的滲透水中，Mg2+含量遠高于Ca2+，說明大量Mg2+被淋洗，而多數(shù)Ca2+則被固定在了主根區(qū)域。另外石灰能夠推進土壤硝化作用的發(fā)生，致使硝態(tài)氮在土壤中快速積累[20]，大量的NO-3在淋溶過程中發(fā)生淋失，可能導致地下水NO-3含量超標，引發(fā)污染。

（3）影響土壤磷的含量

石灰的施用可能也會影響到土壤有效磷的含量。隨著石灰的施用土壤酸堿度上升，此時活性鐵鋁生成的沉淀聚合于土壤中形成吸附表面，其會顯著增強對磷的吸附能力。在交換性鋁含量較高的土壤中該現(xiàn)象尤為明顯，石灰使土壤pH值迅速上升形成大量氫氧化鋁膠狀沉淀，該沉淀會吸持土壤中的可溶性磷形成難溶性磷酸鋁鹽聚合物[21]。此外還有研究表明石灰可能會抑制磷在土壤中的移動和擴散，降低土壤中水溶性磷的含量。向土壤施入石灰5 g·kg-1后培養(yǎng)28 d，磷僅能擴散到表層下1.5 cm處，而未施入石灰的處理可擴散到2.1 cm處[22]。

（4）導致土壤板結及植物缺素

石灰在土壤中的擴散十分緩慢，因此短期的施用對深層土壤的改良效果甚微，但長期施用石灰會產(chǎn)生CaSO4，導致土壤孔隙結構受到破壞，引發(fā)土壤板結。另有研究表明施用石灰會引起土壤鋅元素含量下降[23]，導致作物產(chǎn)量降低。因此施用石灰時要充分考慮土壤中鋅等植物營養(yǎng)元素的含量，確保土壤營養(yǎng)元素均衡。

（5）影響土壤酶及微生物活性

石灰也可能會對土壤酶活性產(chǎn)生一定的影響，有研究發(fā)現(xiàn)當石灰的投入量為400 g·m-2時，土壤脲酶活性、土壤蔗糖酶活性、多酚氧化酶活性均會有一定程度的提高，但過氧化氫酶活性會出現(xiàn)降低的現(xiàn)象。同時石灰的施用也會對土壤真菌數(shù)量產(chǎn)生顯著的影響，400 g·m-2施用量處理較未施用石灰的處理土壤真菌數(shù)量可降低48.3%[24]。

2.3.2 礦物和工業(yè)廢棄物

礦物和工業(yè)廢棄物含有一定的堿性成分，可以用于中和土壤中的酸性成分，因此這類物質(zhì)也常被用作改良酸性土壤。在提高土壤pH值的同時，礦物和工業(yè)廢棄物中的部分微量元素也會進入土壤，對植物的生長發(fā)育產(chǎn)生積極作用。但是這類物質(zhì)自身含有的少量重金屬元素很難在生產(chǎn)中消除，長期施用可能導致土壤發(fā)生重金屬污染。

2.3.3 微生物肥料

微生物肥料投入土壤后，其攜帶的菌種與土著微生物必然會產(chǎn)生競爭，并且這些菌種均是在目標土壤的環(huán)境條件下篩得，所以對環(huán)境的適應性較強，長期大量施用可能對原土壤中的微生物產(chǎn)生較為明顯的抑制作用，導致土壤中微生物原有的生態(tài)平衡被破壞。施加的微生物在進入新的生存環(huán)境之后，微生物之間可能發(fā)生水平基因轉(zhuǎn)移或在細菌的染色體內(nèi)進行基因重排、突變、復制[25]，形成適應新環(huán)境條件的優(yōu)勢菌種，一旦優(yōu)勢菌種大量繁殖將對其他菌種產(chǎn)生抑制，必然會帶來許多潛在的生態(tài)環(huán)境危害。另外新加入的菌種也可能對土壤生物的生長代謝產(chǎn)生負面影響，破壞生態(tài)平衡。因此微生物制劑類土壤調(diào)理劑的添加須遵循適量適度原則，過量和不合理的添加非本土原生的外源微生物或者無限度地擴繁目標功能微生物，可能會打破土壤原有微生物群落結構，引發(fā)一系列連鎖反應，存在難以預測的生態(tài)風險。

2.3.4 有機物料類

農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便、綠肥等有機物料常用于酸性土壤的改良，這些有機物料能夠提高土壤肥力、降低酸性土壤對作物的毒害作用，但長期施用也可能存在一定的問題。楊振興等[26]通過16 a的長期定位試驗發(fā)現(xiàn)，長期秸稈還田造成的土壤氮素盈余可能會導致氮素淋失引起污染。秸稈的長期施用也可能會將重金屬元素帶入土壤造成污染。有研究表明在長期秸稈或秸稈生物質(zhì)炭還田條件下，土壤總鎘含量會有所增加[27]。穆虹宇等[28]研究分析了我國畜禽糞便重金屬含量特征，結果表明有毒元素鎘、砷超標率較高，認為畜禽糞便還田后土壤中銅元素的環(huán)境累積風險相對最大，若原始糞便中銅元素含量過高,則不應大量還田。此外，由于抗生素被廣泛應用于畜禽養(yǎng)殖業(yè)，大量抗生素以母體或代謝物的形式隨糞尿排出體外，導致畜禽糞便中抗生素殘留達到較高水平，因此長期施用畜禽糞便也可能導致大量抗生素進入土壤和水體環(huán)境并不斷積累，造成農(nóng)田土壤和水體的抗生素污染[29]。2.3.5生物炭

生物炭的制備原料來源廣泛，且能有效保水保肥，在土壤改良中體現(xiàn)出巨大的潛力[30]。但有研究稱，生物炭應用于肥沃健康的土壤中不僅不能提高作物產(chǎn)量，甚至可能抑制植物的生長[31]，這是因為生物炭在制備過程中會產(chǎn)生多環(huán)芳烴（PAHs）、重金屬、以及環(huán)境持久性自由基（EPFRs）等化學物質(zhì)[32]。多環(huán)芳烴是一類廣泛存在于環(huán)境中的持久性有機污染物，其致癌、致畸風險非常強[33]。當生物炭施入土壤后，多環(huán)芳烴會長期存留于土壤當中，其能夠被植物吸收遷移轉(zhuǎn)化，進入人體增加癌癥風險。制備生物炭的原料多為農(nóng)業(yè)廢棄物，例如秸稈、木屑、畜禽糞便等。這些農(nóng)業(yè)廢棄物自身的重金屬元素在生物炭熱解過程中可能形成易溶解的形式，從而增大其生物有效性及遷移風險，并且熱解過程會導致有機組分大量損失，重金屬元素相對濃縮[34]。另外生物炭應用于酸性土壤時，原本穩(wěn)定的重金屬元素也可能被活化而在植物體內(nèi)富集。環(huán)境持久性自由基是相對于傳統(tǒng)的短壽命自由基而提出的[35]，這類自由基的壽命長，對環(huán)境造成的危害也更大[36]。環(huán)境持久性自由基能夠誘導OH-和O-2的產(chǎn)生，從而導致植物細胞加速老化，同時還會擾亂表皮細胞的生長代謝周期，抑制植物的生長發(fā)育[37]。另外環(huán)境持久性自由基可能會與原污染物發(fā)生相互作用，致使污染物結構發(fā)生變化，毒性增強，造成二次污染。

生物炭對土壤中的有效成分同樣具有一定的吸附能力，過量施用可能會導致植物所需的營養(yǎng)成分受到影響。同時生物炭的理化性質(zhì)以及內(nèi)源污染物會對土壤微生物活性產(chǎn)生多元影響[38]，改變土壤微生物群落組成，進而對土壤環(huán)境產(chǎn)生影響。

2.4 鹽堿土壤改良劑的施用風險

常用于鹽堿土壤改良的調(diào)理劑主要有化學改良劑、微生物改良劑、煙氣脫硫廢棄物、有機肥、腐植酸、沸石幾類，其中微生物改良劑和有機肥的施用風險與酸性土壤改良劑類似，故本節(jié)主要針對其他幾種鹽堿土壤改良劑的施用風險進行總結。2.4.1化學改良劑

應用于鹽堿土壤改良的無機化學改良劑主要分為兩類：一類是含鈣物質(zhì)，即直接鈣作用劑，包括石膏、磷石膏、煤矸石、粉煤灰等；另一類是酸性物質(zhì)，即鈣有效化劑，包括硫磺、硫酸、磷酸、鹽酸、硫酸鐵、硫酸鋁等。在鹽堿土壤中長期大量使用磷石膏可能會帶來一些安全風險，主要體現(xiàn)在重金屬污染、氟化物污染、放射性元素污染、含磷化合物污染幾個方面。王小彬等[39]通過分析中國磷石膏的相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，磷石膏中汞、鎘、砷、鉻、鉛、鎳、鈹元素含量較相關土壤和地下水標準均有一定程度的超標，存在土壤和水體污染風險。磷礦石中的氟會進入磷石膏，其中全氟和水溶氟含量同樣超過相關標準，存在土壤和水體氟污染風險。磷礦石中約80%的放射性元素鐳226殘留在磷石膏中，可被作物吸收或累積，對人類健康具有潛在威脅。磷石膏中的含磷化合物可能會隨雨水而浸出，存在地下水污染的風險。長期施用煤矸石與粉煤灰可能會導致土壤重金屬污染[40-41]，原因是這類材料本身含有的重金屬元素難以去除。硫磺、硫酸、鹽酸、磷酸等鈣有效劑要注意適量施用，長期大量施用可能會導致土壤過度酸化而不能達到良好的調(diào)理效果，另外硫酸鋁單獨施用不利于土壤結構的改善，還需要與其他改良措施配合使用[42]。

2.4.2 煙氣脫硫廢棄物

煙氣脫硫廢棄物的理化性質(zhì)與天然石膏接近，利用Ca2+置換出土壤膠體中的Na+、Mg2+，進而降低鹽堿土壤對植物造成的危害。長期施用煙氣脫硫廢棄物對土壤造成的影響與磷石膏類似，可以從以下幾方面考慮[43]：煙氣脫硫廢棄物中的汞、鎘、砷、鉛、鎳、鉻元素含量較高，長期施用可能會造成土壤和地下水的重金屬污染；高量的硒元素可能產(chǎn)生硒元素的安全問題；高量的氟污染物可能會進入農(nóng)田土壤并滲入地下水，存在土壤和水體的氟污染風險。除此之外，高量的Cl-1易導致地下水的Cl-污染。

2.4.3 腐植酸

腐植酸能夠中和土壤堿性、增加土壤有機質(zhì)，因此也常配合其他土壤調(diào)理劑應用于鹽堿土壤改良。目前鮮有研究報道長期施用腐植酸對土壤造成的負面影響，多為正面的積極效應。但也有研究稱，腐植酸可與水體中的許多離子發(fā)生交換或絡合作用，增強某些微污染物的溶解度，增強其遷移能力。因此，腐植酸的施用可能會對水體造成污染，給水體環(huán)境及人體健康帶來隱患[44]。另外，在飲用水消毒的過程中會產(chǎn)生氯氣，氯氣與水中的腐植酸發(fā)生反應生成三鹵甲烷（THMs）和鹵乙酸（HAAs）等，這類鹵化副產(chǎn)物對人體具有致癌作用[45-46]。

因此應進一步探討研究腐植酸是否會對地下水造成污染帶來環(huán)境隱患與風險，在鹽堿土壤改良工作中應充分考慮腐植酸的用時用量問題。

2.4.4 沸石

針對施用沸石對土壤環(huán)境造成負面影響的研究報道較為少見，但有研究稱4A沸石應用于實際的鹽堿土壤改良時，雖然具有較強的Ca2+交換能力，但是可能由于沸石顆粒過細，會加劇土壤的板結程度，因此應用4A沸石改良鹽堿土壤可能會存在一些負面影響[47]。故選用沸石材料進行鹽堿土壤改良時應選擇合適的粒徑規(guī)格，防止土壤板結現(xiàn)象發(fā)生而影響到土壤修復效果。另外，研究表明沸石可能會對人體的某些細胞產(chǎn)生毒性，并且可能具有致癌性[48-49]，因此施用沸石過程中應做適當?shù)姆雷o措施以避免對人體健康造成損傷。

2.5 重金屬污染修復劑的施用風險

根據(jù)修復原理，可將常見重金屬污染修復劑分為鈍化修復劑和淋洗修復劑兩類。

2.5.1 鈍化修復劑

常用的鈍化修復劑包括有機和無機兩類。無機鈍化修復劑主要有堿性物質(zhì)、磷酸鹽以及礦物質(zhì)。有機鈍化修復劑主要包括草炭、生物炭、黏土礦物等。

堿性物質(zhì)包含較廣，應用實踐中碳酸鈣、氧化鈣等廉價環(huán)保的材料常被選用，此外工業(yè)石灰也常用于重金屬污染土壤的修復[50]。但在實際應用中一定要把握合適的用量，過高的土壤pH值會破壞土壤的結構性，降低植物對一些營養(yǎng)元素的吸收利用效率。另外，重金屬元素在強堿性的條件下能夠形成羥基絡合物，導致其移動性增強，適得其反。

磷酸鹽化合物易與重金屬形成難溶態(tài)沉淀，因此可利用磷酸鹽類化合物修復某些發(fā)生重金屬污染的土壤。有研究表明當羥基磷灰石用量超過5%（質(zhì)量分數(shù)）就會對某些植物產(chǎn)生毒害，抑制生長[51]，合適用量的問題仍需充分考慮。此外，磷的淋失會造成土壤的酸化并有造成水體污染的風險，土壤酸化后會增強某些重金屬元素的生物活性，更易于被植物吸收積累；同時，在使用磷酸鹽時，不能忽視其對砷的負面影響所帶來的環(huán)境風險[52-53]。

向土壤中施加有機物質(zhì)和黏土礦物，能夠增加土壤的有機質(zhì)含量，改善土壤物理化學性質(zhì)、滲水性和持水量，在提升土壤肥力的同時，增強土壤對重金屬離子的吸附能力，減輕土壤污染對植物和生態(tài)環(huán)境的危害。施用這類物質(zhì)時同樣需要考慮最佳施用量，超過最佳施用量后其對重金屬元素的吸附能力可能會有所降低，導致修復效率的下降。另外此類物質(zhì)大多含有重金屬，應注意避免新的污染元素進入土壤造成二次污染。通過離子間的拮抗作用來降低植物對某種污染物的吸收也是經(jīng)濟有效的方法之一，但是離子拮抗劑在減輕某種重金屬離子毒害的同時，又使另外一種元素含量增高，這可能會造成新的污染問題，需要特別加以關注。

2.5.2 化學淋洗劑

土壤淋洗是修復重金屬污染土壤最有效的手段之一，土壤淋洗修復是否成功，主要取決于淋洗液的選擇。土壤淋洗所使用的淋洗液包括酸、螯合劑、氧化還原劑、表面活性劑和助溶劑。除水溶性污染物外通常不會選用水作為淋洗液，這是因為大多數(shù)污染物的溶解性較小，所以合適的淋洗劑對土壤淋洗十分重要。但需要注意的是，淋洗液可能會改變土壤的理化特性，影響土壤生態(tài)的平衡。淋洗修復結束后，一定要妥善處理淋洗液，避免殘留于土壤當中引發(fā)污染，造成環(huán)境風險。

傳統(tǒng)的無機溶液淋洗液對重金屬污染的清除效果好、速度快，但修復過程中會導致土壤pH值發(fā)生劇烈變化、造成土壤中養(yǎng)分大量流失、改變土壤物理化學性質(zhì)，同時對土壤的生物結構也會有一定程度的破壞。人工合成的淋洗液不易被土壤中的微生物所降解，因此易殘留于土壤中造成二次污染，并且價格相對較高，難以得到廣泛應用。

3 展望與管理建議

通過對近5 a土壤調(diào)理劑相關的研究內(nèi)容整理分析，發(fā)現(xiàn)多數(shù)研究結果均表現(xiàn)的是土壤調(diào)理劑的積極效應。研究集中在土壤調(diào)理劑施用種類的選擇、調(diào)理劑的施用量以及調(diào)理效果等方面，調(diào)理機理方面的研究主要針對土壤理化性狀開展，而對地上作物生長生理指標影響的研究相對較少，未能將地上部作物與地下土壤統(tǒng)一起來，研究的系統(tǒng)性不足。目前土壤調(diào)理劑的研究與應用多局限于盆栽試驗和小區(qū)試驗，研究的時間短、范圍小，缺少較大范圍的農(nóng)田長期定位試驗研究。調(diào)理劑針對的目標作物多為經(jīng)濟作物，其中在茶葉和烤煙中尤為突出，這可能與茶田土壤易出現(xiàn)酸化，煙葉易富集重金屬元素有關。多數(shù)研究將土壤調(diào)理劑與其他改良劑配合施用，少有研究僅通過單一的土壤調(diào)理劑進行土壤的改良，常見的組合方式有土壤調(diào)理劑+有機肥[54]、土壤調(diào)理劑+微生物[55]、土壤調(diào)理劑+泥炭[56]等，通過其他物質(zhì)的添加為植物提供更多的養(yǎng)分，從而達到更好的調(diào)理效果，有研究表明利用土壤調(diào)理劑與特定植物聯(lián)合修復污染土壤也達到了較好的修復效果[57]。對于目前土壤調(diào)理劑材料的選擇，多數(shù)研究中提到的土壤調(diào)理劑主要以天然礦物類、有機無機廢棄物及其相關制品為主，新型高分子土壤改良劑的有關研究仍相對較少。近期有研究提出利用餐廚垃圾制備土壤調(diào)理劑改良土壤結構并供給土壤養(yǎng)分，經(jīng)過長期施用的定位試驗驗證了餐廚垃圾能夠改善土壤結構，有助于土壤團聚體中有機質(zhì)的賦存轉(zhuǎn)化，提高團聚體的穩(wěn)定性和土壤抗侵蝕能力[58]。也有研究提出了鈦石膏作為土壤調(diào)理劑的可能性，這為廢棄物的再利用以及土壤調(diào)理改良提供了新思路[59]。通過整合分析發(fā)現(xiàn)，土壤調(diào)理劑相關領域目前主要的問題是施用后的風險研究較少，未能形成標準化的風險評價體系，長期、大量、連續(xù)施用是否會給土壤生態(tài)系統(tǒng)造成危害需要進一步探索。

管理方面，當前土壤調(diào)理劑生產(chǎn)市場存在產(chǎn)品種類眾多，原料繁雜，功能穩(wěn)定性和產(chǎn)品使用風險性缺乏統(tǒng)一、規(guī)范、可靠的第三方監(jiān)測，評價認證流程和機構，導致土壤調(diào)理劑大規(guī)模生產(chǎn)和應用無據(jù)可依，企業(yè)“自賣自夸”現(xiàn)象嚴重，從而給土壤調(diào)理劑使用過程帶來許多不可控的風險因素，也給有關部門進行規(guī)范化的監(jiān)督管理帶來實際困難。因此，建議盡快強化第三方社會服務機構功能。通過在全國建立典型性、代表性土壤類型、污染或障礙類型以及種植制度不同的集中化、規(guī)范化、長期性土壤調(diào)理劑使用的有效性、安全性定位監(jiān)測點，由土壤調(diào)理劑官方評審、登記部門認可的第三方社會服務機構與監(jiān)測點當?shù)丨h(huán)境監(jiān)督管理部門合作，對不同品牌、不同原料、不同功能（如土壤重金屬污染修復、鹽堿化及連作障礙治理等）的土壤調(diào)理劑產(chǎn)品進行統(tǒng)一、連續(xù)、規(guī)范化的使用過程跟蹤監(jiān)測與評價。由第三方社會服務機構定期向評審、登記部門提交監(jiān)測結果與評價報告，從而為土壤調(diào)理劑產(chǎn)品登記提供科學數(shù)據(jù)支持。同時，第三方社會服務機構也可以向土壤調(diào)理劑生產(chǎn)企業(yè)和使用單位提供產(chǎn)品優(yōu)化和使用安全性指導建議。

隨著相關領域研究的持續(xù)推進以及土壤調(diào)理劑檢測評價體系的不斷完善，未來我國土壤調(diào)理劑產(chǎn)品的調(diào)理效率、施用效益、施用風險必將得到更加全面科學的評價，土壤調(diào)理劑相關行業(yè)也將得到飛速的發(fā)展。