王文琪，汪裕唐，黃純輪，劉 云，韓建龍，劉 君，左思佳，許 超，文陽平

(1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)，江西 南昌 330045；2.江西普瑞豐生態(tài)科技有限公司，江西 南昌 330096)

1 耕地重金屬污染現(xiàn)狀

1.1 耕地重金屬污染概念

耕地重金屬污染是指土壤中有毒的重金屬元素含量過高，例如Hg、Cd、Pb、Zn等元素含量超標(biāo)[1]，耕地重金屬污染超標(biāo)對糧食及人體健康安全都有極大的威脅。我國耕地重金屬污染的來源主要是農(nóng)藥和糞肥的輸入，其次是自然成因和農(nóng)業(yè)化肥，以魯南某典型農(nóng)業(yè)區(qū)15個(gè)水庫為例[2]，農(nóng)藥和糞肥的輸入對重金屬污染貢獻(xiàn)率為46.6%，自然成因?qū)χ亟饘傥廴矩暙I(xiàn)率為21.7%，農(nóng)業(yè)化肥對重金屬污染貢獻(xiàn)率16.6%。徐金英等[3]沿長江干流從上游至下游采集84個(gè)點(diǎn)位樣品，分析其表層水體重金屬污染狀況及可能來源，研究結(jié)果表明人類活動(dòng)對水體中的重金屬來源有著重要影響。在文鳳偉[4]的研究中，同樣指明了人類活動(dòng)是造成農(nóng)田重金屬污染的主要原因。

1.2 土壤污染的實(shí)際情況

根據(jù)環(huán)境保護(hù)部會(huì)同國土資源部開展的首次全國土壤污染狀況調(diào)查顯示[5]，我國主要污染物為鎘、鎳、銅、砷、汞、鉛、滴滴涕和多環(huán)芳烴，全國土壤總的點(diǎn)位超標(biāo)率為16.1%，其中輕微、輕度、中度和重度污染點(diǎn)位比例分別為11.2%、2.3%、1.5%和1.1%；從土地利用類型看，耕地、林地、草地土壤點(diǎn)位超標(biāo)率分別為19.4%、 10.0%、10.4%。耕地重金屬污染的往往影響到糧食的安全，進(jìn)一步給人類的生活及健康帶來了極大的危害，日本富士山的“痛痛病”、2013年5月 “鎘大米”“血鉛超標(biāo)”“尿鎘超標(biāo)”等無一不是重金屬污染對人類生產(chǎn)生活的影響，且無一不慘痛。由此可見，我國土壤安全已經(jīng)達(dá)到了極其嚴(yán)峻的程度，保護(hù)好土壤資源，及時(shí)對土壤重金屬污染進(jìn)行修復(fù)已經(jīng)刻不容緩。

2 國內(nèi)外土壤修復(fù)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

耕地重金屬污染已經(jīng)引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛注意，并已經(jīng)產(chǎn)生了一些比較成熟的土壤重金屬修復(fù)研究成果，常用的土壤重金屬修復(fù)技術(shù)有物理修復(fù)技術(shù)、化學(xué)修復(fù)技術(shù)和生物修復(fù)技術(shù)等[6]。

物理修復(fù)技術(shù)主要包括去表土法、淋洗法、熱處理法等相關(guān)方法。去表土法是指將表層土壤部分或全部用清潔土壤替換，降低可被植物吸收重金屬離子的濃度。淋洗法是指用溶劑與需要除去的污染物反應(yīng)，將溶劑與污染物一起從土壤中分離。例如：通過絡(luò)合作用將土壤中的重金屬離子留在試劑中已達(dá)到降低土壤重金屬濃度的目的。熱處理法則一般用于去除易揮發(fā)重金屬污染例如Hg等。

化學(xué)修復(fù)方法主要包括化學(xué)固定技術(shù)、化學(xué)還原技術(shù)，這些技術(shù)主要通過化學(xué)反應(yīng)對土壤中的重金屬離子進(jìn)行鈍化，降低重金屬對土壤或植物的傷害。化學(xué)固定技術(shù)降低重金屬離子的可移動(dòng)性和溶解性；化學(xué)還原技術(shù)可以將高價(jià)態(tài)毒性更強(qiáng)的重金屬離子還原為價(jià)態(tài)較低的離子，降低其毒性。

生物修復(fù)包括植物修復(fù)和微生物修復(fù)2種。植物修復(fù)一般通過種植有高效富集或積累能力的植物，通過植物自身的高效富集或超積累作用吸收土壤中的重金屬離子，多次種植后可以將土壤中重金屬濃度降低到可以接受范圍內(nèi)，是一種很好的環(huán)境友好型修復(fù)方法，但是植物生長周期相對較長，治理速度較慢。微生物修復(fù)[7]主要分為放線菌修復(fù)重金屬污染、細(xì)菌修復(fù)重金屬污染和真菌修復(fù)重金屬污染。修復(fù)主要機(jī)理是生物吸附和富集作用、氧化還原作用、溶解和沉淀作用以及菌根真菌作用等。

在耕地重金屬修復(fù)的過程中，化學(xué)固定技術(shù)由于不影響作物種植，成本較低，操作簡便，能有效對土壤中的重金屬離子進(jìn)行鈍化而收到了廣大農(nóng)民的歡迎。

3 土壤鈍化劑主要作用

土壤鈍化劑分為無機(jī)鈍化劑(沸石、硅藻土、海泡石、膨潤土等[8])、有機(jī)鈍化劑(腐殖酸、生物炭等[9])、新型復(fù)合鈍化劑(有機(jī)—無機(jī)復(fù)合材料[10])。

很多鈍化劑由于自身結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的吸附作用，進(jìn)入土壤后可以很好地接著發(fā)揮吸附作用。通過施加特定土壤鈍化劑可以吸附特定對土壤或植物有害的重金屬離子。以沸石為例，天然沸石的主要成分為硅鋁酸鹽、水分子、可交換陽離子，還含有少部分雜質(zhì)元素。首先，沸石的三維結(jié)構(gòu)使得其具有很大的空隙，利于陽離子進(jìn)入起到吸附的效果。其次，沸石的主要成分硅鋁酸鹽含大量局部負(fù)電荷，可以吸引帶正電荷的可交換正離子[13]，進(jìn)入土壤后，帶正電荷的可交換正離子被土壤中的重金屬離子替代，即化學(xué)吸附與離子交換作用。

某些變價(jià)金屬價(jià)態(tài)的變化不僅可以導(dǎo)致其生物可利用性、活性、毒性的變化。還可以輔助其他方法例如化學(xué)淋洗除去土壤中的重金屬。劉針鈴等[14]利用水槽模擬戶外農(nóng)田實(shí)驗(yàn)，通過調(diào)控土壤淹水時(shí)間來控制土壤的氧化還原電位，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在土壤淹水條件下，土壤的氧化還原電位逐漸降低，淋洗去除土壤中重金屬的效果逐漸升高，說明通過改變土壤的氧化還原電位去除土壤中的重金屬是可行的。

4 土壤鈍化劑的推廣應(yīng)用

2020 年5 月中下旬，在九江市新塘鄉(xiāng)四華村，進(jìn)行了75畝農(nóng)田的Cd污染修復(fù)試驗(yàn)，該地區(qū)土壤pH值為5.41，土壤鎘污染最高值為0.4～0.5 mg/kg之間，作物種類及種植制度為小麥-水稻輪作。在水稻種植前1～2周采用人工施撒的方式施用江西普瑞豐生態(tài)科技有限公司生產(chǎn)的土壤鈍化劑，施用量為 200 kg/畝。

采樣點(diǎn)按照 15 畝布置一個(gè)點(diǎn)位，共布置 5 個(gè)點(diǎn)位。按照 NY/T 398 的規(guī)定的要求，參考《農(nóng)產(chǎn)品樣品采集流轉(zhuǎn)制備和保存技術(shù)規(guī)定》，在每茬作物收獲后采集農(nóng)產(chǎn)品，在每個(gè)采樣點(diǎn)上選擇連續(xù) 3 兜健康的水稻，采集其全部完整的稻穗，形成一個(gè)單個(gè)樣品，再將同個(gè)采樣單元內(nèi)的所有樣品混合，構(gòu)成一個(gè)混合樣品，測定水稻籽粒中的 Cd 含量，評估鈍化劑的使用效果。土壤樣品根據(jù)《農(nóng)用地土壤樣品采集流轉(zhuǎn)制備和保存技術(shù)規(guī)定》進(jìn)行采集。

5 土壤鈍化劑應(yīng)用效果

5.1 施用效果

通過對采集的水稻樣品進(jìn)行檢測，5個(gè)點(diǎn)位中水稻樣品內(nèi)的鎘含量分別為 0.11 mg/kg、0.11 mg/kg、0.11 mg/kg、0.1 mg/kg和0.097 mg/kg，顯著性水平α為0.05，最小值 0.097 mg/kg，最大值0.11 mg/kg，平均值0.1054 mg/kg。修復(fù)后水稻檢測樣品中鎘含量均顯著低于《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》(GB2762-2017 )中水稻總鎘含量規(guī)定的0.2 mg/kg。施用鈍化劑前該地區(qū)土壤pH值為5.41，土壤鎘污染最高值為0.4～0.5 mg/kg之間，說明在施用土壤鈍化劑后能有效降低土壤中Cd離子的活性，降低土壤中Cd離子向作物轉(zhuǎn)移的能力。

根據(jù)柴桑區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局提供的測產(chǎn)報(bào)告，2020年10月22日，柴桑區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局組織有關(guān)專家對柴桑區(qū)受污染耕地安全利用項(xiàng)目進(jìn)行中稻測產(chǎn)驗(yàn)收。經(jīng)專家組測產(chǎn)，柴桑區(qū)2020年受污染耕地安全利用項(xiàng)目范圍內(nèi)水稻畝產(chǎn)量平均單產(chǎn)達(dá)516.75 kg/畝，較去年增產(chǎn)8.75 kg/畝，同比增長1.72%，柴桑區(qū)2020年農(nóng)用地安全利用項(xiàng)目范圍內(nèi)水稻畝產(chǎn)量不低于當(dāng)年當(dāng)?shù)禺€產(chǎn)水平的90%，故耕地污染治理項(xiàng)目未對農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量造成影響并且在一定程度上提高了產(chǎn)量。

5.2 社會(huì)影響

土壤中Cd的鈍化，首先，需要土壤鈍化劑的生產(chǎn)，促進(jìn)了土壤修復(fù)行業(yè)的發(fā)展；其次，在運(yùn)輸過程中，運(yùn)輸行業(yè)的作用不可忽略；再者，是土壤鈍化劑的施灑，在此過程中需要當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的幫助，通過短期合同與他們達(dá)成協(xié)議，以完成土壤鈍化劑的施灑及后期檢測，在一定程度上推動(dòng)了就業(yè)。當(dāng)土壤鈍化后鎘含量降至一定適合種植的范圍時(shí)，該土地又可以用于種植新的植物實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的增產(chǎn)，帶動(dòng)就業(yè)，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)。

根據(jù)九江市農(nóng)業(yè)農(nóng)村污染防治委員會(huì)辦公室關(guān)于印發(fā)《2019—2020 年九江市受污染耕地安全利用工作總體方案》(九環(huán)農(nóng)委辦字 [2019]6 號)、九江市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局、生態(tài)環(huán)境局《關(guān)于下達(dá)2020 年農(nóng)用地安全利用及嚴(yán)格管控目標(biāo)任務(wù)的通知》、(九農(nóng)字[2020]7號)文件精神，全面完成2837 畝輕中度污染耕地安全利用、116 畝重度污染耕地的嚴(yán)格管控任務(wù)，實(shí)現(xiàn)受污染耕地安全利用率達(dá)到 93%以上的目標(biāo)，全區(qū)受污染耕地安全利用率達(dá)到考核目標(biāo)要求，土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)得到基本管控，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全得到基本保障。對于輕中度污染耕地，要優(yōu)先和科學(xué)利用受污染耕地的生產(chǎn)功能，實(shí)現(xiàn)耕地土壤污染治理與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的有效結(jié)合。九江市新塘鄉(xiāng)四華村安全利用類土壤點(diǎn)位鎘污染最高值在 0.4～0.5 mg/kg 之間，經(jīng)過處理后可以將水稻中總鎘含量降至國家標(biāo)準(zhǔn)限量值0.2 mg/kg以下，符合可持續(xù)發(fā)展理念。

6 結(jié)論

從推廣試驗(yàn)的結(jié)果來看，通過施用土壤鈍化劑能有效對土壤中的重金屬離子進(jìn)行鈍化，降低重金屬離子向農(nóng)作物轉(zhuǎn)移的活力，同時(shí)施用土壤鈍化劑還能在一定程度上增加農(nóng)作物的產(chǎn)量，因此在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中通過施用土壤鈍化劑的形式來降低作物中重金屬含量是切實(shí)可行的。