卞吉斐 趙玫妍 范瑞瑞 江 棋 劉香香 王 旭 王富華 吳志超

（1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與監(jiān)測(cè)技術(shù)研究所，廣州510640；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)微量元素研究中心，武漢430070）

砷（As）是廣泛分布于自然界的一種具有致癌性的強(qiáng)毒性污染物。土壤中的砷暴露可被植物吸收并通過(guò)食物鏈富集于人體，對(duì)人體肝臟、皮膚、腎臟、肺等器官和心血管系統(tǒng)產(chǎn)生毒害作用。同時(shí)，無(wú)機(jī)砷已被證實(shí)可誘發(fā)皮膚癌、肺癌和膀胱癌[1～2]。土壤中的砷污染一方面是由生物活動(dòng)、巖石風(fēng)化、風(fēng)蝕和火山活動(dòng)等自然過(guò)程引起，另一方面是由農(nóng)業(yè)及非農(nóng)業(yè)活動(dòng)（殺蟲劑和除草劑制造、燃煤、木材處理、水泥制造、垃圾焚燒和越野車）和采礦冶煉等人為來(lái)源造成[3～4]。砷在土壤中以無(wú)機(jī)砷（砷酸鹽和亞砷酸鹽）和有機(jī)砷（一甲基胂和二甲基胂）兩種方式存在，砷酸鹽在具備富氧環(huán)境和良好排水條件土壤中占優(yōu)勢(shì)，而在經(jīng)常淹水的還原條件土壤中亞砷酸鹽是主要的形態(tài)[5]。另外，一甲基胂和二甲基胂是哺乳動(dòng)物無(wú)機(jī)砷甲基化的代謝物[6]。砷化合物的毒性和化學(xué)行為在很大程度上取決于其形態(tài)，亞砷酸鹽和砷酸鹽比有機(jī)砷形態(tài)毒性更大，亞砷酸鹽比砷酸鹽更具移動(dòng)性和毒性[7～8]。土壤的嚴(yán)重污染可能減少植被覆蓋，污染地下水并對(duì)植物產(chǎn)生毒性。

砷污染土壤中有機(jī)物質(zhì)的存在對(duì)調(diào)控作物安全生產(chǎn)起到重要作用。有研究表明，土壤中的有機(jī)物質(zhì)對(duì)水稻砷的生物利用度方面有很大影響。土壤樣品中砷和有機(jī)碳的濃度之間有良好的相關(guān)性[9～10]，有機(jī)物質(zhì)通過(guò)吸附、絡(luò)合和氧化還原反應(yīng)影響重金屬（膠體）遷移率，說(shuō)明其在控制砷的遷移中起重要作用[11～13]。有機(jī)改性劑可以通過(guò)降低微量元素的溶解度、淋溶性和生物利用度來(lái)提高植物穩(wěn)定性和產(chǎn)量，這種改性劑的固定化作用被認(rèn)為是通過(guò)各種復(fù)雜的過(guò)程發(fā)揮作用，例如在礦物表面吸附、與有機(jī)配體形成穩(wěn)定化合物、表面沉淀和離子交換[14～16]。有機(jī)物質(zhì)對(duì)砷移動(dòng)性和生物可利用性的影響還取決于有機(jī)質(zhì)本身的性質(zhì)，以及特定的土壤類型[17～19]。本文介紹不同的有機(jī)物質(zhì)在改變土壤砷生物利用度方面發(fā)揮的關(guān)鍵性作用，闡明其控制土壤砷污染的作用機(jī)理并總結(jié)有效的控制措施，以期為土壤砷污染控制、農(nóng)田作物安全高質(zhì)量生產(chǎn)提供理論研究基礎(chǔ)。

一、溶解性有機(jī)酸對(duì)土壤砷污染的調(diào)控

根系分泌物的釋放，微生物的生命活動(dòng)以及天然有機(jī)質(zhì)的分解等活動(dòng)，導(dǎo)致土壤溶液中會(huì)存在大量的溶解性有機(jī)酸。有機(jī)酸主要是通過(guò)酸化、絡(luò)合和還原等反應(yīng)影響土壤重金屬的化學(xué)機(jī)制，進(jìn)而影響農(nóng)作物對(duì)砷的吸收、富集和轉(zhuǎn)運(yùn)。另外，有機(jī)酸還可以通過(guò)與砷在礦物表面的吸附位點(diǎn)形成溶解性復(fù)合體或不溶性配合物降低砷的移動(dòng)。

（一）腐殖酸在自然環(huán)境中，腐殖酸對(duì)包括砷在內(nèi)的許多污染物的轉(zhuǎn)移具有強(qiáng)烈的作用[6]，土壤溶液中大量存在的腐殖酸可以控制土壤表面砷的吸附。腐殖酸對(duì)砷的吸附能力為100～120 mmol/kg。砷酸和亞砷酸氧陰離子通過(guò)共價(jià)鍵、離子締合或陽(yáng)離子橋接配合物與腐殖質(zhì)物質(zhì)結(jié)合，所有這些過(guò)程都可以改變砷的分布[20]。WANG等[11]通過(guò)室內(nèi)培養(yǎng)的方法，證實(shí)腐殖酸的兩種活性組分富里酸和胡敏酸及其不同比例的施用對(duì)土壤砷形態(tài)均具有顯著影響，且砷在富里酸部分中比胡敏酸部分中更豐富[21]。富里酸具有較高的保持和結(jié)合土壤中的金屬和非金屬的能力，在酸性和鈣質(zhì)土壤中都觀察到對(duì)重金屬的沉淀和絮凝作用，此外，富里酸的分子結(jié)構(gòu)通常大于土壤的孔隙大小，降低了富里酸通過(guò)土壤剖面的流動(dòng)性和可濾性[22]。GRAFE等[23]關(guān)于針鐵礦在腐殖酸存在下對(duì)亞砷酸的吸附研究中發(fā)現(xiàn)，腐殖酸降低了針鐵礦對(duì)砷酸的吸附，證明溶解性有機(jī)物質(zhì)可以與砷競(jìng)爭(zhēng)土壤晶體氧化鐵表面的吸附位點(diǎn)，從而提高土壤砷的生物可利用性。根據(jù)WARWICK等[24]的研究，腐殖酸可以與砷酸鹽發(fā)生反應(yīng)，但對(duì)砷酸鹽的吸附強(qiáng)度不如金屬氧化物，尤其是鐵氧化物。由此可見(jiàn)，腐殖酸調(diào)控土壤砷污染可能存在的機(jī)理是通過(guò)與共價(jià)鍵、離子締合或陽(yáng)離子橋作用等行為吸附土壤砷；與砷競(jìng)爭(zhēng)土壤礦物表面的吸附位點(diǎn)影響土壤砷的有效性。

（二）檸檬酸檸檬酸是低分子量有機(jī)酸的重要組成成分，其對(duì)重金屬的吸附能力強(qiáng)于草酸和蘋果酸。FILIUS等[25]在研究針鐵礦表面不同物質(zhì)吸附量時(shí)發(fā)現(xiàn)，檸檬酸的吸附量遠(yuǎn)超草酸鹽、鄰苯二甲酸鹽、丙二酸鹽和乳酸鹽。石榮等[18]在溶解性有機(jī)酸對(duì)砷在土壤礦物質(zhì)表面吸附－解吸行為的影響研究中發(fā)現(xiàn)，在酸性條件下，檸檬酸根作為一種與砷酸鹽競(jìng)爭(zhēng)吸附位的陰離子，可導(dǎo)致砷酸鹽在針鐵礦上的吸附量嚴(yán)重下降，從而增加砷在土壤中的遷移。也有研究發(fā)現(xiàn)，隨著檸檬酸用量的增加，土壤中可提取砷的含量并沒(méi)有明顯的上升趨勢(shì)，表明在有機(jī)酸存在的情況下，酸強(qiáng)度不一定是驅(qū)動(dòng)重金屬有效性的關(guān)鍵因素[26]。由此推測(cè)，檸檬酸可通過(guò)改變土壤Eh、重金屬離子絡(luò)合/螯合、吸附－解吸等行為，增強(qiáng)砷在植物根－土界面的遷移和轉(zhuǎn)化。

（三）草酸草酸是植物在根際分泌的一種天然有機(jī)強(qiáng)酸，在土壤－根系中可以與類金屬砷離子形成穩(wěn)定的螯合物，是常見(jiàn)的低分子量有機(jī)酸。氧化鐵作為吸附劑在結(jié)合砷酸鹽和重金屬方面起著重要作用，當(dāng)草酸含量豐富時(shí)，可與氧化鐵形成溶解性的草酸鐵；當(dāng)草酸濃度較低時(shí)，反而形成不溶性草酸－氧化鐵復(fù)合物[27]。TAO等[28]的研究表明，草酸增強(qiáng)了小麥植株對(duì)砷的吸收，原因是土壤中的亞砷酸鹽和砷酸鹽隨著草酸鹽的添加而釋放，釋放的砷酸鹽含量高于亞砷酸鹽，且所釋放的砷與添加的草酸鹽濃度呈正相關(guān)關(guān)系。由此推測(cè)，在砷污染農(nóng)田土壤上，施用低分子量的有機(jī)酸（如草酸、檸檬酸等）能提升農(nóng)作物對(duì)砷的富集。

二、有機(jī)肥對(duì)土壤砷污染的調(diào)控

有機(jī)肥（禽畜糞便、蚯蚓糞、有機(jī)質(zhì)堆肥、沼液沼渣等各種有機(jī)肥）由于含有大量腐殖質(zhì)，一方面可以通過(guò)提高土壤肥力和微生物活性改善土壤質(zhì)量，另一方面可以通過(guò)吸附以及與腐殖質(zhì)形成穩(wěn)定的配合物降低重金屬砷的移動(dòng)性和生物可利用性，從而促進(jìn)植物生長(zhǎng)與減少砷的富集。

（一）畜禽糞便畜禽糞便可以通過(guò)吸附和與腐殖質(zhì)形成穩(wěn)定的復(fù)合物來(lái)降低重金屬的生物利用度。DOBRAN等[29]通過(guò)室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)研究了家禽糞和泥炭蘚的混合物對(duì)砷化銅污染土壤中砷形態(tài)和活性的影響，結(jié)果顯示，家禽糞和泥炭蘚含量對(duì)可溶性組分中砷形態(tài)的影響不大，促進(jìn)了砷酸鹽和亞砷酸鹽在土壤中的有效性?？赡苁怯捎谌芙獾挠袡C(jī)化合物含量高，阻止砷被土壤吸附固定。根據(jù)這一研究，富含有機(jī)質(zhì)的重金屬污染土壤的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)可能是由于隨著時(shí)間的推移，導(dǎo)致更多可溶性砷酸鹽的解析，而不是由于毒性更大、移動(dòng)性更強(qiáng)的亞砷酸鹽的形成。田騰等[30]以湖南省石門縣雄黃礦區(qū)砷污染水稻土為試驗(yàn)用土，試驗(yàn)探究了由豬糞、牛糞、雞糞制備的3種可溶性有機(jī)質(zhì)對(duì)土壤中砷甲基化的影響，結(jié)果顯示，添加豬糞、牛糞、雞糞提取的不同類型可溶性有機(jī)質(zhì)可顯著改變水稻土壤中砷的形態(tài)，且不同處理中各形態(tài)砷含量均隨可溶性有機(jī)質(zhì)濃度增加呈現(xiàn)不同程度的增加；同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，土壤溶液中甲基態(tài)砷含量與可溶性有機(jī)質(zhì)的濃度呈現(xiàn)顯著正相關(guān)，表明豬糞、牛糞、雞糞提取的可溶性有機(jī)質(zhì)可顯著促進(jìn)土壤中砷的甲基化，且各處理對(duì)土壤砷甲基化的激發(fā)作用排序?yàn)椋贺i糞>雞糞>牛糞。不同來(lái)源家畜糞便提取的水溶性有機(jī)物可差異性地影響水稻土壤中砷甲基化效率。由此可見(jiàn)，砷污染農(nóng)田土壤施用畜禽糞便能促進(jìn)可溶性砷酸鹽的解析，增強(qiáng)亞砷酸鹽的移動(dòng)性以及農(nóng)作物對(duì)砷的甲基化效率，其對(duì)農(nóng)作物砷污染的修復(fù)效率有待進(jìn)一步探究與驗(yàn)證。

（二）蚯蚓糞蚯蚓糞中含有大量的腐殖質(zhì)，對(duì)土壤重金屬具有很強(qiáng)的吸附特性，影響重金屬的生物有效性。另外蚯蚓糞比表面積大，增加土壤的孔隙度，可以較大程度地提升重金屬吸附效率，蚯蚓糞作為土壤改良劑將芝麻中砷的積累量降低了65.5%[22]。研究發(fā)現(xiàn)，蚯蚓糞的添加能夠改變土壤中砷的形態(tài)，降低土壤中水溶態(tài)、可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)與氧化態(tài)的砷含量，增加有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)砷含量，蚯蚓糞對(duì)降低土壤中砷的可移動(dòng)性和生物可利用性有較好的作用，同時(shí)隨著蚯蚓糞添加量的增加，小白菜對(duì)砷的吸收量呈下降趨勢(shì)，并且抑制小白菜吸收砷效果逐漸加強(qiáng)[31]。還有研究表明，在鐵尾礦高砷重金屬污染的土壤中，使用一定量的蚯蚓糞能夠增加種植紫花苜蓿的成活率，且紫花苜蓿的成活率與蚯蚓糞添加量呈正相關(guān)關(guān)系，推測(cè)紫花苜蓿成活率提高的可能原因是蚯蚓糞對(duì)土壤中的砷有鈍化作用，降低土壤中砷的生物有效性[32]。因此，施用蚯蚓糞調(diào)控農(nóng)作物砷污染被認(rèn)為是一種行之有效的防治手段且具有良好的應(yīng)用前景。

（三）堆肥堆肥過(guò)程中類腐殖質(zhì)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)物質(zhì)，可影響土壤中重金屬遷移及其生物有效性。研究結(jié)果表明，添加污泥堆肥可降低大豆葉片中砷的濃度[33]。MADEIRA等[34]研究發(fā)現(xiàn)，城市垃圾堆肥處理能促進(jìn)污染土壤上番茄的生長(zhǎng)，降低番茄果實(shí)中砷含量。GONZALEZ等[35]在研究污水污泥堆肥和修剪廢物堆肥對(duì)大麥和小麥吸收富集土壤砷的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，兩種堆肥處理能顯著促進(jìn)砷向植物地上部遷移，且大麥處理效果高于小麥，由此推斷，堆肥處理可增強(qiáng)植物提取土壤中砷的能力，進(jìn)而提高植物修復(fù)效率。SUDA等[36]試驗(yàn)表明，牲畜糞便發(fā)酵堆肥處理土壤中可溶性砷的比例顯著大于植物堆肥和牛糞肥，表明牲畜發(fā)酵糞便堆肥比植物堆肥和牛糞肥具有更大的溶解砷的潛在風(fēng)險(xiǎn)，可能由于牲畜發(fā)酵糞便堆肥具有更強(qiáng)的土壤還原的能力及更高的生物分解能力，導(dǎo)致砷的生物有效性更高。HATTAB等[21]發(fā)現(xiàn)，污泥堆肥處理會(huì)產(chǎn)生大量可溶性砷－富里酸復(fù)合物進(jìn)而導(dǎo)致砷在土壤剖面中流動(dòng)，增加砷的污染風(fēng)險(xiǎn)。不同堆肥對(duì)農(nóng)田土壤砷污染修復(fù)效果因堆肥種類、農(nóng)作物種類以及施用量不同呈現(xiàn)差異，因此，利用堆肥技術(shù)防治農(nóng)作物砷污染應(yīng)慎重選擇堆肥原料。

（四）沼液沼渣沼液沼渣作為發(fā)酵的有機(jī)肥料，經(jīng)常在稻田供應(yīng)，以增加作物產(chǎn)量。JIA等[10]將沼液有機(jī)肥施用于砷污染水稻土壤，研究有機(jī)質(zhì)對(duì)砷污染水稻土中砷轉(zhuǎn)化和水稻植株中砷積累的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，施用沼液有機(jī)肥可顯著改變砷在土－稻體系中的行為特性，顯著增加砷在水稻植株中的積累，提高土壤中二甲基胂和一甲基胂濃度以及三甲基胂的揮發(fā)，表明沼液有機(jī)肥的加入促進(jìn)了土壤中的甲基化和揮發(fā)，可能在于沼液有機(jī)肥使土壤中溶解有機(jī)碳和溶解鐵（II）的濃度增加，土壤pH值升高，氧化還原電位降低。歐楊虹等[37]通過(guò)盆栽試驗(yàn)研究不同沼液施用量對(duì)生菜砷含量以及土壤砷含量的影響，結(jié)果顯示，生菜砷含量隨著沼液施用量的增加而升高，表明沼液施用量與土壤砷含量呈顯著正相關(guān)。因此，在農(nóng)田砷污染土壤修復(fù)上，盡量避免施用沼液有機(jī)肥，沼液有機(jī)肥施用可顯著改變土壤理化性質(zhì)，增加土壤顆粒對(duì)土壤溶液中砷的釋放；促進(jìn)農(nóng)作物砷的累積。

三、生物炭對(duì)土壤砷污染的調(diào)控

生物炭是在無(wú)氧環(huán)境下產(chǎn)生的生物質(zhì)，因其潛在的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和修復(fù)污染土壤的作用引起廣泛關(guān)注，可通過(guò)物理吸附、離子交換和沉淀等各種理化反應(yīng)影響土壤砷的移動(dòng)性與生物有效性。

（一）甘蔗渣生物炭我國(guó)南方地區(qū)甘蔗產(chǎn)量很大，利用甘蔗渣來(lái)制備活性炭既有效利用廢棄物，又節(jié)約成本，不僅經(jīng)濟(jì)實(shí)用，而且減少了對(duì)環(huán)境的破壞。甘蔗渣生物炭比其他傳統(tǒng)有機(jī)改良劑具有更高的重金屬結(jié)合能力[38～39]，這主要是由于其化學(xué)成分由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成[40～41]，含有大量的羥基、羧基、氨基、酰胺基、巰基和甲氧基官能團(tuán)，并提供豐富的陰離子結(jié)合位點(diǎn)，這種結(jié)合位點(diǎn)的存在使甘蔗渣生物炭更有效地阻控砷在土壤－植物系統(tǒng)中遷移[42～44]。MANDAL等[45]研究發(fā)現(xiàn)，甘蔗渣生物炭降低了小麥籽粒中砷含量的84%。因此，在砷污染土壤修復(fù)中，甘蔗渣生物炭是一種可供選擇的高效且經(jīng)濟(jì)的修復(fù)手段。

（二）水稻秸稈生物炭YIN等[46]探究水稻秸稈生物炭對(duì)水稻根際砷的遷移率以及從土壤向水稻的轉(zhuǎn)移速率的影響，發(fā)現(xiàn)水稻秸稈生物炭使土壤孔隙水以及水稻根系中砷含量升高。靳雯佳[47]選擇礦區(qū)被砷污染的土壤為研究對(duì)象，探究不同秸稈生物炭對(duì)水稻各組織砷的累積以及土壤中砷遷移的影響，發(fā)現(xiàn)添加低濃度不同生物炭后水稻籽粒（糙米）、秸稈、根系中砷的濃度均有降低，以水稻秸稈生物炭對(duì)糙米砷濃度的降低作用最為顯著。水稻秸稈生物炭調(diào)控水稻砷累積效果的差異可能與水稻秸稈生物炭施用量有關(guān)，應(yīng)充分考慮水稻秸稈生物炭的最佳施用量，達(dá)到砷污染土壤上農(nóng)作物安全生產(chǎn)的目的。

（三）玉米秸稈生物炭張燕等[48]通過(guò)室內(nèi)土壤培養(yǎng)的方法模擬稻田土壤環(huán)境，研究淹水環(huán)境下不同溫度制備的玉米秸稈生物炭對(duì)砷－鎘復(fù)合污染稻田土壤中不同形態(tài)砷、鎘含量動(dòng)態(tài)變化的影響，結(jié)果表明，熱解溫度會(huì)影響玉米秸稈生物炭的理化性質(zhì)，在淹水環(huán)境下提高熱解溫度，土壤可交換態(tài)砷、鈣－結(jié)合態(tài)砷、鋁－結(jié)合態(tài)砷和鐵－結(jié)合態(tài)砷含量逐漸上升，殘?jiān)鼞B(tài)砷含量下降。LIU等[40]將玉米秸稈生物炭以及玉米秸稈生物炭－細(xì)菌復(fù)合體作為吸附材料，探究它們對(duì)鎘和砷的吸附特性以及形態(tài)的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，他們對(duì)砷的飽和吸附量分別為42.92 mg/g和34.03 mg/g，添加玉米秸稈生物炭可使土壤中的鐵－結(jié)合態(tài)砷含量顯著減少，殘?jiān)鼞B(tài)砷含量增加。由此推測(cè)，玉米秸稈生物炭對(duì)稻田砷污染修復(fù)效果受生物炭熱解溫度影響，不同熱解溫度制備的玉米秸稈生物炭對(duì)砷污染修復(fù)作用存在顯著差異。

（四）改性生物炭改性生物炭是具有物理吸附能力的生物炭經(jīng)過(guò)物理、化學(xué)或生物方法改性[49]，從而能夠強(qiáng)化其修復(fù)功能和提高生物炭的利用率。AGRAFIOTI等[50]比較了農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品生產(chǎn)的生物炭與生物改良的生物炭，發(fā)現(xiàn)改性生物炭都表現(xiàn)出更大的As（V）結(jié)合能力，表明改性生物炭具有顯著降低土壤砷生物可利用度的潛力。SAMSURI等[51]研究了油棕果殼生物炭和谷殼生物炭在有Fe（III）涂層和沒(méi)有Fe（III）涂層的情況下對(duì)As（III）和As（V）的吸附能力，結(jié)果表明，在油棕果殼生物炭和谷殼生物炭上涂Fe（III）可以提高As（III）和As（V）的最大吸附量。辜嬌峰等[52]研究了三元土壤調(diào)理劑（羥基磷灰石+沸石+改性秸稈炭）對(duì)稻田土壤基本理化性質(zhì)和水稻各部位砷累積轉(zhuǎn)運(yùn)的影響，結(jié)果表明，施用三元土壤調(diào)理劑后，水稻根際土壤pH值、陽(yáng)離子交換量及有機(jī)質(zhì)含量有增大的趨勢(shì)，同時(shí)顯著降低土壤交換態(tài)砷含量，可有效降低水稻各部位中砷含量，實(shí)現(xiàn)水稻安全生產(chǎn)。董雙快等[53]添加氯化鐵作為改性劑用于生產(chǎn)改性生物炭，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與未改性生物炭相比，改性生物炭能夠降低土壤中的水溶態(tài)砷，同時(shí)土壤中小白菜根部與可食部分的砷含量顯著降低。因此，相比于常規(guī)生物炭處理，改性生物炭在修復(fù)砷污染土壤中集中體現(xiàn)出降低砷生物有效性和農(nóng)作物砷累積量的作用，是一種高效且具有廣泛應(yīng)用前景的治理技術(shù)。

四、其他有機(jī)物質(zhì)修復(fù)材料對(duì)土壤砷污染的調(diào)控

目前，除了上述涉及的有機(jī)修復(fù)物質(zhì)，還存在其他修復(fù)材料在砷污染土壤修復(fù)中發(fā)揮著十分重要的作用，如木材碎屑、農(nóng)作物秸稈等。

（一）木材碎屑HATTAB等[33]探究新鮮木材碎屑對(duì)受到重金屬砷污染的矮稈豆的治理效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加新鮮木材碎屑減少了土壤孔隙水中砷的總量，降低了大豆葉片中砷濃度。SOUMARE等[54]發(fā)現(xiàn)在受污染的土壤中添加木材碎屑能顯著降低土壤砷生物有效性，可能是由于木材碎屑能夠降低土壤pH。

（二）秸稈作物秸稈還田的方式可以增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高微生物活性及其酶的產(chǎn)量，影響土壤重金屬有效性，改善土壤質(zhì)地和土壤質(zhì)量。作物秸稈對(duì)土壤中重金屬離子具有強(qiáng)的絡(luò)合作用，在調(diào)解重金屬毒性中起著重要作用。秸稈中的溶解性有機(jī)物具有較強(qiáng)的吸附能力，會(huì)降低土壤中重金屬的溶解性和遷移性[55]，但也有報(bào)道指出，溶解性有機(jī)物可以作為重金屬的載體，從而促進(jìn)重金屬在土壤中的轉(zhuǎn)化和遷移[56]。GAO等[57]研究發(fā)現(xiàn)，在土壤中摻入小麥秸稈可以改變土壤中溶解有機(jī)質(zhì)的含量，同時(shí)也會(huì)影響土壤的穩(wěn)定性、土壤污染物砷的流動(dòng)性和溶解度。黃臣臣等[58]為探討水稻秸稈還田對(duì)農(nóng)田土壤砷形態(tài)的影響，發(fā)現(xiàn)秸稈粉碎還田后土壤結(jié)合態(tài)砷、鈣結(jié)合砷含量增加，鋁結(jié)合砷、鐵結(jié)合砷含量降低，提升砷的活性，由此推斷粉碎秸稈還田可能會(huì)增加砷的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。MANDAL等[45]研究證實(shí)，污染土壤中添加稻草在降低砷的有效性以及降低小麥和玉米吸收砷方面發(fā)揮效果，使小麥與玉米籽粒中砷含量減少，小麥籽粒中砷的減少量可達(dá)50%。因此，利用秸稈還田調(diào)控農(nóng)作物砷污染應(yīng)充分考慮秸稈類型、秸稈施用量以及農(nóng)作物種類等因素，以期達(dá)到最佳的修復(fù)治理效果。

五、結(jié)論與展望

有機(jī)物質(zhì)在對(duì)土壤砷生物有效性以及農(nóng)作物砷污染調(diào)控等方面發(fā)揮了非常重要的作用。當(dāng)前，利用有機(jī)改良劑進(jìn)行重金屬污染修復(fù)與安全生產(chǎn)的研究日益廣泛，但由于土壤是一個(gè)復(fù)雜又龐大的系統(tǒng)，不同形式的有機(jī)改良會(huì)受到土壤理化性質(zhì)，如pH、Eh、土壤顆粒尺寸、有機(jī)物質(zhì)含量、活性基團(tuán)以及土壤微生物多樣性等多種因素的影響，最終導(dǎo)致砷在土壤的移動(dòng)性與生物可利用性發(fā)生改變。因此，關(guān)于有機(jī)物質(zhì)進(jìn)入土壤的作用機(jī)制及其調(diào)控農(nóng)作物砷污染還需要進(jìn)一步深入探究，一是在更大的時(shí)間和空間尺度上深入研究不同類型的有機(jī)物質(zhì)對(duì)土壤砷污染的修復(fù)機(jī)理以及持續(xù)修復(fù)效果的評(píng)價(jià)工作；二是加強(qiáng)針對(duì)特定類型的土壤中施用有機(jī)物質(zhì)對(duì)砷的鈍化效果的研究，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改性與優(yōu)化，研發(fā)最佳的有機(jī)物質(zhì)原料和改性劑，獲得低成本且高效率的修復(fù)技術(shù)；三是深入研究有機(jī)物質(zhì)原位土壤修復(fù)對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量的影響，即施加有機(jī)物質(zhì)的最終去向、土壤養(yǎng)分截留、土壤菌種活性改變等問(wèn)題，并建立土壤砷修復(fù)效果評(píng)估和長(zhǎng)期的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系；四是加強(qiáng)聯(lián)合修復(fù)相關(guān)的研究，應(yīng)對(duì)不同修復(fù)技術(shù)進(jìn)行整合，提高修復(fù)效率；五是微生物修復(fù)是生物修復(fù)技術(shù)的核心技術(shù)，其代謝分泌物（尤其是有機(jī)物質(zhì)）在農(nóng)作物重金屬控制方面發(fā)揮著十分重要的作用，今后應(yīng)加強(qiáng)田間復(fù)雜、不穩(wěn)定的條件下，微生物分泌的有機(jī)物質(zhì)對(duì)砷在土壤中的形態(tài)轉(zhuǎn)化、遷移、甲基化以及隨后農(nóng)作物砷污染控制方面相關(guān)的研究工作。