陳文姬 陳院華

1、江西省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究與規(guī)劃院 2、江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與資源環(huán)境研究所3、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部酸化土改良與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 4、國(guó)家紅壤改良工程技術(shù)研究中心

前言

農(nóng)田土壤受到重金屬污染的主要原因就是人類的活動(dòng)導(dǎo)致其土壤當(dāng)中重金屬的含量嚴(yán)重超標(biāo)，一般來說，重金屬毒性以及污染危害性較強(qiáng)的是鉻、汞、銅等等，土壤受到重金屬污染后人們很難發(fā)現(xiàn)，具有較強(qiáng)的滯后性，農(nóng)田土壤受到重金屬污染，一方面會(huì)對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)生危害，使農(nóng)作物產(chǎn)量出現(xiàn)嚴(yán)重下降，另一方面，還會(huì)通過食物鏈導(dǎo)致重金屬毒素不斷地累積，嚴(yán)重危害人類健康。近些年工業(yè)的發(fā)展導(dǎo)致大量廢水、廢氣等被排放，如果大量的固體廢棄物沒有被妥善處理，將會(huì)對(duì)我國(guó)的農(nóng)田造成非常嚴(yán)重的影響，我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)田土壤重金屬污染形勢(shì)比較嚴(yán)峻，比如我國(guó)北方一些較大規(guī)模的城市，某些種植蔬菜的基地以及糧食生產(chǎn)基地都有不同程度的重金屬污染，因此治理這一污染問題勢(shì)在必行。

1 治理土壤重金屬污染概述

當(dāng)前世界各國(guó)對(duì)于農(nóng)田土壤受到重金屬污染問題的治理主要有三種方式，第一種就是將被重金屬污染的農(nóng)田區(qū)域與沒有受到重金屬污染的農(nóng)田進(jìn)行隔離，防止重金屬污染問題擴(kuò)散到其他的農(nóng)田區(qū)域。第二種就是要盡可能地將土壤當(dāng)中的重金屬元素除去。第三種就是合理地將農(nóng)田土壤中重金屬元素的形態(tài)以及性質(zhì)進(jìn)行改造，盡量把重金屬在土壤環(huán)境當(dāng)中會(huì)進(jìn)行擴(kuò)散的特性以及生物有效性降低，為了能夠達(dá)到這一目的，通常會(huì)使用工程技術(shù)措施、物理修復(fù)措施、化學(xué)修復(fù)措施、生物修復(fù)措施以及農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)技術(shù)相關(guān)措施。農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)技術(shù)就是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過程中能夠因地制宜，合理地應(yīng)用一些種植管理制度對(duì)農(nóng)田環(huán)境進(jìn)行改變，以此地盡量降低重金屬對(duì)農(nóng)田土壤所造成的污染以及危害。這種修復(fù)方式需要投入的資金成本相對(duì)比較低，實(shí)際操作難度較小并且基本上不會(huì)將需要修復(fù)的區(qū)域原有的種植習(xí)慣以及種植方式改變，這種方法能夠充分將生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)整的能力發(fā)揮到極致，這也種方式更加適合于我國(guó)現(xiàn)在的基本情況，農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)技術(shù)常用的有以下兩種，第一種是農(nóng)藝修復(fù)技術(shù)，第二種是生態(tài)修復(fù)技術(shù)。

2 農(nóng)藝修復(fù)技術(shù)有關(guān)的措施

農(nóng)藝修復(fù)技術(shù)的相關(guān)措施就是根據(jù)所在區(qū)域的實(shí)際情況，合理地將耕作的制度進(jìn)行調(diào)整，利用選擇重金屬含量比較少的化肥以及增加能夠?qū)⒅亟饘龠M(jìn)行固定的有機(jī)肥料，對(duì)農(nóng)作物種植的品種進(jìn)行合理的調(diào)整，盡可能地降低農(nóng)作物吸收重金屬元素的效率。

2.1 合理地進(jìn)行施肥

隨著社會(huì)的發(fā)展，人口數(shù)量不斷增長(zhǎng)，糧食的安全問題已經(jīng)成為社會(huì)各界較為關(guān)注的話題，耕地面積的不足以及人口壓力的增大導(dǎo)致在農(nóng)作物種植過程當(dāng)中頻繁地出現(xiàn)過量施肥以及大肆濫用化肥的問題，這些現(xiàn)象將會(huì)導(dǎo)致農(nóng)田土壤的結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致土壤質(zhì)量出現(xiàn)較大幅度的下降，甚至?xí)o土壤帶來污染。所以，必須要合理利用并使用化肥，將產(chǎn)量與質(zhì)量、施肥與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系協(xié)調(diào)處理好。不同類型的化肥在重金屬的含量以及化肥自身的化學(xué)性質(zhì)上有著一定的差異，因此對(duì)于農(nóng)田土壤所帶來的影響也不盡相同。有一些種類的肥料當(dāng)中含有較高比例的重金屬，如果長(zhǎng)期使用這些類型的化肥將會(huì)導(dǎo)致土壤受到重金屬的污染以及破壞，根據(jù)查閱資料能夠看到，國(guó)外某地區(qū)長(zhǎng)期大量地使用磷肥，導(dǎo)致土壤的pH值已經(jīng)發(fā)生了一定幅度的變化，進(jìn)而將會(huì)導(dǎo)致重金屬的生物有效性質(zhì)出現(xiàn)改變，這將會(huì)影響到農(nóng)作物吸收重金屬的效率。經(jīng)過國(guó)內(nèi)相關(guān)專家的研究可知，使用不同類型的化肥可以有效地控制農(nóng)作物吸收重金屬的效率。近些年因?yàn)楹芏嗟貐^(qū)大量使用化肥并且對(duì)于有機(jī)肥料的重視程度明顯不足，導(dǎo)致很多地區(qū)的農(nóng)田土壤出現(xiàn)板結(jié)、龜裂、生物活性出現(xiàn)嚴(yán)重下降等問題，這些問題將會(huì)嚴(yán)重影響到農(nóng)作物的產(chǎn)量以及質(zhì)量。如果能夠較好地將無機(jī)肥料與有機(jī)肥料進(jìn)行調(diào)配，能夠有效改善土壤的質(zhì)量，將農(nóng)田土壤當(dāng)中微生物以及生物活性提高，有效提升土壤對(duì)于重金屬的吸附作用，進(jìn)而能夠改善農(nóng)作物的質(zhì)量以及產(chǎn)量。

2.2 重視對(duì)生物有機(jī)肥料的使用

生物有機(jī)肥料就是指具有特定的功能的微生物以及動(dòng)植物經(jīng)過無害化處理之后的殘?jiān)鹊龋镉袡C(jī)肥料當(dāng)中有機(jī)物質(zhì)含量豐富，能夠有效提高土壤的質(zhì)量，增強(qiáng)土壤肥力，除此之外，有機(jī)物質(zhì)能夠有效將重金屬進(jìn)行吸附，盡量地減少農(nóng)作物以及植物對(duì)于重金屬的吸收效率。國(guó)內(nèi)專家的研究可知生物有機(jī)肥料能夠?qū)⒅亟饘俑患饋恚簿褪钦f生物有機(jī)肥料能夠較好地對(duì)重金屬進(jìn)行固定。生物有機(jī)肥料當(dāng)中由于含有大量的有機(jī)物質(zhì)，因此其對(duì)土壤中的重金屬元素所產(chǎn)生的影響相對(duì)復(fù)雜程度比較高，并且有機(jī)物質(zhì)種類的差異、土壤特性的差異以及重金屬類別的不同所呈現(xiàn)出來的修復(fù)效果也會(huì)有所不同，所以要根據(jù)實(shí)際情況合理地選擇最適宜的生物有機(jī)肥。

2.3 利用秸稈還田

這一方式是對(duì)秸稈進(jìn)行高效地再利用，秸稈埋到土壤當(dāng)中之后能夠被微生物分解成為腐殖質(zhì)，這些腐殖質(zhì)能夠有效提高農(nóng)田土壤的質(zhì)量以及肥力，能夠讓土壤更加緊實(shí)，不會(huì)出現(xiàn)板結(jié)、龜裂等現(xiàn)象，除此之外，還可以有效提高農(nóng)田土壤當(dāng)中微生物的數(shù)量、微生物的種類以及微生物酶的活力，進(jìn)而能夠幫助農(nóng)作物根部的生長(zhǎng)，有效提高農(nóng)作物種植的產(chǎn)量以及質(zhì)量。埋放到土壤當(dāng)中的秸稈對(duì)于重金屬的吸附以及生物活性的提升有著非常重要的作用，秸稈在腐爛分解的過程當(dāng)中能夠產(chǎn)生多種類的有機(jī)酸、糖類物質(zhì)以及高含氮量的化合物，這些物質(zhì)能夠高效地與金屬氧化產(chǎn)物以及礦物當(dāng)中的金屬離子產(chǎn)生反應(yīng)，相互作用形成具有穩(wěn)定性質(zhì)的物質(zhì)，這樣就能夠?qū)⑼寥喇?dāng)中的金屬的形態(tài)以及性質(zhì)進(jìn)行改變，進(jìn)而降低重金屬對(duì)于土壤以及農(nóng)作物的危害。值得注意的是，秸稈在腐爛分解的過程中所產(chǎn)生的不同類型的有機(jī)酸也會(huì)對(duì)農(nóng)作物的根部產(chǎn)生一定程度的負(fù)面影響，所以在秸稈還田時(shí)還應(yīng)加入一定量的石灰，作用是為了將產(chǎn)生的有機(jī)酸進(jìn)行中和，并且所使用的秸稈必須是沒有受到重金屬污染的土壤中所生長(zhǎng)出來的農(nóng)作物，這樣做的目的是為了避免秸稈中可能存在的重金屬擴(kuò)散到農(nóng)田土壤當(dāng)中。

2.4 調(diào)整完善種植制度及體系

要合理地對(duì)農(nóng)作物種植制度進(jìn)行調(diào)整，要根據(jù)實(shí)際情況合理地改變農(nóng)作物種植的種類，這樣能夠有效降低農(nóng)作物對(duì)土壤中重金屬元素的吸收效率。如果是一些被污染程度相對(duì)嚴(yán)重而且不應(yīng)當(dāng)種植糧食農(nóng)作物的農(nóng)田區(qū)域，要合理地將種植物調(diào)整為苗木以及花卉，如果是被污染的程度處于輕度以及中度的區(qū)域，可以適當(dāng)?shù)胤N植一些抗重金屬毒害能力較強(qiáng)的農(nóng)作物，這樣能夠盡量降低重金屬元素對(duì)農(nóng)作物質(zhì)量的影響。不同種類的農(nóng)作物所具備的特點(diǎn)有差異，所以對(duì)于土壤當(dāng)中重金屬的吸收效率也有一定的不同。依照不同類型農(nóng)作物對(duì)重金屬的吸收效率的特征，根據(jù)不同農(nóng)田區(qū)域受到重金屬污染的程度不同，要合理地選擇能夠種植的農(nóng)作物種類，盡可能地降低土壤中重金屬對(duì)于農(nóng)作物的負(fù)面影響，這樣才能夠?qū)⑹艿轿廴镜霓r(nóng)田有效地利用起來。

2.5 合理選擇抵抗能力較強(qiáng)的農(nóng)作物品種

不同類型的農(nóng)作物對(duì)于重金屬的累積程度存在較大的不同，并且不同類型的農(nóng)作物對(duì)重金屬的危害也能夠體現(xiàn)出不同程度的抵抗性，所以可以利用田間試驗(yàn)的方式選擇對(duì)于重金屬累積較少以及對(duì)于重金屬危害抵抗能力較強(qiáng)的農(nóng)作物，多種植這種類型的農(nóng)作物能夠有效降低重金屬對(duì)于人體健康的危害。除此之外，把土壤不斷地翻松也能夠?qū)⒕奂谕寥辣砻娴闹亟饘僭胤稚⒌礁顚哟蔚耐寥喇?dāng)中，這樣能夠間接地達(dá)到將土壤中重金屬含量進(jìn)行稀釋的目的，并且利用太陽(yáng)的直射也能夠?qū)⑼寥乐邢x卵、細(xì)菌等殺死。根據(jù)國(guó)內(nèi)專家的研究可知，將土壤定期進(jìn)行翻松能夠有效降低土壤的容重，合理地對(duì)土壤當(dāng)中的水含量進(jìn)行調(diào)整，促進(jìn)土壤中各類型的有機(jī)物不斷腐爛分解。將土壤進(jìn)行翻松應(yīng)當(dāng)要與增加有機(jī)肥料進(jìn)行合理的結(jié)合，這樣做不僅僅能夠?qū)ν寥澜Y(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，并且還能夠提高土壤中礦物質(zhì)風(fēng)化的速度，確保農(nóng)作物的質(zhì)量以及產(chǎn)量。

3 生態(tài)修復(fù)技術(shù)有關(guān)措施

生態(tài)修復(fù)技術(shù)相關(guān)的措施就是對(duì)土壤中的水分含量、pH值等進(jìn)行合理的調(diào)整，這樣能夠?qū)⑼寥乐亟饘偎幍沫h(huán)境介質(zhì)進(jìn)行改變，進(jìn)而降低重金屬對(duì)土壤以及農(nóng)作物的危害。土壤中的重金屬通常情況下都是一些過渡元素，這些重金屬化合價(jià)通常情況下極易發(fā)生改變，會(huì)因?yàn)樗幁h(huán)境的pH值發(fā)生變化而出現(xiàn)改變，除此之外形狀不同的重金屬穩(wěn)定性以及生物的有效性之間也存在較大的差別。所以要想對(duì)被重金屬污染的農(nóng)田土壤進(jìn)行修復(fù)可以對(duì)土壤的pH值進(jìn)行合理的調(diào)整，盡量降低重金屬的活性以及有效性。

3.1 合理控制土壤當(dāng)中的水含量

需要注意的是，利用污水對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行灌溉是讓土壤以及農(nóng)作物中重金屬含量增加的主要原因之一，因此在對(duì)農(nóng)田土壤的水分進(jìn)行監(jiān)督管理時(shí)，首先就是要保證灌溉水源是能夠使用的合格水質(zhì)。因?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)中的污水重金屬、污染物的含量非常高，因此不能將工業(yè)生產(chǎn)污水作為灌溉的水源，除此之外，生活產(chǎn)生的污水要是想用來灌溉農(nóng)田，必須要經(jīng)過無害化處理并且通過質(zhì)量檢測(cè)之后才能夠使用。

3.2 利用石灰將土壤的pH值進(jìn)行合理的調(diào)整

通常情況下農(nóng)田中的重金屬有一部分是以金屬陽(yáng)離子的形式存在的，金屬陽(yáng)離子的擴(kuò)散性相對(duì)比較強(qiáng)，并且生物可利用性相對(duì)較高，所以其對(duì)土壤以及農(nóng)作物所造成的危害也是最大的。在受到重金屬污染的農(nóng)田土壤當(dāng)中加入一定量的石灰能夠?qū)⑼寥赖膒H值合理地調(diào)高，這樣的環(huán)境能夠加速重金屬不斷形成碳酸鹽以及氫氧化物并且沉淀，這樣做能夠?qū)⑼寥乐兄亟饘僭斐傻奈：Υ蠓档?，進(jìn)而降低農(nóng)作物對(duì)于重金屬的吸收效率。國(guó)內(nèi)相關(guān)專家利用田間試驗(yàn)來分析研究鉛、鋅等重金屬污染的土壤中利用石灰對(duì)土壤的修復(fù)作用，經(jīng)過試驗(yàn)?zāi)軌虬l(fā)現(xiàn)在土壤中加入一定量的石灰之后能夠有效降低白菜對(duì)于土壤中鉛、鋅等重金屬的吸收效率，在土壤中加入一定量的石灰來降低農(nóng)作物對(duì)于重金屬的吸收效率，這一方法適合用于重金屬輕度以及中度污染的土壤當(dāng)中；除此之外，專家也對(duì)石灰等修復(fù)藥劑對(duì)于鉻污染的土壤進(jìn)行了研究，根據(jù)試驗(yàn)的結(jié)果能夠明顯地看到，在土壤中添加一定量的石灰能夠有效將土壤的pH值提升，能夠有效降低土壤當(dāng)中鉻元素的含量，所以能夠認(rèn)定石灰能夠有效地對(duì)受到重金屬污染的土壤進(jìn)行修復(fù)。值得我們注意的就是，在農(nóng)田土壤當(dāng)中添加一定量的石灰的時(shí)候必須要充分考慮到農(nóng)作物的類型以及土壤的特性，添加的石灰量要合理，不能夠大量并且連續(xù)添加石灰，否則有可能會(huì)導(dǎo)致土壤中的有機(jī)物質(zhì)分解的速度過快，腐爛分解之后的物質(zhì)無法積聚，進(jìn)而有可能導(dǎo)致土壤的結(jié)構(gòu)受到較大程度的破壞，還有可能在土壤較深層次的地方產(chǎn)生一定量的碳酸鈣等物質(zhì)，這些物質(zhì)不斷沉淀會(huì)對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)造成嚴(yán)重的負(fù)面影響，并且在土壤中添加一定量的石灰所帶來的副作用也值得我們繼續(xù)研究。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)前我國(guó)有一部分農(nóng)田土壤被重金屬污染的程度比較嚴(yán)重，但是我國(guó)對(duì)于土壤的修復(fù)工作起步時(shí)間較短，還有很多工作需要開展以及優(yōu)化。對(duì)于農(nóng)田土壤重金屬污染的實(shí)際情況，要合理地選擇修復(fù)技術(shù)措施對(duì)土壤進(jìn)行修復(fù)，這一工作勢(shì)在必行。農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)技術(shù)是一種成本較低、操作過程難度較小的修復(fù)手段，因此各地方農(nóng)業(yè)主管部門應(yīng)對(duì)此加以重視。在利用農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)技術(shù)對(duì)受到重金屬污染的土壤進(jìn)行修復(fù)時(shí)，要與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)操作進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，這樣一方面能夠有效降低修復(fù)的成本，另一方面操作會(huì)更加簡(jiǎn)單。但是農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)技術(shù)還存在一些問題，比如修復(fù)化肥的時(shí)間較長(zhǎng)等等，因此還需要我們進(jìn)一步進(jìn)行探索。