賀鵬

（湘鄉(xiāng)市東郊鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，湖南 湘鄉(xiāng) 411400）

在新時期背景下，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模逐漸擴大，污水灌溉、施肥不當(dāng)?shù)葐栴}層出不窮，加上自然環(huán)境變化多端，使得農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染現(xiàn)象日益嚴(yán)峻，在一定程度上降低了土壤自凈能力，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品大幅度減產(chǎn)。對此，需要相關(guān)部門構(gòu)建完善的土壤重金屬污染檢測機制，并在此基礎(chǔ)上開展防治工作和安全利用分析工作，盡可能降低土壤污染對農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來的不利影響。

1 新時期農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染現(xiàn)狀及不良影響

1.1 農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染現(xiàn)狀

新時期背景下，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，但土壤重金屬污染現(xiàn)象卻越來越嚴(yán)峻，不僅污染物種類大量增加，污染源也逐漸趨于多樣化。重金屬污染物相較于其他污染物而言，在土壤中的遷移速度較慢，并且降解難度較大，因此受到相關(guān)部門高度關(guān)注。據(jù)有關(guān)部門調(diào)查分析來看，農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染源主要有三種，分別為大氣污染、污水灌溉以及固體廢棄物丟棄。其中大氣污染指人們在生活和工作中不合理排放某些物質(zhì)，導(dǎo)致多種類型的金屬粉塵與空氣混合在一起，通過空氣沉降或降雨進(jìn)入農(nóng)業(yè)土壤，最終形成耕地重金屬污染現(xiàn)象[1]。結(jié)合實際情況來看，位于道路或煤礦周圍的農(nóng)業(yè)土壤，受重金屬污染程度相對更高，同時城市郊區(qū)污染情況明顯高于偏遠(yuǎn)山區(qū)。尤其近年來，我國工業(yè)化進(jìn)程持續(xù)深入，很多企業(yè)為了創(chuàng)造更高經(jīng)濟效益，盡可能減少生產(chǎn)成本，沿用已經(jīng)淘汰的生產(chǎn)工藝和設(shè)施設(shè)備，將未處理或處理不當(dāng)?shù)膹U棄物及污水直接排出，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)土壤遭受大面積污染。我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，農(nóng)業(yè)土壤質(zhì)量好壞關(guān)系到國計民生，這也意味著治理農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染問題刻不容緩。

1.2 農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染造成的不良影響

農(nóng)業(yè)土壤污染類型復(fù)雜多樣，其中重金屬污染造成的危害最為嚴(yán)重。因為重金屬污染物本身具有不可逆、降解難等特點，會長時間滯留在土壤中，也就是說，農(nóng)業(yè)土壤一旦存在重金屬污染問題，則很難被遷移，甚至?xí)χ苓呁寥涝斐梢欢〒p害。另外，部分重金屬污染物會被植物吸收，而后通過食物鏈進(jìn)入人類或動物體內(nèi)，從而威脅著人類和動物生命健康安全，并且吸收了污染物的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量也會嚴(yán)重降低，無法達(dá)到健康安全飲食需求。同時受重金屬污染的土壤有益菌會大幅度減少，在一定程度上影響了土壤自凈能力，導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降，無法充分滿足農(nóng)作物生長需求，最終造成農(nóng)作物減產(chǎn)[2]。例如：鎘是農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染中較為常見的一種元素，會對作物生長造成不良影響，如果農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域的土壤中鎘含量超標(biāo)，會直接破壞農(nóng)作物葉綠體結(jié)構(gòu)，同時制約根系發(fā)展，不利于作物吸收土壤中的養(yǎng)分和水分。再如：農(nóng)業(yè)土壤如果汞元素超標(biāo)，會被農(nóng)作物吸收，汞元素是一種有毒有害物質(zhì)，一旦人們食用被汞污染的農(nóng)作物，會引發(fā)急性中毒，使人體出現(xiàn)頭暈、乏力等現(xiàn)象，嚴(yán)重的甚至?xí)p害消化道和腎臟[3]。

2 農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染的形成原因

2.1 自然因素

自然因素是引發(fā)農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染的常見原因，主要體現(xiàn)在兩個方面：第一，基巖中含有大量重金屬元素，在風(fēng)化作用下導(dǎo)致農(nóng)業(yè)土壤被污染；第二，新時期背景下，全球變暖現(xiàn)象日益嚴(yán)峻，多種自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，包括地震、火山爆發(fā)等，使得農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染問題愈加嚴(yán)峻。

2.2 人為因素

我國人口基數(shù)較大，人類活動對農(nóng)業(yè)土壤造成的危害十分顯著。具體來說：第一，污水灌溉導(dǎo)致的重金屬污染。據(jù)調(diào)查研究來看，當(dāng)前很多農(nóng)戶直接使用未處理的污水進(jìn)行灌溉，導(dǎo)致污水中的金屬物質(zhì)進(jìn)入土壤，嚴(yán)重降低了土壤質(zhì)量，對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展造成阻礙；第二，施肥不當(dāng)造成的重金屬污染。農(nóng)作物在生長發(fā)育過程中需要消耗大量肥料。當(dāng)前市面上銷售的化學(xué)肥料，大多由磷礦石等原料制作而成[4]。肥料市場缺乏市場監(jiān)管，加上行業(yè)門檻較低，導(dǎo)致很多不合格化學(xué)肥料流入市場，一旦施加到農(nóng)田中，就會造成土壤重金屬污染。另外，農(nóng)民群眾普遍文化水平較低，在肥料施加中存在諸多違規(guī)操作，沒有嚴(yán)格按照化肥標(biāo)準(zhǔn)用量施加肥料，或者在不了解土壤結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上隨意施肥，均會導(dǎo)致土壤產(chǎn)生嚴(yán)重的重金屬污染問題。第三，工業(yè)化發(fā)展速度加快。工業(yè)生產(chǎn)排放的廢渣、廢氣、廢水中含有諸多重金屬元素，一旦處理不當(dāng)，便會污染土壤。例如：汞元素具有熔點低、揮發(fā)性強等特點，會在土壤中不斷沉積和擴散，導(dǎo)致土壤中的重金屬大量積累。第四，城市垃圾逐漸增多。我國城市化進(jìn)程不斷深入，城市垃圾也隨之增加，并與工業(yè)生產(chǎn)的廢棄物混合在一起。很多城市近郊農(nóng)民在生產(chǎn)過程中，習(xí)慣使用城市垃圾作為肥料，這些垃圾中含有大量鉛、汞等重金屬元素，長期使用勢必會產(chǎn)生重金屬污染問題。

3 新時期我國農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染的治理及安全利用技術(shù)

3.1 農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染治理技術(shù)

新時期，農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染問題受到農(nóng)民群眾及相關(guān)部門高度重視，為了從根源上切斷污染源，同時快速恢復(fù)土壤能力。需要采用以下兩種手段：第一，結(jié)合土壤重金屬污染實際情況有針對性地選擇修復(fù)技術(shù)，盡可能將土壤中的重金屬元素移除；第二，將重金屬元素固定在土壤中，避免被農(nóng)作物吸收。這種方式適用于食用作物或飼用作物種植土壤治理中。當(dāng)前，專家和學(xué)者在研發(fā)土壤重金屬污染治理技術(shù)時，均按照以上兩種思路進(jìn)行創(chuàng)新。可以將常見技術(shù)歸納為三種，分別為化學(xué)治理技術(shù)、生物治理技術(shù)以及物理治理技術(shù)。其中化學(xué)治理技術(shù)，就是基于化學(xué)原理改良和修復(fù)土壤[5]，例如：使用改良劑、抑制劑或淋洗法，有效降低土壤中的重金屬含量；生物治理技術(shù)，就是采用微生物、動物、植物等相關(guān)修復(fù)技術(shù)，加快土壤修復(fù)速度，具有環(huán)保、高效等優(yōu)勢；物理防治技術(shù)，就是采用電動修復(fù)、排土法、客土法等技術(shù)，使土壤產(chǎn)生物理反應(yīng)，從而改良土壤。

發(fā)展至今，我國在農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染治理方面已經(jīng)取得了顯著成就，例如：總結(jié)北京和昆明近郊農(nóng)業(yè)土壤在治理經(jīng)驗可以看出，想要有效去除污泥中的Pb（鉛）、Cu（銅）等金屬元素，可以使用相應(yīng)量的粉煤灰，使其產(chǎn)生鈍化效應(yīng)；結(jié)合湖南、廣西等地區(qū)農(nóng)業(yè)土壤重金屬治理經(jīng)驗來看，適當(dāng)施加硅肥，能夠?qū)d（鎘）、As（砷）等重金屬土壤固定在農(nóng)田中，避免水稻、甘蔗等作物吸收；在我國油菜產(chǎn)區(qū)，通過層層篩選獲得了兩種超積累油菜品種，分別為川油Ⅱ-10和溪口花籽，在治理Cd（鎘）金屬污染方面發(fā)揮重要作用。除此之外，有專家通過篩選北京市某前礦場周圍土壤，獲得了1株青霉菌，能夠抑制人工培養(yǎng)基中95%以上的Pb（鉛）元素，成為微生物修復(fù)技術(shù)創(chuàng)新研究的一大里程碑。

3.2 農(nóng)業(yè)重金屬污染土壤安全利用技術(shù)

相關(guān)部門在提高農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染治理重視程度的同時，也要安全利用污染程度較低的農(nóng)田。常見安全利用方式有以下幾種：

3.2.1 篩選和利用低富集品種

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，一般來說，一種作物有多個品種，不同品種對重金屬元素的富集程度和吸收程度不盡相同，相關(guān)部門可以結(jié)合國內(nèi)外出臺的相關(guān)資料，篩選出富集程度較低的農(nóng)作物品種，盡可能降低土壤重金屬污染對農(nóng)作物生長造成的損害，避免重金屬進(jìn)入食物鏈中。當(dāng)前，這種安全利用技術(shù)被廣泛應(yīng)用到輕度重金屬污染農(nóng)田生產(chǎn)中。在這一背景下，越來越多專家投入到低富集品種篩選和利用的相關(guān)研究中[6]。例如：河南地區(qū)以種植小麥為主，涉及到的小麥品種有幾十余種，通過篩選獲得了2個Pb（鉛）金屬元素低富集品種。四川以種植玉米為主，專家在21種玉米品種中，篩選出了4個Hg（汞）低富集品種、5個As（砷）低富集品種、2個Hg（汞）和As（砷）低富集品種。結(jié)合實踐來看，很多農(nóng)作物品種同時具備部分重金屬低富集和其他部分重金屬高富集的特點，種植這類作物，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)安全生產(chǎn)目標(biāo)，還能夠修復(fù)重金屬污染的土壤，有利于促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

3.2.2 調(diào)整農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)

在篩選和利用低富集品種的同時，可以通過種植其他作物代替飼用或食用作物，或者種植低富集作物代替高富集作物，這也是當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提高農(nóng)田利用率的有效措施。例如：如果農(nóng)業(yè)土壤中Cd（鎘）元素超標(biāo)，可以種植西葫蘆、番茄等鎘元素低富集作物，以此來替代白菜、大豆、萵筍等容易積累Cd（鎘）元素的作物。尤其對于中度重金屬污染或重度重金屬污染的農(nóng)田，想要在短期內(nèi)種植食用作物和飼用作物難度較大。所以，相關(guān)部門可以在利用有效治理措施修復(fù)土壤的同時，合理調(diào)整作物種植結(jié)構(gòu)。例如：浙江某示范基地通過試驗表明，在使用化學(xué)修復(fù)技術(shù)改善重度重金屬污染農(nóng)田土壤的同時，可以栽種甘蔗等作物，實現(xiàn)安全生產(chǎn)目標(biāo)。

3.2.3 科學(xué)調(diào)控農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)

第一，間作、輪作和套作技術(shù)。農(nóng)戶可以結(jié)合地區(qū)土壤條件、氣候環(huán)境、作物品種等要素，合理選擇間作、輪作或套作技術(shù)，以此來降低重金屬污染程度。這種生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用思路，是將重金屬高富集作物與重金屬低富集作物混合種植，或者先種植重金屬高富集作物，后種植重金屬低富集作物，使土壤中的重金屬元素被高富集作物吸收，從而有效保護低富集作物[7]。例如，湖南地區(qū)相關(guān)部門通過定位試驗得出以下結(jié)果：將冬種輪作模式與冬閑模式相比，前者能夠有效減少土壤中的Pb（鉛）、As（砷）、Cd（鎘）等元素，達(dá)到良好的消減效果。其中將水稻與紫云英進(jìn)行輪作，不僅能夠大幅度降低重金屬元素含量，還可以提高作物產(chǎn)量。

第二，施肥技術(shù)。首先，應(yīng)用化肥施用技術(shù)。選擇能降低重金屬含量標(biāo)準(zhǔn)的肥料施加到農(nóng)田中，能夠有效改善土壤品質(zhì)。另外，將化肥施用技術(shù)與土壤治理技術(shù)聯(lián)合使用，能夠進(jìn)一步強化土壤修復(fù)效果。其次，應(yīng)用氣肥施用技術(shù)，二氧化碳是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中較為常見的氣肥，成本較低，有利于促進(jìn)作物健康生長。將氣肥施用技術(shù)與土壤治理技術(shù)聯(lián)合使用，能夠加快重金屬高富集作物生長速度，同時增加作物產(chǎn)量。

第三，應(yīng)用生物質(zhì)焦利用技術(shù)。這種技術(shù)是隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步發(fā)展而來的，屬于新型土壤修復(fù)技術(shù)，在實際應(yīng)用中獲得了顯著成就，受到業(yè)界高度認(rèn)可。生物質(zhì)焦具備較強的重金屬離子吸附能力，能夠?qū)⑼寥乐械闹亟饘匐x子有效消除。例如：湖南省和福建省先后對生物質(zhì)焦利用技術(shù)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)能夠有效降低重金屬污染土壤中油菜對Pb（鉛）、Cd（鎘）等金屬元素的富集。

3.3 修復(fù)技術(shù)和安全利用技術(shù)的集成

隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，尤其信息技術(shù)的廣泛普及，使得重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)和安全利用技術(shù)不斷優(yōu)化和完善，并實現(xiàn)了集成目標(biāo)。例如：使用GIS系統(tǒng)分析農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染的分布特征、污染程度等要素，并在此基礎(chǔ)上對各種修復(fù)技術(shù)的使用成本進(jìn)行深入分析，確定各區(qū)塊的最佳修復(fù)手段，而后制成圖集，用來指導(dǎo)修復(fù)工作。完成以上工作后，需要對治理效果進(jìn)行評價，并總結(jié)優(yōu)勢和不足，而后加以改進(jìn)，或者將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，形成重金屬污染土壤治理復(fù)合技術(shù)，以此來提高技術(shù)適用范圍和應(yīng)用效果[8]。

4 我國農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染的治理及安全利用的未來發(fā)展趨勢

現(xiàn)階段，我國有越來越多的專家和學(xué)者投入到農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染修復(fù)和安全利用等研究活動中，并取得了顯著研究成果，已經(jīng)基本可以與發(fā)達(dá)國家保持同步。為了提高治理能力，促進(jìn)農(nóng)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，還需要國內(nèi)研究部門充分借鑒國外先進(jìn)技術(shù)和研究思路，根據(jù)我國國情，將零散、集成度較低、治理水平較差的技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和完善，并將研究結(jié)果轉(zhuǎn)換為實際運用。建議根據(jù)農(nóng)藝運籌技術(shù)、生物技術(shù)、農(nóng)田調(diào)控技術(shù)等新興技術(shù)，研發(fā)操作便捷、副作用小、成本較低的技術(shù)，確保滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際需求。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建健全、完善的重金屬污染土壤修復(fù)體系和機制，為生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)工作奠定良好基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語

綜上所述，自然環(huán)境的不斷變化以及人類活動的頻繁干預(yù)，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染問題日益嚴(yán)峻，不僅制約了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟健康發(fā)展，還無法滿足人們健康飲食需求。對此，需要相關(guān)部門加大農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染治理力度，提高農(nóng)田安全利用水平，為生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)提供保障，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。