耕地重金属污染状况及安全利用措施

何 勇，李柏桥，向薇薇，王茂理，黄 波

(四川省绵阳市农业科学研究院,四川 绵阳 621023)

1 引言

目前我国耕地重金属污染形势日益严峻。化肥、农药的大量使用，灌溉污水、固体废弃物、工矿企业无序排放，污染了耕地环境，致使耕地生产力退化，农作物减产，农产品品质降低，严重威胁我国生态环境安全和粮食安全，影响到农业生产的可持续发展[1]。在所有重金属污染中,最为严重的是镉污染。作为毒性最强的重金属元素之一，镉对动植物的危害巨大，过量的镉积累在土壤中会抑制作物的生长发育，并通过可食部分由食物链进入人体，影响到人体的健康[2]。因此，土壤重金属污染，尤其是镉污染，越来越受到人们的重视。

四川省在全省范围内开展了土壤污染状况调查，随后四川省国土资源厅发布了《四川省土壤污染状况调查公报》。根据《四川省土壤污染状况调查公报》，全省土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，土壤总的点位超标率为28.7%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为22.6%、3.41%、1.59%和1.07%。污染类型以无机型为主，占全部超标点位的93.9%。从污染分布情况看，攀西地区、成都平原区、川南地区等部分区域土壤污染问题较为突出，同时，镉是四川省土壤污染的主要特征污染物。本文基于公开的数据信息，对四川省土壤污染状况进行了分析，并重点对如何减少镉大米给出农艺措施建议，以期为后续污染治理提供理论依据和参考。

2 四川省镉污染状况

四川省镉污染较为严重。根据公报，在镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种无机污染物点位超标率中，镉为20.8%，其它7种无机污染物点位超标率总和为19.87%，镉点位超标率超过了其它7种无机污染物总和，镉污染最重。

2.1 耕地土壤的环境质量

根据《2016四川省国土资源公报》，全省耕地面积674万hm2，按照轻微、轻度、中度的点位比例的总和是33.12%，若以点位污染比例来折算污染面积，全省有1/3的耕地面积受到了轻中度污染，尤其是镉的污染。

2.2 镉大米事件频发

根据国土资源部统计，目前全国耕种土地面积的10%以上已受重金属污染。水稻对镉的吸附能力很强，只要土壤中受到了镉污染，容易导致大米中镉含量超标，因此大米中镉含量不得超过0.2mg/kg，否则就不能食用。中国地质大学2008年研究表明，绵竹、什邡等地居民大米、小麦镉摄入量均超标2～10倍[3]。而我国人均大米消费量要远超其他国家，因此，减少镉大米产生，保护农产品产地环境应该引起足够的重视。

2.3 镉大米的危害

日本在二十世纪发生的“痛痛病”公害事件就是因为河流被含镉污水污染后，河水、稻米、鱼虾中富集大量的镉，然后又通过食物链，使这些镉进入人体积累下来。病人骨质疏松、骨骼萎缩、关节疼痛，病态十分凄惨；过量食入镉会堆积在肾脏，造成肾小管损伤，出现糖尿病，直至肾衰竭。镉的半衰期长达30年，到目前为止尚无特效的方法治疗镉中毒。

3 减少镉大米的农艺措施

根据全国土壤污染详查、农业部农产品产地土壤重金属污染普查和四川省土壤污染状况调查公报等结果，把农用地土壤环境质量类别划定为三类：未污染和轻微污染-优先保护；轻度和中度污染-安全利用；重度污染-严格管控。对安全利用类，通过一些农艺措施的实施，减少镉对农作物的吸收。

3.1 推广低吸附品种

推广低吸附品种是解决农产品安全最直接、最经济、最有效的途径之一。该项技术简单，不增加农民工序与劳动强度，比较容易落实到位，在大面积应用中效果比较理想。对于粮食主产区的区域，水稻选择德香4103、泸优9803、川优6203等品种，玉米选择川单15、雅玉10和正红311等品种。种植番茄、西葫芦、甘蓝等来替代易积累镉的作物种类，如白菜、菠菜、莴笋等。

3.2 秸秆移除

在中度污染的土壤上，产生的农作物秸秆镉含量较高，为避免秸秆对耕地土壤带来二次污染，要尽可能移除，逐渐提高土壤质量。如水稻秸秆，采取低位收割法，将稻草留茬高度控制在5cm以下，结合拾捡打捆措施，对秸秆进行妥善处理。

3.3 土壤调理技术

在中度污染土壤，土壤pH值小于6.5的情况下，施用石灰，能有效降低重金属的活性，同时在不影响土壤供肥的情况下，选择具有降低土壤重金属污染的功能肥料，如钙镁磷肥、碳铵等。

在有条件增施有机肥区域，尽可能增施有机肥，提高土壤有机质含量，降低土壤中镉的生物活性。

3.4 淹水灌溉

采用淹水栽培，是一项费省效宏的措施，能够较大幅度降低土壤中镉的活性，减少稻米镉含量。要求在水稻分蘖初期至收割前7d，田块都要淹水灌溉且要达到2～5cm深，分蘖盛期前实行浅水灌溉，分蘖盛期后进行淹水灌溉，收获前1周才可以排干田面积水，方便收割。

3.5 深耕翻土

镉主要分布在土壤耕作层，耕翻土层，即采用深耕，将上下土层翻动混合，使表层土壤污染物含量减低，这种方法动土量较少，可以有效的降低表层土壤的镉含量，从而达到农产品安全。

3.6 超富集植物萃取

重金属在作物体内分配规律是根>茎叶>籽实，所以种植一些植株高大、根系发达、生长速度快、生物量高的作物，能够较好的吸收土壤中的重金属，如芸苔属植物(印度芥菜)、工业用大麻等。

3.7 叶面喷施硅肥或微量元素肥

在水稻孕穗期至灌浆期喷施含硅肥、螯合铁、腐植酸、镁等水溶性肥料，喷施1～2次，阻控重金属向稻米转移。

3.8 农业生态

合理利用农业生态系统工程措施，也可以保持土壤的肥力，防止土壤重金属污染，提高土壤质量，如种植非食用作物(花卉、蓖麻、种草、种树)；也可以繁育水稻、玉米、油菜种子或者种植非食用作物高粱和玉米；冬季空闲地种植紫云英等绿肥都具有较好的消减效果。

3.9 替代种植

根据区域气候、土壤类型、质地、轮作方式、主要粮食和经济作物，选择可替代的安全生产作物种类。也可采用休耕措施，在休耕期间，优先种植生物量高、吸收积累作用强的植物，不改变耕地性质。经检验达标前，严禁种植食用农产品。

可进行作物替代种植的作物种类主要有3大类，以多年生经济作物为主，具体作物种类如下：①粮油作物：玉米、油菜、酒用高粱、向日葵、芝麻。②经济作物：苎麻、棉花、蚕桑、果树、花卉、苗木等。③水稻种子生产。

4 结论及建议

治理土壤镉污染，减少镉大米，需要根据当地土壤镉污染的实际情况采取适宜措施，以达到最好的治理效果。在镉污染治理过程中，根据我们的已有经验，给出以下几点建议。

4.1 保证人员安全

在施用土壤调理剂时，尤其是生石灰，人员一定要经过培训后再操作。

4.2 用量要适度

大量的石灰应用会引起土壤板结，影响农作物生长，据研究，高石灰用量可造成土壤元素流失，反而增加了稻米镉富集水平，同时大量施用石灰后壤复酸化现象会显著增加。

4.3 控制与消除土壤污染源，是防止污染的根本措施

土壤对污染物具有一定的净化处理能力。控制土壤污染源，即控制进入土壤中的污染物的数量与速度，通过其自然净化作用而不致引起土壤污染。

4.4 对工业“三废”进行回收处理，化害为利

对所排放的“三废”要进行净化处理，并严格控制污染物排放量与浓度，使之符合排放标准。

4.5 要加强对灌溉污水的水质监测

对污水进行灌溉的污灌区，了解水中污染物质的成分、含量及其动态，避免带有不易降解的高残留的污染物随水进入土壤，引起土壤污染。

4.6 禁止或限制使用剧毒，高残留性农药，大力发展高效、低毒、低残留农药，发展生物防治措施

例如禁止使用虽是低残留，但急性、毒性大的农药。禁止使用高残留的有机氯农药。

4.7 增加土壤有机质含量

以增加与改善土壤胶体的种类与数量，增加土壤对有害物质的吸附能力与吸附量，从而减少污染物在土壤中的活性。