农田土壤重金属污染钝化修复技术研究进展

郑子乔

摘 要：当各国都在激烈地追求城市化和工业化的进展时，却忽略对农田土壤的污染状况，导致农田土壤重金属污染问题愈加严重。我国自改革开放以来，经济发展的势头超越很多工业大国，但与此同时我国面临着严峻的环境污染问题。造成大气污染、水污染及农田污染程度加深的原因是由于我国重工业产地的大量修建，盲目追求重工业产量的对内需求和对外输送。本文就目前我国面临的农田土壤污染状况分析农田土壤污染修复技术及研究进展。

关键词：农田土壤；重金属污染；钝化；修复技术；进展

土壤的成分为矿物质、有机质、土壤溶液及空气与水的混合物，土壤溶液是大气中的植物根须及土壤微生物吸取养分的重要媒介，也是污染物进入土壤的主要途径。其中土壤重金属污染是最为严重和持久的污染源头，重金属污染物主要含有铬、汞、砷等严重危害生物的重金属颗粒，以及有一定毒性的铜、锌等元素。污染物的来源极其广泛，主要来源有采矿厂的废渣倾倒、农田灌溉残留的农药、生活垃圾如废弃电池、未经处理的污水排放和大气沉降。排放物的有害元素由土壤表层逐渐深入到土壤内层，常年堆积会彻底破坏土质结构导致土壤的原有成分被强制改变。

残留在土壤中的重金属不会随着年月的增加而逐渐消失，反而会更加顽固的残留在土壤结构中。土壤重金属的来源有人为和自然两种，人为因素是造成土壤重金属污染的重大原因。重金属的毒性不受重金属的含量多少控制，取决于重金属在土壤中的存在形态。其存在形态有以下几种：水溶态；碳酸盐结合态；离子态；有机结合态；残留态。随着周围环境的改变如大气温度和湿度，各个形态之间可以相互转化，水溶态和残留态的毒性最强，活跃度最高，浸入到植物体内的能力最强。目前各国的研究学者都在致力于如何消融和降解这些顽固的重金属污染物。随着中国人口的猛增，工业化和农业化正在加快进程以满足当今人类的生产需求，城镇化建设的步伐紧随其后，人类的生产活动正在改变人与自然的和谐相处模式。

纵观中国农业和工业发展史，目前的农田灌溉和农田除害都采用农药喷洒的形式进行，化肥及农药的长期使用使得堆积在土壤中的重金属沉降在土壤中。愈来愈多的潜在性有毒物质正在渗透到生物圈，其中有一半的有毒物质浸入土壤圈，造成未经处理的重金属物污染地下水的水质和生态物种的栖息地，这对人类的生命健康和生态环境的自净能力构成极大地威胁。铬、硒、砷、汞、铅被称为重金属污染物的“五毒”，当在受以上“五毒”污染的土壤上种植农作物时，植物会被迫吸收这些有毒物质，通过食物链的传播会直接或间接地危害到人类的健康，造成人类的罕见疾病以及中毒现象的发生。2015年我国环保局公开发表名为《全国土壤污染状况调查公报》的文章，公报明确指出：我国土壤总污染的超标率为16.1%，土壤受污染的原因是重金属污染物的排放，占超标位率的85%。因此有必要采取措施对受重金属污染的土壤进行修复技术，修复技术的分类方式有以下几种。按学科分为：生物修复、化学修复和物理修复；按修复场地分为：就地修复和离地修复；使用钝化剂原地修复。

一、物理修复

1.换土法。换土法是所有土壤修复技术中最为简易的方式，其原理为：将新鲜的未受污染的土壤替换原先受污染的土壤，减少残留在原先受污染的土壤中重金属的百分含量。换土法的主要方法有两种：其一为翻土：用挖掘机将受污染的土壤深翻，将聚集在土壤表层及内部的重金属污染物分散稀释。其二为换土：用翻土机翻走受污染的土壤，用未受污染的土壤填补之前挖走的土壤。

2.玻璃化技术。将受重金属污染的土壤置于高温高压的条件下，用特殊溶液喷淋土壤表层，其目的是将土壤中的重金属固化成为玻璃形态，阻止重金属以游离形式扩散到其它土壤中，稳定土壤中的重金属。此项技术的适用范围狭窄常用于小面积受污染土壤的修复，并且不能完全消除重金属残留物。

3.电动修复。将受污染的土壤溶解于电解液中，并置于带有正负两极的电极中，在电极两端施加电流方向相反的交流电。溶于电解液中的重金属离子由于电力的吸引便会运动到电极的正极或负极，经过一段时间电解液中的电荷电量正负抵消达到平衡，再将电极两端的重金属离子收集起来便可以达到净化土壤的目的。电动修复技术能将土壤中的重金属全部收集，但需要的成本较高且技术要求较为严格，通常也用于小面积的土壤净化。

二、生物修复

1.微生物修复法。从事重金属降解技术领域的专业人士指出：存在一些微生物它们能够自动分解重金属并将重金属转变为无毒无害的无机物质，使得土壤中的重金属残留量为零。研究此种微生物的生活条件，在土壤中为其营造同样的生活条件，将实验室培养的微生物转移到该土壤中就可利用微生物的这一性能将受重金属污染的土壤转化为清洁的土质，在土壤中种植的作物不再含有任何重金属成分，便不会对人类的生命健康造成危害。这是一项既经济又可行的生物修复技术。

2.植物修复。《中国植物学研究目录》一文中指出：某些植物喜好重金属并能吸收重金属。利用植物的这一偏好性便可将存在重金属污染的土壤修复。植物修复技术的优势有以下方面：成本低廉，后期可将植物吸收的重金属提取出来重复利用；对环境起到很大的美化作用；植物可以改善土质为土壤圈中的微生物带来天然的养料。但此项技术也存在缺陷：植物吸收重金属的能力毕竟有限，且此種植物的栽种需要具备一定的后天条件如养料和温度，植物生长周期缓慢也难以满足快速修复的要求。

三、钝化剂修复法

科学家提出钝化剂可以起到修复农田土壤重金属污染物的作用。钝化剂的类型分为：有机型、无机型及有机-无机复合型。有机钝化剂即是禽畜粪便，城市污泥等；无机钝化剂有腐烂植物，腐殖酸，碳酸盐等；复合型钝化剂有活性土，污水污泥等。钝化机理为：钝化剂对重金属起络合、截留、固化的作用，利用钝化剂的这一机理便可将污染物滞留在土壤中，阻碍了重金属的流动。某些无机型钝化剂还可将土壤中的重金属降解为无毒的无机物质。钝化剂的来源极为广泛而且有机钝化剂不需任何成本便可将土壤中的重金属固化，还可以作为土壤的养分供植物的生长需要，钝化剂的使用具有着双重的优势，天然的钝化剂既不会破坏原有的土质结构还有利于土壤重金属成分的降低。

四、结语

农田土壤受重金属污染的这一问题会严重阻碍我国经济的发展，解决这一问题刻不容缓，但也需要时间。农业向来是支撑我国经济实现飞跃的一大原因，同时农产品也满足人类的生活需求。工业化会带来很大的经济效益，势必给生态环境带来难以修复的问题。目前各国研究学者都在研究如何减少土壤中重金属成分的课题，较为成熟的修复技术在改善土壤有害成分上起到重要意义，为本就土地稀缺的地区做出极大的贡献。

参考文献：

[1] 宁皎莹，周根娣，周春儿等. 农田土壤重金属污染钝化修复技术研究进展[J]. 杭州师范大学学报（自然科学版）， 2016， 15（2）：156-162.

[2] 宁皎莹等. "农田土壤重金属污染钝化修复技术研究进展." 杭州师范大学学报（自然科学版） 15.2（2016）：156-162.

[3] 宁皎莹，周根娣，周春儿，和苗苗. （2016）. 农田土壤重金属污染钝化修复技术研究进展. 杭州师范大学学报（自然科学版）， 15（2）， 156-162.