农田土壤重金属污染状况及修复技术研究

张晓艺

（上海环境绿色生态修复科技有限公司，上海 200232）

近年来，矿产资源的开发力度不断地增大，工业的发展速度不断地加快，各种化学农药制品的使用不断地增多，其中含有的重金属会通过各种途径进入环境中，造成环境污染，尤其是对土壤的污染较为严重。众所周知，重金属对农田土壤的污染会影响农作物的质量，危害人们的健康生活。另外，被重金属污染过的土壤可能会在风的作用下进入空气中和水中，进而加重空气污染，污染饮用水。重金属污染物在自然界中是不能够通过化学作用或者生物降解作用被消耗的。土壤中的重金属会通过食物链在人体内、动植物体内积累，影响食品安全和人体健康[1-2]。所以，对农田土壤重金属污染状况的了解极其重要，重金属污染物的修复技术也是国内外一直关注的重点。国家相关部门应该加强对农田土壤重金属污染的修复技术研究，将重金属污染带来的伤害降低到最小。

1 农田土壤重金属污染状况

目前，我国很多地方的土壤重金属污染已经非常严重，其土壤中的As、Ni、Pb、Cu 等重金属已经超出土壤的正常承载水平。研究发现，我国遭受重金属污染的城市很多，大概有330 个重度的重金属污染区，受重度污染的土壤面积不断扩大，很多农作物受到污染。在很多城市的郊区，土壤中的重金属污染较为严重[3-5]。例如，南京郊区土壤重金属污染较为严重，土壤中Hg 的含量严重超标。同样受污染的城市还有很多，北京郊区土壤重金属污染同样严重，Pb、Cd、Hg 的含量均已超标。所以，人们必须高度关注农田土壤重金属污染状况。

2 农田土壤重金属污染来源

2.1 污水农灌

污水农灌指的是利用城市中受污染的地下水、工业废水以及一些污染物超标的地表水进行农作物的灌溉。在国外，污水农灌具有很久远的历史。德国、波兰等国都曾长期采用污水进行农灌，农田土壤测试结果表明，其土壤中Zn、Cd、Cu、As 的含量较多，土壤中的盐分堆积也较多。而长期使用污水灌溉，会导致农作物中的重金属含量严重超标。

随着经济的发展，我国居民的用水量也不断增多，所以，为了解决灌溉问题，我国很多农民会选择用污水进行灌溉。但是，污水中的重金属也会随之渗入农田中，污染土壤，进而使得农作物的重金属含量超标。如果长期食用在这样环境中生长的农作物，人体内的重金属含量可能会超出自身负荷[6-8]。例如，保定、西安、郑州、兰州、北京等地曾长期使用污水进行灌溉，农田土壤和农作物的重金属含量较高，如果长期食用，会影响人体健康。所以要摒弃使用污水进行农田灌溉。

2.2 废气飘尘

土壤重金属污染与废气飘尘有一定关系。汽车每天都会排放很多尾气，工业生产也会排放一定量的有害气体，这些气体中含有很多重金属元素，它们在空气中漂浮，然后随着降水进入农田，造成土壤污染。工业废气和汽车尾气是农田土壤重金属污染的重要成因。重金属颗粒在大气中漂浮，随着降水进入农田，对农田土壤造成污染，最后使得土壤重金属含量超标。研究人员对抚顺市不同类型大气中的PM10 颗粒中11种重金属含量进行分析，结果发现，Pb、Co、Ni、Mn、Cr、Cu 和Zn 分别是其土壤本底值的39、312、5.7、291、56、135 和777 倍。污染物主要来源是汽车尾气排放、工业气体排放和煤炭燃烧等[9-12]。

重金属冶炼和矿山开采产生的有害气体也是造成农田污染的原因。汽车尾气会对道路两侧的农田土壤造成一定污染，通常，道路两侧Co、Pb、Cu、Cd、Cr、Ni、As、Hg、Zn、Se 和Mn 等 重 金 属 元 素含量要高于远离道路两侧的地方。研究表明，北京、上海等地的农田重金属主要来自交通污染，污染农田种植的农作物，其重金属含量普遍超出正常值，一旦误食可能危害人体健康[13-15]。

2.3 农业生产带来的污染

当前，农民普遍使用化肥、农药等来促进农作物生长，但是长期使用，化肥、农药中的重金属会污染土壤。目前，我国大部分地区已经禁止使用含有As成分的农药。但是，还有很多农药含有其他重金属元素，这些农药仍然在我国使用，例如，波尔多液、福美锌等农药含有Cu 和Zn，它们并没有被禁用。每年，大量重金属元素随农药进入土壤中，不可忽视。另外，现在越来越多的农民使用地膜或塑料棚，如果它们没有被很好地收集，其中含有的重金属元素也会遗留在土壤中[16-17]。

3 农田土壤重金属污染的治理技术

目前，我国农田土壤重金属污染的治理技术主要有物理手段、化学手段、农业生态手段以及联合修复技术等。

3.1 工程措施

人们可以利用工程措施来减轻重金属对农田土壤及农作物的污染。例如，向被污染的土壤中加入清洁土壤，将二者混合来降低单位土壤中的重金属含量，达到稀释的效果；在受重金属污染的土壤表层覆盖清洁土壤，让农作物在清洁土壤上成长；利用工具去除受污染土壤的表层覆土。但是，上述工程措施都治标不治本，并不能从根本上解决农田土壤重金属污染问题，也不适用于污染严重的土壤。

3.2 热脱附修复技术

利用热脱附修复技术对土壤进行加热，一些具有挥发性的重金属就会从土壤中挥发出来，如Se、Hg 等。但是，在加热过程中，土壤中的铁锰氧化物会变成残渣态或酸溶解态，改变土壤性质，对土壤产生不良影响。所以，这种技术只适用于被具有挥发性的重金属污染过的土壤，不适用于其他性质的土壤。

3.3 生物修复技术

人们可以利用生物对土壤进行修复。部分动植物和微生物在新陈代谢的过程中可以吸收一定的重金属，改变土壤中的生物形态，减轻重金属的危害[18-20]。例如，老鼠、蚯蚓等对土壤中的重金属具有富集作用。另外，土壤中的微生物对重金属具有吸附作用，一些植物也可以对重金属进行富集。生物修复技术能降低土壤中的重金属含量，改善土壤性质。

植物修复是指利用具有重金属耐性的植物来降低土壤中重金属的移动性，进而降低重金属进入人体的可能性。植物主要是通过根部来进行重金属的积累和沉淀的，以此转化重金属的形态；或者通过根部的吸附作用来固定重金属，进而降低重金属对土壤地下水和周围农田污染的可能性。此外，植物的根部能够分泌一些物质，这些物质能够改变土壤的根际环境，使一些重金属的形态发生改变，进而降低这些重金属的危害。

目前，在治理重金属污染时，我国部分地区会利用麻疯树、芦苇、芦竹、纤维大麻以及红麻等经济植物，对重金属污染的农田进行植物修复。植物稳定修复只限制重金属的移动性，将其保留在土壤中，所以存在潜在风险。值得注意的是，若与原位化学钝化技术相结合，植物稳定修复可能会显示更大的应用潜力，这需要相关人员进行进一步的研究。

动物修复指的是利用土壤中某些低等动物（如蚯蚓和鼠类等）吸收土壤中重金属。部分土壤动物可以吸收和转移土壤中的重金属，从而降低其重金属含量。研究发现，蚯蚓还可改良土壤，保持土壤肥力。但是，动物修复技术不能处理高浓度重金属污染的土壤。除了蚯蚓以外，其他土壤动物的修复能力有待进一步研究。

4 结语

农田土壤的重金属污染治理是一个漫长的过程，可能需要很多年才能看到成效，而且有些措施治标不治本，不能从根本上解决问题。所以，对于农田土壤重金属污染的治理，最好从源头做起，控制好污 染源。