施加改良剂对土壤重金属固定效果的研究进展

2020-05-26孟庆欢

科技创新导报 2020年4期

摘要：当前我国农田土壤中重金属污染严重，根据相关研究，施加改良剂对土壤中重金属有一定的固定效果。本文根据近些年国内相关研究进展，总结农田土壤中重金属的来源，指出重金属的危害作用，在对不同改良剂的改良效果进行分析总结的基础上，对以后相关研究的开展方向提出了展望。

关键词：改良剂土壤重金属污染

中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）02（a）-0132-02

当前我国环境污染问题日益严重、生态修复工作举步维艰，呈现出环境生态保护问题与国家经济健康发展不协调的一面。长三角地区水环境质量堪忧，京津冀近年来雾霾频发，全国多地自然地质灾害又时有发生，这都成为影响人类生活、生存的环境问题;在众多环境问题中，土壤重金属污染因其相对大气和水环境污染，具有污染时间长、污染范围广、治理方法更加复杂的特点，农田土壤更是直接影响百姓餐桌饮食健康问题。研究农田土壤中重金属污染治理固定方法，掌握最新研究动态对于环境监测部门和农业管理部门来说变得十分必要。

1 农田土壤重金属污染现状

1.1 重金属的来源

全世界每年大约向自然生态环境排放的重金属数量惊人，据农业部调查显示，我国污灌区中遭受重金属污染的土地面积就已多达90hm2。土壤中潜在的重金属一方面来源于成土母质，更主要的是源于人类活动的污染，比如为了提高粮食产量，人类过度地向土壤中施入含有重金属的化肥等养料，当然也存在两种来源复合污染的可能。王玲梅和徐友宁等选择矿区附近农田为研究对象，研究发现土壤中重金属含量与周边人类生产环境密切相关[1]。不同地区、不同生产环境下，农田土壤中重金属来源有所差异，土壤本身母质中含有一定的含量的重金属，但当前人类生产活动所排放的重金属更应引起环保和农业部门的重视。

1.2 重金属的危害

土壤是生活环境中重要的组成部分，而农田土壤更是人类生存能源的补给站，人类生存需要所需的食物生长无一例外不需要土壤的参与。土壤中的重金属分为有效态和非有效态，由于土壤自净能力有限，当土壤中重金属浓度超过其自净能力时，有效态重金属元素可以通过迁移转化进入植物根、茎、叶，通过人类食用、皮肤吸收等作用进入人体，对人体健康构成威胁。

重金属污染具有一定的隐蔽性，植物生长过程中吸收的重金属含量较低，但被人类食用后在体内长期积累，随着时间的慢慢推移，逐步危害人类健康。据调查，目前我国有11个省份存在土壤重金属镉污染，每年生产的大米多达5万t存在镉污染情况[2]，污染范围大，数量多，现已成为我国当前急需治理的环境难题之一。

2 治理效果研究进展

土壤重金属治理措施包括物理修复、化学修复、植物修复以及微生物修复等，由于我国土地利用形势多样，各种修复方式可操作性不尽相同。目前，通过向土壤中施加改良剂，改变土壤的物理和化学性质，降低土壤中重金属离子的有效态浓度，将其固定在土壤中使其不被植物吸收利用成为当前广大环境工作者的主要研究方向。

2.1 改良剂的种类

土壤修复治理改良剂种类繁多，主要分为无机改良剂和有机改良剂。而无机改良剂主要是一些碱性物料和存在于自然界中的粘土矿物，主要以石灰、碳酸钙、钢渣、沸石等居多;无机改良剂的作用机理主要是通过酸碱作用改变土壤的离子交换量、酸碱度、溶解度等化学指标，将重金属元素固定在土壤中，从而减少人类因饮食所造成的危害。

有机改良剂一般直接来源于自然界或经过人类加工制成含丰富有机质的物料;据研究发现土壤有机质对重金属具有吸附作用，所以土壤中有机质的含量直接关系到重金属的形态转化效果，这类有机改良剂主要有作物秸秆、树木落叶、动物粪便以及一些固体污泥为主。

2.2 治理效果的研究进展

近年来，我国专家学者广泛开展了对施用改良剂改善土壤重金属污染状况的研究。目前，大多数学者开展研究选取的改良劑以生物炭、沸石、磷酸盐、石灰以及污泥等为主要研究方向。

谢飞、熊侍娟等对沸石吸附土壤中重金属Cd效果的研究[3-4]，实验发现，在土壤中添加沸石能有效降低土壤中有效态重金属Cd的含量，并且随着培养时间的延长土壤中的Cd呈现下降趋势，原因可能是由于添加沸石后有效地提高了土壤的阳离子交换量，使土壤对重金属的吸附能力增强;雷鸣等通过盆栽实验研究了磷酸二氢钠以及羟基磷灰石在水稻田土壤中对重金属的作用，研究结果表明，二者都提高了土壤酸碱度，降低了土壤中重金属可交换态的含量[5];刘孝利等发现生物炭和石灰都对重金属Cd、Pb、Zn有良好的固化效果，可显著降低土壤中重金属有效态含量，但单独施用生物炭对可溶态重金属含量降低效果更明显[6]。宋琳琳等采用BRC浸泡法和盆栽实验探究了污泥对土壤中重金属Cu、Cd、Pb、Zn的固化作用，研究结果表明污泥对不同种类重金属的固化效果不同，添加污泥后土壤中Pb的生物有效态含量明显降低，而重金属Cd、Zn的含量显著增加[7];张晓琳等分别向土壤中添加了不同含量的污泥并分析了Cu、Cd、Pb、Zn四种重金属的不同形态，发现添加污泥后，土壤中重金属残渣态含量曾多，有效态含量出现明显降低[8]。

研究发现，土壤中添加不同剂量改良剂后，大多对土壤中重金属含量起到了一定的固定作用，改变了重金属在土壤中的形态，抑制植物对重金属的吸收，减少重金属在土壤-植物系统中的转化能力。

3 展望

目前研究结果表明，农田土壤中施加改良剂能够改变重金属形态，有显著的固化作用效果，这对当前我国的土壤污染有较强的科学研究价值;但是面对当前我国的土壤污染形势，由于土壤污染的复杂性，治理土壤污染还很困难，环境保护和农业科研工作者还有许多工作要做：

1.当前施用改良剂治理土壤中重金属的研究大都为单施或两种改良剂配施，对于多种改良剂混合以及无机改良剂和有机改良剂混合施用研究尚少。

2.改良剂选取以及施用过程中应注意使用成本和生态环境保护，防止造成不必要的浪费和二次污染，应以开展废物利用为主，例如秸秆、动物粪便等可供再生利用资源。

3.目前大多数研究停留在盆栽实验阶段，在农田中实际操作尚少，由于土壤污染相对复杂，存在多种污染复合形式，施加改良剂在实际农田土壤中的具体固定效果有待于进一步研究。

参考文献

[1] 王玲梅，韦朝阳，杨林生等.矿冶区周边水稻对不同来源重金属污染的指示作用[J].生态毒理学报，2009，4（3）：373-381.

[2] 杨秀红，胡振琪，张迎等.利用工业矿物治理重金属污染土壤的探讨[J].金属矿山，2003，3：52-55.

[3] 谢飞，梁成华，孟庆欢等.添加天然沸石和石灰对土壤镉邢台转化的影响[J].环境工程学报， 2014，8 （8）： 3505-3510.

[4] 熊仕娟，徐卫红，谢文文等.纳米沸石对土壤Cd形态及大白菜Cd吸收的影响[J].环境科学，2015，36（12）：4630-4641.

[5] 雷鸣，曾敏，胡立琼等.不同含磷物质对重金属污染土壤-水稻系统中重金属迁移的影响[J].环境科学学报，2014，34（6）：1527-1533.