土壤农药污染现状调查及修复技术研究进展

赵泽宇

（西北农林科技大学资源环境学院 陕西咸阳 712100）

在现代农业不断发展的背景下，全世界对农药的需求也在不断增加。农药的种类繁多，按照用途可分为除草剂、除菌剂、杀虫剂、植物生长调节剂等，在杀虫除草和提高粮、棉、果、油的产量方面起到了重要的作用。但由于对农药的过度使用甚至滥用导致了严重的农药残留和土壤污染问题，农药已成为影响人类正常农业活动和身体健康的一类有机污染物。以应用广泛的有机氯农药为例，其化学性质稳定，可以在环境内长时间残留，因而长时间使用会对土壤造成严重的污染；同时，因为其可溶于脂肪并能够在脂肪中蓄积的特性，可对人体健康造成巨大的伤害。环境中的农药可以通过直接施用、由植物作物传递、大气沉降和动植物残体传递等途径进入土壤，土壤中的农药除了可以被微生物降解或被土壤颗粒吸附残留，部分农药还可以通过挥发而进入大气或通过淋溶而进入地下水，造成二次污染。针对农药的残留时间、农药施用的广泛程度、农药污染的严重性，土壤农药污染的治理实施也更加紧迫。

1 土壤农药污染现状

我国生态环境部与自然资源部于2014年4月17日联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，当前我国土壤存在有机型污染较为严重的问题，有机污染物超标情况仅次于重金属污染。其中，有机氯农药六六六（六氯环己烷）、滴滴涕（双对氯苯基三氯乙烷）、多环芳烃的点位超标率分别为0.5%、1.9%、1.4%。其中，滴滴涕的重度污染点位比例高达0.25%。滴滴涕是耕地和林地的主要污染物，六六六是林地的主要污染物，多环芳烃是耕地的主要污染物。

2 土壤农药污染修复技术

2.1 物理修复技术

蒸汽浸提修复技术是主要的物理修复技术，是通过降低受污染环境内土壤缝隙的蒸气压，从而使土壤中的污染物转化为蒸气并从土壤中消除，再对废气进行收集、处理的技术。该技术具备可原位操作、对土壤干扰较小、成本较低等优点，且因其对挥发性有机物的处理非常有效，所以对农药污染土壤的修复效果较为突出。同时，在不同的土壤性质条件下，该技术还衍生出了两相浸提系统、热量增强式土壤蒸汽浸提系统等，可以解决因地下水位高影响浸提或因土壤腐殖质含量高吸附有机污染物等问题。Poppendieck[1]等发现，只要满足土壤温度上升至污染物饱和蒸汽压大于70 Pa，即可去除包括农药在内的大部分有机污染物。

2.2 化学修复技术

2.2.1 化学淋洗修复技术

化学淋洗修复技术是通过向土壤中施加化学或生物化学溶剂，经过溶解、螯合等过程促进污染物的迁移，并最终将包含污染物的淋溶液提取、处理的技术。化学淋洗修复技术分为原位修复技术和异位修复技术，其中，异位淋洗修复技术是将污染土壤挖出后，再进行清洗并处理废液，最后将土壤回填的修复方式，相较于原位淋洗修复技术有处理效果更好、适用于各种性质土壤等优点，但成本较高。

化学淋洗修复技术具有能去除大量污染物、限制污染物的扩散范围、成本较低等优点，且运用不同的淋洗剂可以处理范围较广泛的受污染土壤。但该技术也存在淋洗液处理效率低、易造成二次污染等问题。叶茂［2］等发现，石油醚类有机溶剂在5%～10%的低浓度淋洗剂使用范围下能处理高浓度有机氯农药（滴滴涕）污染土壤，淋洗效率较高。Roy等[3]应用生物表面活性剂于受有机氯农药（六六六）污染土壤的清洗并发现，1.0%的生物表面活性剂溶液的淋洗效率可达到清水的100 倍。

2.2.2 化学氧化修复技术

化学氧化修复技术是通过向受污染土壤中加入化学试剂，通过氧化反应分解环境中的污染物，使其降解或转化为低毒、低迁移性的物质的技术，主要的化学氧化修复剂包括ClO2、KMnO4、H2O2等。化学氧化修复工作完成后一般仅在原先污染区域留下水、CO2等无害的化学反应产物，且无须将反应液泵出后进一步处理，没有造成二次污染的风险，因此，在土壤农药污染修复工程方面具有一定的成本优势和环境效益[4]。曹梦华等[5]研究Fenton氧化法对某农药厂旧址的实际有机氯农药污染土壤的修复效果，在其实验范围内的最优工艺条件下，该技术对土壤中六六六、滴滴涕的去除率均可达到80%以上。

2.3 生物修复技术

2.3.1 植物修复技术

植物修复技术是通过部分植物对某些化学元素或成分的忍耐性和超量富集性，利用植物及其根际圈微生物体系使环境中的污染物发生被吸收、挥发、降解或转化等过程，从而实现土壤修复的技术。该技术具备对环境扰动小、可提升土壤肥力、成本较低等优点，但也存在受植物栽培及生长限制、可能造成生态影响的不确定性等弊端。植物修复技术处理污染土壤中的农药残留主要是通过几种途径：植物直接吸收并降解污染物；通过酶的作用促进污染物的生物转化或直接分解农药残留物；植物根际微生物对有机污染物的降解作用和矿化作用。安凤春等[6]研究不同种类草在不同质量浓度的滴滴涕及其主要降解产物污染土壤中的修复能力。种草3个月后，滴滴涕及其主要降解产物总含量最高可降低73.0%。

2.3.2 微生物修复技术

微生物修复技术是在人为条件干预的情况下，利用自然环境中本来存在的微生物或添加人为筛选、改良过的特效微生物在土壤中的新陈代谢活动分解污染物，从而修复受污染土壤。微生物对农药的降解是消除土壤中农药残留最主要、最彻底的净化途径，又因其环境友好、成本较低，可同时处理受污染的土壤和地下水等优点，具备良好的发展前景。微生物修复农药污染土壤的过程较为复杂，且反应较多，其中较为重要的反应过程包括氧化、还原、水解、酯化等。对农药有一定降解能力的微生物包括细菌类、放线菌类、真菌类等。徐莉等[7]通过溶液摇瓶实验研究苜蓿根瘤菌对有机氯农药（三氯代联苯单体及多氯联苯混合物）的转化、分解能力，发现苜蓿根瘤菌对三氯代联苯的降解效率可高达98.15%，且具备降解转化多种多氯联苯的能力。陈健等以修复土壤有机磷农药污染为出发点，通过实地土壤筛选得到降解能力强、生理性状稳定的抗性菌株，经培养后用于对硫磷、氯氰菊酯等农药的生物降解，结果表明：微生物降解土壤中的残留农药可作为具备一定开发前景的有效技术。

2.4 植物—微生物联合修复技术

在土壤环境中，植物的分泌物和酶有利于微生物的生命活动，促进其降解农药的过程；微生物可以通过降解有机物等过程为植物的生长提供营养。因而，在两者的相互促进下，农药在土壤中的降解效率提高，具备成本低、修复周期缩短、环境扰动小且适用于大规模修复的优点。刘魏魏等发现在温室盆栽实验的条件下，接种菌根真菌可以促进紫花苜蓿的生长和土壤中多环芳烃的降解。

3 结论及展望

随着当今社会对生产力要求的不断提高，我国农药使用量每年呈上涨趋势，土壤农药污染日益严重，污染土壤修复工作已迫在眉睫。物理修复技术具备成本较低、处理效率高等优点，但能源消耗较大，且对土壤性质要求较高，适用性不够广泛。化学修复技术普遍修复周期短、成效快，但成本较高，且存在易造成二次污染的问题。生物修复技术相较起来成本低廉、环境友好且处理程度彻底，但修复周期过长且单一修复技术的运用都存在一定的局限性。因此，大力发展联合修复技术十分重要，同时应该加快修复技术走出实验室，走向实际治理应用，加快理论向生产力的转型。