4種農(nóng)田重金屬污染修復技術(shù)介紹

　　近年來，我國重金屬污染呈現(xiàn)出加劇態(tài)勢，土壤重金屬污染對生態(tài)環(huán)境、食品安全和人體健康構(gòu)成嚴重威脅。2014年4月18日，環(huán)境保護部和國土資源部發(fā)布的調(diào)查公報顯示，全國土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀，部分地區(qū)土壤污染較重，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂，工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問題突出。由于農(nóng)田重金屬污染具有形成的復雜性、長期的累積性、發(fā)生的隱蔽性、毒性的緩效性、診斷的特殊性和恢復的長期性，導致重金屬污染已經(jīng)成為人體健康的“隱形殺手”。我國科研人員在農(nóng)田重金屬污染防治領(lǐng)域做了大量工作，采取了很多卓有成效的措施。

　　在加強農(nóng)田重金屬污染控制上，可以采取多種措施。如，加強源頭污染管控與治理、增加耕地土壤自身對重金屬的承載能力、提高土壤pH值、加快土壤環(huán)境保護立法、加強耕地重金屬污染修復治理重大技術(shù)研究、制定耕地重金屬污染修復評價技術(shù)標準、建立農(nóng)田重金屬污染修復生態(tài)補償機制等。

　　那么，關(guān)于農(nóng)田土壤重金屬污染的修復技術(shù)，主要有哪些呢？

　　污染土壤修復的技術(shù)原理可概括為：（1）以降低污染風險為目的，即通過改變污染物在土壤中的存在形態(tài)或同土壤的結(jié)合方式，降低其在環(huán)境中的可遷移性與生物可利用性;（2）以削減污染總量為目的，即通過處理將有害物質(zhì)從土壤中去除，以降低土壤中有害物質(zhì)的總濃度。

　　基于上述基本原理，人們提出物理、化學、生物和農(nóng)藝調(diào)控等多種修復類型。與工業(yè)場地重金屬污染相比，農(nóng)田土壤重金屬污染面積巨大，但主要以中輕度污染為主，其修復技術(shù)與方式的選擇需要首先考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式和類型，其次兼顧有效性、經(jīng)濟性和推廣性。

　　目前，可用于農(nóng)田重金屬污染修復技術(shù)主要包括如下四種：工程措施;農(nóng)藝調(diào)控措施;鈍化修復技術(shù);植物修復技術(shù)。

　　1. 工程措施

　　利用物理的方法進行污染土壤的修復，主要包括客土法、翻耕混勻法、去表土法、表層潔凈土壤覆蓋法等?？屯练ǎ〒Q土法）指重污染土壤則多采用客土或換土的方式，但換出的土壤應(yīng)進行妥善處理;稀釋法（翻耕混勻）指在污染土壤中加入大量未被污染的土壤來降低重金屬含量;去表土法指將受到重金屬污染的表層土壤清除，然后進行翻耕;深耕翻土法（旋耕法）指污染程度輕、土層厚、面積小的污染場地可采用深耕翻土的方法。

　　客土法對重金屬污染重、面積小的農(nóng)田，特別是設(shè)施農(nóng)業(yè)局部大棚土壤重金屬污染具有非常明顯的修復效果，不受外界條件限制，治理效果徹底;翻耕混勻法治理效果不明顯;去表土法和表層潔凈土壤覆蓋法效果較好，但仍然需要注意下層重金屬污染。

　　農(nóng)田重金屬污染工程治理技術(shù)由于涉及工程量大，費用高，只適宜用于小面積的、污染嚴重的土壤修復;對于大面積農(nóng)田重金屬污染修復不僅需要大量的人力、物力，成本高，而且容易引起農(nóng)田肥力減弱，耕層破壞。日本富山縣水稻田鎘污染采用客土法治理，整項工程耗資407億日元（約合3.4億美元），覆蓋神通河盆地863公頃農(nóng)田（約30萬人民幣/畝），花費治理時間33年。

　　2. 農(nóng)藝調(diào)控措施

　　主要指采取農(nóng)藝方法，如水分管理、施肥調(diào)控、低累積品種替換、調(diào)節(jié)土壤pH值、調(diào)整種植結(jié)構(gòu)等措施來控制農(nóng)田重金屬污染，直接或間接達到修復農(nóng)田重金屬污染的目的。研究表明：水稻全生育期淹水，可顯著降低土壤鎘有效態(tài)，降低稻米中鎘的吸收累積。

　　農(nóng)藝調(diào)控措施具有操作簡單、費用較低、技術(shù)較成熟，缺點是修復效果有限，僅適應(yīng)于農(nóng)田重金屬輕微和輕度污染的修復;其中，種植結(jié)構(gòu)調(diào)整有可能導致農(nóng)民難以接受及影響糧食數(shù)量安全。

　　為了降低土壤砷的毒性，一般修復措施可采用水田改旱地種植模式。但在鎘砷復合污染下，水田改旱地會增加鎘的生物有效性。所以鎘砷污染農(nóng)田治理需要統(tǒng)籌考慮，以免在降低鎘污染的同時，卻增加了砷污染。

　　在農(nóng)田鎘含量處于污染臨界值附近或已受鎘污染的土壤上，應(yīng)避免施用高量的酸性肥料如尿素、氯化銨、普鈣，以及其他酸性物料。在常用磷、鉀肥中，磷酸二銨和硫酸鉀在鎘污染土壤上施用更為適合。同時，在農(nóng)作物生長時期，在作物莖葉表面噴施硒肥、鋅肥或硅肥等微量元素，可以抑制或拮抗農(nóng)作物對重金屬鎘、砷等的吸收累積。

　　在輕度重金屬污染的農(nóng)田種植低累積作物品種可以明顯降低作物地上部重金屬累積量，但低累積作物品種對重金屬含量稍高的土壤不適應(yīng)，需要與諸如化學鈍化修復技術(shù)進行聯(lián)合;此外，低積累作物品種（如水稻）來源得不到保障。

　　鎘在不同作物中的累積大小為：蔥蒜類>葉菜類>根莖類>豆類>茄果類>瓜類，所以對菜地重金屬鎘污染，可以通過調(diào)整農(nóng)作物品種起到一定的修復效果。

　　3. 原位鈍化修復技術(shù)

　　指通過調(diào)節(jié)土壤理化性質(zhì)以及吸附、沉淀、離子交換、腐殖化、氧化-還原等一系列反應(yīng)，將土壤中的有毒重金屬固定起來，或者將重金屬轉(zhuǎn)化成化學性質(zhì)不活潑的形態(tài)，降低其生物有效性，從而阻止重金屬從土壤通過植物根部向農(nóng)作物地上部的遷移累積，以達到治理污染土壤的一種修復技術(shù)。

　　鈍化修復技術(shù)具有修復速率快、穩(wěn)定性好、費用低、操作簡單等特點，同時不影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，可以實現(xiàn)邊修復邊生產(chǎn)，尤其適用于修復大面積中輕度重金屬污染農(nóng)田土壤。大量研究表明：土壤經(jīng)鈍化修復后，重金屬鎘、鉛等有效態(tài)一般可降低30%-60%，農(nóng)作物（稻米、蔬菜地上部）中鎘、鉛等含量可降低30%-70%;一般土壤中鎘、鉛等鈍化修復穩(wěn)定性可以達到3年以上。但該項修復技術(shù)可能會影響土壤環(huán)境質(zhì)量，修復長期穩(wěn)定性需要進行長期監(jiān)控評估。

　　在目前實際開展的農(nóng)田重金屬污染修復中，主要以化學鈍化修復為主，輔助農(nóng)藝調(diào)控措施等，以達到重金屬污染農(nóng)田的安全生產(chǎn)，控制稻米等農(nóng)產(chǎn)品重金屬超標問題。

　　4. 植物修復技術(shù)

　　目前，常用的土壤重金屬污染修復植物為超富集植物，超富集植物是指能超量吸收重金屬并將其運移到地上部的植物，一般超富集植物地上部（莖和葉）重金屬含量是普通植物在同一生長條件下的100倍，其臨界含量分別為鎘100mg/kg, 鋅10000mg/kg，鉛、銅、鎳均為1000mg/kg;同時，植物地上部的重金屬含量高于根部該種重金屬含量，對高濃度的金屬有較強的忍耐性，植物對土壤中重金屬的富集系數(shù)大于1。

　　目前，國內(nèi)篩選出的重金屬超富集植物主要有：砷超富集植物-蜈蚣草;鎘超富集植物-龍葵和天藍遏藍菜;鋅、鎘超富集植物-東南景天;銅積累植物-海州香薷等。

　　植物修復技術(shù)具有修復成本低、適應(yīng)性廣，耐受性強、不破壞土壤理化性質(zhì)等優(yōu)點;但超積累植物通常矮小，生物量低，生長緩慢，修復效率低，不易于機械化作業(yè)，植物無害化處理難度大。此外，受不同地區(qū)氣候等自然條件不同影響，超積累植物在不同地區(qū)生長也受到影響。

　　一般超富集植物修復中度污染鎘、砷污染農(nóng)田至少需要十年以上，甚至長達幾十年至上百年;對重金屬輕度污染土壤，一般不易采用植物修復。植物修復比較適應(yīng)于高重金屬污染土壤，但隨著修復年限的增加，修復效率也會逐漸下降，影響修復治理效果，增加治理費用。