论文部分内容阅读
摘要：文章在分析当前农业土壤重金属污染现状及来源的基础上，阐述了农业土壤重金属污染修复技术和修复理念，对做好农业耕地土壤重金属污染修复工作具有积极意义。
关键词：耕地，污染污染，治理
前言
随着工业化、城市化的快速发展，重金属污染成为我国农业土壤污染的重要来源。根据环保部和国土资源部开展的首次全国土壤污染状况调查发现，农业耕地土壤环境质量堪忧。农业土壤重金属污染会降低土壤中的有益菌含量，降低土壤自净能力，导致农作物产量的减少，威胁粮食安全和群众健康利益。
1农业土壤重金属污染现状
目前，我国农业土壤重金属污染总体特征是污染程度逐步加剧，污染面积逐年扩大，污染源呈多元化发展趋势[1]。根據2014年环保部和国土资源部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》公布的数据显示，全国农业耕地重金属污染点位超标率为19.4%，从污染的类型来看，主要以无机型为主。从超标的重金属污染物来看，镉、镍、砷等无机污染物点位超标率位列前三位，分别是7%、4.8%和2.7%。受重金属污染的耕地面积超过了1000万hm，占1.2亿hm耕地面积的8.3%。每年因重金属污染导致的粮食产量直接减少约100亿kg。长三角、珠三角和京津冀等工业发达地区的农业耕地土壤重金属污染较为严重，其中，珠江三角洲达到了44.5%。可见，我国的农业耕地土壤重金属污染是一个大的区域范围，且呈现出流域性污染趋势。土壤重金属污染会加剧生态健康风险，导致土壤微生物群落功能、结构发生变化，影响土壤生态系统稳定性，极大地降低了土壤中动物多样性。
2农业土壤重金属污染来源
农业土壤重金属污染是经济社会发展过程中长期累积形成的，工业生产、农业活动以及母质风化等因素是造成农业土壤重金属污染或超标的重要原因。
2.1外源污染
农业耕地土壤重金属污染的外源污染主要有大气沉降、污水灌溉和化肥施用等。其中，大气沉降是导致农业土壤重金属污染的主要外源输入因子，工业废气、机动车尾气大量排放，使重金属污染物随着大气沉降至土壤中导致土壤重金属污染。化工、冶金、电镀等企业发达地区的农业土壤重金属污染明显较严重。例如，北京农田土壤中砷、铜、汞、铅等元素的大气干湿沉降输入量占总输入量的一半以上，最高达99%。污染灌溉，工业废水以及受污染地表水水体中含有大量重金属污染物，随着水体流动导致农业耕地重金属污染。根据农业部对全国污灌区调查发现，在140万hm的污灌区中遭受重金属污染的土地面积占污灌区面积的64.8%。化肥中含有铅、镉、汞和砷等重金属元素，化肥过量施用也是导致农业耕地土壤重金属污染的重要外源因素。全球每年进入土壤的镉总量为66万kg左右，经施用化肥进入的比例高达55%左右。
2.2内源污染
不同自然条件下发育的土壤，其重金属环境背景值也呈现出较为明显的差异性。具体来说，内源污染的主要影响因素有成土母质、地形地貌、水文气象等，其中，贵州省的土壤重金属背景值最高。
3耕地土壤重金属污染的危害
3.1影响农作物
通常被污染土壤中所含有的重金属，主要是通过根部吸收的方式，进入到物体内，当蓄积达到一定程度后，便会给作物产生毒害。当灌溉水中Hg的含量>2.5mg/L时，便会抑制水稻生长，主要表现为生长矮小、分蘖减少等，水稻籽粒中含有的Hg会高于食用标准。当含有Cd物质的废水，其进入到土壤中不断累积，即使浓度较低，也会抑制植物生长，主要表现为分蘖减少、叶片失绿等。当Cd浓度较高时，植物受害面积将不断扩大。
3.2影响微生物
土壤重金属污染，对微生物的影响较为明显。据相关研究表明，重金属含量在等价，会加重对微生物种类的影响，降低微生物量，在能够显著影响微生物群，减少微生物量，减少活性细菌数量。若受到Hg、Cd等的污染时，土壤细菌总数显著降低，当Hg含量在0.7mg/kg、Cd在3mg/kg左右时，细菌总数开始呈现下降趋势。除此之外，As浓度大小，也会影响土壤物生物，具有一定的毒性。不同形态的As化合物，其对细菌的影响效应不同。值得一提的是，重金属不仅影响微生物，还影响着土壤酶，Pb对转化酶和壤脲酶，有着强烈的抑制作用。
3.3影响人类健康
土壤重金属污染后，通过食物链，会威胁到人类的健康。当人类摄取含有有害物质的食物或者水分时，经过不断累积，达到一定剂量，会发生毒害。各类重金属及其化合物累积在人体的各部位，其中Cd与Br等，主要积累在人的脑部；Sn与Se等，主要积累在人的肺部；Cd与Pb等，在骨骼的积累也较多。例如Pb，当中毒时，会危害到全身系统与器官，以神经系统与造血系统等最为严重[1]。
4农业土壤重金属污染修复治理技术
农业耕地土壤重金属污染比空气污染治理难度更大，危害更重，治理的周期也更长，根据治理工艺及原理的不同，目前，农业耕地土壤重金属污染修复技术主要包括自然修复、物理工程修复、化学修复、生物修复和联合修复等。
4.1自然修复
自然修复是指被重金属污染的土壤在没有人为干扰的前提下，通过温度、水分、pH等因素的自然调控使土壤中的重金属物质随时间的延长而减少的修复过程。
4.2物理工程修复
物理工程修复是指通过客土、换土、翻土及去表土、电化学法、淋洗法、热处理、固化法、玻璃化法等物理工程措施使土壤重金属减少的方式。例如，通过水旱轮作等改变农业耕地的耕作制度，达到消除某些重金属污染物毒害效果。轻度重金属污染的耕地则可以采取深翻或换土等方法进行。物流工程修复法是效果最为显著、稳定、治本的一种措施，但存在二次污染和肥力降低的问题。
4.3化学修复
化学修复是指加入土壤改良剂以改变土壤的物理、化学性质，通过对重金属的吸附、沉淀或共淀作用，改变重金属在土壤中的存在状态，从而降低其生物有效性和迁移性。例如，在酸性土壤中施用石灰，从而提高土壤中的pH值，使镉、锌等重金属形成氢氧化物沉淀，降低其含量浓度。
4.4生物修复
生物修复是指利用生物技术治理污染土壤的一种新方法，利用生物削减净化土壤中的重金属或降低重金属毒性。生物修复是目前最常用的就是植物修复和微生物修复。
4.5植物稳定
此技术的应用，主要是借助植物吸收，发挥植物根际的特殊物质作用，将有毒金属，给转化为危害性较低的物质，降低重金属的移动性，并且减少重金属扩散。利用植物根系分泌物，来改变根际环境，比如Ph与Eh等，能够改变重金属元素的形态，降低其毒性效应。据相关研究，东方香蒲对重金属的积累主要分布在根部，比如As与Cd等，累积量分别能够达到31.69mg/kg、35.12mg/kg，因此此植物被作为受到As与Cd等重金属元素污染土地修复的主要植物。除此之外，利用麻风树、芦苇等植物，对土壤重金属污染，进行植物修复，发挥着积极的作用。
5结语
物理工程、化学修复见效快，但费用昂贵，易产生二次污染，难以大规模应用，生物修复是一种高效、新兴技术，但目前处于示范阶段，自然修复周期较长。因此，不能把农业耕地土壤重金属污染修复寄托在单一方法上，必须把各种方法结合起来，取长补短。在选择适宜的土壤修复技术使，应根据待修复土壤重金属污染特点、土壤条件和修复技术的适用范围等综合考虑[2]，选择最适合或联合修复技术，达到预期修复效果。
参考文献：
[1]郭勇，童艳君.我国农业土壤重金属污染现状及防治对策.现代农业科技，2017，（18）：220-221.
[2]凌辉，谢文波，唐振平，等.重金属污染土壤的修复方法及其在几类典型土壤修复中的应用.四川环境，2017，31（1）：118-122.
关键词：耕地，污染污染，治理
前言
随着工业化、城市化的快速发展，重金属污染成为我国农业土壤污染的重要来源。根据环保部和国土资源部开展的首次全国土壤污染状况调查发现，农业耕地土壤环境质量堪忧。农业土壤重金属污染会降低土壤中的有益菌含量，降低土壤自净能力，导致农作物产量的减少，威胁粮食安全和群众健康利益。
1农业土壤重金属污染现状
目前，我国农业土壤重金属污染总体特征是污染程度逐步加剧，污染面积逐年扩大，污染源呈多元化发展趋势[1]。根據2014年环保部和国土资源部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》公布的数据显示，全国农业耕地重金属污染点位超标率为19.4%，从污染的类型来看，主要以无机型为主。从超标的重金属污染物来看，镉、镍、砷等无机污染物点位超标率位列前三位，分别是7%、4.8%和2.7%。受重金属污染的耕地面积超过了1000万hm，占1.2亿hm耕地面积的8.3%。每年因重金属污染导致的粮食产量直接减少约100亿kg。长三角、珠三角和京津冀等工业发达地区的农业耕地土壤重金属污染较为严重，其中，珠江三角洲达到了44.5%。可见，我国的农业耕地土壤重金属污染是一个大的区域范围，且呈现出流域性污染趋势。土壤重金属污染会加剧生态健康风险，导致土壤微生物群落功能、结构发生变化，影响土壤生态系统稳定性，极大地降低了土壤中动物多样性。
2农业土壤重金属污染来源
农业土壤重金属污染是经济社会发展过程中长期累积形成的，工业生产、农业活动以及母质风化等因素是造成农业土壤重金属污染或超标的重要原因。
2.1外源污染
农业耕地土壤重金属污染的外源污染主要有大气沉降、污水灌溉和化肥施用等。其中，大气沉降是导致农业土壤重金属污染的主要外源输入因子，工业废气、机动车尾气大量排放，使重金属污染物随着大气沉降至土壤中导致土壤重金属污染。化工、冶金、电镀等企业发达地区的农业土壤重金属污染明显较严重。例如，北京农田土壤中砷、铜、汞、铅等元素的大气干湿沉降输入量占总输入量的一半以上，最高达99%。污染灌溉，工业废水以及受污染地表水水体中含有大量重金属污染物，随着水体流动导致农业耕地重金属污染。根据农业部对全国污灌区调查发现，在140万hm的污灌区中遭受重金属污染的土地面积占污灌区面积的64.8%。化肥中含有铅、镉、汞和砷等重金属元素，化肥过量施用也是导致农业耕地土壤重金属污染的重要外源因素。全球每年进入土壤的镉总量为66万kg左右，经施用化肥进入的比例高达55%左右。
2.2内源污染
不同自然条件下发育的土壤，其重金属环境背景值也呈现出较为明显的差异性。具体来说，内源污染的主要影响因素有成土母质、地形地貌、水文气象等，其中，贵州省的土壤重金属背景值最高。
3耕地土壤重金属污染的危害
3.1影响农作物
通常被污染土壤中所含有的重金属，主要是通过根部吸收的方式，进入到物体内，当蓄积达到一定程度后，便会给作物产生毒害。当灌溉水中Hg的含量>2.5mg/L时，便会抑制水稻生长，主要表现为生长矮小、分蘖减少等，水稻籽粒中含有的Hg会高于食用标准。当含有Cd物质的废水，其进入到土壤中不断累积，即使浓度较低，也会抑制植物生长，主要表现为分蘖减少、叶片失绿等。当Cd浓度较高时，植物受害面积将不断扩大。
3.2影响微生物
土壤重金属污染，对微生物的影响较为明显。据相关研究表明，重金属含量在等价，会加重对微生物种类的影响，降低微生物量，在能够显著影响微生物群，减少微生物量，减少活性细菌数量。若受到Hg、Cd等的污染时，土壤细菌总数显著降低，当Hg含量在0.7mg/kg、Cd在3mg/kg左右时，细菌总数开始呈现下降趋势。除此之外，As浓度大小，也会影响土壤物生物，具有一定的毒性。不同形态的As化合物，其对细菌的影响效应不同。值得一提的是，重金属不仅影响微生物，还影响着土壤酶，Pb对转化酶和壤脲酶，有着强烈的抑制作用。
3.3影响人类健康
土壤重金属污染后，通过食物链，会威胁到人类的健康。当人类摄取含有有害物质的食物或者水分时，经过不断累积，达到一定剂量，会发生毒害。各类重金属及其化合物累积在人体的各部位，其中Cd与Br等，主要积累在人的脑部；Sn与Se等，主要积累在人的肺部；Cd与Pb等，在骨骼的积累也较多。例如Pb，当中毒时，会危害到全身系统与器官，以神经系统与造血系统等最为严重[1]。
4农业土壤重金属污染修复治理技术
农业耕地土壤重金属污染比空气污染治理难度更大，危害更重，治理的周期也更长，根据治理工艺及原理的不同，目前，农业耕地土壤重金属污染修复技术主要包括自然修复、物理工程修复、化学修复、生物修复和联合修复等。
4.1自然修复
自然修复是指被重金属污染的土壤在没有人为干扰的前提下，通过温度、水分、pH等因素的自然调控使土壤中的重金属物质随时间的延长而减少的修复过程。
4.2物理工程修复
物理工程修复是指通过客土、换土、翻土及去表土、电化学法、淋洗法、热处理、固化法、玻璃化法等物理工程措施使土壤重金属减少的方式。例如，通过水旱轮作等改变农业耕地的耕作制度，达到消除某些重金属污染物毒害效果。轻度重金属污染的耕地则可以采取深翻或换土等方法进行。物流工程修复法是效果最为显著、稳定、治本的一种措施，但存在二次污染和肥力降低的问题。
4.3化学修复
化学修复是指加入土壤改良剂以改变土壤的物理、化学性质，通过对重金属的吸附、沉淀或共淀作用，改变重金属在土壤中的存在状态，从而降低其生物有效性和迁移性。例如，在酸性土壤中施用石灰，从而提高土壤中的pH值，使镉、锌等重金属形成氢氧化物沉淀，降低其含量浓度。
4.4生物修复
生物修复是指利用生物技术治理污染土壤的一种新方法，利用生物削减净化土壤中的重金属或降低重金属毒性。生物修复是目前最常用的就是植物修复和微生物修复。
4.5植物稳定
此技术的应用，主要是借助植物吸收，发挥植物根际的特殊物质作用，将有毒金属，给转化为危害性较低的物质，降低重金属的移动性，并且减少重金属扩散。利用植物根系分泌物，来改变根际环境，比如Ph与Eh等，能够改变重金属元素的形态，降低其毒性效应。据相关研究，东方香蒲对重金属的积累主要分布在根部，比如As与Cd等，累积量分别能够达到31.69mg/kg、35.12mg/kg，因此此植物被作为受到As与Cd等重金属元素污染土地修复的主要植物。除此之外，利用麻风树、芦苇等植物，对土壤重金属污染，进行植物修复，发挥着积极的作用。
5结语
物理工程、化学修复见效快，但费用昂贵，易产生二次污染，难以大规模应用，生物修复是一种高效、新兴技术，但目前处于示范阶段，自然修复周期较长。因此，不能把农业耕地土壤重金属污染修复寄托在单一方法上，必须把各种方法结合起来，取长补短。在选择适宜的土壤修复技术使，应根据待修复土壤重金属污染特点、土壤条件和修复技术的适用范围等综合考虑[2]，选择最适合或联合修复技术，达到预期修复效果。
参考文献：
[1]郭勇，童艳君.我国农业土壤重金属污染现状及防治对策.现代农业科技，2017，（18）：220-221.
[2]凌辉，谢文波，唐振平，等.重金属污染土壤的修复方法及其在几类典型土壤修复中的应用.四川环境，2017，31（1）：118-122.