我国农田重金属污染及其修复对策

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　　摘要    环境污染是当今世界所面临的难题之一，而农田重金属污染对农业生产和人类的健康都产生了非常不利的影响。本文分析了农田重金属污染的危害、重金属的传播途径及我国农田重金属污染的现状，并提出了农田重金属污染的修复对策，以期为治理农田重金属污染提供参考。
　　关键词    农田;重金属污染;修复对策;生物修复
　　中图分类号    X53        文献标识码    A
　　文章编号   1007-5739（2020）06-0172-02                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）
　　Heavy  Metal  Pollution  of  Farmland  and  It′s  Remediation  Countermeasures  in  China
　　CAI Yu-cheng    WANG Huan-huan
　　（School of Agriculture，Nanjing Agricultural University，Nanjing Jiangsu 210095）
　　Abstract    Environmental pollution is one of the difficult problems in the world，and heavy metal contaminated soil has a huge negative impact on both agricultural production and human health.The harm，transmission pathway and pollution status of heavy metal contaminated soil in China were analyzed，and the remediation countermeasures fore the heavy metal contaminated soil were proposed，so as to provide references for controlling the heavy metal pollution of soil.
　　Key words    farmland;heavy metal pollution;remediation countermeasure;bioremediation
　　随着我国经济的不断发展，生态环境的污染程度也在逐渐加重[1]。与水污染、大气污染等容易被人类发现的污染不同，农田重金属污染往往不易被人们所关注。然而，农田重金属污染对农作物的危害和人身健康影响大，受害范围广。
　　1    农田重金属污染的危害
　　农田重金属污染的一大特性是隐蔽时间长[2]，污染积累在土壤之中，被农作物吸收后通过食物链传入人体。
　　1.1    对土壤及生态环境的危害
　　重金属浓度的累积会使土地自身的肥力下降，导致土壤微生物和酶的活性下降，影响其丰富的微生物環境。另外，土壤的肥力主要依靠于氮、磷、钾3种植物生长必需元素。重金属的污染会造成有机氮矿化、磷被固定、钾形态改变，最终使土壤肥力降低。同时，重金属又有一定的迁移性，通过溶解于水中的重金属离子而进入水体，进而污染周边环境。
　　1.2    对农作物的危害
　　当长期积累在土壤里的重金属浓度过高时，会抑制农作物对土壤中养分的吸收。农作物在重金属胁迫环境下的抗性有差异，抗性低的作物会减产或者死亡，给农民带来了巨大的经济损失;抗性高的作物会生长成熟，接着通过食物链的方式将重金属传入人体，又给人类社会带来危害。
　　1.3    对人类的危害
　　农田重金属的污染不仅影响动植物的生长，也危害人类的身心健康，还制约着我国经济的发展。其中与人类社会密切相关的重金属主要是铅、汞、铬、砷、镉，这5种重金属对人体均有危害。因此，国家十分重视农田有毒重金属污染物所带来的环境问题，投入了大量的人力物力进行重金属污染环境的研究和治理。
　　2    农田重金属污染的来源
　　2.1    自然因素
　　一是风的作用。由于含有重金属的矿石风化作用[3]，不稳定的岩石脱落在农田里，久而久之，便会出现重金属超标。二是水传播。重金属矿区，如铅锌矿、铜矿等的重金属离子进入水体，通过流域的不断扩大对水体周边环境造成污染。
　　2.2    人为因素
　　一是工业上废水的不达标排放。废水通过灌溉农田、大气沉降[4]等途径最终进入农田，造成大量重金属污染。二是废弃物的随意放置[5]。随意丢弃废弃物会使其中的重金属以辐射状形式向四周扩散，污染周边环境。三是过量使用农药、化肥[6]。虽然化学投入品能使农作物茁壮生长，但是其原料中也含有重金属，长期过量的使用使得该区域土地重金属累积，造成重金属污染。四是矿产资源的不合理开发。开发矿的过程中势必产生重金属废渣、废水或固体废弃物，若不能及时适当处理则会导致周边地区的土地、水源被重金属污染;用这类水灌溉土地，又会造成二次污染。 　　3    我国农田重金属污染的现状
　　我国农耕土地受到重金属污染的现状不容乐观。农业方面，农民大量的使用化肥和农药用于耕作;工业方面，源源不断的工业废水排放以及矿产资源的不断发掘。我国受到镉、砷、铅等重金属污染的耕地面积近2 000万hm2，约占总耕地面积的1/5[7]。大片的耕地遭受重金属的污染，短期内无法被利用，损失巨大。
　　国务院决定在2005年4月到2013年12月开展全国首次土壤污染状况调查。从这次的数据来看，南方土壤污染情况较北方，经济发达地区如长江三角洲和珠江三角洲尤其严重。对于耕地来说，土壤点位超标率为19.4%，轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为13.7%、2.8%、1.8%和1.1%[7]。总体上，我国土地的污染情况较为严重，生态情况不容乐观。但是我国政府极度重视，积极寻求防治对策。
　　4    重金属污染的防治对策
　　为了清除重金属污染，需要将土壤中的重金属元素形态加以转化，使之毒性降低乃至消去，或者直接将其从土壤中去除。常用的方法包括物理方法、化学方法和生物方法。
　　4.1    物理方法
　　物理方法即通过物理层面的操作达到去除污染的目的，常用的方法有2种：换土法和客土法[8]。前者是将大部分被污染的土地挖出来后，加入无污染的土壤，达到降低整个土壤重金属污染的浓度;后者指使用无污染土壤覆盖于污染的土壤上，使农作物的根生长时接触不到已受到污染的土壤，但不能从根本上达到防治效果。
　　4.2    化学方法
　　化学方法不同于物理方法之处在于通过相应的化学反應使重金属固化或活性降低。例如向重金属严重污染的土壤倾倒石灰、碳酸钙、磷酸盐等化学试剂与土壤中的重金属元素进行氧化还原反应，使重金属元素形态加以转化，使其毒性降低甚至消失。但是，若操作不当则会发生化学试剂的二次污染。
　　4.3    生物方法
　　生物方法也称生物修复，包括了利用植物、动物、微生物等将被严重重金属污染的土地内的重金属吸收、吸附以及转化成无害物质。
　　4.3.1    植物修复。植物修复是目前较为普遍的修复手段，主要指植物提取、吸收、分解、转化和固定土壤中有毒有害污染物。利用重金属积累植物或超积累植物提取土壤中的重金属，富集并运输到植物地下部分和植物地上的枝叶部分，对植物进行收割之后统一处理，可以有效地降低土壤重金属的量[9-10]，也可通过植物挥发技术和根系降解技术。
　　4.3.2    动物修复。蚯蚓自身对于周边土壤环境十分敏感。因此，当一片土地受到重金属污染后，首当其冲的便是影响蚯蚓的生长与发育。蚯蚓的粪便会产生大量化学物质，这些物质与土壤里的其他物质结合，增加土壤活跃性，也可以直接修复重金属污染。
　　4.3.3    微生物修复。微生物环境是一个神秘且有神奇的环境。微生物可以通过对重金属离子的氧化还原作用、沉淀以及矿化作用以及生物富集作用等达到对土壤重金属污染的修复。菌根真菌为土壤里真菌与植物根的共生体，它通过2个方面促进植物生长：一是促进植物对于磷元素的吸收，二是降低了重金属在植物体内的累积，即“生物稀释效应”[7]。
　　如今，土壤重金属污染防治的策略方法往往着重于利用生物技术来解决，与物理技术以及化学技术相比，生物技术应用范围广、对生态环境干扰幅度小、成本相对较低，是安全可靠的一类修复技术，在今后的发展中一定会起到重要的作用。
　　5    参考文献
　　[1] HAN YL，HUANG SZ，GU J G，et al.Tolerance and accumulation of lead by species of Iris L.[J].Ecotoxicology，2008，17：853-859.
　　[2] 张磊，张宝锋.农田土壤重金属污染及其修复技术比较分析[J].环境保护与循环经济，2019，39（7）：31-36.
　　[3] 李俊.土壤重金属污染治理的修复方法探析[J].绿色科技，2018（24）：84-85.
　　[4] 张晓艺.农田土壤重金属污染状况及修复技术研究[J].中国资源综合利用，2019，37（4）：86-88.
　　[5] HAN YL，WU X，GU JG，et al.Effects of organic acids on the photosynthetic and antioxidant properties and accumulations of heavy metals of Melilotus officinalis grown in Cu tailing[J].Environ Sci Pollut Res，2016，23：17901-17909.
　　[6] 黄益宗，郝晓伟，雷鸣，等.重金属污染土壤修复技术及其修复实践[J].农业环境科学学报，2013，32（3）：409-417.
　　[7] 安志装.农田重金属污染危害与修复技术[M].北京：中国农业出版社，2018.
　　[8] 刘磊等.浅析我国农田土壤重金属污染修复现状[J].科技创新导报，2019，16（15）：131-135.
　　[9] 刘胜洪，张雅君，杨妙贤，等.稀土尾矿区土壤重金属污染与优势植物累积特征[J].生态环境学报，2014，23（6）：1042-1045.
　　[10] 田生科，李廷轩，杨肖娥，等.植物对铜的吸收运输及毒害机理研究进展[J].土壤通报，2006，32（2）：387-394.
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