2022農田土壤重金屬污染及修復技術綜述論文

近年來，我國重金屬污染加劇，土壤重金屬污染對生態環境、食品安全和人類健康構成了嚴重威脅。根據環境保護部和國土資源部發布的調查公報，我國土壤環境狀況普遍不樂觀，部分地區土壤污染嚴重，耕地土壤環境質量令人擔憂，工礦廢棄土地土壤環境問題突出。由于農田重金屬污染的復雜性、長期積累、隱蔽性、毒性緩慢、診斷特殊性和長期恢復，重金屬污染已成為人類健康的隱形殺手。中國的研究人員在農田重金屬污染防治領域做了大量工作，并采取了許多有效的措施。

可采取多種措施加強農田重金屬污染控制。例如，加強源污染控制，提高耕地土壤本身對重金屬的承載能力，提高土壤ph價值、加快土壤環境保護立法，加強耕地重金屬污染修復控制重大技術研究，制定耕地重金屬污染修復評價技術標準，建立農田重金屬污染修復生態補償機制。

那么，農田土壤重金屬污染的修復技術有哪些呢？

污染土壤修復的技術原理可概括為：（1）降低污染風險，即通過改變土壤中污染物的存在形式或與土壤的結合，降低環境中的可遷移性和生物利用性；（2）減少污染總量，即通過處理從土壤中去除有害物質，降低土壤中有害物質的總濃度。

基于上述基本原理，提出了物理、化學、生物、農業藝術監管等多種修復類型。與工業場所的重金屬污染相比，農田土壤的重金屬污染面積巨大，但主要是中輕度污染。其修復技術和方法的選擇首先需要考慮農業生產方法和類型，其次是有效性、經濟性和推廣性。

目前，農田重金屬污染修復技術主要包括以下四種：工程措施、農業藝術控制措施、鈍化修復技術、植物修復技術。

一、工程措施

污染土壤的物理修復主要包括客土法、翻耕混合法、去表土法、表面清潔土壤覆蓋法等?？屯练ǎ〒Q土法）是指重污染土壤多采用客土或換土，但換土應妥善處理；稀釋法（翻耕混合）是指在污染土壤中加入大量未污染土壤，降低重金屬含量；去表土法是指去除重金屬污染的表面土壤，然后翻耕；深耕翻耕法（旋耕法）是指污染程度輕、土層厚、面積小的污染場所。

客土法對重金屬污染重、面積小的農田，特別是設施農業局部溫室土壤重金屬污染具有非常明顯的修復效果，不受外部條件限制，治理效果徹底；混合法治理效果不明顯；表土法和表面清潔土壤覆蓋法效果較好，但仍需注意下層重金屬污染。

農田重金屬污染大、成本高，農田重金屬污染工程治理技術僅適用于小面積、嚴重污染的土壤修復；大面積農田重金屬污染修復不僅需要大量的人力物力，而且成本高，容易削弱農田肥力，破壞耕作層。日本富山縣水稻田鎘污染采用客土法治理，整個項目成本407億日元（約合3.4覆蓋神通河盆地863公頃農田(約30萬元/畝)，治理時間為33年。

二、農藝調控措施

主要是指水管理、施肥調控、低積累品種替代、土壤調節等農業方法ph調整種植結構等措施，控制農田重金屬污染，直接或間接達到修復農田重金屬污染的目的。研究表明，水稻在整個生育期都能顯著降低土壤鎘的有效狀態，減少水稻中鎘的吸收和積累。

農業調控措施操作簡單，成本低，技術成熟。缺點是修復效果有限，僅適用于農田重金屬輕微污染的修復；其中，種植結構調整可能使農民難以接受，影響糧食數量安全。

為了降低土壤砷的毒性，一般的修復措施可以采用從水田到旱地的種植方式。然而，在鎘和砷的復合污染下，從水田到旱地的改變將提高鎘的生物有效性。因此，理鎘和砷污染需要綜合考慮，以避免在減少鎘污染的同時增加砷污染。

在污染臨界值附近或已被鎘污染的土壤上，應避免施用尿素、氯化銨、普通鈣等高酸性肥料。在常用的磷鉀肥中，磷酸二銨和硫酸鉀更適合鎘污染土壤。同時，在作物生長期，在作物莖葉表面噴灑硒肥、鋅肥或硅肥等微量元素，可抑制或拮抗作物對重金屬鎘、砷的吸收和積累。

在輕度重金屬污染的農田中種植低積累作物品種可以顯著降低作物地面上部的重金屬積累，但低積累作物品種不適應重金屬含量略高的土壤，需要與化學鈍化修復技術相結合；此外，低積累作物品種（如水稻）的來源沒有得到保證。

鎘在不同作物中的積累大小為：洋蔥和大蒜>葉菜類>根莖類>豆類>茄果類>瓜類，因此對菜地重金屬鎘污染，可通過調整作物品種起到一定的修復作用。

三、原位鈍化修復技術

通過調節土壤理化性質、吸附、沉淀、離子交換、腐殖化、氧化-恢復等一系列反應，固定土壤中的有毒重金屬，或將重金屬轉化為不活躍的化學形式，降低其生物有效性，防止重金屬從植物根部遷移到作物上部，實現污染土壤的修復技術。

鈍化修復技術具有修復速度快、穩定性好、成本低、操作簡單等特點。同時不影響農業生產，可實現邊修邊生產，特別適用于大面積輕度重金屬污染農田土壤的修復。大量研究表明，土壤鈍化修復后，重金屬鎘、鉛等有效狀態一般可降低30%-60作物(稻米、蔬菜地上部)中鎘、鉛的含量可降低30%-70%；一般土壤中鎘、鉛等鈍化修復的穩定性可達3年以上。但這種修復技術可能會影響土壤環境質量，需要長期監測和評估修復的長期穩定性。

在實際的農田重金屬污染修復中，主要是化學鈍化修復，輔助農業藝術控制措施，實現重金屬污染農田的安全生產，控制水稻等農產品重金屬超標。

四、植物修復技術

目前，常用的土壤重金屬污染修復植物是超富集植物。超富集植物是指能夠過度吸收重金屬并將其運輸到地面上部的植物。一般來說，超富集植物上重金屬含量是同一生長條件下普通植物的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，植物地面上部的重金屬含量高于根部的重金屬含量，對高濃度金屬的耐受性強，土壤中重金屬的富集系數大于1。

目前，我國篩選出的重金屬超富集植物主要有：砷超富集植物-蜈蚣草；鎘超富植物-龍葵和天藍白菜；鋅和鎘超富植物-東南景天；銅積累植物-海州香等。

植物修復技術具有修復成本低、適應性廣、耐受性強、不破壞土壤理化性質的優點；但過度積累的植物通常較短，生物量低，生長緩慢，修復效率低，機械化操作困難，植物無害化處理困難。此外，由于不同地區氣候等自然條件的不同，過度積累的植物也受到不同地區生長的影響。

一般來說，中度污染鎘、砷污染農田的超富集植物修復至少需要十年，甚至幾十年到幾百年；植物修復一般不容易輕度污染重金屬土壤。植物修復更適合高重金屬污染土壤，但隨著修復壽命的增加，修復效率會逐漸下降，影響修復效果，增加治理成本。