農(nóng)田土壤重金屬污染與防治

農(nóng)田土壤重金屬污染與防治

本論文從土壤重金屬污染的定義入手，分析了土壤重金屬污染物的來源，闡述了土壤重金屬污染的特點(diǎn)、現(xiàn)狀和危害，并針對存在的問題提出了解決方法。

農(nóng)田土壤重金屬污染現(xiàn)狀方法

S158.4A1003-1650（2024）09-0037-02

土壤是由一層層厚度各異的礦物質(zhì)成分所組成的。土壤和母質(zhì)層的區(qū)分表現(xiàn)在形態(tài)、物理特性、化學(xué)特性以及礦物學(xué)特性等方面。由于地殼、大氣和生物圈的相互作用，土層由礦物和有機(jī)物混合組成。疏松的土壤微粒組合起來，形成布滿間隙的土壤形式。相對密度在4.5g/cm3以上的金屬稱作重金屬。土壤中的重金屬累積后對人體的危害相當(dāng)大，能引起人的頭痛、頭暈、失眠、健忘、神經(jīng)錯亂、關(guān)節(jié)痛苦、結(jié)石、癌癥（如肝癌、胃癌、腸癌和畸形兒）等。

一、土壤重金屬污染的定義

土壤重金屬污染是指由于人類活動，土壤中的微量金屬元素在土壤中的含量超過背景值，過量沉積而引發(fā)的問題統(tǒng)稱為土壤重金屬污染。過量重金屬可引起植物生理功能紊亂、養(yǎng)分失調(diào)，此外汞、砷能減弱和抑制土壤中硝化、氨化細(xì)菌活動，影響氮素供應(yīng)。重金屬污染物在土壤中移動性很小，不易隨水淋濾，不為微生物降解，通過食物鏈進(jìn)入人體后，潛在危害極大。一些礦山在開采中尚未建立石排場和尾礦庫，廢石和尾礦隨便堆放，致使尾礦中富含難溶解的重金屬進(jìn)入土壤，加之礦石加工后余下的金屬廢渣隨雨水進(jìn)入地下水系統(tǒng)，造成嚴(yán)峻的土壤重金屬污染。

二、重金屬污染物的來源

污染土壤的重金屬主要包括汞、鎘、鉛、鉻和類金屬砷等生物毒性顯著的元素，以及有肯定毒性的鋅（Zn）、銅（Cu）、鎳（Ni）等元素。主要來自于固體廢物，如亂扔舊電池、電子線路板；工業(yè)選礦垃圾等的堆集；含重金屬的廢水未達(dá)標(biāo)排放，被污染地下或地表水徑流、滲透；重金屬粉塵的沉降等。如汞主要來自含汞廢水，鎘、鉛主要來自冶煉排放和汽車廢氣沉降，砷則來源于殺蟲劑、殺菌劑、殺鼠劑和除草劑。

三、土壤重金屬污染的特點(diǎn)

1.隱藏性和滯后性

大氣污染、水體污染和廢棄物污染等一般通過感官就能發(fā)覺，而農(nóng)田土重金屬污染往往要通過對土壤樣品的分析化驗(yàn)、對農(nóng)作物殘留檢測，甚至通過討論人畜健康狀況后才能確定。因此農(nóng)田土重金屬污染從產(chǎn)生到問題消失通常會經(jīng)過較長的時間，并具有肯定的隱藏性。

2.不行逆性和難治理性

假如大氣和水體受到了污染，切斷污染源后通過稀釋作用和自凈化作用也可能會使污染問題逆轉(zhuǎn)。但是累積在農(nóng)田土中的難降解重金屬則很難靠稀釋作用和自凈化作用來加以消退。某些被重金屬污染的土壤可能需要100～200年的時間才能恢復(fù)原狀。因此土壤重金屬污染一旦發(fā)生后通常很難治理，而且其治理成本比較高、治理周期也比較長。

3.表聚性

農(nóng)田土中的重金屬污染物大部分殘留于土壤耕層中，很少向土壤下層移動。這是由于土壤中存在有機(jī)膠體、無機(jī)膠體和有機(jī)-無機(jī)復(fù)合膠體，它們對重金屬有較強(qiáng)的吸附力量和螯合力量，這就限制了重金屬在土壤中的遷移。因此農(nóng)田土中的重金屬污染物很少向土壤下層移動，大部分殘留在土壤耕層，這就導(dǎo)致農(nóng)作物污染，進(jìn)而危害人類的健康。

四、我國土壤重金屬污染現(xiàn)狀

我國的土壤重金屬污染物主要來源于污水澆灌、工業(yè)廢渣和城市垃圾等。污水中占有較大比例的工業(yè)廢水的成分比較簡單，不同程度地含有微生物難以降解的多種重金屬，是土壤重金屬污染物的主要來源。

目前我國因農(nóng)藥和重金屬污染的土壤面積已經(jīng)達(dá)到上千萬公頃，污染的耕地約有一千萬公頃，占耕地總面積的10%以上。全國每年受重金屬污染的糧食高達(dá)l200萬噸，因重金屬污染而導(dǎo)致的糧食減產(chǎn)高達(dá)1000多萬噸，經(jīng)濟(jì)損失至少有200億元。華南有的地區(qū)接近50%的農(nóng)田遭受鎘、砷、汞等重金屬污染；廣州近郊由于污水澆灌而污染的農(nóng)田有2700公頃，因使用污泥造成1000多公頃的土壤被污染；上海的農(nóng)田耕層土壤汞、鎘含量增加了50%；天津市近郊因污水澆灌而導(dǎo)致超過兩萬公頃農(nóng)田受重金屬污染。國內(nèi)蔬菜重金屬污染的調(diào)查結(jié)果顯示，我國菜地土壤重金屬污染形勢嚴(yán)峻，珠三角地區(qū)接近40%菜地重金屬含量超標(biāo)，其中10%屬“嚴(yán)峻”超標(biāo)；重慶市的蔬菜重金屬污染程度為鎘>鉛>汞，近郊蔬菜基地的土壤重金屬汞和鎘消失超標(biāo)狀況，超標(biāo)率分別為6.7%和36.7%；廣州市的蔬菜地鉛污染最為普遍，砷污染次之。

五、土壤重金屬污染的危害

重金屬污染與其他有機(jī)化合物的污染不同。不少有機(jī)化合物可以通過自然界本身物理的、化學(xué)的或生物的方式凈化，使有害性降低或解除。而重金屬具有富集性，很難在環(huán)境中降解。即使有益的金屬元素濃度超過某一數(shù)值也會有猛烈的毒性，使動植物中毒，甚至死亡。金屬有機(jī)化合物（如有機(jī)汞、有機(jī)鉛、有機(jī)砷、有機(jī)錫等）比相應(yīng)的金屬無機(jī)化合物毒性要強(qiáng)得多；可溶態(tài)的金屬又比顆粒態(tài)金屬的毒性要大；六價鉻比三價鉻毒性要大等。

重金屬在人體內(nèi)能和蛋白質(zhì)及各種酶發(fā)生劇烈的相互作用，使它們失去活性，也可能在人體的某些器官中富集，假如超過人體所能耐受的限度，會造成人體急性中毒、慢性中毒等，對人體會造成很大的危害。有關(guān)專家指出，重金屬對土壤的污染具有不行逆轉(zhuǎn)性，已受污染土壤沒有治理價值，只能調(diào)整種植品種來加以回避。

六、重金屬污染土壤的修復(fù)

土壤被污染后，為了避開其對植物的生長和通過食物鏈對人類造成危害，需要將其從土壤中清除掉。重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)主要有兩種，一是轉(zhuǎn)變重金屬元素在土壤中的存在形式，使其由活化態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定態(tài)；二是從土壤中去除重金屬元素，使土壤中重金屬元素的濃度接近或達(dá)到背景含量的水平。當(dāng)前采納的治理方法主要有以下三種：

1.工程治理

即用物理（機(jī)械）原理治理重金屬污染的土壤，主要有熱處理技術(shù)、淋濾法、洗土法以及深翻法；

2.生物修復(fù)

即針對土壤中的重金屬具有生物遷移這一特點(diǎn)而提出的一項(xiàng)凈化措施，即利用某種特別的植物、動物或者微生物能汲取土壤中的重金屬污染物從而達(dá)到凈化的目的；

3.改良劑

即投入各種土壤的改良劑，主要用于調(diào)整酸堿度和化學(xué)組分，使重金屬能夠以生物有效性低，毒害程度弱的形式存在。

國內(nèi)對于土壤污染的治理已有過不少探究，從治理的手段上可以分為物理、化學(xué)和生物措施。物理和化學(xué)措施主要采納直接換土法、電化法、穩(wěn)定固化法等方式。但物理和化學(xué)措施只適用于有限時空的土壤治理，大規(guī)模采納該方式成本太高，也不便于實(shí)施。而生物措施則主要利用動物、植物、微生物的生物作用，所用設(shè)施相對簡潔，成本低廉，更適合大規(guī)模應(yīng)用。傳統(tǒng)的植物修復(fù)技術(shù)是利用重金屬超富集植物（多為草本植物）的種植汲取土壤內(nèi)的重金屬元素，但在實(shí)際應(yīng)用中存在較大限制，且需要每年進(jìn)行種植和收割，增加了土壤修復(fù)的成本。所以，查找和培育重金屬高富集力量的木本植物成為一個亟待解決的問題。

七、結(jié)束語

土壤重金屬污染具有污染范圍廣、持續(xù)時間長、污染隱藏性、難被生物降解等主要特點(diǎn)，并可能通過食物鏈不斷地在生物體內(nèi)富集，甚至可轉(zhuǎn)化為毒害性更大的甲基化合物，對