農(nóng)田土壤重金屬污染現(xiàn)狀及生物修復(fù)防治對(duì)策

危向峰+劉永賢

摘 要：隨著礦山持續(xù)開(kāi)采，粵北地區(qū)礦山周邊土壤重金屬污染日趨嚴(yán)重，經(jīng)常導(dǎo)致該地區(qū)農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量超標(biāo)。本文分析了近年來(lái)韶關(guān)礦區(qū)農(nóng)田土壤重金屬污染類(lèi)型及概況、簡(jiǎn)述了重金屬污染的成因，并據(jù)此提出礦區(qū)農(nóng)田重金屬污染土壤的生物修復(fù)防治措施。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田土壤；重金屬污染；生物修復(fù)

中圖分類(lèi)號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20160832003

引言

土壤重金屬主要指Cr、Cd、Hg、Pb、類(lèi)重金屬As以及Cu、Zn等，它們的毒害會(huì)使農(nóng)作物減產(chǎn)、品質(zhì)下降[1]，還能通過(guò)食物鏈的富集，傳遞到動(dòng)物和人，危害人類(lèi)身體健康。根據(jù)《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示我國(guó)耕地污染超標(biāo)點(diǎn)位約占全部點(diǎn)位的16.1%，其中無(wú)機(jī)污染物超標(biāo)點(diǎn)位數(shù)占全部超標(biāo)點(diǎn)位的82.8%，主要重金屬污染物包括Cd、Pb、Hg和As [2]。在粵北地區(qū)，礦山開(kāi)采導(dǎo)致有10%的耕地呈現(xiàn)不同程度的重金屬污染[3]。

1 重金屬污染現(xiàn)狀

粵北地區(qū)各類(lèi)礦產(chǎn)資源豐富，是以有色金屬礦居多。長(zhǎng)期開(kāi)采的礦山和冶煉廠包括韶關(guān)的大寶山礦區(qū)、韶關(guān)冶煉廠等。采礦活動(dòng)產(chǎn)生的重金屬隨著酸性廢水淋濾到環(huán)境中，是礦區(qū)周邊環(huán)境重金屬污染的最主要問(wèn)題[4]。

隨著礦區(qū)持續(xù)開(kāi)采，粵北礦區(qū)周邊農(nóng)田土壤和農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，已經(jīng)引起政府相關(guān)部門(mén)重視和科研人員積極研究。周建明等對(duì)韶關(guān)礦區(qū)周邊一帶農(nóng)田土壤和蔬菜作物監(jiān)測(cè)表明，有多種蔬菜和稻米中Pb、Cd超標(biāo)嚴(yán)重[5]。許超等[6]研究調(diào)查得出，大寶山礦山下游地區(qū)稻田土壤污染是以Cd和Cu為主的多金屬?gòu)?fù)合污染，稻田土壤Cd、Zn、Pb和Cu的平均濃度分別為2.19 mg/kg、244.94 mg/kg、179.93 mg/kg和287.91mg/kg，均遠(yuǎn)高于廣東省土壤背景值[7]。相關(guān)分析結(jié)果表明礦區(qū)周邊農(nóng)田土壤重金屬污染主要來(lái)自礦區(qū)酸性廢水灌溉。

粵北礦區(qū)周邊農(nóng)田土壤大多呈酸性，pH值主要集中在4.38～7.15之間，通過(guò)分析以及結(jié)合相關(guān)報(bào)道發(fā)現(xiàn)粵北地區(qū)土壤中重金屬總量和有效態(tài)重金屬含量隨著土壤酸度的變化出現(xiàn)相應(yīng)的變化，是有效態(tài)鎘含量隨土壤酸性增加而急劇上升。

粵北礦區(qū)周邊農(nóng)田土壤呈酸性，其重金屬污染呈現(xiàn)出局部高濃度復(fù)合型多重金屬環(huán)境污染。根據(jù)廣東省土壤背景值和國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)2個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)結(jié)果，表明粵北礦區(qū)農(nóng)田土壤受到重金屬Cd、Cu、Zu、Pb及類(lèi)金屬As等重金屬的污染程度為：Cd>Cu>Zn>Pb>As。

2 礦區(qū)農(nóng)田土壤重金屬污染來(lái)源

2.1 礦山廢水及尾礦的污染

礦山開(kāi)采及加工活動(dòng)產(chǎn)生的有毒重金屬隨著采礦所產(chǎn)生的酸性礦山廢水將礦區(qū)尾礦中的有毒重金屬淋濾帶到環(huán)境中，從而導(dǎo)致礦區(qū)周邊農(nóng)田土壤重金屬含量超標(biāo)。

2.2 礦區(qū)含重金屬?gòu)U水灌溉

礦區(qū)生產(chǎn)排放廢水不少存在重金屬含量超標(biāo)現(xiàn)象，這些重金屬含量超標(biāo)的廢水經(jīng)河道及地下水進(jìn)入農(nóng)田系統(tǒng)，導(dǎo)致農(nóng)田土壤重金屬超標(biāo)，并進(jìn)一步通過(guò)食物鏈危害人類(lèi)身體健康。

2.3 大氣沉降進(jìn)入土壤的重金屬

礦區(qū)生產(chǎn)所產(chǎn)生的含重金屬粉塵經(jīng)過(guò)自然沉降和降水進(jìn)入礦區(qū)周?chē)霓r(nóng)田，從而使得農(nóng)田土壤中Pb、Zn、Cd、Cr、As、Cu等重金屬含量超標(biāo)。

3 礦區(qū)農(nóng)田土壤重金屬污染生物修復(fù)防治對(duì)策

農(nóng)田重金屬修復(fù)是我國(guó)獨(dú)有的現(xiàn)狀，目前國(guó)內(nèi)外常用的土壤重金屬污染技術(shù)中物理修復(fù)一般工程量大，化學(xué)修復(fù)會(huì)影響土壤理化性質(zhì)，而生物修復(fù)則以工程量小，改善土壤理化性質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)正變?yōu)檠芯繜狳c(diǎn)，并已逐步用于實(shí)際工程中。由于韶關(guān)礦區(qū)農(nóng)田重金屬污染呈現(xiàn)出局部高濃度復(fù)合型多重金屬環(huán)境污染，所需修復(fù)技術(shù)和工藝特別復(fù)雜，技術(shù)要求高，一般的物理和化學(xué)方法很難奏效，因此，可選用生物修復(fù)技術(shù)。一般生物修復(fù)技術(shù)主要包括以下3種修復(fù)技術(shù)。

3.1 植物修復(fù)

植物通過(guò)吸收、降解、根濾、穩(wěn)定、揮發(fā)等生命活動(dòng)及作用，可以清除土壤和水體中的重金屬等污染物質(zhì)，達(dá)到修復(fù)環(huán)境的目的，因此，植物修復(fù)是現(xiàn)今最具有潛力、正在迅速發(fā)展的消除環(huán)境中重金屬污染的綠色的、成本低的、可持續(xù)的技術(shù)。植物對(duì)礦區(qū)土壤重金屬修復(fù)具有長(zhǎng)期可持續(xù)，修復(fù)成本相對(duì)較低且生態(tài)效益較為明顯的特點(diǎn)[10]。

3.2 微生物修復(fù)

微生物修復(fù)是利用土壤中的一些特殊微生物群落對(duì)重金屬沉淀、吸附、還原和氧化等物理和化學(xué)作用，改變重金屬形態(tài)或價(jià)態(tài)從而降低重金屬的活性或毒性，達(dá)到修復(fù)重金屬污染土壤的目的。

3.3 植物-微生物聯(lián)合修復(fù)

污染土壤的微生物-植物聯(lián)合修復(fù)主要由2種形式組成，通過(guò)某些微生物分泌生物表面活化劑及有機(jī)酸，并產(chǎn)生含F(xiàn)e細(xì)胞等提高重金屬離子在土壤中的活性，促進(jìn)植物對(duì)重金屬吸收；通過(guò)與促進(jìn)植物生長(zhǎng)的根際細(xì)菌和菌根真菌關(guān)聯(lián)性來(lái)提高植物的生物量，從而增加重金屬的在植物體內(nèi)的累積量[11]。

4 結(jié)論與展望

生物修復(fù)技術(shù)是一項(xiàng)有前途的新技術(shù)，它是實(shí)施較簡(jiǎn)便、投資較少和對(duì)環(huán)境干擾較小，能廣泛用于礦山農(nóng)田土壤修復(fù)，改良重金屬污染農(nóng)田土壤；對(duì)于多金屬?gòu)?fù)合污染更有實(shí)用價(jià)值。

4.1 韶關(guān)礦區(qū)

周邊農(nóng)田土壤存在多種類(lèi)不同程度重金屬污染，Cd和As污染嚴(yán)重。

4.2 進(jìn)一步尋找和篩選

多金屬超富集植物與耐性植物，研究如何回收再利用超富集植物體內(nèi)的重金屬以及如何避免不能回收的植物造成再污染[12]。

4.3 研究和制定

合理的以農(nóng)戶(hù)為本的農(nóng)田土壤污染生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，保障農(nóng)戶(hù)的基本生產(chǎn)生活，以發(fā)揮農(nóng)戶(hù)的主動(dòng)性和積極性，從而全面有效的推動(dòng)我國(guó)農(nóng)田土壤重金屬污染防止工作的順利實(shí)施。

參考文獻(xiàn)

[1]王艷杰，傅樺.近10a來(lái)土壤重金屬污染植物修復(fù)研究[J].首都師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005，25（12）：11-14.

[2]環(huán)境保護(hù)部，國(guó)土資源部.全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)[R]. 2014.

[3]張東為，崔建國(guó).金屬礦山尾礦廢棄地植物修復(fù)措施探討[J].中國(guó)水土保持，2006（3）：40-41.

[4]尚愛(ài)安，黨志，漆亮，等.2類(lèi)典型重金屬土壤污染研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2001，21（4）：502-504.

[5]周建民，黨志，蔡美芳，等.大寶山礦區(qū)污染水體中重金屬的形態(tài)分布及遷移轉(zhuǎn)化[J].環(huán)境科學(xué)研究，2005，18（3）：5-10.

[6]許超，夏北成，秦建橋，等.廣東大寶山礦山下游地區(qū)稻田土壤的重金屬污染狀況的分析與評(píng)價(jià)[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2007（2）：549-553.

[7]王其楓，王富華，孫芳芳，等.廣東韶關(guān)主要礦區(qū)周邊農(nóng)田土壤鉛、鎘的形態(tài)分布及生物有效性研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2012，31（6）：1097-1103.

[8] GB15612-1995.土壤環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)[S].

[9]中國(guó)科學(xué)院土壤背景值協(xié)作組，廣東省環(huán)境保護(hù)研究所，中山大學(xué)地理系，環(huán)境科學(xué)編輯部.廣東省區(qū)域土壤中某些元素的自然背景值，環(huán)境中若干元素的自然背景值及其研究方法[M].北京：科學(xué)出版社，1982：56-59.

[10]周?chē)?guó)華，黃懷曾，何紅蓼，等.重金屬污染土壤植物修復(fù)及進(jìn)展[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2002，3（6）：33-39.

[11]張聞，陳貫虹，高永超，等.石油和重金屬污染土壤的微生物修復(fù)研究進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2012，12（12）：174-181.

[12]景延秋，袁秀秀，王宇辰，等.農(nóng)田土壤重金屬污染及防治對(duì)策[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016（3）：42-45.