論農(nóng)田土壤重金屬污染的危害及修復(fù)技術(shù)

薛魯燕　張海峰　蔡葵　趙愛(ài)鴻　趙征宇　孫永紅　王文嬌

摘 要：近年來(lái)，由于工農(nóng)業(yè)發(fā)展迅猛，重金屬污染土壤的現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，已經(jīng)成為嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題，受關(guān)注程度也日益增加。重金屬污染的農(nóng)田土壤，不僅對(duì)農(nóng)作物有著極大危害，同時(shí)對(duì)于人類生命健康也造成了極大影響，因此修復(fù)土壤重金屬污染問(wèn)題勢(shì)在必行。本文分析了土壤重金屬污染的危害，以及被重金屬污染的土壤的修復(fù)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田土壤;重金屬;污染危害;修復(fù)技術(shù)

中圖分類號(hào)：S-3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著工業(yè)以及農(nóng)業(yè)不斷發(fā)展，在農(nóng)作物生產(chǎn)的過(guò)程中逐漸應(yīng)用越來(lái)越多種類的化學(xué)物質(zhì)，導(dǎo)致重金屬污染土壤的情況越來(lái)越嚴(yán)重。不同種類的重金屬通過(guò)多種途徑進(jìn)入到土壤中，在土壤中不斷地富集，在含量超過(guò)一定標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，就會(huì)改變土壤的理化特性，不僅極大地危害農(nóng)作物，對(duì)人體健康同樣具有極大威脅。本文對(duì)重金屬污染土壤的危害進(jìn)行了分析，并探討了其修復(fù)技術(shù)。

1 重金屬的定義

所謂的重金屬，就是金屬的比重超過(guò)5.0，包括汞、鎘、鐵、鋅、錳等。每種農(nóng)作物都有不同的生長(zhǎng)需求，因此可將這些重金屬分為2部分，Cd、Hg、Pb等是植物生長(zhǎng)中用不到的，且對(duì)人體健康極具危害的;Zn、Cu等是植物生長(zhǎng)以及人體都需要的，但超標(biāo)就會(huì)造成污染，對(duì)人體健康也會(huì)造成影響。

2 被重金屬污染農(nóng)田的危害

當(dāng)農(nóng)田中重金屬含量富集到一定濃度時(shí)，會(huì)使農(nóng)田土壤的活性下降，進(jìn)而影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)甚至絕收。重金屬超標(biāo)的農(nóng)作物被人們食用后，重金屬也隨之進(jìn)入人體富集，難以排出，引起人們中毒、致癌，影響身體健康。

2.1 在農(nóng)作物方面的危害

重金屬可以多種途徑進(jìn)入農(nóng)田土壤中，最初積累量較少，未有顯現(xiàn)，但長(zhǎng)期積累就會(huì)出現(xiàn)富集現(xiàn)象，當(dāng)富集到達(dá)一定濃度時(shí)，就會(huì)嚴(yán)重影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育，使農(nóng)作物出現(xiàn)減產(chǎn)的情況，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成農(nóng)作物死亡。重金屬種類很多，農(nóng)作物產(chǎn)生的毒理性與重金屬種類有著直接關(guān)系，其隨著重金屬種類的不同而有所差異。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果顯示，在土壤中有鉻元素的存在，鉻濃度不斷增大，直至0.1mg·L-1的時(shí)候，對(duì)水稻種子的萌發(fā)就產(chǎn)生了抑制作用。另外，鎘對(duì)于水稻的發(fā)育也具有極大影響，鎘含量較高會(huì)使水稻出現(xiàn)明顯產(chǎn)量下降的現(xiàn)象[1]。

2.2 對(duì)人體方面的危害

由于農(nóng)田土壤會(huì)受到重金屬的污染，而人們所食用的糧食又都產(chǎn)自農(nóng)田，所以食物中也含有重金屬，會(huì)間接地傷害人體。人體內(nèi)含有多種蛋白質(zhì)和酶，而重金屬進(jìn)入到人體后會(huì)與這些物質(zhì)相結(jié)合，對(duì)酶的活性產(chǎn)生抑制作用，對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)具有極大的破壞性，進(jìn)而對(duì)人體的健康造成極大影響。在所有重金屬中，鎘是具有最強(qiáng)中毒性的，對(duì)于人類的腎臟、肝臟會(huì)造成一定損害;另外，在人體中鈣具有很重要的作用，而鎘和鈣的生理性質(zhì)極為相似，鎘在人體中會(huì)將骨骼中部分鈣替換掉，使得人體出現(xiàn)骨骼變形以及骨質(zhì)疏松的情況，對(duì)骨骼系統(tǒng)造成極大影響。除此之外，重金屬中的鉛可在人體中不斷富集，當(dāng)達(dá)到一定程度時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)神經(jīng)紊亂以及貧血等癥狀，同時(shí)對(duì)腎臟功能也造成極大損傷。重金屬中的鉻對(duì)皮膚具有刺激性，可導(dǎo)致皮膚出現(xiàn)潰爛的癥狀，其進(jìn)入人類呼吸道，會(huì)使人類產(chǎn)生呼吸道疾病;另外，鉻還能致畸、致癌、致突變，統(tǒng)稱“三致”。重金屬中的砷具有極強(qiáng)的致癌性，通常具有滯后性的中毒表現(xiàn)，而這種表現(xiàn)是長(zhǎng)期積累形成的[2]。

3 農(nóng)田土壤重金屬污染的修復(fù)技術(shù)

3.1 物理修復(fù)技術(shù)

對(duì)于物理修復(fù)技術(shù)而言，換土、去土以及深耕翻土等措施是常用的方法，物理修復(fù)技術(shù)具有較高的金屬去除率，但這種方法只在土壤污染面積較小的區(qū)域適用，因?yàn)槲锢硇迯?fù)技術(shù)不但成本較高，工作量較大，而且對(duì)農(nóng)田還具有極大的破壞性。與換土、去土、深耕翻土相比，電動(dòng)修復(fù)處理不但對(duì)農(nóng)田結(jié)構(gòu)沒(méi)有危害，而且具有較低的成本。這種技術(shù)在修復(fù)的過(guò)程中是將電極插入到重金屬污染的土壤內(nèi)，在直流電壓的作用下，重金屬離子不斷地遷移、富集，對(duì)于滲透性較低的粘土特別適用。另外，還有一種物理修復(fù)技術(shù)就是熱處理，這種方法可以將土壤中的硒、砷、汞等具有揮發(fā)性的物質(zhì)析出，熱處理比較容易實(shí)施且操作簡(jiǎn)單，然而其成本較高，且能耗大，不僅危害土壤結(jié)構(gòu)，也會(huì)污染大氣，因此沒(méi)有廣泛應(yīng)用[3]。

3.2 化學(xué)修復(fù)技術(shù)

化學(xué)修復(fù)技術(shù)，是對(duì)受污染的土壤選用適合的淋洗液進(jìn)行清洗，通過(guò)清洗的方式去除土壤中的重金屬。該方法操作簡(jiǎn)便，但我國(guó)很多區(qū)域?qū)@種技術(shù)都不適用，因?yàn)槠鋵?duì)土質(zhì)具有較高的要求。另外需要注意的是，淋洗液會(huì)使土壤造成二次污染。還有一種非永久性修復(fù)技術(shù)就是穩(wěn)定固化修復(fù)技術(shù)，主要是將重金屬在土壤中的釋放進(jìn)行減少，利用鈍化作用將土壤中的重金屬的遷移性降低，讓重金屬向農(nóng)作物遷移力度減少，從而使重金屬對(duì)人體的危害有效降低。電廠灰、鐵錳氧化物以及石灰等鈍化劑最為常用，不僅具有較低的成本，也具有明顯效果，但應(yīng)用這種技術(shù)不能根除土壤中的重金屬，重金屬只是被鈍化，還有很大可能出現(xiàn)第2次污染，所以應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)需要長(zhǎng)期對(duì)土壤進(jìn)行監(jiān)測(cè)[4]。

3.3 農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)技術(shù)

農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)技術(shù)的主要途徑是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)改變耕作制度，選擇種植難以進(jìn)入食物鏈并且對(duì)重金屬有較強(qiáng)吸收作用的植物，將土壤中重金屬吸收去除。農(nóng)藝修復(fù)主要是通過(guò)調(diào)整種植農(nóng)作物，合理施用化肥與有機(jī)肥，以達(dá)到對(duì)土壤重金屬去除的目的。生態(tài)修復(fù)措施主要是通過(guò)改變土壤pH、土壤養(yǎng)分與土壤水分等因子，從而達(dá)到調(diào)控重金屬污染的目的。該技術(shù)相比于其它修復(fù)技術(shù)，其成本低、實(shí)施簡(jiǎn)單且技術(shù)成熟，但是該技術(shù)存在的明顯缺點(diǎn)就是修復(fù)周期較長(zhǎng)。

3.4 聯(lián)合修復(fù)技術(shù)

運(yùn)用單一的修復(fù)技術(shù)治理土壤重金屬污染，雖然具有一定效果，但具有局限性。將多種技術(shù)聯(lián)合使用，也就是聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，該技術(shù)受關(guān)注程度日漸增加，并且已經(jīng)有研究學(xué)者，如衛(wèi)澤斌、魏樹(shù)等，取得了一定的成果。先淋洗重金屬污染的土壤，加入固定劑將其鈍化在農(nóng)田深處;處理土壤中重金屬時(shí)，運(yùn)用植物與電場(chǎng)的聯(lián)合作用，將電場(chǎng)對(duì)植物吸收重金屬的能力有效提高，以此促使植物清除土壤中的重金屬[6]。

4 結(jié)束語(yǔ)

通常情況下，土壤環(huán)境可以將進(jìn)入其內(nèi)部的污染物慢慢分解，在一定程度上具有自凈功能，但當(dāng)重金屬富集過(guò)多時(shí)，嚴(yán)重超出了土壤本身的承受力，就會(huì)將土壤環(huán)境的平衡打破，致使土壤受到大量污染，極大地改變了土壤本身的性質(zhì)，使其功能漸漸消失，土壤肥力下降，而農(nóng)作物也會(huì)因此出現(xiàn)減產(chǎn)甚至死亡的現(xiàn)象。在這種環(huán)境下生長(zhǎng)出的農(nóng)作物被人們食用后，對(duì)人體健康也會(huì)造成很大影響。因此，對(duì)土壤重金屬污染問(wèn)題以及其修復(fù)技術(shù)要給予高度重視。

參考文獻(xiàn)

[1]?周雄.農(nóng)田土壤重金屬污染鈍化修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2017（11）：224.

[2]伍志威，張細(xì)燕.我國(guó)農(nóng)田土壤重金屬污染修復(fù)及安全利用綜述[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2017（13）：5538.

[3]陳世寶，王萌，李杉杉，等.中國(guó)農(nóng)田土壤重金屬污染防治現(xiàn)狀與問(wèn)題思考[J].地學(xué)前緣，2019（06）：35-41.

[4]嵇東，孫紅.農(nóng)田土壤重金屬污染狀況及修復(fù)技術(shù)研究[J].農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)與裝備，2018，204（12）：77-78.

[5]宋岸.農(nóng)業(yè)耕地土壤重金屬污染現(xiàn)狀及修復(fù)研究[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)信息，2017（11）：46-47.

[6]鄭子喬.農(nóng)田土壤重金屬污染鈍化修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J].農(nóng)家科技，2018（11）：203.

（責(zé)任編輯 常陽(yáng)陽(yáng)）