隨著工業(yè)化、城市化進(jìn)程加快，生態(tài)環(huán)境污染問題成為制約經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要因素。近年來，我國糧食主產(chǎn)區(qū)耕地面積土壤重金屬污染呈現(xiàn)出上升趨勢。據(jù)相關(guān)部門監(jiān)測，點(diǎn)位超標(biāo)率從7.16%增加到了21.49%，增長了14.36個百分點(diǎn)。農(nóng)田土壤重金屬污染主要有鎘、鎳、銅、鋅和汞等元素為主。而且，南方糧食主產(chǎn)區(qū)的農(nóng)田土壤重金屬污染要顯著重于北方。全國松嫩平原、三江平原、黃淮海平原、長江中游及四川盆地等五大糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)田土壤重金屬以輕度污染為主，其中，鎘污染比重加劇的趨勢較為顯著，從點(diǎn)位超標(biāo)比重的1.32%增長至17.39%。農(nóng)田土壤重金屬污染不僅導(dǎo)致農(nóng)田土壤污染，影響農(nóng)作物產(chǎn)量，還會經(jīng)農(nóng)作物將重金屬元素通過食物鏈影響到居民的健康。因此，掌握農(nóng)田土壤重金屬污染評價，評估農(nóng)田土壤重金屬污染風(fēng)險現(xiàn)狀，及時采取相應(yīng)修復(fù)治理措施，對做好農(nóng)田土壤污染治理具有積極的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。
1農(nóng)田土壤重金屬污染特點(diǎn)
1.1遷移轉(zhuǎn)化
重金屬元素一旦浸入至農(nóng)田土壤環(huán)境巾，便會由此發(fā)生一系列的物理、化學(xué)反應(yīng)，并在各種反應(yīng)過程中發(fā)生遷移轉(zhuǎn)變，且隨著農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的變化而影響物理、化學(xué)反應(yīng)。例如，重金屬元素溶解、沉積、氧化，以及還原等均可以還原。但在一些特殊條件下，農(nóng)田土壤重金屬元素具有穩(wěn)定性。此外，不同生物種類對農(nóng)田土壤中的重金屬元素耐受情況不同。由于重金屬元素難以降解，在土壤中長期富集后轉(zhuǎn)化為有機(jī)金屬化合物，毒性及危害性更大，抑制土壤的活性，以及生物酶的作用。尤其是長期富集后，經(jīng)由食物鏈進(jìn)人人體，危害性較大。
1.2形態(tài)多變
重金屬元素大多具有較強(qiáng)的化學(xué)活性，化合價變化大，與其他元素發(fā)生各種物理、化學(xué)反應(yīng)。而且，隨著土壤pH值變化，農(nóng)田土壤中的重金屬元素會發(fā)生各種反應(yīng)，出現(xiàn)各種形態(tài)，使得農(nóng)田土壤中的重金屬元素的毒性、穩(wěn)定性存在較大差異，增加了重金屬污染治理難度。如重金屬元素由自然狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻j(luò)合態(tài)、離子態(tài)等，會進(jìn)一步增加土壤的重金屬元素毒性，尤其是離子態(tài)銅、鋅、鉛等重金屬元素，毒性會高于絡(luò)合物。此外，農(nóng)田土壤中的重金屬元素還會通過各種物理、化學(xué)反應(yīng)，而形成有機(jī)物，其毒性要大于由重金屬元素形成的無機(jī)物。因此，農(nóng)田土壤重金屬污染監(jiān)測及評估，既要分析重金屬元素的類型，還要掌握其形態(tài)，才能更加準(zhǔn)確的評價其相應(yīng)的污染程度。
1.3難以消除
重金屬元素一旦浸入土壤，土壤中的微生物難以通過分解，使其濃度降低或分解利用。甚至還會因為微生物將各種重金屬元素聚集，發(fā)生各種反應(yīng)而生成土壤中重金屬毒性更強(qiáng)的物質(zhì)?？梢?，由于農(nóng)田土壤中重金屬元素的難消除性而增加了后期的處理難度。即，農(nóng)田土壤中的重金屬元素在土壤或其微生物體內(nèi)富集，久而久之，長期積累，給土壤生態(tài)系統(tǒng)，甚至人體產(chǎn)生不利影響，短期內(nèi)難以恢復(fù)。
2農(nóng)田土壤重金屬污染原因
2.1農(nóng)藥化肥
我國是農(nóng)藥化肥的最大生產(chǎn)國和消費(fèi)國，過量化肥農(nóng)藥的使用是導(dǎo)致農(nóng)田土壤重金屬污染的重要因素。據(jù)統(tǒng)計，2019年我國農(nóng)用化肥的施用量達(dá)到了5403.59萬噸，化肥的過量使用，雖然能夠有效幫助農(nóng)作物實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收，但也有相當(dāng)部分的化肥被農(nóng)田土壤所吸收，并經(jīng)過灌溉、雨水等進(jìn)入水域，從而進(jìn)一步加大了農(nóng)田土壤的重金屬污染程度。其中磷肥、復(fù)合肥、鉀肥、氮肥等過量使用等會加大農(nóng)田土壤重金屬元素含量超標(biāo)。此外，農(nóng)藥的過量使用也會加劇農(nóng)田土壤重金屬污染。
2.2固體廢棄物
固體廢棄物也是農(nóng)田重金屬污染的重要因素之一，尤其是鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)企業(yè)及工業(yè)園區(qū)附近的農(nóng)田土壤中，大量成分復(fù)雜、種類繁多的固體廢棄物直接堆放在農(nóng)田附近，通過雨水淋洗，以及固體廢棄物的滲濾液污染，都會引起農(nóng)田土壤重金屬發(fā)生污染。在風(fēng)吹日曬、水源中擴(kuò)散，都會加劇農(nóng)田土壤重金屬含量，導(dǎo)致污染物超標(biāo)。
2.3大氣沉降
交通運(yùn)輸、冶金、水泥、建筑及能源等行業(yè)，在其生產(chǎn)作業(yè)過程中會產(chǎn)生大量粉塵污染及廢氣污染物，污染物中許多重金屬元素隨著排放出的廢氣，以氣溶膠、蒸氣等形態(tài)進(jìn)入大氣環(huán)境巾，并沉降至農(nóng)田土壤巾。此外，高速公路、城市周邊大量機(jī)動車輛排放的含鉛汽油，在其燃燒過程中會產(chǎn)生大量鋅、銅、鉛、鉻等重金屬元素，隨著大氣沉降，最終會影響農(nóng)田土壤污染，導(dǎo)致農(nóng)田土壤中重金屬元素超標(biāo)。
3農(nóng)田土壤重金屬污染危害
農(nóng)田土壤重金屬元素不僅會破壞生態(tài)環(huán)境，還會改變土壤結(jié)構(gòu)、生物生長，以及生態(tài)系統(tǒng)破壞等，對生態(tài)環(huán)境有著較大影響。
3.1影響土壤理化性質(zhì)
(1)破壞土壤結(jié)構(gòu)。鉛、銅、砷、汞等重金屬元素在農(nóng)田土壤中富集，達(dá)到一定濃度后會深刻影響著土壤結(jié)構(gòu)，改變了土壤結(jié)構(gòu)及其有效成分，破壞農(nóng)田土壤內(nèi)部平衡，導(dǎo)致土壤出現(xiàn)板結(jié)、降低孔隙度等，進(jìn)而影響農(nóng)田土壤的通透性及含水量，使農(nóng)田土壤出現(xiàn)貧瘠。
(2)影響物質(zhì)轉(zhuǎn)化。即，農(nóng)田土壤重金屬元素會影響土壤物質(zhì)中的生物與非生物間的反復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)及交換，既包括無機(jī)物質(zhì)的有機(jī)質(zhì)化，也包括有機(jī)物質(zhì)的無機(jī)質(zhì)化，影響土壤的結(jié)構(gòu)組成及營養(yǎng)成分，如土壤的碳、氮及磷循環(huán)，最終影響農(nóng)田土壤的質(zhì)地、pH值、孔隙度等，破壞土壤物質(zhì)循環(huán)，造成土壤中的生物營養(yǎng)不良，減產(chǎn)等。
3.2影響土壤生物生長
農(nóng)田土壤重金屬污染主要是由于人類的活動引起動態(tài)變化，隨著重金屬元素污染源輸入至農(nóng)田土壤以及農(nóng)田土壤中的農(nóng)作物吸收、流水等作用，從而對農(nóng)作物、微生物及人體產(chǎn)生不利影響。
(1)農(nóng)作物。在灌溉水源及土壤中的重金屬元素會隨著質(zhì)外體通道或共質(zhì)體通道進(jìn)入農(nóng)作物，從而影響農(nóng)作物的品質(zhì)，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品，如大米、蘿卜等出現(xiàn)重金屬元素超標(biāo)。此外，重金屬元素超標(biāo)也會破壞農(nóng)作物酶系統(tǒng)、葉綠素合成及改變核酸代謝水平等，影響農(nóng)作物產(chǎn)量。
(2)微生物。土壤中的真菌、放線菌、藻類等微生物，對土壤的硝化、硫化、固氮，以及有機(jī)質(zhì)分解和養(yǎng)分轉(zhuǎn)化發(fā)揮著重要作用。但當(dāng)農(nóng)田土壤重金屬元素含量過高，會抑制微生物代謝、死亡，造成微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。
(3)人體。農(nóng)田土壤重金屬元素會經(jīng)過農(nóng)作物，并經(jīng)過食物鏈最終影響人體的消化道等機(jī)體，產(chǎn)生骨痛病、鉛中毒等。此外，農(nóng)田作業(yè)過程中，因農(nóng)藥化肥的過量使用，大量重金屬元素浮沉于空氣中，經(jīng)人體口腔、鼻腔等，影響呼吸道及肺部，長期富集，會造成機(jī)體病變。
4農(nóng)田土壤重金屬污染防治對策
4.1源頭治理
從灌溉及施肥用藥等源頭做好農(nóng)田土壤重金屬污染防治。首先是科學(xué)施用農(nóng)藥化肥。根據(jù)農(nóng)作物實(shí)際需要，精準(zhǔn)施用農(nóng)藥化肥，嚴(yán)控施用的數(shù)量、次數(shù)及時間。大力推廣有機(jī)肥、綠色肥料，推廣生態(tài)綠色種植技術(shù)。有機(jī)肥施用前先進(jìn)行高溫堆肥處理，做好滅菌，降低污染。選用石灰石等土壤調(diào)理劑，降低農(nóng)作物土壤酸度，緩解土壤中重金屬鋁元素，還可以有效補(bǔ)充土壤鎂、鈣等營養(yǎng)元素，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤生物活性。此外，大力推廣滴灌、噴灌等精準(zhǔn)灌溉技術(shù)，切斷重金屬通過水源流入農(nóng)田。
4.2因地種植
根據(jù)《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》，做好農(nóng)田土壤重金屬污染評估，以及土壤區(qū)域劃分，針對土壤中不同重金屬富集程度等，采取差異化種植，最大限度地發(fā)揮農(nóng)田土壤利用效率。針對已經(jīng)遭受重金屬污染嚴(yán)重的農(nóng)田，嚴(yán)禁種植農(nóng)作物，應(yīng)該種蜈蚣草、小臘葉片等超量積累植物，達(dá)到改良土壤重金屬污染程度。此外，還可以種植空麻、棉花等經(jīng)濟(jì)作物或觀賞類植物。根據(jù)不同植物的重金屬吸附能力及特性，選種合適的農(nóng)作物。如，鎘金屬元素嚴(yán)重污染農(nóng)田，可種植花生、油菜等低鎘積累植物?？傊?，通過監(jiān)測土壤重金屬元素，合理規(guī)劃，科學(xué)施肥，高效種植。
4.3科學(xué)修復(fù)
農(nóng)田土壤重金屬污染，可選用物理法、化學(xué)法、生物法，以及綜合修復(fù)技術(shù)，因地制宜，根據(jù)土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)特點(diǎn)，有針對性進(jìn)行科學(xué)修復(fù)，恢復(fù)土壤生態(tài)結(jié)構(gòu)。例如，客土法、換土法可適用較小范圍重金屬污染農(nóng)田，還可以選用熱處理法、改良土壤法等先進(jìn)技術(shù)。近年來，生物修復(fù)和生態(tài)修復(fù)等應(yīng)用廣泛，對農(nóng)田重金屬污染面積大、周期長等具有良好修復(fù)效果。此外，在土壤中加入改良劑、生物炭等，使土壤重金屬元素?fù)]發(fā)，降低有害重金屬物質(zhì)比重，達(dá)到修復(fù)處理效果。
結(jié)語
綜上，我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，農(nóng)田土壤重金屬污染問題亟待解決。要針對當(dāng)前農(nóng)田土壤重金屬污染的特點(diǎn)及原因，高度重視農(nóng)田土壤重金屬污染的危害，采取源頭治理、因地種植和科學(xué)修復(fù)等措施，綜合施策，降低農(nóng)田土壤重金屬污染的危害，保護(hù)好農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基本農(nóng)田，為鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實(shí)施發(fā)揮應(yīng)有價值。
摘自：《資源節(jié)約與環(huán)保》2021年第7期
