农田土壤重金属污染与防治

[摘 要] 本论文从土壤重金属污染的定义入手，分析了土壤重金属污染物的来源，阐述了土壤重金属污染的特点、现状和危害，并针对存在的问题提出了解决方法。

[关键词] 农田土壤 重金属污染 现状 方法

[中图分类号] S158.4 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650 （2013）09-0037-02

土壤是由一层层厚度各异的矿物质成分所组成的。土壤和母质层的区别表现在形态、物理特性、化学特性以及矿物学特性等方面。由于地壳、大气和生物圈的相互作用，土层由矿物和有机物混合组成。疏松的土壤微粒组合起来，形成充满间隙的土壤形式。相对密度在4.5g/cm3以上的金属称作重金属。土壤中的重金属累积后对人体的危害相当大，能引起人的头痛、头晕、失眠、健忘、神经错乱、关节疼痛、结石、癌症（如肝癌、胃癌、肠癌和畸形儿）等。

一、土壤重金属污染的定义

土壤重金属污染是指由于人类活动，土壤中的微量金属元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引发的问题统称为土壤重金属污染。过量重金属可引起植物生理功能紊乱、营养失调，此外汞、砷能减弱和抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，影响氮素供应。重金属污染物在土壤中移动性很小，不易随水淋滤，不为微生物降解，通过食物链进入人体后，潜在危害极大。一些矿山在开采中尚未建立石排场和尾矿库，废石和尾矿随意堆放，致使尾矿中富含难溶解的重金属进入土壤，加之矿石加工后余下的金属废渣随雨水进入地下水系统，造成严重的土壤重金属污染[1]。

二、重金属污染物的来源

污染土壤的重金属主要包括汞、镉、铅、铬和类金属砷等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的锌（Zn）、铜（Cu）、镍（Ni）等元素。主要来自于固体废物，如乱扔旧电池、电子线路板；工业选矿垃圾等的堆集；含重金属的废水未达标排放，被污染地下或地表水径流、渗透；重金属粉尘的沉降等。如汞主要来自含汞废水，镉、铅主要来自冶炼排放和汽车废气沉降，砷则来源于杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂。

三、土壤重金属污染的特点

1.隐蔽性和滞后性

大气污染、水体污染和废弃物污染等一般通过感官就能发现，而农田土重金属污染往往要通过对土壤样品的分析化验、对农作物残留检测，甚至通过研究人畜健康状况后才能确定。因此农田土重金属污染从产生到问题出现通常会经过较长的时间，并具有一定的隐蔽性。

2.不可逆性和难治理性

如果大气和水体受到了污染，切断污染源后通过稀释作用和自净化作用也可能会使污染问题逆转。但是累积在农田土中的难降解重金属则很难靠稀释作用和自净化作用来加以消除。某些被重金属污染的土壤可能需要 100～200年的时间才能恢复原状。因此土壤重金属污染一旦发生后通常很难治理，而且其治理成本比较高、治理周期也比较长。

3.表聚性

农田土中的重金属污染物大部分残留于土壤耕层中，很少向土壤下层移动。这是由于土壤中存在有机胶体、无机胶体和有机-无机复合胶体，它们对重金属有较强的吸附能力和螯合能力，这就限制了重金属在土壤中的迁移。因此农田土中的重金属污染物很少向土壤下层移动，大部分残留在土壤耕层，这就导致农作物污染，进而危害人类的健康。

四、我国土壤重金属污染现状

我国的土壤重金属污染物主要来源于污水灌溉、工业废渣和城市垃圾等。污水中占有较大比例的工业废水的成分比较复杂，不同程度地含有微生物难以降解的多种重金属，是土壤重金属污染物的主要来源。

目前我国因农药和重金属污染的土壤面积已经达到上千万公顷，污染的耕地约有一千万公顷，占耕地总面积的10%以上。全国每年受重金属污染的粮食高达l200万吨，因重金属污染而导致的粮食减产高达1000多万吨，经济损失至少有200亿元。华南有的地区接近50%的农田遭受镉、砷、汞等重金属污染；广州近郊因为污水灌溉而污染的农田有2700公顷，因使用污泥造成1000多公顷的土壤被污染；上海的农田耕层土壤汞、镉含量增加了50%；天津市近郊因污水灌溉而导致超过两万公顷农田受重金属污染。国内蔬菜重金属污染的调查结果显示，我国菜地土壤重金属污染形势严峻，珠三角地区接近40%菜地重金属含量超标，其中10%属“严重”超标；重庆市的蔬菜重金属污染程度为镉>铅>汞，近郊蔬菜基地的土壤重金属汞和镉出现超标情况，超标率分别为6.7%和36.7%；广州市的蔬菜地铅污染最为普遍，砷污染次之[2]。

五、土壤重金属污染的危害

重金属污染与其他有机化合物的污染不同。不少有机化合物可以通过自然界本身物理的、化学的或生物的方式净化，使有害性降低或解除。而重金属具有富集性，很难在环境中降解。即使有益的金属元素浓度超过某一数值也会有剧烈的毒性，使动植物中毒，甚至死亡。金属有机化合物（如有机汞、有机铅、有机砷、有机锡等）比相应的金属无机化合物毒性要强得多；可溶态的金属又比颗粒态金属的毒性要大；六价铬比三价铬毒性要大等。

重金属在人体内能和蛋白质及各种酶发生强烈的相互作用，使它们失去活性，也可能在人体的某些器官中富集，如果超过人体所能耐受的限度，会造成人体急性中毒、慢性中毒等，对人体会造成很大的危害。有关专家指出，重金属对土壤的污染具有不可逆转性，已受污染土壤没有治理价值，只能调整种植品种来加以回避。

六、重金属污染土壤的修复

土壤被污染后，为了避免其对植物的生长和通过食物链对人类造成危害，需要将其从土壤中清除掉。重金属污染土壤的修复技术主要有两种，一是改变重金属元素在土壤中的存在形式，使其由活化态转变为稳定态；二是从土壤中去除重金属元素，使土壤中重金属元素的浓度接近或达到背景含量的水平[3，4]。当前采用的治理方法主要有以下三种：

1.工程治理

即用物理（机械）原理治理重金属污染的土壤，主要有热处理技术、淋滤法、洗土法以及深翻法；

2.生物修复

即针对土壤中的重金属具有生物迁移这一特点而提出的一项净化措施，即利用某种特殊的植物、动物或者微生物能吸收土壤中的重金属污染物从而达到净化的目的；

3.改良剂

即投入各种土壤的改良剂，主要用于调节酸碱度和化学组分，使重金属能够以生物有效性低，毒害程度弱的形式存在。

国内对于土壤污染的治理已有过不少探索，从治理的手段上可以分为物理、化学和生物措施。物理和化学措施主要采用直接换土法、电化法、稳定固化法等方式。但物理和化学措施只适用于有限时空的土壤治理，大规模采用该方式成本太高，也不便于实施。而生物措施则主要利用动物、植物、微生物的生物作用，所用设施相对简单，成本低廉，更适合大规模应用。传统的植物修复技术是利用重金属超富集植物（多为草本植物）的种植吸收土壤内的重金属元素，但在实际应用中存在较大限制，且需要每年进行种植和收割，增加了土壤修复的成本。所以，寻找和培育重金属高富集能力的木本植物成为一个亟待解决的问题。

七、结束语

土壤重金属污染具有污染范围广、持续时间长、污染隐蔽性、难被生物降解等主要特点，并可能通过食物链不断地在生物体内富集，甚至可转化为毒害性更大的甲基化合物，对食物链中某些生物产生毒害，或最终在人体内积累而危害健康。为了预防土壤重金属污染，我们应当树立环保意识，充分认识其危害性，从小事做起，在根本上去除污染来源，杜绝废水、废气的任意排放，及时处理城乡垃圾，不滥用化肥农药。如何恢复重金属污染地区的本来面目也是一个长期性的课题，需要我们不断努力作进一步的探讨。

参考文献

[1]孙铁珩， 李培军， 周启星等. 土壤污染形成机理与修复技术， 北京， 科学出版社， 2005.

[2]周建利， 陈同斌. 我国城郊菜地土壤和蔬菜重金属污染研究现状与展望， 湖北农学院学报， 2002，22（5）：476-480.

[3]董丙锋. 土壤环境质量及其演变的影响因素污染防治技术， 2007， 2： 53-55.

[4] 程序. 农业资源与环境学概论， 北京， 中国农业大学出版社. 2002.7.

作者简介：李文明（1969-），男，山东省菏泽人，山东省菏泽市农业局工作，从事农业环保工作。