曾建兵，李巧云，何飛飛

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 441100112288）

1 菜地土壤重金屬污染的現(xiàn)狀與來源

1.1 污染的現(xiàn)狀

近年來，重金屬引起的土壤污染問題日漸嚴(yán)重，引起人們的高度重視。如沈陽市蔬菜污染面積高達(dá)3 600 hm2；杭州市蔬菜基地土壤鉛、鋅、銅的含量遠(yuǎn)超過當(dāng)?shù)氐谋尘爸?；天津市菜園土壤重金屬元素含量是該市農(nóng)業(yè)土壤背景值的兩倍；沈陽市于洪區(qū)部分基地重金屬污染已達(dá)中、重度污染；太湖地區(qū)土壤已被確定為重金屬輕污染；環(huán)洞庭湖地區(qū)也有不同種類重金屬元素的輕度污染等。

目前，菜地土壤重金屬污染主要呈現(xiàn)復(fù)合污染特點(diǎn)，污染土壤的重金屬主要包括鎘、汞、鉛、鉻和類金屬砷等生物毒性較強(qiáng)的元素。重金屬污染的特點(diǎn)是污染范圍廣、持續(xù)時(shí)間長、污染隱蔽性高，多數(shù)無法被生物降解而長期存留。有的雖可被植物吸收轉(zhuǎn)換，但會(huì)引起植物生理功能紊亂、營養(yǎng)失調(diào)；有的可在作物籽實(shí)中富集，甚至可轉(zhuǎn)化為毒害性更大的甲基化合物。

1.2 污染的來源

1.2.1 大氣沉降 工業(yè)產(chǎn)生的含重金屬的粉塵，借助風(fēng)的輸送，飄散至周邊地區(qū)，通過自然沉降和雨淋沉降進(jìn)入土壤，從而污染農(nóng)作物。其影響范圍可達(dá)10～110 km。

1.2.2 化肥、農(nóng)藥和農(nóng)用塑料薄膜 不合理地施用化肥和農(nóng)藥，使用重金屬含量過高的塑料薄膜，都可能導(dǎo)致菜地土壤重金屬污染。如長期施用磷礦石生產(chǎn)的磷肥，會(huì)使土壤含鎘量顯著性增高；生產(chǎn)農(nóng)用塑料薄膜的熱穩(wěn)定劑，含有重金屬元素，如果未對(duì)薄膜進(jìn)行科學(xué)回收，讓薄膜在菜地里腐蝕、降解，薄膜中的重金屬元素便會(huì)進(jìn)入土壤中，而造成菜地土壤污染。

1.2.3 污水灌溉 由于企業(yè)污水處理不當(dāng)，導(dǎo)致菜地灌溉用水被污染，污水中的重金屬元素被土壤以不同的方式固定下來，從而造成菜地重金屬含量逐年增加。長期利用污水灌溉菜地，會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生持續(xù)性危害。污水灌溉已經(jīng)成為菜地重金屬污染的一個(gè)主要原因，自20世紀(jì)60年代開始，污灌面積迅速擴(kuò)大，特別是在北方地區(qū)。

1.2.4 污 泥 污泥中含有大量的鎘，通過各種方式進(jìn)入菜地后，增加了菜地中鎘的含量。污泥施用越多，污染就越明顯。研究表明，青菜中的鎘含量隨著污泥的增加而增加。據(jù)估計(jì)，污泥帶來的土壤鎘污染在重金屬污染中占2%～5%。

1.2.5 含重金屬廢棄物 重金屬廢棄物的污染的范圍一般以廢棄堆為中心向四周擴(kuò)散。對(duì)武漢市城市生活垃圾場附近土壤中鎘污染的研究結(jié)果顯示，垃圾場附近土壤中的鎘含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸怠?/p>

1.2.6 酸性廢水 礦石工業(yè)排出的酸性廢水，通過各種方式進(jìn)入土壤，同樣會(huì)造成土壤中重金屬含量超標(biāo)。

2 土壤重金屬污染降污修復(fù)技術(shù)

2.1 物理工程治理

工程治理法的目的是稀釋土壤中重金屬的含量，降低重金屬對(duì)植物的毒害，如翻土法、客土法、換土法等。換土法在日本被廣泛采用，但是排去的土壤很容易引起二次污染，并且該方法需花費(fèi)大量的人力與物力，在換土過程中，存在著占用土地、滲漏、污染環(huán)境等不良因素的影響。

2.2 化學(xué)治理

化學(xué)治理就是向污染土壤投入改良劑、抑制劑，改變土壤的理化性質(zhì)（如pH等），使土壤中的重金屬與無機(jī)配位體結(jié)合，形成絡(luò)合物、螯合物，以降低重金屬的生物有效性。例如pH的改變能夠影響重金屬在土壤中的存在形態(tài)，還會(huì)影響植物對(duì)重金屬的吸收。

2.3 農(nóng)業(yè)治理方法

農(nóng)業(yè)治理的主要途徑有：（1）通過控制土壤水分來調(diào)節(jié)其氧化還原電位（Eh）；（2）選擇重金屬含量低的化肥，如生物有機(jī)肥、人畜的糞便等；（3）增施偏堿性的肥料，增加土壤的pH值，因?yàn)橹亟饘僖妆恢行院蛪A性的土壤固定，從而減少蔬菜的吸收；（4）篩選和培育耐（抗）重金屬污染的品種。植物種間和種內(nèi)不同基因型間對(duì)重金屬的吸收和積累存在著顯著差異，篩選和培育具有低吸收、低積累土壤重金屬特征的蔬菜種類或品種，對(duì)于中、輕程度污染菜地的可持續(xù)利用農(nóng)產(chǎn)品的安全生產(chǎn)具有重要意義。

2.4 動(dòng)植物修復(fù)

動(dòng)物修復(fù)。是指利用動(dòng)物的某些習(xí)性來降低、修復(fù)土壤中重金屬的污染的一種方法，如利用蚯蚓、鼠類等吸收土壤中的重金屬。

植物修復(fù)，就是利用某些超積累植物來清除土壤中的重金屬的一種方法。目前已發(fā)現(xiàn)具有超積累重金屬功能的植物有400多種。篩選積累能力強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，且可以大面積種植的超積累植物，已成為治理菜地重金屬污染的主要措施。我國對(duì)植物修復(fù)技術(shù)和超積累植物篩選的研究也取得了一定的進(jìn)展。芥菜、鴨跖草、擬南芥等對(duì)鎘的富集效果較好，東南景天、寶山堇菜、商陸等對(duì)鉛和鋅有較強(qiáng)的耐性，這些都是常見的超積累植物。植物修復(fù)方法不僅可以美化環(huán)境，而且可以通過處理植物來回收利用重金屬。同時(shí)，該方法成本低，且不會(huì)引起二次污染，可以大規(guī)模推廣。其不足之處在于絕大多數(shù)超積累植物對(duì)重金屬的積累比較單一，而土壤中的重金屬污染往往都是復(fù)合性的，所以一塊受污染的菜地需要經(jīng)過多種超級(jí)累植物的修復(fù)才能慢慢恢復(fù)，治理的周期較長。

2.5 微生物修復(fù)

充分利用生物的自生抗逆性，同時(shí)輔之以適當(dāng)?shù)奈锢?、化學(xué)措施，降低污染對(duì)生物的脅迫作用，在協(xié)調(diào)生物與環(huán)境的相互關(guān)系中獲取產(chǎn)品和生產(chǎn)效益。有研究表明，低富集作物輪作與普通輪作相比，可使蔬菜鎘含量降低50%～80%，而且，還可明顯提高蔬菜的產(chǎn)量和產(chǎn)值。有研究者在鋅、鎘、鉛

2.6 綜合生態(tài)治理

充分利用生物的自生抗逆性，同時(shí)輔之以適當(dāng)?shù)奈锢怼⒒瘜W(xué)措施，降低污染對(duì)生物的脅迫作用，在協(xié)調(diào)生物與環(huán)境的相互關(guān)系中獲取產(chǎn)品和生產(chǎn)效益。有研究表明，低富集作物輪作與普通輪作相比，可使蔬菜鎘含量降低50%～80%，而且，還可明顯提高蔬菜的產(chǎn)量和產(chǎn)值。有研究者在鋅、鎘、鉛重金屬復(fù)合污染的土壤上套種東南景天和玉米，結(jié)果表明，這種種植模式一方面有益于玉米的生長，另一方面還能通過東南景天的高積累作用降低土壤中重金屬的含量。這是典型的土壤重金屬的生態(tài)治理措施。

3 菜地土壤重金屬污染防治對(duì)策

3.1 合理選擇蔬菜品種、種類

采取種植低積累蔬菜品種如豆角、黃瓜、茄子、西紅柿、辣椒等；而卷心菜、菜花等葉菜類和根莖類蔬菜不宜種植，但該方法只是權(quán)宜之計(jì)，不能做為長久措施。

3.2 施加土壤改良劑

在高污染的背景條件下，添加石灰、腐殖酸、硫化鈉，亞硝酸鈉，都能夠抑制土壤中的汞、鎘、鉛等重金屬進(jìn)入蔬菜；土壤中加施石灰或磷酸鹽等，能使重金屬由可溶性轉(zhuǎn)為不可溶性的氫氧化物或磷酸鹽，減少作物的吸收。

3.3 客土法

此法適用于小面積污染嚴(yán)重的土壤治理，視污染土壤的厚度而分為覆土法和換土法兩種方式。采取農(nóng)業(yè)工程客土的方法，根除污染的土壤。為了減少客土法帶來的經(jīng)濟(jì)損失，減少再次污染環(huán)境的可能，可利用污染土制磚。

3.4 嚴(yán)格監(jiān)管污染源

對(duì)污染源實(shí)行嚴(yán)格排污監(jiān)管，提高污水處理廠出水質(zhì)量。同時(shí)，強(qiáng)化源頭污染物中重金屬消減技術(shù)、源頭污染物排放控制技術(shù)、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)污染物的承載容量等研究，加強(qiáng)源頭污染物無害化處理等相關(guān)技術(shù)設(shè)備的開發(fā)、應(yīng)用等，從源頭降低污染物向農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的排放。

3.5 加強(qiáng)菜地土壤重金屬污染的調(diào)查和監(jiān)測

在調(diào)查摸清我國菜地土壤重金屬污染總體狀況的基礎(chǔ)上，有關(guān)部門要研究和建立適合我國國情的土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)和監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)，制定我國菜地土壤重金屬污染防治和治理的戰(zhàn)略對(duì)策。同時(shí)，由于經(jīng)費(fèi)投入和管理政策等多方面的原因，在菜地土壤重金屬污染的控制和治理技術(shù)方面仍缺乏成本低廉、簡單易行的實(shí)用技術(shù)，因此應(yīng)增加有關(guān)科研和治理的投入，重點(diǎn)開發(fā)治理菜地土壤重金屬污染的實(shí)用技術(shù)。

3.6 改變土地利用方式

建議有關(guān)部門統(tǒng)籌規(guī)劃，利用污染土地作為開發(fā)建設(shè)用地，可將污染菜地改為花圃、林地、倉儲(chǔ)用地等，以保留清潔的農(nóng)業(yè)土壤環(huán)境。

4 小結(jié)與展望

菜地土壤的重金屬污染多屬復(fù)合污染，其治理尚沒有良好的對(duì)策，必須堅(jiān)持以預(yù)防為主，綜合治理的方針，重在控制和消除污染源。對(duì)于受污染菜地，客土由于耗資巨大，大面積治理難以推廣，可以根據(jù)菜地重金屬污染的程度和特征，在施用化學(xué)改良劑、螯合劑或微生物制劑降低重金屬生物毒性的基礎(chǔ)上，根據(jù)植物抗（耐）性、收獲部位以及利用方式的差異，采用綜合防治措施，因地制宜，盡可能安全高效地利用被污染的菜地。采用生態(tài)工程的方法，充分利用污染土地和光熱資源，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境效益的統(tǒng)一。因此，菜地土壤重金屬污染的修復(fù)治理應(yīng)該從化學(xué)改良劑、螯合劑或微生物制劑的研制，以及低吸收類蔬菜的篩選方面進(jìn)行深入研究。

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