翁伯琦，劉朋虎，張偉利，黃穎，王義祥

1. 福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，福建 福州 350003；2. 福建農(nóng)林大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350002

農(nóng)田重金屬污染防控思路與技術(shù)對策研究

翁伯琦1，劉朋虎2，張偉利1，黃穎1，王義祥1

1. 福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，福建 福州 350003；2. 福建農(nóng)林大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350002

摘要：農(nóng)田土壤重金屬含量是否超標或者造成污染，直接關(guān)系到農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、人類和動物的健康。有效地防控農(nóng)田土壤重金屬污染，無疑是耕地土壤質(zhì)量的內(nèi)容，也是一個重要的評價指標。文章綜述了農(nóng)田土壤重金屬污染的特點，分析了建立預(yù)警預(yù)測體系的重要性和當(dāng)前造成預(yù)警預(yù)測體系建設(shè)滯后的原因，提出重點從科學(xué)制定規(guī)劃，實施優(yōu)化布局；組建骨干隊伍，實施項目帶動；完善頂層設(shè)計，實施集成配套；依靠科技創(chuàng)新，實施集成推廣；完成組網(wǎng)建庫，實施資源共享等5個運營與管理環(huán)節(jié)抓好農(nóng)田重金屬污染預(yù)警預(yù)測系統(tǒng)的構(gòu)建。同時從實際應(yīng)用角度，研究并提出了農(nóng)田重金屬污染的防控思路與主要技術(shù)對策。具體包括5個方面：一是研究并完善農(nóng)業(yè)產(chǎn)地重金屬評價方法與技術(shù)體系；二是研究并完善農(nóng)業(yè)產(chǎn)地重金屬污染的物理防控技術(shù)；三是研究并完善農(nóng)業(yè)產(chǎn)地重金屬污染的化學(xué)防控技術(shù)；四是研究并完善土壤重金屬含量閾值及安全利用技術(shù)；五是研究并完善農(nóng)業(yè)產(chǎn)地重金屬污染的生物防控技術(shù)。力求為構(gòu)建與完善農(nóng)田土壤重金屬污染預(yù)警預(yù)測體系以及有效實施防控提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田土壤；重金屬污染；防控；技術(shù)對策

引用格式：翁伯琦，劉朋虎，張偉利，黃穎，王義祥. 農(nóng)田重金屬污染防控思路與技術(shù)對策研究[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報, 2015, 24(7): 1253-1258.

WENG Boqi, LIU Penghu, ZHANG Weili, HUANG Ying, WANG Yixiang. Ideas and Countermeasures Research on Heavy Metal Pollution Prevention and Control for Farmland [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2015, 24(7): 1253-1258.

萬物土中長，土潔方可凈。清潔的土壤對人類的生存與發(fā)展是至關(guān)重要的，其不僅關(guān)系到糧食生產(chǎn)的數(shù)量安全和質(zhì)量安全，而且關(guān)系到整個生態(tài)環(huán)境的健康狀況。眾所周知，農(nóng)田是植物生長的重要載體，農(nóng)田土壤的健康狀態(tài)如何？直接決定了食品安全與綠色程度的水平高低。農(nóng)田土壤如果受到污染，人們賴以生活的“米袋子”、“菜籃子”必然會受到嚴重影響。聯(lián)合國秘書長潘基文曾指出，“沒有健康的土壤，地球上的生命則不可持續(xù)”、“土壤是一種難以再生的自然資源，對于可持續(xù)土壤管理，人人都應(yīng)予以重視”。毫無疑問，土壤環(huán)境質(zhì)量的保護已經(jīng)成為世界性的重大生態(tài)問題（王玉軍等，2014）。目前，我國許多農(nóng)田土地受到了各種污染的威脅，耕地受到中、重度污染的面積約5000萬畝，很多地區(qū)土壤污染帶來的生產(chǎn)生態(tài)方面的風(fēng)險已經(jīng)十分嚴重。2014年4月，國家環(huán)境保護部、國土資源部《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》顯示，全國土壤總的超標率為16.1%，耕地土壤點位超標率為19.4%，其中無機污染物超標點位數(shù)占全部點位數(shù)的82.8%，而鎘的點位超標率為7%（國家環(huán)境保護部，2014）。不言而喻，土壤污染必須引起人們高度關(guān)注，同時必須有效的措施加以防控。

1　農(nóng)田重金屬污染的特點與預(yù)警滯后原因分析

土壤重金屬污染一般是指人們在生產(chǎn)等活動中使微量金屬元素進入土壤，致使其在土壤中的含量超過背景值，并引起農(nóng)田生態(tài)環(huán)境狀況惡化的現(xiàn)象。防控土壤中的重金屬污染，必須強化預(yù)警與預(yù)測工作，力求做到以防為主，防控結(jié)合，著力減少污染面積與危害程度。眾所周知，主要糧食產(chǎn)量與農(nóng)業(yè)產(chǎn)品來自土壤，進而土壤質(zhì)量與糧食安全及食品安全密切相關(guān)。如何切實有效地保育農(nóng)田耕地與維護土壤質(zhì)量，無疑是我國農(nóng)業(yè)與農(nóng)村可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。然而，有數(shù)據(jù)顯示，我國每年因重金屬污染而造成糧食重金屬含量超標的數(shù)量高達1200萬t，相當(dāng)于4000萬人一年的口糧，造成的經(jīng)濟損失超過200億元（黃占斌等，2012）。近年來農(nóng)田污染特別是重金屬污染呈現(xiàn)擴展之勢，其不僅已經(jīng)成為影響我國糧食生產(chǎn)與食品安全的不穩(wěn)定因素，而且土壤中重金屬在一定條件下，可能被植物吸收，并在植物組織、器官中凝聚而進入食物鏈，危害人類的健康（顧繼光等，2003）。為此，如何強化土壤重金屬污染的預(yù)警與防控，則必須引起高度重視與積極應(yīng)對。

就農(nóng)田土壤重金屬污染現(xiàn)狀來分析，其主要呈現(xiàn)4個明顯特點。一是礦山開采與工業(yè)排放成為主要污染源?？v觀國內(nèi)外近代工業(yè)和城鎮(zhèn)建設(shè)發(fā)展歷史，污染總是工業(yè)生產(chǎn)、礦山開發(fā)、城鎮(zhèn)建設(shè)等方面的伴生物。尤其是處于經(jīng)濟高速發(fā)展時期，科學(xué)規(guī)劃、環(huán)保政策、生態(tài)意識、防控措施、科技應(yīng)用等都尚未完全到位，甚至部分地區(qū)還存在嚴重脫節(jié)的現(xiàn)象，造成農(nóng)田土壤重金屬的擴展。就此，切實搞好源頭治理是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。二是自然因素與人為影響成為主要驅(qū)動力。很顯然，水和風(fēng)是污染物質(zhì)由點源污染轉(zhuǎn)化為面源污染的驅(qū)動力。風(fēng)可以攜帶含有重金屬的塵埃，使距污染源一定范圍內(nèi)的農(nóng)田受到不同程度的污染；水可以攜帶山區(qū)礦山的尾礦等污染物到達平原農(nóng)業(yè)田區(qū)，使農(nóng)田遭受污染。據(jù)有關(guān)資料顯示，全國年污水排放量超過60億t，超標的污水灌溉必將引發(fā)大面積土壤重金屬污染，其對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不良影響是顯而易見的（曹心德等，2011）。三是污染面積的不斷擴大且污染程度加重。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析表明：礦山周邊、工廠附近、城鎮(zhèn)周圍、公路兩側(cè)等經(jīng)濟活動和人活動密集的區(qū)域，幾乎都受到不同程度的污染，并且呈現(xiàn)了經(jīng)濟越發(fā)達地區(qū)的周邊農(nóng)田，其重金屬污染則越嚴重的趨勢（蔣先軍等，2000）。四是交叉污染與復(fù)合集成使治理難度加大。重金屬物質(zhì)在大氣、地表水、地下水、土壤、作物等系統(tǒng)間相互交叉污染，其成分復(fù)雜而且途徑交錯，難以區(qū)分內(nèi)在機理與變化規(guī)律，這為基礎(chǔ)研究增加了許多難度。至今全國尚未對農(nóng)田重金屬污染進行嚴密監(jiān)控和實時預(yù)警，也未采取最為嚴厲的農(nóng)田保護措施。不言而喻，農(nóng)田土壤重金屬污染擴展，必然會使城鄉(xiāng)區(qū)域的居民健康與農(nóng)牧生產(chǎn)安全受到威脅。

如何做好防控工作？重點工作之一就是要著力構(gòu)建農(nóng)田土壤重金屬污染預(yù)測預(yù)警體系。實際上，農(nóng)田重金屬預(yù)警和預(yù)測研究是一項污染防治的重要基礎(chǔ)工作，其正確的評估與內(nèi)在機理的闡明，可為污染防治政策制定、治理技術(shù)實施和防護工程建設(shè)等提供科學(xué)依據(jù)（黃耀裔，2009）?！笆濉逼陂g，國家農(nóng)業(yè)與環(huán)保部門先后設(shè)立了若干個有關(guān)重金屬污染防控與治理的相關(guān)項目，開展技術(shù)攻關(guān)與協(xié)同創(chuàng)新，先后突破并解決了一些關(guān)鍵技術(shù)。然而，我國目前還沒有建立全國性的預(yù)警網(wǎng)絡(luò)與長期運行的預(yù)測系統(tǒng)，缺少對農(nóng)田重金屬污染現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢的適時監(jiān)控。

造成預(yù)警預(yù)測體系建設(shè)滯后的原因是多方面的，但主要集中體現(xiàn)以下4個方面的原因：一是資源共享渠道不暢。尤其是科研數(shù)據(jù)缺乏共享渠道。事實上，科研人員積累了大量的數(shù)據(jù)，但這些數(shù)據(jù)因各種原因無法匯集，更難以實現(xiàn)資源共享平臺構(gòu)建，而且科研人員之間也缺少互通渠道。尤其是不同層級的科研單位保存的歷史土樣因缺乏牽頭單位與專項經(jīng)費支持，難以做到系統(tǒng)測試、數(shù)據(jù)分析，從而更難以實現(xiàn)共享數(shù)據(jù)信息資源（楊蘇才等，2006）。二是科技創(chuàng)新相對滯后。目前對農(nóng)田土壤重金屬污染預(yù)警和預(yù)測的研究不夠，很多人熱心于單純理論研究，對于防控?zé)狳c與治理難點研究則開展較少，尤其是對國家迫切需要解決的生產(chǎn)技術(shù)難題以及研發(fā)便捷實用產(chǎn)品缺乏緊迫感，更缺少創(chuàng)新研究。為此要注重基礎(chǔ)性理論研究與實用性技術(shù)研究緊密結(jié)合（周啟星等，2014）。三是信息綜合分析不夠。普遍存在重監(jiān)測輕數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用的現(xiàn)象。長期以來，農(nóng)業(yè)與地質(zhì)部門科研人員積累了大量數(shù)據(jù)，也建立了相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，但存在只重視數(shù)據(jù)積累，而輕視數(shù)據(jù)挖掘工作，造成資源浪費（夏星輝，1997）。四是科學(xué)規(guī)劃相對滯后。尤其是缺少綜合性的系統(tǒng)設(shè)計專家，缺乏頂層設(shè)計與統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。長期以來，許多科研單位與高校都是圍繞本單位的發(fā)展目標而開展研究工作，缺乏國家需求層面上的科研協(xié)作與協(xié)同創(chuàng)新。許多科研院所與高校都是主要針對本領(lǐng)域開展研究，呈現(xiàn)低水平重復(fù)，缺乏宏觀視野，進而綜合性的創(chuàng)新成果難以產(chǎn)生，國家層面預(yù)警系統(tǒng)更難以構(gòu)建，許多優(yōu)秀人才也難以脫穎而出。專家們呼吁要著力強化頂層設(shè)計與系統(tǒng)建設(shè)，特別是要發(fā)揮協(xié)作攻關(guān)的效力，力求在更高起點上瞄準國際研究前沿與國家實際需要開展有針對性的且有前瞻性的深入研究。

2　構(gòu)建農(nóng)田重金屬污染預(yù)警預(yù)測系統(tǒng)及其思路

長期定位試驗表明，近年來我國耕地中重金屬的累積已是客觀存在的事實，同時表現(xiàn)出農(nóng)業(yè)集約化程度越高，生產(chǎn)投入品用量越多的農(nóng)田重金屬累積量則在逐步增加（曾希柏等，2010）。實踐證明，監(jiān)測是防控的重要基礎(chǔ)，為此，要著力構(gòu)建全國范圍或省級范圍的農(nóng)田重金屬污染預(yù)警和預(yù)測系統(tǒng)。就運營與管理要求而言，其必須要注重把握5個重要環(huán)節(jié)：一是科學(xué)制定規(guī)劃，實施優(yōu)化布局。要從持續(xù)發(fā)展的高度來認識，著力建設(shè)好農(nóng)田重金屬污染預(yù)警網(wǎng)絡(luò)和預(yù)測系統(tǒng)的重要意義，這就要求我們必須解放思想，更新理念。要以工業(yè)化管理理念與經(jīng)營體制來建立預(yù)警網(wǎng)絡(luò)和預(yù)測系統(tǒng)，用現(xiàn)代化的技術(shù)實現(xiàn)遠程調(diào)控并實施監(jiān)測、分析、處理等相關(guān)部分的有機結(jié)合，用信息化方式實現(xiàn)心件（Mindware）、軟件和硬件的組裝。創(chuàng)立項目研發(fā)與高效管理新體制，創(chuàng)建良好的科研環(huán)境和氛圍。二是組建骨干隊伍，實施項目帶動。預(yù)警網(wǎng)絡(luò)與預(yù)測系統(tǒng)是一個協(xié)同創(chuàng)新的載體與長期監(jiān)測的平臺，也是一個重要而復(fù)雜的系統(tǒng)工程。為此，要選好學(xué)術(shù)帶頭人或項目首席專家，這對于科研攻關(guān)與監(jiān)測評估有重要影響。作為引領(lǐng)者則必須精通專業(yè)，同時有做過信息技術(shù)的研發(fā)工作，掌握多學(xué)科知識并具有很強的綜合協(xié)調(diào)能力。三是完善頂層設(shè)計，實施集成配套。農(nóng)田土壤重金屬污染預(yù)警網(wǎng)絡(luò)和預(yù)測系統(tǒng)的建立是公益事業(yè)，建議可參照公益技術(shù)研發(fā)中心的管理體制，由國家農(nóng)業(yè)部主抓，各省農(nóng)業(yè)廳，農(nóng)科院共同參與，針對國家需求，明確各自的分工任務(wù)與職責(zé)，組織相關(guān)專家成立創(chuàng)新團隊與工作平臺，深入開展長期的技術(shù)研發(fā)與理論探討。與此同時，國家與省級財政部門要保證充足的研究經(jīng)費，?？顚Ｓ?，單列考核，明確目標，全力以赴，力求全面完成預(yù)警預(yù)測任務(wù)。四是依靠科技創(chuàng)新，實施集成推廣。農(nóng)田土壤重金屬污染預(yù)警和預(yù)測系統(tǒng)構(gòu)建，應(yīng)建立在創(chuàng)新理論和方法之上，同時注重發(fā)揮高新技術(shù)有機組合優(yōu)勢，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的配套組裝，研制出實用的產(chǎn)品，力求為各級政府與農(nóng)業(yè)管理部門服務(wù)。五是完成組網(wǎng)建庫，實施資源共享。大量的檢測數(shù)據(jù)是防控農(nóng)田土壤重金屬污染預(yù)警網(wǎng)絡(luò)和預(yù)測系統(tǒng)建立的基礎(chǔ)，應(yīng)將各科研單位和科研人員的研究數(shù)據(jù)納入到同一個系統(tǒng)中，便于開展全方位的、步調(diào)統(tǒng)一的研究。建立高標準的數(shù)據(jù)庫，聯(lián)網(wǎng)使用，共享資源，使其發(fā)揮更大的作用。

就農(nóng)田環(huán)保而言，我國部分地區(qū)農(nóng)田土壤重金屬污染出現(xiàn)了進一步加劇的狀況。主要表現(xiàn)在3個方面：其一是有的地區(qū)土壤原有重金屬污染背景值本身比較高；其二是土壤酸化的加重提高了土壤重金屬的活性，導(dǎo)致對作物生長的不利影響加深；其三是不科學(xué)的發(fā)展方式導(dǎo)致農(nóng)田土壤重金屬污染的加劇，而且這3個層次的情況常常是交集在一起，使其顯得更加復(fù)雜，增加治理的難度。第一次全國土壤污染狀況調(diào)查顯示，全國土壤總的超標率達到16.1%，總體不容樂觀，部分地區(qū)土壤污染較重，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂，工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問題突出。如不加以嚴格的防控，其無疑將對生態(tài)環(huán)境、食品安全和身體健康形成嚴重影響。從理論上認識，土壤重金屬污染防控或治理，要注重科學(xué)的方法，要注重運用適合的技術(shù)。常言道“寸土難移”，同理而言，要讓每一污染土地恢復(fù)如初，是要花費一番功夫，特別是花費大量的人力、財力和物力，有些土壤一旦造成污染幾乎是不可修復(fù)的。與城鎮(zhèn)建設(shè)用地、工業(yè)發(fā)展用地污染相比，農(nóng)田土壤污染成因更加復(fù)雜，影響面更廣，治理難度也更大。對染污面積較大且主要以中輕度為主的重金屬污染農(nóng)田而言，其修復(fù)技術(shù)與方式的選擇則必須充分考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式和開發(fā)類型，同時要統(tǒng)籌兼顧有效性、經(jīng)濟性和推廣性。

建立防控體系，其主要的工作在于樹立防控重于治理的基本思路。要調(diào)查并明確重金屬在“土壤—作物”之間遷移轉(zhuǎn)化的主要影響因素，科學(xué)地加以辨別并分析污染的主要來源，從而科學(xué)合理地制定有效防控措施。一般來說，重金屬污染程度的不同來源于積累過程的差異，不同重金屬種類在土壤中的存在形態(tài)與其有效性也存在差異，因此呈現(xiàn)出來的生物活性、有害性和遷移特征也不盡相同，甚至差異很大（白玲玉等，2010）。建立預(yù)測預(yù)警體系，則要求無論是在宏觀還是微觀層面，都要探查出具有典型產(chǎn)地環(huán)境污染特征的區(qū)域，對產(chǎn)地周邊環(huán)境的土壤、水體、空氣等方面重金屬污染狀況進行重點監(jiān)測，定期排查并列出主要污染物清單，同時定量分析污染危害程度，從而科學(xué)制定產(chǎn)地環(huán)境分類管理標準與源頭防控技術(shù)措施（周東美等，2014）。

在作物實際生長的農(nóng)田環(huán)境中，土壤受制約的因素是多元的，其賴以生存的土壤、水分等條件不斷變化、情況復(fù)雜，建立有效模型則是描述其變化情況的一種直觀方法。同時與多因子分析、聚類分析、相關(guān)性分析等統(tǒng)計學(xué)空間分析方法相結(jié)合，從而為科學(xué)識別土壤重金屬主要污染源提供技術(shù)支撐。遙感、地理信息系統(tǒng)、衛(wèi)星定位等空間信息技術(shù)的發(fā)展，可以實現(xiàn)土壤、水源、植物等大量數(shù)據(jù)采集，為農(nóng)田土壤與作物生產(chǎn)之間關(guān)系的空間建模奠定基礎(chǔ)，開發(fā)出基于不同種類農(nóng)產(chǎn)品的重金屬污染的分類管理信息系統(tǒng)與農(nóng)資減量化施用技術(shù)，同時核算重金屬在農(nóng)田土壤系統(tǒng)中的污染通量，建立適于預(yù)測預(yù)警的遷移轉(zhuǎn)化模型。有研究認為：建立農(nóng)田土壤重金屬污染預(yù)警預(yù)測體系，有利于土壤負載容量管控法的實施（王玉軍等，2015）。就實踐意義認識，土壤重金屬負載容量管控法是指在土壤環(huán)境質(zhì)量保護和農(nóng)產(chǎn)品清潔生產(chǎn)過程中土壤重金屬負載容量的全過程監(jiān)測和控制方法。土壤重金屬負載容量管控體系包括必要性、可能性、合法性、操作性。它與標準管理法的差別在于其是實施立體的、全方位的過程控制并實行總量控制。同時負載容量管控法可以發(fā)揮責(zé)任主體的主觀能動性,即使在目前尚未獲得超標或者污染界定統(tǒng)一標準的情況下，都不會影響土壤重金屬污染的防控技術(shù)實施。負載容量管控法可以針對特定對象，有其自身的臨界值，有助于保障農(nóng)產(chǎn)品安全。

3　農(nóng)田重金屬污染防控戰(zhàn)略思考及其技術(shù)對策

俗話說：民以食為天，食以土為本。農(nóng)田土壤對人類的生存、發(fā)展至關(guān)重要，其不僅關(guān)系到糧食數(shù)量與質(zhì)量安全，而且與整個生態(tài)環(huán)境的良好程度關(guān)系密切。眾所周知，農(nóng)田是植物生長的重要載體，農(nóng)田土壤的健康狀態(tài)如何？直接決定了食品安全與農(nóng)業(yè)綠色化水平的高低，有學(xué)者估測我國目前大約有20%以上的農(nóng)田土壤受到重金屬污染（曾希柏等，2007）。不言而喻，土壤污染必須引起人們高度關(guān)注，同時必須有效的加以防控。

（1）研究并完善農(nóng)業(yè)產(chǎn)地重金屬評價方法與技術(shù)體系。利用當(dāng)?shù)赝寥拉h(huán)境背景標準對土壤環(huán)境重金屬污染狀況進行評價，可以較好地分析和了解當(dāng)?shù)赝寥乐亟饘傥廴镜臓顩r與影響程度。許多專家提出了多種土壤重金屬污染的評價方法，如內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法、模糊數(shù)學(xué)法、地質(zhì)累積指數(shù)法等，不同評價方法都是基于不同的評價目，有其不同的適用范圍。要積極借助于先進的技術(shù)手段，如空間信息技術(shù)等，研究土壤重金屬污染的有效方法及其適用條件，為科學(xué)、合理、準確評價土壤中重金屬的污染程度提供有效方法。

（2）研究并完善農(nóng)業(yè)產(chǎn)地重金屬污染的物理防控技術(shù)。對污染面積較大且主要以中輕度為主的重金屬污染農(nóng)田而言，其修復(fù)技術(shù)與方式的選擇則必須充分考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式和開發(fā)類型，同時要統(tǒng)籌兼顧有效性、經(jīng)濟性和推廣性。要如何有效的防控或治理土壤污染？實踐證明：最直接且富有成效的方法就是工程技術(shù)措施。其技術(shù)模式主要包括客土法、翻耕混勻法、去表土法、表層潔凈土壤覆蓋法等?？屯练ǎㄋ追Q換土法）是指受到重度污染的土壤要采取客土或換土的方法進行解決，但要注意的是換出的受污染的土壤應(yīng)該進行妥善處理?？屯练▽χ亟饘傥廴局?、面積小的農(nóng)田，特別是設(shè)施農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)局部土壤重金屬污染治理具有非常明顯的修復(fù)效果，不受外界條件限制，治理效果比較徹底。稀釋法（翻耕混勻）主要是指在污染土壤中加入大量未被污染的土壤來降低重金屬含量。去表土法是指將受到重金屬污染的表層土壤清除，然后進行翻耕。深耕翻土地法（旋耕法）指針對污染程度較輕、土層較厚、面積較小的地塊或者區(qū)域?qū)ν寥肋M行深耕深翻的方法。農(nóng)田重金屬污染工程治理技術(shù)由于涉及工程量大，費大高，一般只適宜于小面積且染污嚴重的土壤修復(fù)；對于大面積農(nóng)田重金屬污染修復(fù)不僅需要大量的人力、物力、成本高，而且容易引起農(nóng)田肥力減弱，耕層破壞。

（3）研究并完善農(nóng)業(yè)產(chǎn)地重金屬污染的化學(xué)防控技術(shù)。污染治理實踐與深入研究表明，治理受重金屬污染的土壤，還可以采用化學(xué)介入方法。例如人們成功使用的原位鈍化修復(fù)技術(shù)則有一定的防控效果。鈍化與活化是土壤重金屬的主要化學(xué)修復(fù)途徑，活化作用是通過物理化學(xué)方法提高重金屬的可浸提性，通過植物吸收來降解農(nóng)田土壤的重金屬含量（沈建國等，1998），而鈍化作用的主技術(shù)原理是通過調(diào)節(jié)土壤理化性質(zhì)以及吸附、沉淀、離子交換、腐殖化、氧化-還原等一系列反應(yīng)，將土壤中的有毒重金屬固定起來，或者將重金屬轉(zhuǎn)化成化學(xué)性質(zhì)不活潑的形態(tài)物質(zhì)（例如形成某些活性比較穩(wěn)定螯合物或者土壤團聚體等），可以降低其對生物侵害的有效性，從而阻止重金屬從土壤通過植物根部向土壤上部的遷移變化，對受污染農(nóng)田土壤進行治理的一種修復(fù)技術(shù)。其具有修復(fù)較快、穩(wěn)定性好，費用較低、操作簡單等特點，同時可以實現(xiàn)邊修復(fù)邊生產(chǎn)，尤其適用于修復(fù)大面積中輕度重金屬污染的農(nóng)田土壤。試驗結(jié)果表明，土壤經(jīng)鈍化修復(fù)后，重金屬鉻、鉛等有效態(tài)一般可降低30%～60%；農(nóng)作物（稻米、蔬菜地上部）中鉻、鉛等鈍等含量可降低30%～70%；一般土壤中鉻、鉛等穩(wěn)定性可以持續(xù)2～3 a。鄭煜基等（2014）研究發(fā)現(xiàn)施用硅肥可以減少作物對土壤中鎘的吸收。另外，生物黑炭生物炭可以作為重金屬污染土壤治理的備選改良劑（侯艷偉等，2014）。

（4）研究并完善土壤重金屬含量閾值及安全利用技術(shù)。就總體情況分析，目前農(nóng)田重金屬污染出現(xiàn)了由礦區(qū)向農(nóng)區(qū)轉(zhuǎn)移，由城郊向鄉(xiāng)村伸延，由上游向下游轉(zhuǎn)移的趨勢，同時出現(xiàn)了重金屬污染從水土鏈向食品鏈延伸的現(xiàn)象，這意味著農(nóng)田重金屬污染正由逐步積累的過程開始進入突發(fā)性、連鎖性、區(qū)域性爆發(fā)的階段，必須引起人們的高度重視。實踐表明，土壤重金屬超標與污染閾值制訂及其農(nóng)田土壤安全利用是至關(guān)重要的。很顯然，要有效防控農(nóng)田土壤重金屬污染，必須注重多種方法聯(lián)用與技術(shù)配套。其中農(nóng)藝技術(shù)與水肥調(diào)控則有助于緩解污染毒害的程度。農(nóng)田耕作調(diào)控法主要包括水分管理、施肥調(diào)控、低累積作物品種替換、調(diào)節(jié)土壤pH值、調(diào)整種植結(jié)構(gòu)等綜合措施來控制與緩解農(nóng)田重金屬的毒害，其合理應(yīng)用可直接或間接達到修復(fù)農(nóng)田重金屬污染的目的。有研究表明：水稻全生育期淹水，可顯著降低土壤鉻有效態(tài)，降低稻米中鉻的吸收累積。在農(nóng)田鉻含量處于污染臨界值附近或已受鉻污染的土壤上，應(yīng)避免施用高量的酸性肥料如尿素、氯化銨、過磷酸鈣以及其他酸性物料。在常用磷、鉀肥中，磷酸二銨和硫酸鉀在鉻污染土壤上施用更為適合。有試驗報道：鎘在不同作物中的累積大小為；蔥蒜類>葉菜類>根莖類>豆類>茄果類>瓜類，所以對菜地重金屬鎘污染，可以通過調(diào)整農(nóng)作物品種起到修復(fù)效果的作用。在農(nóng)作物生長期中，對作物莖葉表面合理噴施硒肥、鋅肥或硅肥等中微量元素肥料，可以抑制或拮抗農(nóng)作物對重金屬鎘、砷等的吸收累積。為了降低土壤砷的毒性，一般可采用水田改旱地種植模式加以修復(fù)。但在鎘砷復(fù)合污染下，水田改旱地會增加鉻對生物毒害的有效性。為此對鎘砷污染農(nóng)田治理需要統(tǒng)籌考慮，以免在降低鎘污染的同時，卻加重砷的污染。

（5）研究并完善農(nóng)業(yè)產(chǎn)地重金屬污染的生物防控技術(shù)。實際上，對礦區(qū)附近受污染的農(nóng)田，要重點防控，遞進設(shè)檔，合理導(dǎo)水，適時輪作。同時要兼顧考慮土壤治理與植物修復(fù)技術(shù)的集成應(yīng)用。有研究表明，常用的土壤重金屬污染修復(fù)植物為超富集植物，所謂的超富集植物是指對重金屬的吸收量超過一般植物100倍以上的植物，積累Cr、Co、Ni、Cu、Pb一般在110 mg·L-1，積累Mn、Zn一般在10 mg·L-1（干質(zhì)量）以上。其臨界質(zhì)量分數(shù)為鉻100 mg·kg-1，鋅、鉛、銅、鎳、鈷均可達到800～1000 mg·kg-1以上；而且作物土壤上部的重金屬含量明顯高于其根部的重金屬含量。目前，國內(nèi)已知的重金屬超富集植物包括：砷超富集植物—蜈蚣草；鎘超富集植物—羊齒類鐵角蕨、野生莧和十字花科植物天藍褐藍菜；鉛和鋅—紫葉花苕，鋅、鎘超富集植物—東南景天；銅高累積植物—酸模草等。盡管植物修復(fù)技術(shù)有較好的效果，但仍然要因地制宜的合理選用，尤其要注重搭配使用。植物修復(fù)比較適應(yīng)于中度重金屬污染土壤，但超積累植物通常矮小、生物量低，生長緩慢，修復(fù)效率低，受不同地區(qū)氣候環(huán)境等自然因素影響，超積累植物在不同地區(qū)生長也受到影響。尤其是隨著年限的增加，植物修復(fù)效果也會下降，而且會增加治理費用。為此，必須因地制宜的統(tǒng)籌考慮修復(fù)植物的工業(yè)化應(yīng)用的產(chǎn)品開發(fā)，特別是無害化的可用產(chǎn)品開發(fā)至關(guān)重要，力求做到既不影響環(huán)境，同時又有一定的經(jīng)濟回報，使之成就一個統(tǒng)籌治理與開發(fā)的健康產(chǎn)業(yè)，以經(jīng)濟與生態(tài)利益的雙輪驅(qū)動，促進環(huán)保農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

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Ideas and Countermeasures Research on Heavy Metal Pollution Prevention and Control for Farmland

WENG Boqi1*, LIU Penghu2, ZHANG Weili1, HUANG Ying1, WANG Yixiang1
1. Institute of Agricultural Ecology，F(xiàn)ujian Academy of Agricultural Sciences, Fuzhou 350000, China; 2. College of life sciences, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China

Abstract:Farmland soil heavy metal content is excessive or cause pollution, is directly related to the quality and safety of agricultural products and human and animal health. Effective prevention and control of farmland soil heavy metal pollution, no doubt, is the content of the farmland soil quality, is also an important evaluation index. Reviewed in this paper the characteristics of farmland soil heavy metal pollution, the importance of establishing early warning and forecasting system and the reason of its delay is analyzed. Five operation and management links are proposed to conduct farmland heavy metal pollution early warning forecasting system construction, including implementing the optimal layout and the scientific planning and; forming the backbone of the team and promoting the implementation of the project; improving the top-level design and implementation of integrated supporting; relying on scientific and technological innovation and implementation of the integrated promotion; completing the network construction and implementing resource sharing. At the same time from the point of view of practical application, research and put forward the methods and main technical fields of heavy metal pollution prevention and control countermeasures. Specific include five aspects: one is to study and improve agricultural origin evaluation method and technology system of heavy metals. 2 it is to study and improve agricultural origin physical prevention and control technology of heavy metal pollution. Three is to study and improve agricultural origin chemical prevention and control technology of heavy metal pollution. Four is to study and improve the soil heavy metal content threshold and safety use of technology; Five is to study and improve agricultural origin biological prevention and control technology of heavy metal pollution. Strive to build and perfect the farmland soil heavy metal pollution early warning and forecasting system and effective prevention and control to provide the reference and reference.

Key words:farmland soil; heavy metal pollution; prevention and control; technical countermeasures

收稿日期：2015-05-22

作者簡介：翁伯琦（1957年生），男，研究員，博士，研究方向為生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)與農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟。E-mail: wengboqi@163.com

基金項目：國家科技支撐計劃課題（2012BAD14B15；2012BAD14B03）；福建省科技重大專項（2012NZ0007）；福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新團隊項目（CXTD1-05）

中圖分類號：X53

文獻標志碼：A

文章編號：1674-5906（2015）07-1253-06

DOI:10.16258/j.cnki.1674-5906.2015.07.026