摘 要： 重金屬鎘對(duì)土壤的污染危害在我國(guó)部分地區(qū)長(zhǎng)期存在，隨著含鎘農(nóng)藥、化肥的長(zhǎng)期施用，生態(tài)環(huán)境較好的西藏自治區(qū)昌都市也開(kāi)始出現(xiàn)土壤鎘污染問(wèn)題。結(jié)合高原地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展實(shí)際，以昌都市農(nóng)業(yè)發(fā)展中重金屬鎘污染治理為例，探索昌都市耕地鎘污染防治主要措施，如優(yōu)化調(diào)整種植結(jié)構(gòu)和耕作方式、調(diào)節(jié)土壤pH 值、科學(xué)施肥及控制污染物源頭等，為充分利用有限耕地資源、保障糧食安全和農(nóng)牧民群眾身體健康、改善昌都市農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境提供參考。

關(guān)鍵詞：重金屬；鎘污染；防范治理；土壤治理；昌都市

中圖分類號(hào)：S28 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1795（2024）06-0124-04

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2024.06.021

0 引言

重金屬鎘對(duì)土壤的污染危害在我國(guó)部分地區(qū)長(zhǎng)期存在，隨著含鎘農(nóng)藥、化肥長(zhǎng)期施用及塑料制品的不規(guī)范處理，生態(tài)環(huán)境較好的西藏自治區(qū)（簡(jiǎn)稱西藏）昌都市也開(kāi)始出現(xiàn)土壤鎘污染問(wèn)題，根據(jù)《昌都市2019 年貢覺(jué)縣土壤重金屬鎘超標(biāo)分析報(bào)告》（昌市疾控[2019] 字第167 號(hào)），昌都市貢覺(jué)縣多地存在鎘超標(biāo)情況。重金屬鎘在土壤中易遷移，耕地受到鎘污染后易富集于生物體內(nèi)，人體攝入鎘污染糧食或植物體將對(duì)身體健康帶來(lái)危害。此外，昌都市可利用耕地資源緊缺，如果重金屬鎘污染情況不加以遏制消除，糧食安全將受到威脅。本研究結(jié)合高原地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展實(shí)際，以昌都市農(nóng)業(yè)發(fā)展中重金屬鎘污染防范與治理為例，探索耕地鎘污染防治措施，如優(yōu)化調(diào)整種植結(jié)構(gòu)和耕作方式、調(diào)節(jié)土壤pH 值、科學(xué)施肥及控制污染物源頭等，為充分利用有限耕地資源、保障糧食安全和農(nóng)牧民群眾身體健康、改善昌都市農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境提供參考。

1 鎘污染來(lái)源及危害

鎘是一種重金屬元素，不是動(dòng)植物體必需元素，有一定的毒性，在土壤中易遷移，易被作物吸收，當(dāng)植物體內(nèi)鎘累積到一定程度后，會(huì)直接影響其生長(zhǎng)發(fā)育。謝偉芳等[1] 研究發(fā)現(xiàn)，鎘污染對(duì)小白菜的生長(zhǎng)有顯著的毒害作用，影響其產(chǎn)量和品質(zhì)。人體通過(guò)食物鏈或環(huán)境吸入鎘，在體內(nèi)形成鎘流蛋白，通過(guò)血液到達(dá)全身，并有選擇性地蓄積于肝腎中；此外，在脾、胰、甲狀腺、睪丸和毛發(fā)也有一定的蓄積。鎘與含羥基、氨基、巰基的蛋白質(zhì)分子結(jié)合，能使許多酶系統(tǒng)受到抑制，從而導(dǎo)致鎘中毒，危害人體健康[2]。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)廢氣、廢水如不經(jīng)處理或者處理不達(dá)標(biāo)，極易造成土壤鎘污染；另外，長(zhǎng)期使用含有鎘的農(nóng)藥、化肥、塑料薄膜等也會(huì)造成嚴(yán)重的土壤污染。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，昌都市土壤鎘污染主要來(lái)源為農(nóng)牧民對(duì)含鎘農(nóng)藥、化肥的長(zhǎng)期不當(dāng)施用，以及對(duì)含鎘的塑料包裝制品處理不當(dāng)，特別是對(duì)相關(guān)含有重金屬鎘的垃圾填埋等引發(fā)土地重金屬鎘超標(biāo)。

2 鎘污染治理方法

為了有效地利用土地資源，研究人員進(jìn)行了大量的鎘污染土壤修復(fù)研究與實(shí)踐。土壤鎘污染修復(fù)技術(shù)主要分為活化技術(shù)和鈍化技術(shù)?；罨夹g(shù)主要是通過(guò)土壤淋洗或者植物吸收活化肽鎘，從而去除土壤中鎘的技術(shù)方法。鈍化技術(shù)與活化技術(shù)活化鎘相反，主要是利用化學(xué)或生物物質(zhì)對(duì)土壤中鎘的鈍化作用，使土壤中的鎘沉淀或被吸附以降低其生物有效性，進(jìn)而減少鎘通過(guò)食物鏈進(jìn)入植物體內(nèi)向其他環(huán)境甚至人體遷移的技術(shù)方法[3]。因昌都市地處高原，獨(dú)特的地理地貌、氣候環(huán)境使農(nóng)業(yè)發(fā)展具有特殊性，結(jié)合實(shí)際，探索了以下可行的鎘污染治理方法。

2.1 調(diào)整種植結(jié)構(gòu)

種植結(jié)構(gòu)調(diào)整主要是指遵照當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境條件和農(nóng)作物生長(zhǎng)規(guī)律，經(jīng)過(guò)調(diào)整種植作物規(guī)劃或改變污染土壤用途如將食用農(nóng)作物種植用地改為非食用、非飼用植物用地，從而實(shí)現(xiàn)污染土地可持續(xù)利用和土壤修復(fù)同步推進(jìn)，并達(dá)到兼顧經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)環(huán)境效益的目的。有研究表明，寶山堇菜（Viola baoshangenisiL.） 、印度芥菜（ Brassica junicea L.） 、龍葵（Solanum nigrum L.） 和籽粒莧（ Amaranthushypochondriacus L.）等植物為鎘超富集植物，特別是籽粒莧，具有將鎘富集于根部，施加螯合劑后，顯著增強(qiáng)了籽粒莧對(duì)土壤重金屬鎘污染的修復(fù)效率[4]。王凱榮等[5] 試驗(yàn)表明，在污染區(qū)種桑樹(shù)后土壤鎘的含量普遍下降，下降幅度8.1%～83.9%，平均37.1%，同時(shí)通過(guò)種桑養(yǎng)蠶聯(lián)合模式還可取得經(jīng)濟(jì)效益。劉云國(guó)等[6] 試驗(yàn)表明，月季花對(duì)鎘有較強(qiáng)的富集作用，試驗(yàn)觀測(cè)期間，平均每天吸收鎘1.757 6 mg/L，并且生長(zhǎng)發(fā)育良好，可以作為鎘污染生物整治植物。但因昌都市地處高原，作物耐寒、耐旱是基本屬性要求，寶山堇菜、印度芥菜、龍葵等生物量小，環(huán)境抗逆性差，不適宜在高原地區(qū)種植。籽粒莧具有較強(qiáng)的耐寒能力，對(duì)于土壤要求不高，并且生物量大，對(duì)鎘脅迫耐受及富集能力強(qiáng)，也適宜在高原地區(qū)生長(zhǎng)，因此可以在鎘污染地區(qū)種植籽粒莧以達(dá)到鎘污染土壤修復(fù)需求。桑樹(shù)、月季也可滿足上述要求，在高原具有悠久的種植歷史，可在鎘污染嚴(yán)重耕地推廣栽種。近年來(lái)，為有效應(yīng)對(duì)解決農(nóng)用地土壤鎘污染問(wèn)題，提升種桑養(yǎng)蠶經(jīng)濟(jì)效益，昌都市相繼聯(lián)合西藏高原生態(tài)桑產(chǎn)業(yè)發(fā)展院士專家團(tuán)隊(duì)、西南大學(xué)桑蠶紡織與生物科學(xué)學(xué)院，開(kāi)展了系列引進(jìn)品種苗圃培育、繁殖嫁接穗條、野生桑蠶資源馴化等試驗(yàn)及成品推廣。2023 年，昌都市完成了對(duì)引進(jìn)桑樹(shù)（5 個(gè)品種，21.33 hm2）的品種篩選和田間管理，桑果產(chǎn)量達(dá)10 500 kg/hm2（數(shù)據(jù)來(lái)源于昌都市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站）。桑樹(shù)在昌都市示范推廣種植，為農(nóng)用地鎘污染推廣桑產(chǎn)業(yè)發(fā)展和重金屬污染治理提供了基礎(chǔ)。

昌都市耕地面積少，適宜種植作物種類品種少，青稞、小麥、玉米是主要糧食作物，從農(nóng)牧民經(jīng)濟(jì)收入考量，應(yīng)結(jié)合主要糧食作物培育特點(diǎn)，可將污染區(qū)作為青稞、玉米、小麥等良繁基地，收獲的果實(shí)不直接食用而是作為種子，杜絕鎘進(jìn)入食物鏈，不會(huì)危害人體健康。2022 年，昌都市糧食作物種植面積4.88 萬(wàn)hm2，其中青稞播種面積3.65 萬(wàn)hm2，青稞良種繁育田（含一級(jí)、二級(jí)）0.267 萬(wàn)hm2 左右（數(shù)據(jù)來(lái)源于統(tǒng)計(jì)公報(bào)），良種使用存在缺口，需向西藏其他地（市）調(diào)運(yùn)，將重金屬鎘污染區(qū)開(kāi)拓為青稞良種繁育基地是抑制鎘傳播進(jìn)入食物鏈的有效途徑。

2.2 調(diào)整耕作方式

昌都市土壤形成時(shí)間短，以砂礫土為主，耕作層淺。吳燕玉等[7] 研究表明，77%～86% 的土壤鎘累積在30 cm 以上的土層，對(duì)于鎘輕度污染土壤，可以通過(guò)深耕，減少污染物與根系的接觸，從而降低植物對(duì)鎘的吸收。近年來(lái)，昌都市農(nóng)業(yè)機(jī)械特別是耕作機(jī)械不斷普及，大量惠農(nóng)政策對(duì)農(nóng)機(jī)購(gòu)置的補(bǔ)貼優(yōu)惠較大，一方面鼓勵(lì)農(nóng)牧民進(jìn)行機(jī)械化耕種，另一方面農(nóng)業(yè)部門可持續(xù)加大農(nóng)機(jī)購(gòu)置優(yōu)惠補(bǔ)貼力度，滿足農(nóng)牧民購(gòu)置機(jī)械、深耕作業(yè)需求。因此，農(nóng)機(jī)發(fā)展可在輕度鎘污染農(nóng)用地耕作中發(fā)揮良好作用。

2.3 調(diào)整土壤pH 值

土壤酸堿度是土壤最重要的化學(xué)性質(zhì)，對(duì)植物生長(zhǎng)影響頗大，不僅影響植物根系對(duì)營(yíng)養(yǎng)的吸收，也影響對(duì)土壤中鎘、鉻、汞和鉛等重金屬的吸收和富集。研究表明，當(dāng)農(nóng)田屬于鎘輕度污染區(qū)域，pH 值總體偏酸性，旱地的鎘活性達(dá)42.2%[8]。隨著鎘污染程度升高，pH 值逐漸降低，總鎘和有效鎘含量逐漸升高[9]。李平等[10] 研究表明，土壤pH 值與土壤有效態(tài)鎘含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，因此適當(dāng)提高土壤pH 值，如在土壤中施用適量生石灰、氧化鎂、鈣基膨潤(rùn)土、草木灰和赤泥等，可有效改善土壤環(huán)境，固化土壤中有效態(tài)鎘，降低植物對(duì)鎘的吸收和富集。據(jù)報(bào)道，在赤紅壤中適當(dāng)加入石灰后，可使土壤有效態(tài)鎘含量大幅度降低，調(diào)節(jié)土壤pH 值至7 時(shí)能顯著降低胡蘿卜和菠菜中的鎘含量。赤泥是在鋁土礦提煉氧化鋁的過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物，可明顯提高酸性土壤的pH 值，赤泥處理后有效態(tài)鎘含量可比對(duì)照處理下降31%[11]。土壤pH 值不是固定不變的，在栽培農(nóng)作物時(shí)，首先了解所栽培作物pH值適宜范圍，定期監(jiān)測(cè)土壤pH 值，若土壤酸堿度不合適，需要進(jìn)行調(diào)節(jié)改良。昌都市地處高原，屬農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)同步發(fā)展區(qū)域，農(nóng)區(qū)、半農(nóng)半牧區(qū)和牧區(qū)3 區(qū)分散融合，鑒于當(dāng)前生態(tài)環(huán)境保護(hù)相關(guān)要求，焚燒青稞秸稈產(chǎn)生草木灰調(diào)整土壤pH 值已不符合實(shí)際，但可發(fā)揮高原地區(qū)優(yōu)勢(shì)，即在半農(nóng)半牧區(qū)和牧區(qū)，干牛糞仍是農(nóng)牧民主要燃料來(lái)源，焚燒后產(chǎn)生的灰土是提升土壤pH 值的有效物質(zhì)，土壤重金屬鎘污染嚴(yán)重區(qū)域農(nóng)牧民可就地、就近取材。

2.4 科學(xué)施肥

肥料是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的投入品，一般分為化學(xué)肥料（簡(jiǎn)稱化肥）、有機(jī)肥料和微生物肥料，目前生產(chǎn)上使用最多的是化肥和有機(jī)肥。化肥含有一定量鎘，不合理及大量施用，極易造成土壤鎘污染，而有機(jī)肥如堆肥、廄肥、生物炭和植物秸稈等可以改善土壤有機(jī)質(zhì)的含量，有機(jī)質(zhì)可以增加土壤肥力和保護(hù)土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤中膠體對(duì)重金屬的吸附能力，為土壤提供絡(luò)合和螯合劑，同時(shí)由于有機(jī)質(zhì)往往具有一定還原性，對(duì)于土壤中硫化鎘的形成有較好的促進(jìn)作用，能夠有效地將土壤污染重金屬固定或轉(zhuǎn)化，阻斷重金屬污染物向農(nóng)作物流動(dòng)[12]。李平等[10] 研究表明，不同形態(tài)氮肥施用會(huì)影響鎘在土壤中的化學(xué)行為及其生物有效性，配施生物炭能夠調(diào)節(jié)氮肥對(duì)土壤中鎘有效性的影響，因此實(shí)際種植葉類蔬菜時(shí)需要加強(qiáng)氮肥管理，可在鎘污染土壤上優(yōu)先選用硝態(tài)氮肥并配合施用適量生物炭或其他有機(jī)肥，以達(dá)到修復(fù)和生產(chǎn)雙贏。陳旺等[13]研究表明，減少小麥生長(zhǎng)后期的氮肥施用量，可減弱土壤中鎘向小麥籽粒的富集，顯著降低籽粒不同組分的鎘含量。若結(jié)合增施鋅肥亦可進(jìn)一步緩解鎘污染對(duì)小麥安全品質(zhì)的影響。因此，科學(xué)施肥，提高化肥的利用率已成為刻不容緩的問(wèn)題。李順江等[14] 研究表明，有機(jī)肥、化肥的合理配施可有效地控制土壤中鎘向作物遷移、富集。高廣賢等[15] 研究表明，在鹽堿土壤條件下，化肥減量配施有機(jī)肥可改善土壤理化性狀、生物學(xué)特性，促進(jìn)土壤交換態(tài)鎘向有機(jī)結(jié)合態(tài)鎘的轉(zhuǎn)變，達(dá)到降低土壤有效態(tài)鎘的目的。研究認(rèn)為，有機(jī)硅功能肥具有恢復(fù)土壤平衡酸堿能力，可有效鈍化重金屬離子的生物活性，阻斷作物對(duì)重金屬離子的吸收，對(duì)治理土壤鎘污染具有較好效果[16]。高原地區(qū)畜牧業(yè)與農(nóng)業(yè)發(fā)展具有高度的兼容契合性，牧區(qū)和半農(nóng)半牧區(qū)牛、羊、豬和禽等牲畜產(chǎn)生的糞便除用于燃料外，生產(chǎn)有機(jī)肥對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)、重金屬固化等均能產(chǎn)生效能。2022 年，昌都市年末牲畜總存欄量達(dá)220.59 萬(wàn)頭（只、匹），其中，牛156.68 萬(wàn)頭、羊37.7 萬(wàn)只（數(shù)據(jù)來(lái)源于統(tǒng)計(jì)公報(bào)），牲畜糞便生產(chǎn)有機(jī)肥前景廣闊。因此，一方面加強(qiáng)對(duì)農(nóng)牧民施肥培訓(xùn)指導(dǎo)，引導(dǎo)農(nóng)牧民減量施用化肥，防止過(guò)量施用帶來(lái)土壤酸化問(wèn)題，并自行生產(chǎn)有機(jī)肥；另一方面引導(dǎo)扶持有意愿的私營(yíng)企業(yè)、農(nóng)牧民等建設(shè)規(guī)模性有機(jī)肥生產(chǎn)，方便就近購(gòu)置和使用有機(jī)肥。隨著近年來(lái)開(kāi)展測(cè)土配方施肥技術(shù)推廣、“3414”田間肥效試驗(yàn)、化肥利用率試驗(yàn)、商品有機(jī)肥增施及替代試驗(yàn)，有機(jī)肥項(xiàng)目的不斷投產(chǎn)及農(nóng)牧民自行生產(chǎn)投用，昌都市化肥施用量不斷減少，特別是在牲畜糞便利用等方面予以拓展，對(duì)重金屬鎘污染治理的同時(shí)，提升農(nóng)作物產(chǎn)量也有顯著成效，畜牧業(yè)發(fā)展促農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)已經(jīng)開(kāi)始顯現(xiàn)。

2.5 控制污染物源頭

農(nóng)藥、化肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著重要作用，可顯著提高農(nóng)作物產(chǎn)量，但同時(shí)農(nóng)藥、化肥也是農(nóng)田土壤中重金屬鎘污染源之一，使用不當(dāng)都會(huì)造成土壤鎘污染加劇[17]。如過(guò)磷酸鹽含鎘最高，其次是磷肥，因此需減少磷酸鹽等化肥施用，并且合理施用農(nóng)藥[18]。生產(chǎn)農(nóng)用塑料薄膜過(guò)程中用到的熱穩(wěn)定劑含有鎘，農(nóng)膜和塑料大棚的大量使用都可能造成土壤鎘的污染，應(yīng)盡量減少農(nóng)膜的使用，農(nóng)膜使用后應(yīng)及時(shí)回收處理。昌都市由于地處高寒區(qū)域，晝夜溫差、季節(jié)溫差極大，溫室大棚推廣普及廣泛，相關(guān)農(nóng)膜、塑料大鵬的使用及回收處理方面，將是防范農(nóng)用地重金屬鎘污染的重點(diǎn)部位，應(yīng)予重點(diǎn)關(guān)注、長(zhǎng)期防范。生活中廣泛使用的充電電池、合金制造、顏料、塑料袋等均含有鎘等重金屬，若這些生活產(chǎn)生的固體廢棄物隨意丟棄，通過(guò)污水灌溉、污泥施肥等途徑將進(jìn)入土壤產(chǎn)生污染，因此應(yīng)將生活垃圾集中分類處理回收利用，以減少農(nóng)田流入含重金屬?gòu)U棄物。

3 結(jié)束語(yǔ)

土壤鎘污染會(huì)直接影響到糧食和農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)，進(jìn)而嚴(yán)重影響人類身體健康。鎘污染不僅是土壤污染問(wèn)題，也是亟待解決的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。因此，一方面應(yīng)該對(duì)鎘污染問(wèn)題予以充分的重視，做到全民預(yù)防，充分認(rèn)識(shí)鎘污染的危害，加大土壤重金屬污染防治工作的意義、目標(biāo)和措施的宣傳力度，尤其是普及土壤鎘污染的來(lái)源、危害、防范和治理等方面知識(shí)，增強(qiáng)防范意識(shí)。另一方面保持長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，對(duì)已發(fā)現(xiàn)的鎘污染情況，加強(qiáng)實(shí)地調(diào)研，全面分析污染物來(lái)源、特征和污染程度，結(jié)合土壤利用方式，因地制宜選擇合適的修復(fù)技術(shù)，根據(jù)土壤中鎘污染狀況的變化及修復(fù)的效果調(diào)整修復(fù)措施，及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，在未污染區(qū)域加強(qiáng)污染源控制，防止類似土壤污染情況再次發(fā)生。

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