农田土壤重金属污染及植物修复技术

农田土壤重金属污染及植物修复技术摘要:

现如今～土壤重金属污染问题日益严重～越来越受到环境和土壤科学研究者的关注。农田土壤中的重金属对作物和人体健康构成了威胁～防治农田土壤重金属污染迫在眉睫。重金属超富集植物及植物修复技术是当前学术界研究的热点领域～本文在此概述了农田土壤重金属污染的来源、防治措施和植物修复技术～探讨了土壤重金属超富集植物的应用潜力以及展望～为实现对重金属污染土壤进行有效的整治与安全高效的利用提供新的技术途径。

关键词:重金属污染防治植物修复超富集

土壤重金属污染是指人类活动将重金属加入到土壤中，致使土壤中重金属含量明显高于原有含量、并

[1]造成生态环境质量恶化的现象。许多重金属如铜、锌，都是作物必须的营养元素，对作物生长发育起着十分重要的作用。当金属数量超过某一临界值时，就会对作物产生一定毒害作用，轻则植物体内代谢过程发生紊乱，生长发育受抑制，重则导致作物死亡。

随着工农业生产的发展，三废的排放，矿产的开发和利用，污水的灌溉和农业、除草剂、化肥的使用，金属的产量明显增加，严重污染了土壤、水质、大气，各种重金属环境污染问题随之出现。中国北方大城市的蔬菜基地和部分商品粮基地也存在着不同程度的重金属污染，如北京、天津、西安、济南、郑州等地;南方相对较轻，如福州、宁波、成都等地。土壤重金属污染将会造成生态系统的严重破坏。从中国土壤资

2源状况看，到2000年底中国人均耕地仅为0.1 hm，而且随着今后中国经济社会的发展如生态退耕、农业结构调整及自然灾害损毁等，土壤资源将进一步减少。因而如何有效地控制及治理土壤重金属的污染，改

[2]良土壤质量，将成为生态环境保护工作中十分重要的一项内容，治理土壤重金属重金属污染迫在眉睫。

1 农田土壤中重金属污染物来源

1.1 大气中重金属沉降

大气中的重金属主要来源于工业生产、汽车尾气排放及汽车轮胎磨损产生的大量含重金属的有害气体

[3]和粉尘等，大气中的大多数重金属是经自然沉降和雨淋沉降进入农田土壤的。公路、铁路两侧农田土壤中的重金属污染主要是以Pb、Zn、Cd、Cr、Cu 的污染为主，它们来自于含铅汽油的燃烧，汽车轮胎磨损

[4]产生的含Zn 粉尘等，汽油中添加的抗暴剂烷基铅会随着汽车尾气污染公路两侧100 m 范围内的土壤，汽

[5]车尾气中的铅含量高达20,50μg/L。

1.2 农药、化肥和塑料薄膜的不合理使用

施用含有Pb、Hg、Cd、As 等的农药和不合理地施用化肥，都可以导致农田土壤重金属污染。如As 被大量用于杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂、除草剂而引起土壤的As 污染;一般过磷酸盐中含有较多的重金属Hg、

[6]Cd、As、Zn、Pb，其中As和Cd 污染严重;农用塑料薄膜生产应用的热稳定剂中含有Cd 和Pb，在大量使

[2]用塑料大棚和地膜过程中都可以造成农田土壤重金属的污染。

1.3 污水灌溉和污泥施肥

污水按来源和数量可分为城市生活污水、石油化工污水、工业矿山污水和城市混合污水等。生活污水中重金属含量一般很少，其余污水中重金属含量较高。污水中的重金属随着污水进入农田后以不同的方式被土壤截留固定从而引起污染。污泥中含有大量的有机质和N、P、K等营养元素，但同时也含有大量的重金属，随着大量的污泥进入农田，农田中的重金属的含量在不断增高，导致农作物中地重金属残留过多，

[7]如施用污泥和污水是造成蔬菜重金属留的一个主要原因。污泥施肥可导致土壤中Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb 含量的增加，且污泥施用越多，污染越严重。

1.4 随固体废弃物进入土壤的重金属

固体废弃物种类繁多，成分复杂，不同种类其危害方式和污染程度不同。其中，矿业和工业固体废弃

由于日晒、雨淋、水洗等，含有的重金属极易移动，物污染最为严重。这类废弃物在堆放或处理过程中，

以辐射状或漏斗状向周围土壤、水体扩散。还有一些固体废弃物被直接或通过加工作为肥料施入农田，造

[8]成土壤重金属污染，如磷钢渣作为磷源施入农田时，土壤中发现有Cr 的累积。

总的来说:工业化程度越高的地区污染越严重，市区高于远郊和农村，地表高于地下，污染区污染时间越长重金属积累就越多，以大气传播媒介土壤重金属污染土壤的具有很强的叠加性，熟化程度越高重金

[1]属含量越高。

2. 农田土壤重金属污染的防治措施

2.1 对未被污染的农田土壤的预防措施

2.1.1 加大监测力度，规范合理的使用化肥、农药和农膜一些农田土壤中的重金属是由于某些磷肥中含有Cd、Hg，一些杀菌杀虫剂中含有Hg、As，农膜中含有Cd、Pb 造成的，我们必须加强对化肥、农药、农膜的检测，严格控制其重金属含量，同时要加大监测力度，加大宣传教育力度，使农民规范合理的使用化肥、农药和农膜，防止由于农业生产措施造成的农田土壤重金属污染。

2.1.2 严格控制工业“三废”农田土壤重金属污染在很大程度上是由于工业“三废”污染源造成的，因此应严格控制污染物排放，严格执行国家颁布的工业“三废”排放标准，使污染尽可能控制在排放之前。

2.2 对已经被重金属污染的农田土壤的治理措施

2.2.1 翻耕、客土与换土翻耕是把污染重的表层翻至下层，而把污染轻的下层翻为表层。客土是指在污染的土壤上覆盖一层净土。换土则是把污染的表土挖走，然后再填入同等厚度的新土。通常以处理30 厘米深的土层为宜。这三种方法以换土方法最好，但采用换土措施会带来如何处置被挖走污污染的土壤问题，处理不好，就很可能导致二次污染。由于这类物理措施都需要大量人力物力，通常它们只用于污染较重的土壤。

2.2.2 水洗和淋溶水洗法是采用清水灌溉稀释或洗去重金属离子，使重金属离子迁至较深的土层中，以减少表土中重金属离子的浓度;或者将含重金属离子的水排出田外。淋溶法是用试剂和土壤中重金属离子作用，形成溶解性的重金属离子或金属络合物，从提取液中回收重金属离子，并循环利用提取液的技术。应用EDTA 络合去除土壤中的Cu、Ni、Cd、Zn， 0.01mol/千克、EDTA 能去除初始浓度为100~3001mol/千

[9]克重金属的80%。这两种技术的运用要慎重，特别注意防止二次污染。

2.2.3 提高土壤pH 例如Cd 的活性通常受土壤酸碱性的影响很大，一方面随着pH 升高，可增加土壤表面负电荷对Cd2 + 吸附;另一方面则由于是生成CdCO3