农田重金属污染修复又有新材料

农田重金属污染修复又有新材料

摘要：国家社会经济的不断进步与发展，极大地促进了农田重金属污染修复技

术的飞跃，研究其修复材料问题，对于提升整体修复效果具有极为关键的意义。

本文首先介绍了土壤重金属污染的基本特点，分析了土壤重金属污染中存在的防

治问题，并就有机改良剂的作用机制展开了研究，望对相关工作的开展有所裨益。关键词：农田；重金属污染；修复；材料

1前言

随着农田重金属污染修复条件的不断变化，对其修复材料的应用提出了新的

要求，因此有必要对其相关课题展开深入研究与探讨，以期用以指导相关工作的

开展与实践。基于此，本文从概述相关内容着手本课题的研究。

2土壤重金属污染的基本特点

由于我国国土面积广大，因此，我国土壤重金属污染呈现点多面广的特点，

东中西部地区有很多被重金属污染的土壤，据不完成统计，我国重金属污染的土

地占国土面积达到33%，而且随着我国工业化的发展，这个比例呈现逐年增加的

趋势。尤其是随着农药、化肥等化学原料的大量广泛使用，在一定程度上加剧了

我国的土壤重金属污染情况。综合分析，我国土壤重金属污染主要有以下几个特点：1）有的地区土壤勿让背景值比较高，原因比较复杂，有农业生产的原因，

也有紧邻重化工业企业的原因；2）由于过度使用化肥等带来了土壤的大面积酸化，这也加剧了土壤重金属污染情况，对各种农作物的健康生产带来了越来越多

的不利因素；3）相对落后的农业生产发展方式，例如，在农田中焚烧垃圾秸秆

等也加速了重金属污染的情况，在我国很多地区各种焚烧情况屡禁不止。我国重

金属污染的情况比较复杂，正是这些特点的相互交织，才为彻底解决重金属污染

情况带来的很大的困难。

与城镇建设用地、工业发展用地相比，农田土壤重金属污染的情况尤其复杂，成因复杂，影响面广大，难以采取有效措施，治理成效不明显，农田土壤重金属

污染的治理，需要考虑所在区域、生产类型、土壤特点、生产技术、经济情况等

众多因素，综合施策，审慎选择科学的方法和技术，通过长时间的改良才能逐步

恢复被污染的土壤，在很多地方的改良實践证明，土壤重金属污染的改良工作难

度非常大，代价比较高，因此，我们日常中需要认真防范重金属污染情况。

3土壤重金属污染中存在的防治问题

3.1缺乏系统性的防治法规

我国对大气、水体、固体以及放射性物质的污染都制定了有针对性的法律法规，可以对其进行系统性的防治与处理。但是却没有针对土壤重金属污染制定系

统性的法律，只是在其他防治立法中进行分散制定，所以说我国缺乏对土壤重金

属污染进行防治的系统性法律。虽然许多污染防治立法中都对土壤重金属污染问

题有所涉及，但是这些法律过于分散。这样不仅不利于对法律功能的充分发挥，

而且不能对土壤重金属污染的防治效果提供确切保障。所以在制定土壤重金属污

染防治法律时，需要对其系统性进行重点考虑。

3.2缺乏健全的预防机制

虽然我国也认识到对土壤重金属污染进行防治的重要性，但是在实际操作过

程中依然是强调治理而忽略预防。首先，我国有对环境影响进行评价的机制，以

对相应施工项目对环境可能产生的影响进行分析与评价，从而降低项目对环境的

损害。虽然环境影响评价机制中对相应的生态环境准入机制进行了说明，但是随

着社会、经济的高速发展，新型问题的不断出现，生态环境准入机制已经不能满

足现在的发展要求。其次，我国目前没有出台对土壤重金属污染扩散进行有效控

制的法律，无法降低受污土壤对人类生存所造成的影响。最后，现在我国土壤重

金属污染问题治理状况不具备较高的透明度，大部分人们都不了解土壤重金属污

染的原因与治理效果，所以不懂得如何从自身做起，降低土壤污染。

3.3缺少责任追究制度

土壤重金属污染责任追究制度就是在主体触犯相应法律后，强制其对有关责

任进行承担的制度。但是目前我国缺少对土壤重金属污染责任进行有效追究的制度。首先，承担责任的主体一般就是土地的所有及使用人员，其范围太窄，不能

对相关的企业、个人进行有效包含。同时我国没有制定相关法律对应承担的责任

进行明确，致使国外许多重污染企业搬至国内，大大提升了我国土壤重金属污染

的程度以及治理难度。其次，我国对造成土壤重金属污染主体的责任进行追究时，主要对其行政责任进行追究，但是有时责任主体对土壤的伤害是不可挽回的，可

是我国却没有出台相应的法律法规，不能对其进行定罪。这样不仅体现出了责任

追究制度中的严重缺失，而且不能对违法行为进行有效打击。最后，因为土壤污

染的潜伏周期长，治理费用高、周期长，而我国又缺乏对责任进行有效归纳的原则，不能对污染主体责任进行有效追究。

4有机改良剂的作用机制

4.1钝化

有机改良剂通过增加土壤表面电荷和形成重金属络合物增强其吸附作用，从

而增强重金属钝化效果。例如，褚艳春等发现施加污泥堆肥能够增加土壤的表面

电荷。然而，碱性稳定化污泥堆肥施如土壤后，由于在碱性条件下土壤有机质的

溶解性增加，其电荷改变与施入量的增加不成比例。黏土经污泥处理后，其pH

和有机质的含量增加，且其重金属的有效性随时间的推移而降低。有机改良剂通

过形成有机铜配合物增强对铜的钝化效果，将Cr（Ⅵ）还原为Cr（Ⅲ），形成氢氧化镉沉淀，从而将其钝化。

土壤经堆肥处理后，其质地、孔性等物理性质得到了改善。土壤结构特性改

善后通过形成水稳团聚体阻止污染颗粒的转移。堆肥能够促进黑麦草和高羊茅的

生长，并能降低Cd、Pb在其体内的含量。同时，王忠强等人研究表明泥炭堆肥

能降低土壤中Pb的生物利用率从而降低油菜地上部的Pb含量。

4.2还原

许多金属的生物地球化学行为受到非生物和生物氧化还原反应的影响。土壤

中的氧化还原反应对As、Cr、Hg和Se有很大的影响。有机改良剂为微生物提供

了电子供体和碳源，在还原这些重金属的过程中起到了重要的作用。大量研究表明，施加畜禽粪便、作物秸秆等有机改良剂能够促进Cr、Se的还原。畜禽粪便和污泥等生物废料作为溶解性有机碳（DOC）的来源能提高土壤中有机碳DOC的含量，同时也能增加土壤有机质的溶解性从而提高DOC含量，溶解性有机质和天然有机质能改变水陆环境中Hg的存在形态和生物利用率。

微生物在土壤还原反应中起主导作用。在有机物的代谢过程，通过酶促反应

还原土壤中重金属。Cr（Ⅵ）在厌氧条件下被还原为Cr（Ⅲ），市政固废能增强

微生物的活性，从而促进重金属的厌氧还原。

4.3挥发

大多数重金属不能从土壤和水体中挥发，但As、Hg和Se可在还原和甲基化

反应后挥发。例如，微生物将Hg（Ⅱ）还原为气态Hg（0）挥发进入大气。As经