农田重金属污染现状

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[ 摘要 ] 重金属污染因具有毒性、 易通过食物链在植物, 动物和人体内累积, 对生态环境和人体 健康构成严重威胁。 随着工业快速发展、 农药及化肥的广泛使用, 农田土壤重金属污染越来 越严重, 研究农田土壤重金属污染现状及修复技术对农产品安全具有重要意义。 综合国内外 农田土壤重金属污染状况, 农田土壤重金属污染主要来源于固体废弃物堆放及处置、 工业废 物大气沉降、 污水农灌和农用物质的不合理施用。 该文综述了国内外有关农田重金属污染土 壤修复技术(物理修复、化学修复、生物修复、农业生态和联合修复)的研究进展,并针对 各种修复方法,阐述了其原理、修复条件、应用实例及其优缺点

关键词】 农田土壤;重金属;污染;修复技术

1 重金属污染概述

随着矿产资源的大量开发利用, 工业生产的迅猛发展和各种化学产品、 及化肥的广泛使用, 含重金属的污染物通过各种途径进入环境, 造成土壤, 是农田土壤重金属污染日益严重。 目前,世界各国土壤存在不同程度的污染, 世界平均每

年排放 Hg 约1.5 X 104t 、Cu 约340万t 、Pb 约500万t 、Mn 约1500 万t 、Ni

约100万t ⑴。在欧洲,受重金属污染的农田有数百万公顷[2];在日本 受Cd Cu As 等污染

的农田面积为7224 hm 2⑶。当前我国受Cd Hg Pb 污染的耕地面积约2000X 104 hm ,每年因重金属污染而损失的粮食约 104t ,受污染粮食多达 1200X 104t ,经济损失至少达 200X 108元 [4] 。

重金属污染物不能被化学或生物降解、 易通过食物链途径在植物, 体内积累、毒性大,对生态环境、食品安全和人体健康构成严重威胁 农田土壤重金属污染己成为当前日益严重的环境问题, 一直是国内外研究的热点和难点。 了解农田

重金属污染来源对重金属污染修复有 着重要的指导意义。 目前,重金属污染土壤的修复技术研究取得了长足发展, 主 要包括物理、化学、生物、农业生态和联合修复技术。本文综合了国内外农田重 金属污染状况及来源, 系统地介绍农田重金属污染土壤修复的不同技术, 年来国内外修复重金属污染农田土壤的一些重要案例, 对农产品

安全生产具有重 要意义,同时为农田土壤重金属污染综合治理与修复提供。

2、我国农田重金属污染现状

对我国8个城市农田土壤中Cr 、Cu Pb Zn 、Ni 、Cd Hg 和As 的浓度进行 统计分

析,大部分城市高于其土壤背景值 [6] 。农业部农产品污染防治重点实验室 对全国24个

省市土地调查显示,320个严重污染区,约 548X 104 hm 2,重金属 超标的农产品占污染

物超标农产品总面积的 80%以上。2006年前,环境保护部对

农田 重金属污染现状及修复技术综述

农药 尤其

全 As 、Cr 、

1000X 动物和人

[5] 。因此,

其污染来源和修复技术也 以及近

30X 104hm基本农田保护区土壤的重金属抽测了3.6 X 104 hm2,重金属超标率达12.1%[7]。我国大多数城市近郊农田都受到了不同程度的重金属污染,如南京市土壤已受到Pb Hg Cd污染,其中Hg污染比较严重⑹;黄浦江中上游地区2010 年农用土中Cd Hg As、Cr、Pb质量分数分别超过土壤背景值的60% 68% 19% 67% 45%];北京市连续5年(2005〜2009年)的土壤样品中,近郊农田土壤中Hg Cd和Pb平均质量分数均高于远郊[10];深圳市2010年土壤Hg质量分数有37% 的采样点超过土壤背景值,6%的样品点处于中度以上污染水平[11]。此外,在贵州福建河北广西江西海南重庆香港等许多省市地区都发现了不同程度Hg Cd Pb Cr、As、Cu Zn 和Ni 污染[12]。

3、农田土壤重金属污染的来源

污水农灌、农用物质农田土壤中重金属污染主要来源于污染物的大气沉降、

施用和固体废弃物堆放等。

3.1 大气沉降污染物的大气沉降是土壤重金属污染的重要途径。对抚顺市不同类型大气PM10 颗粒中11 种重金属含量进行分析,发现Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn 和Pb 分别是其土壤本底值的777、5.7、291、312、56、135和39倍,相关性和主成分分析表明大气中重金属污染主要来自机动车排放、工业活动和煤的燃烧[13]。矿山开采和重金属冶炼产生的大气污染也是农田土壤重金属重要来源。交通会影响道路两侧农田土壤中Pb、Cd Cu Zn、Cr、Ni、Mn Co Hg Se和As等的水平,如青藏铁路两侧20m范围内,Zn、Cd和Pb质量分数从未污染到显著污染水平网。对泉州至塘头段324 国道两侧土壤中14种重金属监测分析,结果表明Sn、Sb、Pb、Bi、Ni、Cu Zn和Cd主要来源于交通污染[15];北京、上海、温州、青岛和西安等城市土壤中重金属污染可能主要是由交通引起[16]。

3.2 污水农灌

污水农灌是指用城市下水道污水工业废水排污河污水以及超标的地面水等对农田进行灌溉。几个世纪以来柏林,伦敦,米兰和巴黎一直使用污水农灌处置废水[17]。污水农灌在缺水地区广泛使用,巴基斯坦26%的蔬菜种植采用废水灌溉,加纳污灌区面积约1500 hm2,墨西哥约26X 104 hm。污灌条件下土壤柱模拟实验,结果表明表层土中Zn Cd Cu As 的质量分数均有少量增加,且其形态稳定性由可变型向易变型转化,同时会导致盐类在土壤中累积[18]。

水资源匮乏推动污灌在我国广泛使用。据农业部对全国污灌区农田的调查,约1.4X 106hm2的污灌区中,重金属污染占总面积的64.8%,其中轻度污染占46.7%,中度污染占9.7%,严重污染占8.4%[19]。天津大污灌区内种植的油麦菜60鸠上受到Cd污染[20]。沈阳市浑河、蒲河、细河和沈抚灌渠周边农田表层土中Hg Cd Zn As Cr Cu Pb 质量分数均值均高于辽宁土壤背景值,大部分样点Cd和Hg严重超出国家土壤环境质量二级标准值[21]。另外,保定、西安、郑州、兰州北京哈尔滨和石家庄等城市的污灌区表层土均呈现不同程度的重金属污染[22-23]。

3.3 农用物质施用