隨著工業(yè)化與城市化進(jìn)程的加快，全國土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀，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)廢棄地及其周邊農(nóng)田土壤環(huán)境問題突出，對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和民眾身心健康產(chǎn)生潛在威脅，在一定程度上影響社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展。修復(fù)土壤重金屬污染，恢復(fù)土壤生態(tài)功能，保障食物安全和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，成為當(dāng)前農(nóng)業(yè)環(huán)境領(lǐng)域的重大問題。
一、我國土壤和農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染現(xiàn)狀
我國土壤重金屬污染面廣，流域性和區(qū)域性明顯?！度珖寥牢廴緺顩r調(diào)查公報(bào)》顯示，長江三角洲、珠江三角洲、東北老工業(yè)基地等等部分區(qū)域土壤污染問題較為突出，西南、中南地區(qū)土壤重金屬超標(biāo)范圍較大;鎘、汞、砷、鉛4 種無機(jī)污染物含量分布呈現(xiàn)從西北到東南、從東北到西南方向逐漸升高的態(tài)勢。耕地土壤點(diǎn)位超標(biāo)率高達(dá)19.4%，高于全國土壤總超標(biāo)率，主要無機(jī)污染物為鎘、鎳、銅、砷、汞等。耕地土壤重金屬污染已導(dǎo)致我國多地出現(xiàn)糧食作物特別是大米重金屬超標(biāo)現(xiàn)象較為突出，以Cd的膳食風(fēng)險(xiǎn)最高。2007年，對華東、東北、華中、西南、華南和華北6個(gè)地區(qū)縣級以上市場隨機(jī)采購的91個(gè)大米樣品中Cd 含量超標(biāo)率達(dá)10 %左右，70%的大米潛存著Cd 食物暴露風(fēng)險(xiǎn)問題。2010年，湖南省各地市場購買的112個(gè)大米樣品中，Pb和Cd的超標(biāo)率達(dá)21%。2012年，廣東省27 個(gè)水稻品種243 份稻米樣品中，稻米Cd 超標(biāo)率為11.11%，Pb 超標(biāo)率為7.41%， Cr 超標(biāo)率為3.70%。2013年，福建省1458 份稻米樣品中，Cd的超標(biāo)率為5%左右，但通過食用大米途徑對普通人群帶來Cd危害的概率約分別為8.67%;2014年，云南省1950份大米樣品中，Cd的超標(biāo)率僅為2.5%，但Cd危害的概率為6.23%。近年來，土壤重金屬污染呈現(xiàn)出復(fù)合污染趨勢，問題越來越嚴(yán)重。因此，及早實(shí)施重金屬污染土壤的修復(fù)治理，可解決因受重金屬污染而產(chǎn)生的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題和土壤環(huán)境質(zhì)量惡化問題。
十二五期間，根據(jù)農(nóng)業(yè)部統(tǒng)一部署安排,全國范圍內(nèi)開展并完成了農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬污染防治普查工作。結(jié)果顯示，我省農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬污染形勢不容樂觀。2017年，我省啟動(dòng)土壤污染狀況詳查工作，以進(jìn)一步摸清土壤污染底數(shù)，查明我省耕地土壤污染分布、污染程度和污染源頭，對受污染耕地實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)、等級劃分和精確管控，從源頭保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。
二、農(nóng)田土壤重金屬污染原位阻控技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀
隨著“砷毒”、“血鉛”、“鎘米”等事件的頻發(fā),重金屬污染成為最受關(guān)注的公眾事件之一，中央財(cái)政對全國重金屬污染治理修復(fù)給予了大力支持，我國土壤污染修復(fù)技術(shù)、產(chǎn)品及裝備體系發(fā)展迅速，從降低植物對重金屬吸收的角度，研發(fā)形成一系列安全、低成本的原位修復(fù)技術(shù)及產(chǎn)品，對改善和維護(hù)污染區(qū)域農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和民眾健康起著重要的推動(dòng)作用。
1、營養(yǎng)調(diào)控修復(fù)技術(shù)
植物體內(nèi)營養(yǎng)元素與重金屬間的相互作用較為復(fù)雜。30年多來，國內(nèi)外許多學(xué)者對兩者之間的相互作用進(jìn)行了較為廣泛的研究，已有研究表明，合理施用鈣、鎂、鋅、硅、鐵、硒、氮、磷、鉀及稀土元素等可增強(qiáng)植物抗逆性、降低重金屬的遷移轉(zhuǎn)化，在一定程度上可緩解農(nóng)作物受重金屬脅迫的影響，降低農(nóng)作物對重金屬的吸收累積，其機(jī)制主要包括重金屬與陽離子營養(yǎng)元素間的拮抗作用、改善農(nóng)作物體內(nèi)酶系統(tǒng)和代謝過程及調(diào)節(jié)土壤根際微環(huán)境等。通過大量的肥料選擇施用及驗(yàn)證，研發(fā)了消減農(nóng)作物重金屬含量的功能復(fù)合肥和鈍化土壤重金屬活性的修復(fù)專用肥料，創(chuàng)新集成了以養(yǎng)分運(yùn)籌為核心的營養(yǎng)調(diào)控修復(fù)技術(shù)。目前，該技術(shù)在珠三角珠江流域、湖南省湘江流域、廣西環(huán)江流域及長三角太湖流域等輕度污染農(nóng)田均有研究應(yīng)用，對于輕度污染農(nóng)田的持續(xù)安全利用具有重要意義。
2、原位鈍化修復(fù)技術(shù)
施用鈍化材料、降低土壤重金屬活性是實(shí)現(xiàn)重金屬污染農(nóng)田安全種植的重要途徑之一。鈍化材料可分為無機(jī)、有機(jī)及無機(jī)-有機(jī)復(fù)合材料三大類，它們的性質(zhì)結(jié)構(gòu)、對目標(biāo)重金屬元素的選擇及鈍化機(jī)理不同。目前，常用的鈍化修復(fù)劑主要包括硅鈣物質(zhì)、黏土礦物、金屬氧化物、含磷材料、有機(jī)物料、生物炭及新型材料等，其作用機(jī)制主要包括調(diào)節(jié)土壤理化性狀、與重金屬發(fā)生沉淀、吸附、絡(luò)合、氧化-還原等反應(yīng)。施用鈍化物料雖然不能徹底清除土壤中的重金屬，但成本低、見效快、對土壤破壞小，能在一定時(shí)期內(nèi)不同程度地固定土壤重金屬，抑制其危害性，不失為在現(xiàn)階段控制土壤重金屬進(jìn)入食物鏈的一種實(shí)用修復(fù)技術(shù)，適合于我國大面積輕中度重金屬污染農(nóng)田。
隨著原位鈍化修復(fù)技術(shù)研究的深入，鈍化修復(fù)劑的研發(fā)成為科研院所和企業(yè)的研究熱點(diǎn)。全國各地職能部門也投入大量資金，先后組織科研和企業(yè)力量在湖南、湖北、廣東、廣西、江蘇、河南、安徽、江西、云南等建立了多個(gè)修復(fù)試驗(yàn)示范工程，對不同鈍化修復(fù)材料進(jìn)行田間驗(yàn)證試驗(yàn)和應(yīng)用示范，取得較好成效。近十年來，關(guān)于鈍化修復(fù)劑的發(fā)明專利申請數(shù)量呈逐年上升趨勢，授權(quán)數(shù)量也逐年增加，已有多種鈍化修復(fù)劑產(chǎn)品推向市場，其修復(fù)效果得到越來越多人的認(rèn)可。
3、葉面阻隔修復(fù)技術(shù)
利用葉面阻隔劑來減少甚至阻斷重金屬向農(nóng)作物可食部位遷移是近年來中國農(nóng)田重金屬污染防治研究的一個(gè)新方向，其作用機(jī)制為重金屬在農(nóng)作物細(xì)胞壁上的沉淀或螯合作用及增強(qiáng)農(nóng)作物對重金屬抗逆性等。常見的葉面阻隔劑包括含氮、磷、鉀及常規(guī)微量元素(鈣、鎂、鐵、硼、錳、鋅、鉬、鈦、硫)成分的葉面阻隔劑、硅基(有機(jī)硅和無機(jī)硅)葉面阻隔劑、含硒或稀土元素成分的葉面阻隔劑及含農(nóng)作物生理調(diào)節(jié)類物質(zhì)的葉面阻隔劑等，應(yīng)用于水稻、蔬菜、玉米、綠豆等農(nóng)作物。從已發(fā)表的試驗(yàn)結(jié)果來看，葉面阻隔劑對農(nóng)作物吸收累積Cd、Pb、As等重金屬具有較好的降低效果，但因產(chǎn)地、農(nóng)作物類別、重金屬種類的不同，其作用效果也不盡相同。
4、低累積作物安全種植技術(shù)
不同基因型作物對重金屬的吸收累積特性不同，甚至同一種作物不同品種間對重金屬的累積也可能有較大差異。利用這些特點(diǎn)，篩選可食部位重金屬富集能力較弱但生長和產(chǎn)量基本不受影響的農(nóng)作物品種，在中、輕度重金屬污染土壤上種植，可以抑制重金屬進(jìn)入食物鏈，有效降低農(nóng)產(chǎn)品的重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)，已成為阻控重金屬污染、保障農(nóng)產(chǎn)品安全的有效策略之一。我國學(xué)者已篩選出多種單一污染源下的重金屬低累積作物品種，如Cd低累積水稻、玉米、菜心、莧菜、小白菜、芥菜、番茄、豇豆、小麥等，但其低累積遺傳穩(wěn)定性還有待于進(jìn)一步田間驗(yàn)證。
5、綜合阻控技術(shù)
在農(nóng)田作物在整個(gè)生育期內(nèi)，田間環(huán)境因素復(fù)雜多變，加之土壤污染的復(fù)雜性，單獨(dú)的營養(yǎng)調(diào)控、原位鈍化、葉面調(diào)控乃至植物品種選擇等措施，難以保障農(nóng)作物可食部分重金屬含量達(dá)標(biāo)，需要綜合考慮土壤養(yǎng)分、根際環(huán)境、作物品種及其他因素等，集成多種修復(fù)技術(shù)，以保障重金屬污染農(nóng)田土壤上農(nóng)產(chǎn)品的安全生產(chǎn)。
2013年“鎘米”事件曝光后，湖南省率先在長株潭地區(qū)啟動(dòng)農(nóng)田重金屬鎘污染“VIP+N 技術(shù)”修復(fù)治理模式試點(diǎn)示范工作。其中，V指采用低鎘品種(Variety)，I 指水分控制(Irrigation)，P 指調(diào)節(jié)酸堿度(pH adjustment)，N指施用土壤調(diào)理劑、葉面阻控劑、翻耕改土等，即通過選用低鎘品種，優(yōu)化水分管理、施用石灰和土壤調(diào)理劑等綜合技術(shù)措施的實(shí)施，在重金屬鎘中輕度污染的稻田上生產(chǎn)出合格的稻米，該技術(shù)模式已初顯成效。
目前，我國已有多個(gè)相關(guān)技術(shù)成果推廣應(yīng)用取得突破性進(jìn)展，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所創(chuàng)新集成的以養(yǎng)分運(yùn)籌、改良劑應(yīng)用、低累積作物種植為核心的“農(nóng)藝綜合修復(fù)技術(shù)”、中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所的以輕度污染肥料改良-中度污染鈍化降活-重度污染斷鏈改制為核心的“原位鈍化修復(fù)與安全生產(chǎn)技術(shù)體系”以及廣東省生態(tài)環(huán)境技術(shù)研究所的“紅壤區(qū)農(nóng)田鎘砷污染阻控關(guān)鍵技術(shù)”等，相關(guān)技術(shù)與產(chǎn)品已在我國不同地區(qū)進(jìn)行了較大面積的應(yīng)用示范，在一定程度上推動(dòng)了污染土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，使得區(qū)域作物安全種植更有保障，社會(huì)效益和生態(tài)效益顯著。
三、農(nóng)田重金屬污染原位阻控修復(fù)技術(shù)問題
1、相關(guān)技術(shù)的修復(fù)效果評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)缺失
多年來，我國土壤是否污染以《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-1995)作為判斷依據(jù)。同樣，污染土壤修復(fù)的效果如何，也往往以土壤重金屬總量是否降低到該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值以下。然而，以總量作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不能有效反映土壤環(huán)境問題的復(fù)雜多樣性和區(qū)域差異性，也難以反映重金屬對植物的效應(yīng)，在作用定位上不能充分體現(xiàn)“預(yù)防為主,保護(hù)優(yōu)先,風(fēng)險(xiǎn)管控”的土壤污染治理基本思路。因此，必須考慮土壤重金屬污染對農(nóng)產(chǎn)品影響,揭示其有效態(tài)含量狀況。
實(shí)施原位阻控技術(shù)的目的是阻控重金屬進(jìn)入食物鏈，實(shí)現(xiàn)污染農(nóng)田的安全生產(chǎn)，相關(guān)技術(shù)對土壤重金屬的總量影響甚微。有學(xué)者提出了用重金屬有效態(tài)臨界值作為評價(jià)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量適宜性的依據(jù), 通過建立土壤重金屬有效態(tài)的測定規(guī)范, 形成整套耕地土壤重金屬污染監(jiān)測與評價(jià)技術(shù)體系。然而，目前技術(shù)修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)尚存諸多缺失，給重金屬污染修復(fù)技術(shù)的選擇、方案的確定及修復(fù)效果的評價(jià)帶來較大困擾，急需修訂和完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
2、新型修復(fù)產(chǎn)品研發(fā)不足
與發(fā)達(dá)國家相比，我國污染土壤修復(fù)行業(yè)尚處在預(yù)熱階段，設(shè)備化、工程化、產(chǎn)業(yè)化還存在較大差距。盡管有少部分用于重金屬污染修復(fù)的土壤調(diào)理劑產(chǎn)品獲農(nóng)業(yè)部登記證，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，但這些產(chǎn)品修復(fù)效果的穩(wěn)定性和后效研究還比較缺乏，廣泛的田間試驗(yàn)評估和適用范圍研究嚴(yán)重不足。因此，需開展田間長期定位監(jiān)測試驗(yàn)來評價(jià)不同土壤調(diào)理劑修復(fù)效果的穩(wěn)定性及對土壤性質(zhì)的影響，以提高產(chǎn)品修復(fù)效率。此外，我國修復(fù)產(chǎn)品的技術(shù)含量水平總體不高，新型修復(fù)材料研發(fā)力度不大，修復(fù)成本較高;農(nóng)村勞動(dòng)力缺乏，產(chǎn)品施用方法落后，機(jī)械化程度低，大面積推廣應(yīng)用存在一定難度。
3、修復(fù)技術(shù)模式示范區(qū)建設(shè)支撐不足
總體來講，就我國受重金屬污染農(nóng)田的面積而言，國內(nèi)不同部門建設(shè)的土壤重金屬污染修復(fù)治理技術(shù)試驗(yàn)性示范區(qū)數(shù)量總體偏少，規(guī)模偏小，不足以有效遏制大面積污染農(nóng)田的惡化趨勢，也缺乏充分調(diào)動(dòng)廣大種植戶實(shí)施修復(fù)的積極性和主動(dòng)性的激勵(lì)機(jī)制。由于土壤重金屬污染的區(qū)域性和重金屬污染的復(fù)雜性，現(xiàn)有修復(fù)技術(shù)缺少區(qū)域代表性，導(dǎo)致同種技術(shù)在不同區(qū)域?qū)嵤┬Ч町惡艽?。因此，只有把握污染土壤的發(fā)展態(tài)勢，建設(shè)具有區(qū)域特色的綜合修復(fù)示范區(qū)，才能充分體現(xiàn)污染修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值和推廣前景。
四、展望
土壤重金屬污染事關(guān)我國糧食民生命脈和社會(huì)穩(wěn)定，在實(shí)現(xiàn)污染物源頭控制的基礎(chǔ)上，依據(jù)區(qū)域污染特點(diǎn)、技術(shù)產(chǎn)品修復(fù)成本和修復(fù)效果制定相應(yīng)的修復(fù)方案和策略。對于中輕度重金屬污染農(nóng)田，重點(diǎn)開展土壤污染阻控修復(fù)技術(shù)試點(diǎn)示范工程建設(shè)，對土壤重金屬賦存形態(tài)、遷移轉(zhuǎn)化、土壤環(huán)境質(zhì)量及作物品質(zhì)和產(chǎn)量等進(jìn)行長期定位監(jiān)測，以全面評估技術(shù)產(chǎn)品的實(shí)施效果，加快修復(fù)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，全面構(gòu)建適合我國國情的土壤污染阻控修復(fù)技術(shù)體系。
來源:《廣東肥業(yè)》
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