选对措施“围剿”土壤重金属

北京市正在发展都市型现代农业，农业生产由数量型向质量型转变，土壤环境质量受到越来越多的关注。其中，土壤重金属污染因具有潜伏性、不可抗逆性、长期性以及影响后果严重等特点而受到高度重视。土壤中的重金属能从土壤迁移到其他生态系统组成部分中（如地下水、植物等），并被作物吸收和富集，最终通过食物链影响人类健康。掌握土壤重金属污染状况并提出有效解决措施已是农业生产的先行条件和必要基础。

一、密云区菜田污染现状

北京市密云区菜田面积达3.7万亩，涉及17个镇、124个村。我们对密云30个蔬菜园区土壤中重金属元素镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、铜（Cu）、铅（Pb）、铬（Cr）、锌（Zn）、镍（Ni）含量进行测定，并按照国家相关标准对土壤环境质量及潜在生态风险进行评价。结果显示，研究区内镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、铜（Cu）、铅（Pb）、铬（Cr）、锌（Zn）、镍（Ni）含量平均值分别为0.11、0.06、5.97、24.45、20.79、67.68、83.34、22.18 毫克/千克，均未超出土壤环境质量国家二级标准限值，土壤质量达到了保障农业生产、维护人体健康的安全水平。但与北京市土壤重金属背景值相比，铜（Cu）、铬（Cr）、锌（Zn）元素含量平均值分别为北京环境背景值[镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、铜（Cu）、铅（Pb）、铬（Cr）、锌（Zn）、镍（Ni）元素背景值0.119、0.08、7.09、18.7、24.6、66.7、57.5、26.8毫克/千克]的1.31、1.01、1.45倍，超出环境背景值的比例分别为66.7%、43.3%、93.3%，甚至有小部分区域达到了中度污染和重度污染水平。若考虑重金属的环境毒性，镉（Cd）和汞（Hg）的潜在风险贡献率[镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、铜（Cu）、铅（Pb）、铬（Cr）、锌（Zn）、镍（Ni）的潜在生态风险系数分别为27.57、28.93、8.42、6.54、4.23、2.03、1.45、4.14，风险系数越大，潜在风险越高]较高，有小部分区域达到了一般潜在风险级别。总体来说，密云菜园土壤受到一定人类活动影响，重金属有所累积，尤其对铜（Cu）、铬（Cr）、锌（Zn）、镉（Cd）、汞（Hg）的污染应引起重视。

二、重金属从何而来

土壤中重金属的主要来源为以下五个方面：

1. 污水灌溉

包括城市生活污水、工业废水、石油化工污水等，尤其在我国的北方地区，由于水资源严重短缺，采用工矿业污水灌溉农田的情况十分普遍。

2. 大气沉降

如工厂废气、汽车尾气等，成分复杂且迁移扩散面大，通过自然沉降和降水进入土壤造成污染。

3. 化肥不合理施用

尤其是一些磷肥、钾肥和复合肥，其原料矿石中含有一定量的镉（Cd）、铬（Cr）、铅（Pb）、砷（As）等重金属，在长时间的传递和富集后，污染问题随即显现出来。

4. 畜禽粪便和有机肥

目前，一些含铜（Cu）、锌（Zn）、砷（As）制剂常作为饲料添加剂在饲料生产中广泛应用，以杀死畜禽体内的寄生虫，促进牲畜生长，这使得畜禽粪便及有机肥中的重金属含量明显增加。

5. 农药

农药中常含有各类重金属元素，如福美砷等含砷农药、醋酸苯汞等有机汞杀菌剂、波尔多液等无机铜素杀菌剂和丙森锌等含锌农药，如施用不当，便会引起污染；此外，还有工业废渣、电子垃圾、地下水等也是土壤重金属污染的重要来源。

密云区的农业生态环境质量普查结果显示，区域内工矿企业污染较少、农药施用量较少、养殖场数量多。土壤重金属污染主要来源为化肥、有机肥的施用和畜禽养殖业的废弃物，尤其是有机肥的投入量过高，在北京郊区各区中仅次于大兴，排名第二；此外，部分农灌水质存在潜在砷（As）、汞（Hg）污染。

三、污染土壤怎样种出安全农产品

在农业生产中，对已受到一定程度污染的土壤，通过有效措施可以大大降低重金属对农作物的毒害。

1. 科学合理施肥

化肥与有机肥配合施用、科学配比、平衡施肥，改变大量、过量施肥的传统习惯，不使用未经无害化处理的有机肥料及不符合相应标准的化肥。

此外，不同化肥品种在重金属含量和化学性质上存在一定差异，对土壤中的重金属数量和有效性可产生不同程度的影响。有研究表明，施用铵态氮肥能降低作物根际土壤pH值，提高作物根际重金属活性，促进作物吸收，而硝态氮肥则相反。因此不同类型化肥的选择供应也可作为控制作物吸收重金属的一种措施。

2. 施用生物有机肥

生物有机肥是指以动植物残体为来源并经无害化处理、腐熟的有机物与特定功能微生物复合而成的肥料，兼具微生物效应和有机肥效应。研究发现生物有机肥可以改变重金属的存在形态且对重金属有很强的吸附性能，从而使重金属无法进入食物链。但对于不同性质的土壤和不同种类的重金属，修复效果也不同，因此要有针对性的选择合适的生物有机肥。

3. 秸秆还田

还田的秸秆在腐熟分解过程中产生的有机酸、糖类及含氮、硫杂环化合物，能与金属氧化物、金属氢氧化物及矿物的金属离子发生络合反应，改变土壤重金属的形态，降低其生物有效性，从而减少其对土壤生物和农作物的毒害。在秸秆腐熟过程中，可施入适量石灰，以减轻有机酸对作物根系的毒害作用。

4. 深耕、深翻

深耕、深翻土壤使聚集在土壤表层的重金属分散到更深的土层，从而降低重金属浓度。深耕深翻还能降低土壤容重、调节土壤含水量、加速土壤有机物腐殖化过程、提高土壤有机质含量。此方法适用于重金属背景值较低或底层重金属浓度较低的土壤。

5. 施用石灰

土壤中的重金属一部分以阳离子形式存在，这部分重金属的迁移性大、生物可利用性高、危害最大。在蔬菜保护地，长期施肥使北方碱性土壤酸化，加入少量石灰性物质，可提高土壤pH值，促进重金属生成碳酸盐、氢氧化物而沉淀，降低土壤中重金属的有效性，从而抑制作物对重金属的吸收。须注意的是，不宜连续大量施用，否则会破坏土壤结构，不利于作物生长。

四、土壤重金属污染如何修复

目前，土壤重金属污染主要采用物理工程措施、化学治理措施、生物修复措施进行治理。

1. 物理工程措施

物理工程措施主要有两种：

①客土、换土法。即在被污染的土壤上覆盖非污染土壤或挖除污染土壤而换上非污染土壤，此方法切实有效，但需花费大量人力财力，只适用于小面积严重污染土壤的治理。

②电动力学法。即在土壤中插入一些电极，把低强度直流电导入土壤以清除污染物，此方法不适于砂性土壤。

2. 化学治理措施

化学治理措施是利用化学提取修复方法，即运用试剂和土壤中的重金属作用，形成溶解性的重金属离子或重金属——试剂络合物，最后从提取液中回收重金属，并循环利用提取液。此方法费用较低，仅适用于砂性土壤等渗透系数大的土壤或轻质土壤的地表污染修复。

3. 生物修复

生物修复主要包括微生物修复和植物修复。

①微生物修复是通过改变重金属存在的氧化还原状态及吸附作用降低重金属的毒性。

②植物修复包括植物萃取、根际过滤、植物蒸发和植物固定。植物萃取是利用植物对重金属的积累或超积累作用将土壤中的重金属萃取出来，富集并转移到植物可收割部分；根际过滤是利用超积累植物或耐重金属植物从土壤溶液中吸收沉淀和富集有毒重金属；植物蒸发是利用一些植物来促进重金属转变为可挥发形态，挥发出土壤和植物表面；植物固定是利用植物降低重金属活性，减少二次污染。

第一作者简介：王睿，硕士研究生，主要从事土肥技术研究与推广工作。联系地址：王 睿 贾小红 北京市土肥工作站 邮编：100029；崔良满 北京市密云区农业环境保护站 邮编：101500；白文军 北京市农业局宣传教育中心 邮编：100029。