我国农田土壤重金属污染修复技术、问题及对策诌议！.docx

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1、我国农田土壤重金属污染修复技术、问题及对策谄议!目录序言1前言21 .我国农田土壤污染修复技术应用31.1. 1.工程修复技术31.2. 2.物化稳定一低吸收作物联合阻控技术31.3. 农艺调控技术51.4. 植物吸取修复技术61.5. 化学淋洗修复技术71.6. 替代种植与安全利用技术72 .农田污染修复过程中存在的问题8?认识和理解不到位，行业发展“杂音”和争论较多81. 技术标准体系不健全，行业发展缺乏规范9?设备与技术的研发和修复工程技术水平不高，行业总体处于低端状态10?工程实施与项目管理问题困难较多，行业发展速度较慢10?市场机制与商业模式不成熟，行业持续发展缺乏内生动力112.

2、6.鲜有考虑土壤自净能力113. 7.修复目标极少考虑土壤的自然属性与肥力属性124. 8.修复前调查评估难以细致、修复方案可行性不强125. 9.修复实施过程监理、第三方检测需规范与其他非技术因素123 .农田污染修复技术对策133. 1.加强修复技术基础创新134. 2.加快修复技术集成与模式创新135. 3.加强污染调查和修复过程管理与评估14序言我国农田土壤重金属污染和农产品重金属超标问题突出，引起了全社会的 广泛关注，随着土壤污染防治行动计划等各项政策措施的出台，重金属污 染农田的修复治理和安全利用迫在眉睫，全国各地启动了多个修复试点工程。文章基于我国农田土壤重金属污染修复技术，分析

3、了存在的主要问题，探 讨今后重点研究方向和对策建议。目前农田重金属污染修复技术有工程修复、 物化稳定一低吸收作物联合阻控、农艺（水分等）调控、植物吸取修复、化学 淋洗修复、替代种植与安全利用等。存在的主要问题有，鲜有考虑土壤自净能 力，修复目标极少考虑土壤的自然与肥力属性，修复前调查评估难以细致、修 复方案可行性不强，修复实施过程监理、第三方检测需规范，以及影响修复成 败的非技术因素。因此，针对我国农田土壤重金属污染修复，提出应当加强修 复技术基础创新，加快修复技术集成与模式创新，加强污染调查和修复过程管 理与评估。前言农田土壤环境质量关系到农产品安全生产和农田生态系统安全。近几十年 来伴随我

4、国经济社会的快速发展，农田土壤污染和质量下降问题日趋突出，农 产品质量安全受到严重威胁。2014年环境保护部和国土资源部发布的全国土 壤污染状况调查公报显示，我国农田土壤污染点位超标率为194%,以重金 属污染为主，其中镉、汞、碑、铜、铅、铭、锌和银8种无机污染物点位超标 率分另IJ为 7.0%、L6%、2.7%、2.1%、L5%、1.1% 0.9%和 4.8%；从污染分 布情况看，南方土壤污染重于北方，长江三角洲I、珠江三角洲I、东北老工业基 地等部分区域土壤污染问题较为突出，西南、中南地区土壤重金属超标范围较 大，而这些地区正是我国主要的粮食产区。近年来，国内发生了数起重金属污 染相关的事

5、件，包括镉大米、镉小麦、血铅超标等，土壤重金属污染已成为影 响社会稳定的重要因素。早在2011年2月，国务院就出台了重金属污染综合防治“十二五”规划； 2016年5月国务院发布土壤污染防治行动计划（“土十条”），明确要实 施农用地分类管理，保障农业生产环境安全，开展污染治理与修复，改善区域 土壤环境质量，到2020年，受污染耕地治理与修复面积达到67万h?,受污 染耕地安全利用率达到90%以上，到2030年，受污染耕地安全利用率达到95% 以上，这是现阶段和今后一段时期全国土壤污染防治工作的行动纲领。随着“土 十条”的发布，土壤污染防治战役正式揭幕，治理修复工作的速度和范围不断 扩大，目前已经

6、在浙江、江西、湖南、云南、贵州、湖北、广东、广西、四川 等污染耕地集中区域开展了规模化的修复治理试点工程，江苏、安徽、河南、 甘肃、陕西等其他省份也都开展了农田重金属污染修复试点项目。本文分析目前我国农田土壤污染修复中主要采用的技术及应用效果，梳理 修复过程中存在的主要问题，探讨相应的技术对策，以期为我国农田土壤重金 属污染修复提供参考。1 .我国农田土壤污染修复技术应用农田重金属污染修复，从技术途径上，一是去除总量，二是降低活性，三 是减少食物链风险。目前我国重金属污染农田土壤修复所采用的技术主要有： 工程修复、物化稳定一低吸收作物联合阻控、农艺（水分等）调控、植物吸取 修复、化学淋洗修复、

7、替代种植与安全利用等技术。1.1. 工程修复技术工程修复技术主要分为客土覆盖、表层剥离、深耕稀释等。工程技术治理 污染土壤操作简单，见效快，而且效果相对比较稳定。该技术在日本得到了较 好应用，截止2005年，日本有7327hn?污染土壤（总污染面积的87.2%）通 过客土、换土等措施得到了修复。客土前先要构建黏土不透水层，根据土壤性 状、覆盖方式、环境状态等因素不同，覆土厚度一般在2040cm,修复后需对 稻米进行连续监测。然而该技术工程量大，成本高。据统计，日本客土修复Ihm2地的费用， 大约2000万到5000万日元（折合人民币几百万元）。我国云南某地一客土修 复点，仅运土成本就约15万元

8、h?。客土所需的洁净土通常比较难获得，而 且肥力较低，且不同批次间土壤质地相差较大、也很难混合均匀，容易造成客 土地块不同区域土壤理化性质不同、肥力低下。1. 2.物化稳定一低吸收作物联合阻控技术物化稳定（钝化）是现阶段应用最多的修复方法之一，该方法向污染土壤 添加一种或多种钝化材料，通过调节土壤理化性质以及沉淀、吸附、络合、氧 化一还原等一系列反应，改变土壤中重金属形态和降低生物有效性，从而减少 农作物对重金属的吸收。常见的钝化剂包括无机钝化剂、有机钝化剂、微生物 钝化剂、复合钝化剂等。无机改良剂主要包括石灰、含磷材料（磷矿石、羟基 磷灰石和水溶性磷肥等）、黏土矿物类（膨润土、沸石、海泡石、

9、硅藻土等）、 工业副产品类（赤泥、飞灰、磷石膏和白云石残渣等）等，这类钝化剂在重金 属污染土壤钝化修复中的研究和应用最为广泛。近年来还出现了一些新型的改 良剂，如生物质炭（包括改性生物质炭）和纳米材料（纳米羟基磷灰石和纳米 零价铁）等。石灰在南方酸性土壤重金属修复上应用最为广泛，施加石灰可以快速提高 土壤pH,促使Cd、Pb、CU和Zn等重金属被土壤吸附或形成氢氧化物沉淀， 同时石灰具有较高的水溶性，容易渗入土壤空隙，具有较好的修复效果。但石 灰在实际应用中也存在明显的弊端，一是粉末状石灰不便于撒施；二是大量的 Ca可能与已吸附在土壤颗粒上Cd发生竞争，降低Cd的钝化效果；三是石灰维 持土壤P

10、H的时间一般较短，容易再次酸化；四是长期大量施用导致土壤钙化、 板结，影响农作物正常生长。黏土矿物材料在表面活性、吸附性、过滤作用、离子交换作用等方面的性 能，又辅以改性技术的研究开发，使黏土矿物的用途日益广泛。田间小区试验, 施加凹凸棒石和海泡石可有效提高土壤pH,降低稀HCl提取态Cd浓度。海泡 石22.5thm2处理，使稻米中Cd浓度低于0.2mgkg.在湖南某地，农田土壤 PH 5.0,全量Cd浓度0.7 mgkg,施加黏土矿物与石灰的复合钝化剂19.5 t/hm 2,连续3年6茬稻米中Cd浓度均稳定在0.2 mg/kg以下。与对照相比，降低 幅度在86.0%983%,平均降低88.7

11、% （数据未发表）。天然黏土矿物材料， 除黏土矿物本身外，还有伴随的其它矿物，如方解石等，这些成分在进入土壤 后也会对重金属具有钝化作用。生物质炭是由生物质在完全或部分缺氧的情况下经热解炭化产生的一类高 度芳香化、富含碳素的多孔固体颗粒物质，是温室气体减排、土壤重金属污染 修复方面的研究热点之一。在实际应用中，由于生物质炭的来源、制备工艺、 施用量、土壤性质以及重金属种类等因素的差异，有关生物质炭修复重金属的 效果研究结果并不一致，因此国内外学者对生物质炭的广泛应用仍存在争议。目前钝化修复还面临一些重要问题需要解决。一是缺乏钝化剂质量控制标 准，现有的钝化材料来源多样，品质层次不齐，许多材料本

12、身就是工矿业的废 弃物，大量施用这类外源物质，带入的二次污染和对土壤性质的长期影响尚不 明确。二是随着环境条件的改变钝化后重金属存在再次释放风险。目前有关长 期效果监测的报道还不多。田间研究发现，施用22.3 th?磷灰石或445 t/hm 2石灰后，当年土壤PH由4.4都显著升高到5.6左右，CaC12提取态CU和Cd 均显著下降，但4年后土壤再次酸化，PH分别降低至5.0和4.7, CU和Cd被 再次释放出来。许多研究表明，我国土壤酸化比较突出，而且酸化的趋势尚未 得到有效遏制，因此，钝化修复土壤在后续利用过程中，应该持续监测，并配 合防止土壤酸化的农艺措施。重金属低吸收作物品种的筛选和应

13、用是控制农产品重金属安全性的有效措 施。不同作物种类及同一作物不同品种间对重金属的吸收存在差异。国内外在 重金属低积累水稻、小麦、玉米、蔬菜等品种的筛选方面做了大量研究，但由 于受土壤、气候、田间管理等因素的影响，多数低积累品种的年际间表现还有 待进一步验证，而且在产量、品质、抗性等方面也没有高产主栽品种强，在实 际推广中还存在不少困难。“物化稳定+低吸收作物品种”这一联合技术能有效阻隔重金属进入食物 链，是一种较合理有效的治理中轻度重金属污染土壤的方法，在实际修复中应 用最为广泛。1. 3.农艺调控技术农艺调控技术主要指采取农艺方法，如科学管理水分、施用功能性肥料、 调节土壤理化性质等措施来

14、控制农田重金属污染，直接或间接达到修复农田重 金属污染的目的。淹水管理可降低土壤氧化还原电位（Eh）,增加土壤中还原态铁（Fe）、 镒（Mn）等阳离子和硫离子（S2-）等阴离子的含量，淹水后逐渐提高的PH增 加了 Cd2+在土壤上的吸附，还原态阴离子与Cd2+的共沉淀作用，可以抑制水 稻对镉的吸收。田间条件下，与旱作相比，淹水处理使稻米镉由L15mgkg降 低到了 0lmgkg以下。水分管理在实际应用中会受到季节降水和灌溉水源的影 响，这在双季稻区表现得比较明显。我国南方降水主要集中在69月，相比而 言，早稻季降水比较多，而晚稻尤其是进入9、10月后，降水减少，这可能也 是晚稻Cd积累量比早稻

15、高的一个重要原因。淹水处理在降低土壤Cd活性的同 时会增加土壤碑（AS）活性，而旱作、干湿交替或垄沟栽培方式均可降低水稻 土中AS的活性，从而降低水稻对AS的吸收和在籽粒中的积累。新近试验研究 表明，在水稻抽穗后3周内，通过水分调控使Eh控制在-73 mV、PH在6.2时, 可同时降低水稻Cd和As的吸收。施加磷(P)肥、锌(Zn)肥、硅(Si)肥，通过P-Cd、Zn-Cd、Si-Cd拮抗 作用，可以减少作物对Cd的吸收、运输和积累。研究发现，外源施加Si能够 减轻或缓解重金属对植物的毒害，降低植物体内重金属的浓度。叶面喷施硅肥 可有效抑制Cd从叶面向籽粒的转运。施用镂态氮则可以降低根际土壤P

16、H值， 促进土壤Cd的溶解。有机肥的施入可以促进土壤中有机质与重金属的有机络合, 提高土壤对重金属的吸附和固持能力，进而影响重金属的移动性和生物有效性。相对于其它化学和工程强化措施，农艺调控操作简单，成本较低，对土壤 环境扰动小，也是目前较成熟的一种修复方式，但其修复效果有限，仅适应于 重金属轻微和轻度污染农田的修复。1. 4.植物吸取修复技术植物修复尤其是以超积累植物为主体的植物吸取修复技术，因原位彻底、 绿色无污染、不破坏土壤结构等优点，得到了迅速发展。该技术在大面积重金 属污染农田修复上具有广泛的应用潜力。近年来，国内在重金属超积累和耐性 的生理和分子生物学机制、根土界面过程、修复技术的应用和修复效率调控等 方面做了大量研究，我国在植物修复方面一定程度上引领了世界的