第一章綜述
農田土壤重金屬汙染現狀與治理
摘要：土壤是人類賴以生存的物質基礎，是不可缺少的自然資源。隨著工業的發展及農業生產的現代化，人類也忽視了土壤的承載能力。
本文從汙水灌溉、大氣沉降、固體廢棄物、農用物資施用等方面**了農田土壤重金屬的主要**,分析了土壤重金屬汙染修復技術,包括物理修復、化學修復、生物修復等方法，為後續土壤修復提供參考。
關鍵詞：農田重金屬汙染治理
土壤是人類賴以生存的主要自然資源之一，也是人類生態環境的重要組成部分。隨著工業、城市汙染的加劇和農用化學物質種類、數量的增加，土壤重金屬汙染日益嚴重[1]。目前，全世界平均每年排放hg約1.
5萬噸，cu340萬噸，pb500萬噸，mn1500萬噸，ni100萬噸[2]。據我國農業部進行的全國汙灌區調查，在約140萬公頃的汙水灌區中，遭受重金屬汙染的土地面積佔汙水灌區面積的64.8%，其中輕度汙染的佔46.
7%，中度汙染的佔9.7%，嚴重汙染的佔8.4%。
目前全國受汙染的耕地約有1.5億畝，合計約佔耕地總面積的10%[3]。
自2023年以來，我國已連續發生30多起特大重金屬汙染事件，包括湖南瀏陽鎘汙染、中金嶺南鉈超標事件、四川內江鉛汙染事件、山東臨沂砷汙染、福建紫金礦業潰壩事件等[4]。《中國環境發展報告(2012)》稱，我國特大重金屬汙染事件平均每年發生10起。目前全國受汙染的耕地約有1.
5億畝，合計約佔耕地總面積的10%。全國每年因重金屬汙染的糧食達1200萬噸，造成的直接經濟損失超過200億元[5]。
土壤重金屬汙染具有汙染物在土壤中移動性差、滯留時間長、不能被微生物降解的特點，並可經水、植物等介質最終影響人類健康。農田土壤重金屬汙染是指生物毒性顯著的鉛、汞、鉻、鎘以及類金屬砷，還包括具有毒性的重金屬銅、鎳、鋅等汙染物對農田土壤的汙染。隨著工業的發展，大量未加處理的含有重金屬的廢水、廢渣和廢氣排入農田環境，使農田土壤遭受不同程度的汙染[6, 7]。
鉛、鎘、鉻等重金屬元素是土壤中主要的無機汙染物質，如超量存在，不僅嚴重影響作物生長，而且通過食物鏈危害人類的健康甚至生命[8]。「鎘公尺」事件已經充分暴露出危害的嚴重性，農田土壤修復勢在必行。
1 汙染**
1.1 經大氣沉降途徑進入土壤
大氣中的重金屬主要**於能源、運輸、冶金和建築材料生產產生的氣體和粉塵。除汞以外，重金屬基本上是以氣溶膠的形態進入大氣，經過自然沉降和降水進人土壤。據lisk報道，煤含ce、cr、pb、hg、ti等金屬，石油中含有相當量的hg(0.
02～30mg/kg)，這類燃料在燃燒時，部分懸浮顆粒和揮發金屬隨煙塵進入大氣，其中10%～30%沉降在距排放源十幾公里的範圍內，據估計全世界每年約有1600噸的汞是通過煤和其它石化燃料燃燒而排放到大氣中[9]。
運輸，特別是汽車運輸對大氣和土壤造成嚴重汙染。主要以pb、zn、cd、cr、cu等的汙染為主。它們來自於含鉛汽油的燃燒和汽車輪胎磨損產生的粉塵，據有關材料報導，汽車排放的尾氣中含pb量多達20～50μg/l，它們成條帶狀分布，因距離公路、鐵路、城市中心的遠近及交通量的大小有明顯的差異。
вериня等研究發現在公路兩側50m的距離有被汙染的痕跡，每月每平方公尺累積的易溶性汙染物在4～40g。進入環境的強度順序為：cu、pb、co、fe和zn。
在寧-杭公路南京段兩側的土壤形成pb、cr、co汙染帶，且沿公路延長方向分布，自公路兩側汙染強度減弱。經自然沉降和雨淋沉降進入土壤的重金屬汙染，與重工業發達程度、城市的人口密度、土地利用率、交通發達程度有直接關係，距城市越近汙染的程度就越重，汙染強弱順序為：城市—郊區—農村[10]。
1.2 經固體廢棄物進入土壤
固體廢棄物種類多，成分複雜，不同種類其危害方式和汙染程度不同。其中礦業和工業固體廢棄物汙染最為嚴重。這類廢棄物在堆放或處理過程中，由於日曬、雨淋、水洗，重金屬極易以輻射狀或漏斗狀向周圍土壤、水體中擴散、移動。
[11]。
1.3經汙水灌溉途徑進入土壤
汙水灌溉一般是指經過一定處理的城市汙水灌溉農田、森林和草地。城市汙水包括生活汙水、商業汙水和工業汙水。隨著汙水灌溉而進入土壤的重金屬，以不同的方式被土壤截留，固定的重金屬被土壤礦質膠體和有機質迅速吸附，一般累積在土壤表層，自上而下遞減。
汙灌區的累積分布特點是離汙染源近土壤含量高，距離遠則土壤含量低。中國自20世紀60年代至今，汙灌面積迅速擴大，以北方乾旱地區汙灌最為嚴重。南方地區汙灌面積僅佔6%，其餘在西北和青藏。
汙灌導致農田重金屬hg、cd、cr、as、cu、zn、pb等含量的增加[12]。
1.4經農用物資途徑進入土壤
化肥：化肥是重要的農用物資，對農業生產的發展起著重大的推動作用，但長期不合理施用，也易導致土壤重金屬汙染。肥料中重金屬含量一般是磷肥》複合肥》鉀肥》氮肥。
氮、鉀肥料中重金屬含量較低，磷肥中含有較多的有害重金屬，複合肥的重金屬主要**於母料及加工流程所帶入[13]。隨著磷肥及複合肥的大量施用，土壤有效態cd的含量不斷增加，作物吸收cd量也相應增加。重金屬元素是肥料中報道最多的汙染物質。
地膜：由於地膜生產過程中加入了含有cd、pb的熱穩定劑，同時也增加了土壤重金屬汙染。近年來，地膜的大面積推廣使用，造成了土壤的白色汙染[14]。
農藥：在農作物種植區， 絕大多數的農藥為有機化合物，少數為有機無機化合物或純礦物質，個別農藥在其組成中含有hg、as、cu、zn等重金屬。由於經常施用福美砷等含as的農藥，土壤中as的殘留量明顯增加[15]。
殺真菌農藥常含有cu(如使用波爾多液等)和zn(如丙森鋅等)，被大量地用於果樹等作物，常常會造成土壤cu、zn累積達到有毒的濃度，以至於農產品中重金屬含量超過國家規定的食品中有害物質的限量標準。
飼料：我國畜牧生產的發展，產生大量的家畜糞便及動物加工產生的廢棄物，這類農業固體廢棄物中含有植物所需n、p、k和有機質，同時由於飼料中新增了一定量的重金屬鹽類，因此作為肥料施入土壤增加了土壤zn、mn等重金屬元素的含量[16]。
土壤改良劑：磷石膏屬於化肥工業廢物，由於其有一定量的正磷酸以及不同形態的含磷化合物，並可以改良酸性土壤，從而被大量施入土壤，造成了土壤中cr、pb、mn、as含量增加[4]。
2 農田重金屬汙染特點
2.1消除難度大
由於重金屬不能被微生物分解，而且能被土壤膠體所吸附和被微生物所富集，有時甚至能轉化為毒性更強的物質。在農田土壤汙染中，重金屬的汙染較為特殊和突出，農田土壤一旦被重金屬汙染，就很難徹底消除。重金屬汙染的最主要特點是它們不能被降解而消除[17]。
無論何種方法，都不能將重金屬從農田環境中徹底消除，這一點與有機汙染物絕對不同。重金屬在自然界淨化迴圈中，只能從一種形態轉化為另一種形態，從一地遷移到另一地，從高濃度變成低濃度。由於重金屬在農田土壤和生物體內會積累富集，即使某種汙染源的濃度較低，但排放量很大或長時間地不間斷地排放，將會對農田生態系統造成很大的危害，甚至是永久性的破壞。
2.2形態上多變且毒性有差異
重金屬大多數是過渡元素。它們的化合價多有變價，有較高的化學活性，能參與多種反應和過程。隨農田土壤ph值等的變化，常有不同的價態、化合態和結合態，而且形態不同重金屬的穩定性和毒性也不同。
重金屬從自然態轉變為非自然態時，常常毒性增加；離子態的毒性常大於絡合態，如銅、鉛、鋅離子態的毒性都遠遠大於絡合態。而且絡合物愈穩定，其毒性也愈低[18]。
重金屬的有機化合物常常比該金屬的無機化合物的毒性大。如甲基氯化汞、二甲基鎘、四乙基錫的毒性分別大於氯化汞、氯化鎘和二氧化鉛。另外，重金屬價態不同毒性也不同。
如六價鉻的毒性大於三價鉻；二價汞和二價銅的毒性分別大於一價汞和一價銅的毒性。亞砷酸鹽的毒性比砷酸鹽大60倍。重金屬的價態即使相同，但化化合物不同時其毒性也不同，如砷酸鉛的毒性大於氯化鉛。
由此可見，在評價農田土壤重金屬的危害風險時，了解它們的形態是十分重要的，否則就會得出錯誤的結論[19]。
2.3 遷移轉化形式呈多樣性
重金屬在農田環境中的遷移轉化，包括多種多樣的物理化學過程，且重金屬的物理化學行為多具有可逆性，屬於緩衝型汙染物。無論是形態轉化或物相轉化原則上都是可逆反應，能隨環境條件而轉化。因此，沉積與溶解，氧化與還原，吸附與再解吸均是可逆的。
不過在特定環境條件下，它們又具有相對的穩定性。產生毒性效應的濃度範圍低。一般在1~10mg/l。
毒性較強的重金屬如汞、鎘等則在0.001~0.01mg/l。
汞、鎘、鉛、鉻、砷，俗稱重金屬五毒。它們對生物產生汙染的毒性閾值都很小。但不同生物對重金屬的耐毒能力有差異。
微生物不僅不能降解重金屬，相反某些重金屬可在土壤微生物作用下轉化為金屬有機化合物(如甲基汞)產生更大的毒性。同時重金屬不但對土壤微生物有一定毒性，而且對土壤酶活性也有抑制作用。生物攝取重金屬是積累性的，某些生物對重金屬有較大的富集能力，其富集係數可高達幾十倍至幾十萬倍。
因此可利用此特性採取生物修復技術治理土壤重金屬汙染。由此可見，即使微量重金屬的存在也可能構成汙染的因素。重金屬攝入體內對人體的毒害是積累性的，一般不發生器質性損傷，重金屬毒性的潛伏期較長，往往經過幾年或幾十年時間才顯示出對健康的病變[20]。
土壤重金屬汙染
據報道，目前我國受鎘 砷 鉻 鉛等重金屬汙染耕地面積近 2000 萬公頃，約佔總耕地面積的 1 5，其中工業 三廢 汙染耕地 1000 萬公頃，汙水灌溉的農田面積已達 330 多萬公頃。例如 某省曾對 47 個縣和郊區的 259 萬公頃耕地 佔全省耕地面積的五分之二 進行過調查。其結果表明，75 的...
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城市表層土壤重金屬汙染分析
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