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农田土壤重金属污染监测及治理

来源：花匠小妙招时间：2024-12-21 04:00

农田土壤重金属污染监测及治理

引言

我国是农业生产大国，农田土壤重金属污染问题也是困扰着我国粮食生产安全的重要因素。德森环境利用ArcGIIS10.2软件对经预处理的全国各地土壤重金属含量数据进行普通克里金插值，获得农田土壤重金属含量空间插值图显示：云、闽、川、赣等区域Cr农田土壤中Cr属于高值区；甘、疆、苏、云、贵、豫、皖等地土壤中Cd含量较高；总体上，南方土壤Pb含量高于北方。农田土壤重金属有内源和外源，其中，内源与其背景值及成土母质密切相关，而外源则与农田农药化肥、工业污染排放及大气沉降等冈素相关。以河南省某市城郊农田土壤重金属监测结果来看，污灌及化工企业排污河水的侧渗是导致该地农田土壤重金属超标的首要因素，化工企业降尘与该地农田土壤重金属污染也有耦合效应。随着工业化、城镇化以及农业集约化高速发展，农田土壤重金属污染问题尤其凸显，且重金属污染具有持久性、隐蔽性、潜伏性和危害不可逆性，进入土壤后将难以存短时间里分解、去除，威胁农产品安全。因此，做好农田土壤重金属污染监测，实时掌握农田土壤污染状况及污染来源，及时采取相应防治措施，等等，具有积极的现实意义。

1 农田土壤重金属监测技术

(1)实验室监测法。实验室监测农田土壤重金属属于一种传统监测方法，先是通过采集待监测土壤样品，然后利用相关监测仪器在实验室中对其样品进行监测分析。主要包括以光学仪器为基础的监测分析法：如分光光度法、吸收光谱法、电感耦合法、离子体发射法、原子荧光光谱法等等；再如，根据电化学仪器使用的不同而进行的监测分析，义可将实验室监测分析划分为化学反应分析法和极谱分析实验法等。不同实验室监测分析方法可用于不同的监测环节，但总体来说，实验室监测分析法虽然成本高、流程复杂，但稳定性强、精度高。

(2)现场快速监测法。鉴于实验室监测周期长、成本高，农田土壤重金属含量现场快速监测法优势凸显，虽然其试验条件差，精确性有待提高，但现场快速监测法主要应用于因环境问题发的纠纷，以及突发性环境污染事故而需要对农田土壤重金元素进行应急监测。如酶抑制法、X-射线荧光光谱法、免疫分析法、激光诱导击穿光谱技术、土壤磁化率技术监测、生物传感器分析法等等。

2 农田土壤重金属监测分析

(1)采样点位布设。根据农田士壤重金属污染监测实际需要，可选用综合放射状、带状或者均匀布点法，对需要监测农田进行监测点位布设，根据土壤重金属污染类型，采集一定量的监测样品。

(2)农田土样采集。选取某市一城郊农田为监测研究对象，采用带状布点法，选取5个布点表层为20cm的农田土壤，每一个点位的样品质量相同，所采集的农田土壤样品重量>lkg，将样品采集后去杂质，再对其进行装袋、封口，在采样袋标注样品编号、采集时问、地点、采样人员等。

(3)样品保存措施。农田土壤粒度会影响后期重金属含最监测结果的准确性。根据本次土壤重金属监测实际需要，选用无需消解便可测量土壤Hg含量的DMA80方法，分析土壤粒度对本次监测结果准确性的实际影响，以防止因消解因素而影响到本次监测实验结果的准确性。

(4)样品预处理。土壤样品监测中需要一些消解试剂作为重金属污染监测的辅助性要素。其纯度、种类是影响农田土壤重金属元素监测的两大重要性因素。因此，为确保监测效果质量，在监测过程中应选用一些消解试剂纯度高的试验用品，高纯度消解试剂可最大限度地降低因试剂本身的使用而影响农田土壤重金属临测的实际效果。本次试验选用多元酸分解法进行空白试验，并选用氢氟酸、盐酸和硝酸三种多元酸分解法对监测土壤样品中的硅晶格进行溶解。

(5)样品监测结果。方法一：消解液呈现出黄色、透明，且消解罐中出现部分不可溶物体，呈粉末状；方法二：消解罐底部及内壁四周附着有黑色沉淀物；方法三：消解结束后，消解罐内压力大，灌口打开，喷出大量酸雾，呈棕黄色，且罐底存有少量灰白色物体，不溶物。可见，方法1-3的消解法，都残存有少量不溶物

从三种不同方法的试验分析来看，方法一是三种消解法中最优的一种消解法，可采用该方法对采集的土壤样品进行预处理。

3 农田土壤重金属污染治理

(1)源头防控。一是从农业种植投入方面采取相应的削减技术。例如，大力推广实施农业有机肥；最大限度地减少化学农药施用量；大力推广可降解农业地膜；大力实施农业灌溉用水净化工程，可利用微生物修复、底泥疏浚、高等植物修复，以及人工湿地等，做好农业灌溉用水净化；做好工业“三废”治理，防止因大气沉降加剧农田重金属污染。

(2)过程阻断。针对已经受到重金属污染的农田，可积极采取过程阻断工艺技术，防止土壤重金属污染物迁徙。目前，农田土壤重金属污染阻断工艺技术主要是通过向农田土壤中添加有机、无机、微生物、复合物等钝化剂材料，改变农田土壤中的重金属化学形态，最大限度地降低农田土壤中的再金属水溶态等活性含量及其对农作物等生物的有效性。

(3)末端修复。农田土壤重金属污染末端修复，主要采取富集／超富集植物修复、重金属活化等修复技术。其中，富集／超富集土壤修复技术又称植物萃取技术或植物提取技术，就是利用皇竹草、龙葵、巨菌草、蓖麻、超积累油菜等富集，超富集植物将土壤中的重金属元素从污染农田土壤中富集、转移至相对处理的地方部分，该种末端修复具有成本低、易管理、原位修复等优点。重金属活化技术修复受重金属污染农田，就是通过增加生物或化学措施，增强超积累植物对重金属富集效果。

(4)安全利用。我国总体属于耕地资源相对匮乏，对于受到轻度污染的农田，应对其进行筛选，并推广低积累农作物品种，从而发挥好农田应有作用，确保粮食供应安全。例如，在粮油作物方面，可在受到轻度污染的农田中种植大豆、玉米、油菜、马铃薯等对镉、铅、砷重金属元素低积累农作物品种，以及豇豆、辣椒、胡萝卜、油麦菜等低积累蔬菜品种。对于经监测，属于受重金属污染较重的农田土壤，可通过改变其种植结构（如，种植能源作物或非食用性经济作物，如棉花、桑树）等方式，发挥农田的经济价值。

结语

熟练掌握农田土壤重金属污染监测技术，并将其应用至农田土壤重金属污染监测，第一时间掌握农田重金属污染状况，为后期重金属污染防治提供第一手重要数据资料。农田土壤重金属污染治理是恢复和保护受污染农田生态功能的重要举措。其中，重金属污染源头控制是污染防治的前提和基础，坚持“生态环保”“价格低廉”的修复技术则是重要参考冈素，采取“边生产边修复”安全生产模式。即针对农田土壤重金属污染现状，既要考虑环保效益，也要把握经济效益，走“源头防控—过程阻断—末端修复—安全利用”的综合防治模式。

摘自：《资源节约与环保》2021年第2期