王文琪，汪裕唐，黄纯轮，刘 云，韩建龙，刘 君，左思佳，许 超，文阳平

(1.江西农业大学，江西 南昌 330045；2.江西普瑞丰生态科技有限公司，江西 南昌 330096)

1 耕地重金属污染现状

1.1 耕地重金属污染概念

耕地重金属污染是指土壤中有毒的重金属元素含量过高，例如Hg、Cd、Pb、Zn等元素含量超标[1]，耕地重金属污染超标对粮食及人体健康安全都有极大的威胁。我国耕地重金属污染的来源主要是农药和粪肥的输入，其次是自然成因和农业化肥，以鲁南某典型农业区15个水库为例[2]，农药和粪肥的输入对重金属污染贡献率为46.6%，自然成因对重金属污染贡献率为21.7%，农业化肥对重金属污染贡献率16.6%。徐金英等[3]沿长江干流从上游至下游采集84个点位样品，分析其表层水体重金属污染状况及可能来源，研究结果表明人类活动对水体中的重金属来源有着重要影响。在文凤伟[4]的研究中，同样指明了人类活动是造成农田重金属污染的主要原因。

1.2 土壤污染的实际情况

根据环境保护部会同国土资源部开展的首次全国土壤污染状况调查显示[5]，我国主要污染物为镉、镍、铜、砷、汞、铅、滴滴涕和多环芳烃，全国土壤总的点位超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%；从土地利用类型看，耕地、林地、草地土壤点位超标率分别为19.4%、 10.0%、10.4%。耕地重金属污染的往往影响到粮食的安全，进一步给人类的生活及健康带来了极大的危害，日本富士山的“痛痛病”、2013年5月 “镉大米”“血铅超标”“尿镉超标”等无一不是重金属污染对人类生产生活的影响，且无一不惨痛。由此可见，我国土壤安全已经达到了极其严峻的程度，保护好土壤资源，及时对土壤重金属污染进行修复已经刻不容缓。

2 国内外土壤修复技术发展现状

耕地重金属污染已经引起了国内外学者的广泛注意，并已经产生了一些比较成熟的土壤重金属修复研究成果，常用的土壤重金属修复技术有物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术等[6]。

物理修复技术主要包括去表土法、淋洗法、热处理法等相关方法。去表土法是指将表层土壤部分或全部用清洁土壤替换，降低可被植物吸收重金属离子的浓度。淋洗法是指用溶剂与需要除去的污染物反应，将溶剂与污染物一起从土壤中分离。例如：通过络合作用将土壤中的重金属离子留在试剂中已达到降低土壤重金属浓度的目的。热处理法则一般用于去除易挥发重金属污染例如Hg等。

化学修复方法主要包括化学固定技术、化学还原技术，这些技术主要通过化学反应对土壤中的重金属离子进行钝化，降低重金属对土壤或植物的伤害。化学固定技术降低重金属离子的可移动性和溶解性；化学还原技术可以将高价态毒性更强的重金属离子还原为价态较低的离子，降低其毒性。

生物修复包括植物修复和微生物修复2种。植物修复一般通过种植有高效富集或积累能力的植物，通过植物自身的高效富集或超积累作用吸收土壤中的重金属离子，多次种植后可以将土壤中重金属浓度降低到可以接受范围内，是一种很好的环境友好型修复方法，但是植物生长周期相对较长，治理速度较慢。微生物修复[7]主要分为放线菌修复重金属污染、细菌修复重金属污染和真菌修复重金属污染。修复主要机理是生物吸附和富集作用、氧化还原作用、溶解和沉淀作用以及菌根真菌作用等。

在耕地重金属修复的过程中，化学固定技术由于不影响作物种植，成本较低，操作简便，能有效对土壤中的重金属离子进行钝化而收到了广大农民的欢迎。

3 土壤钝化剂主要作用

土壤钝化剂分为无机钝化剂(沸石、硅藻土、海泡石、膨润土等[8])、有机钝化剂(腐殖酸、生物炭等[9])、新型复合钝化剂(有机—无机复合材料[10])。

很多钝化剂由于自身结构具有很强的吸附作用，进入土壤后可以很好地接着发挥吸附作用。通过施加特定土壤钝化剂可以吸附特定对土壤或植物有害的重金属离子。以沸石为例，天然沸石的主要成分为硅铝酸盐、水分子、可交换阳离子，还含有少部分杂质元素。首先，沸石的三维结构使得其具有很大的空隙，利于阳离子进入起到吸附的效果。其次，沸石的主要成分硅铝酸盐含大量局部负电荷，可以吸引带正电荷的可交换正离子[13]，进入土壤后，带正电荷的可交换正离子被土壤中的重金属离子替代，即化学吸附与离子交换作用。

某些变价金属价态的变化不仅可以导致其生物可利用性、活性、毒性的变化。还可以辅助其他方法例如化学淋洗除去土壤中的重金属。刘针铃等[14]利用水槽模拟户外农田实验，通过调控土壤淹水时间来控制土壤的氧化还原电位，实验结果表明，在土壤淹水条件下，土壤的氧化还原电位逐渐降低，淋洗去除土壤中重金属的效果逐渐升高，说明通过改变土壤的氧化还原电位去除土壤中的重金属是可行的。

4 土壤钝化剂的推广应用

2020 年5 月中下旬，在九江市新塘乡四华村，进行了75亩农田的Cd污染修复试验，该地区土壤pH值为5.41，土壤镉污染最高值为0.4～0.5 mg/kg之间，作物种类及种植制度为小麦-水稻轮作。在水稻种植前1～2周采用人工施撒的方式施用江西普瑞丰生态科技有限公司生产的土壤钝化剂，施用量为 200 kg/亩。

采样点按照 15 亩布置一个点位，共布置 5 个点位。按照 NY/T 398 的规定的要求，参考《农产品样品采集流转制备和保存技术规定》，在每茬作物收获后采集农产品，在每个采样点上选择连续 3 兜健康的水稻，采集其全部完整的稻穗，形成一个单个样品，再将同个采样单元内的所有样品混合，构成一个混合样品，测定水稻籽粒中的 Cd 含量，评估钝化剂的使用效果。土壤样品根据《农用地土壤样品采集流转制备和保存技术规定》进行采集。

5 土壤钝化剂应用效果

5.1 施用效果

通过对采集的水稻样品进行检测，5个点位中水稻样品内的镉含量分别为 0.11 mg/kg、0.11 mg/kg、0.11 mg/kg、0.1 mg/kg和0.097 mg/kg，显著性水平α为0.05，最小值 0.097 mg/kg，最大值0.11 mg/kg，平均值0.1054 mg/kg。修复后水稻检测样品中镉含量均显著低于《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB2762-2017 )中水稻总镉含量规定的0.2 mg/kg。施用钝化剂前该地区土壤pH值为5.41，土壤镉污染最高值为0.4～0.5 mg/kg之间，说明在施用土壤钝化剂后能有效降低土壤中Cd离子的活性，降低土壤中Cd离子向作物转移的能力。

根据柴桑区农业农村局提供的测产报告，2020年10月22日，柴桑区农业农村局组织有关专家对柴桑区受污染耕地安全利用项目进行中稻测产验收。经专家组测产，柴桑区2020年受污染耕地安全利用项目范围内水稻亩产量平均单产达516.75 kg/亩，较去年增产8.75 kg/亩，同比增长1.72%，柴桑区2020年农用地安全利用项目范围内水稻亩产量不低于当年当地亩产水平的90%，故耕地污染治理项目未对农产品产量造成影响并且在一定程度上提高了产量。

5.2 社会影响

土壤中Cd的钝化，首先，需要土壤钝化剂的生产，促进了土壤修复行业的发展；其次，在运输过程中，运输行业的作用不可忽略；再者，是土壤钝化剂的施洒，在此过程中需要当地农民的帮助，通过短期合同与他们达成协议，以完成土壤钝化剂的施洒及后期检测，在一定程度上推动了就业。当土壤钝化后镉含量降至一定适合种植的范围时，该土地又可以用于种植新的植物实现农产品的增产，带动就业，推动经济。

根据九江市农业农村污染防治委员会办公室关于印发《2019—2020 年九江市受污染耕地安全利用工作总体方案》(九环农委办字 [2019]6 号)、九江市农业农村局、生态环境局《关于下达2020 年农用地安全利用及严格管控目标任务的通知》、(九农字[2020]7号)文件精神，全面完成2837 亩轻中度污染耕地安全利用、116 亩重度污染耕地的严格管控任务，实现受污染耕地安全利用率达到 93%以上的目标，全区受污染耕地安全利用率达到考核目标要求，土壤重金属污染风险得到基本管控，农产品质量安全得到基本保障。对于轻中度污染耕地，要优先和科学利用受污染耕地的生产功能，实现耕地土壤污染治理与农业生产的有效结合。九江市新塘乡四华村安全利用类土壤点位镉污染最高值在 0.4～0.5 mg/kg 之间，经过处理后可以将水稻中总镉含量降至国家标准限量值0.2 mg/kg以下，符合可持续发展理念。

6 结论

从推广试验的结果来看，通过施用土壤钝化剂能有效对土壤中的重金属离子进行钝化，降低重金属离子向农作物转移的活力，同时施用土壤钝化剂还能在一定程度上增加农作物的产量，因此在农业生产中通过施用土壤钝化剂的形式来降低作物中重金属含量是切实可行的。