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农田土壤重金属污染现状及生物修复防治对策

2016-11-09危向峰刘永贤

农业与技术 2016年15期
关键词:农田土壤重金属污染

危向峰+刘永贤

摘 要:随着矿山持续开采,粤北地区矿山周边土壤重金属污染日趋严重,经常导致该地区农产品重金属含量超标。本文分析了近年来韶关矿区农田土壤重金属污染类型及概况、简述了重金属污染的成因,并据此提出矿区农田重金属污染土壤的生物修复防治措施。

关键词:农田土壤;重金属污染;生物修复

中图分类号:X53 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20160832003

引言

土壤重金属主要指Cr、Cd、Hg、Pb、类重金属As以及Cu、Zn等,它们的毒害会使农作物减产、品质下降[1],还能通过食物链的富集,传递到动物和人,危害人类身体健康。根据《全国土壤污染状况调查公报》显示我国耕地污染超标点位约占全部点位的16.1%,其中无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8%,主要重金属污染物包括Cd、Pb、Hg和As [2]。在粤北地区,矿山开采导致有10%的耕地呈现不同程度的重金属污染[3]。

1 重金属污染现状

粤北地区各类矿产资源丰富,是以有色金属矿居多。长期开采的矿山和冶炼厂包括韶关的大宝山矿区、韶关冶炼厂等。采矿活动产生的重金属随着酸性废水淋滤到环境中,是矿区周边环境重金属污染的最主要问题[4]。

随着矿区持续开采,粤北矿区周边农田土壤和农产品重金属污染问题越来越严重,已经引起政府相关部门重视和科研人员积极研究。周建明等对韶关矿区周边一带农田土壤和蔬菜作物监测表明,有多种蔬菜和稻米中Pb、Cd超标严重[5]。许超等[6]研究调查得出,大宝山矿山下游地区稻田土壤污染是以Cd和Cu为主的多金属复合污染,稻田土壤Cd、Zn、Pb和Cu的平均浓度分别为2.19 mg/kg、244.94 mg/kg、179.93 mg/kg和287.91mg/kg,均远高于广东省土壤背景值[7]。相关分析结果表明矿区周边农田土壤重金属污染主要来自矿区酸性废水灌溉。

粤北矿区周边农田土壤大多呈酸性,pH值主要集中在4.38~7.15之间,通过分析以及结合相关报道发现粤北地区土壤中重金属总量和有效态重金属含量随着土壤酸度的变化出现相应的变化,是有效态镉含量随土壤酸性增加而急剧上升。

粤北矿区周边农田土壤呈酸性,其重金属污染呈现出局部高浓度复合型多重金属环境污染。根据广东省土壤背景值和国家土壤环境质量二级标准2个评价标准的评价结果,表明粤北矿区农田土壤受到重金属Cd、Cu、Zu、Pb及类金属As等重金属的污染程度为:Cd>Cu>Zn>Pb>As。

2 矿区农田土壤重金属污染来源

2.1 矿山废水及尾矿的污染

矿山开采及加工活动产生的有毒重金属随着采矿所产生的酸性矿山废水将矿区尾矿中的有毒重金属淋滤带到环境中,从而导致矿区周边农田土壤重金属含量超标。

2.2 矿区含重金属废水灌溉

矿区生产排放废水不少存在重金属含量超标现象,这些重金属含量超标的废水经河道及地下水进入农田系统,导致农田土壤重金属超标,并进一步通过食物链危害人类身体健康。

2.3 大气沉降进入土壤的重金属

矿区生产所产生的含重金属粉尘经过自然沉降和降水进入矿区周围的农田,从而使得农田土壤中Pb、Zn、Cd、Cr、As、Cu等重金属含量超标。

3 矿区农田土壤重金属污染生物修复防治对策

农田重金属修复是我国独有的现状,目前国内外常用的土壤重金属污染技术中物理修复一般工程量大,化学修复会影响土壤理化性质,而生物修复则以工程量小,改善土壤理化性质等优点正变为研究热点,并已逐步用于实际工程中。由于韶关矿区农田重金属污染呈现出局部高浓度复合型多重金属环境污染,所需修复技术和工艺特别复杂,技术要求高,一般的物理和化学方法很难奏效,因此,可选用生物修复技术。一般生物修复技术主要包括以下3种修复技术。

3.1 植物修复

植物通过吸收、降解、根滤、稳定、挥发等生命活动及作用,可以清除土壤和水体中的重金属等污染物质,达到修复环境的目的,因此,植物修复是现今最具有潜力、正在迅速发展的消除环境中重金属污染的绿色的、成本低的、可持续的技术。植物对矿区土壤重金属修复具有长期可持续,修复成本相对较低且生态效益较为明显的特点[10]。

3.2 微生物修复

微生物修复是利用土壤中的一些特殊微生物群落对重金属沉淀、吸附、还原和氧化等物理和化学作用,改变重金属形态或价态从而降低重金属的活性或毒性,达到修复重金属污染土壤的目的。

3.3 植物-微生物联合修复

污染土壤的微生物-植物联合修复主要由2种形式组成,通过某些微生物分泌生物表面活化剂及有机酸,并产生含Fe细胞等提高重金属离子在土壤中的活性,促进植物对重金属吸收;通过与促进植物生长的根际细菌和菌根真菌关联性来提高植物的生物量,从而增加重金属的在植物体内的累积量[11]。

4 结论与展望

生物修复技术是一项有前途的新技术,它是实施较简便、投资较少和对环境干扰较小,能广泛用于矿山农田土壤修复,改良重金属污染农田土壤;对于多金属复合污染更有实用价值。

4.1 韶关矿区

周边农田土壤存在多种类不同程度重金属污染,Cd和As污染严重。

4.2 进一步寻找和筛选

多金属超富集植物与耐性植物,研究如何回收再利用超富集植物体内的重金属以及如何避免不能回收的植物造成再污染[12]。

4.3 研究和制定

合理的以农户为本的农田土壤污染生态补偿机制,保障农户的基本生产生活,以发挥农户的主动性和积极性,从而全面有效的推动我国农田土壤重金属污染防止工作的顺利实施。

参考文献

[1]王艳杰,傅桦.近10a来土壤重金属污染植物修复研究[J].首都师范大学学报:自然科学版,2005,25(12):11-14.

[2]环境保护部,国土资源部.全国土壤污染状况调查公报[R]. 2014.

[3]张东为,崔建国.金属矿山尾矿废弃地植物修复措施探讨[J].中国水土保持,2006(3):40-41.

[4]尚爱安,党志,漆亮,等.2类典型重金属土壤污染研究[J].环境科学学报,2001,21(4):502-504.

[5]周建民,党志,蔡美芳,等.大宝山矿区污染水体中重金属的形态分布及迁移转化[J].环境科学研究,2005,18(3):5-10.

[6]许超,夏北成,秦建桥,等.广东大宝山矿山下游地区稻田土壤的重金属污染状况的分析与评价[J].农业环境科学学报,2007(2):549-553.

[7]王其枫,王富华,孙芳芳,等.广东韶关主要矿区周边农田土壤铅、镉的形态分布及生物有效性研究[J].农业环境科学学报,2012,31(6):1097-1103.

[8] GB15612-1995.土壤环境质量指标[S].

[9]中国科学院土壤背景值协作组,广东省环境保护研究所,中山大学地理系,环境科学编辑部.广东省区域土壤中某些元素的自然背景值,环境中若干元素的自然背景值及其研究方法[M].北京:科学出版社,1982:56-59.

[10]周国华,黄怀曾,何红蓼,等.重金属污染土壤植物修复及进展[J].环境污染治理技术与设备,2002,3(6):33-39.

[11]张闻,陈贯虹,高永超,等.石油和重金属污染土壤的微生物修复研究进展[J].环境科学与技术,2012,12(12):174-181.

[12]景延秋,袁秀秀,王宇辰,等.农田土壤重金属污染及防治对策[J].湖南农业科学,2016(3):42-45.

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