李忠霞 仙米西努爾·克里木 希熱娜依·鐵里瓦爾地 阿爾祖古麗·亞森 米熱妮薩·玉蘇普

摘要：隨著新疆農業(yè)生產的發(fā)展新疆土壤重金屬污染問題日趨嚴重，已對農產品的食用安全產生影響。防治土壤重金屬污染、保護耕地、保證食品安全刻不容緩。本文首先綜述了重金屬對新疆農田土壤環(huán)境、農作物及人體健康的影響與危害，然后重點從物理、化學、生物、微生物修復等不同的角度探討了土壤重金屬污染修復技術的優(yōu)缺點。

關鍵詞：土壤;重金屬污染;重金屬危害;修復技術

中圖分類號：X53 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）08-00-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.08.029

Talking about heavy metal pollution and repair technology in farmland soil

Li Zhongxia1，Xianmixinuer .kelimu2，Xirenay Tiliwaldi3，Arzigul Yasin4，Mehrinsa Yusup5

（1.Hami Meteorological Bureau，Hami Xinjiang 839000，China;2.Shache County Meteorological Bureau，Kashgar Xinjiang 844700，China;3.Kashgar Meteorological Bureau，Kashgar Xinjiang 844000，China;4.Agricultural Bureau of Shache County，KashgarXinjiang 844700，China;5.Bureau of Survey and Monitoring， Statistical Bureau of Autonomous Region，Urumqi Xinjiang 830001，China）

Abstract：With the development of agricultural production in Xinjiang， the problem of heavy metal pollution in Xinjiang has become more and more serious， which has an impact on the food safety of agricultural products. It is imperative to prevent and control soil heavy metal pollution， protect cultivated land， and ensure food safety. This paper first reviews the impacts and hazards of heavy metals on farmland soil environment， crops and human health in Xinjiang， and then discusses the advantages and disadvantages of soil heavy metal pollution remediation technologies from different perspectives such as physics， chemistry， biology and microbial remediation.

Key words：Soil;Heavy metal pollution;Heavy metal hazard;Repair technology

重金屬是一種毒性強、具有存在危害的污染物，其很難被土壤微生物降解，在土壤中具有穩(wěn)定、不易去除和易于積累等特性。重金屬會污染農作物與土壤，并在生物體和土壤中富集，對農作物的發(fā)芽、質量和產量均存在危害。

1 土壤污染危害

1.1 對農作物的危害

重金屬污染物經過一系列遷移轉化及其富集、吸收后遷入農作物體內，累積一段時間會導致農作物普遍枯死的現(xiàn)象。當灌溉水含2.5mol∕mL的汞時會導致水稻生長受限，出現(xiàn)分蘗降低，生長高度矮小，葉片變色，主桿發(fā)芽生長不好，生產量減少，有穗籽粒微小，籽粒的成分出現(xiàn)汞的百分量超過規(guī)定飲食指標的現(xiàn)象。土壤層中的鉻在某一時間段內達到指定濃度可能使農作物受到損壞。林大松等經過小白菜的試驗證明了植物對土壤層中各種重金屬污染物質的吸收效果。從實驗結果來看由重金屬污染物導致小白菜土地表面上生長部分降低了1～7cm，總生產量下降了4%～36%，小白菜土地表面上生長部分對重金屬的吸收率順序為鉻>銅>鉛。研究表示鉛的毒害會引起植物根吸水量的減少、耗氧量的增長，并會阻礙植物的莖生長，導致植物枯燥而死亡。

1.2 對土壤微生物和土壤酶的影響

肖鵬飛等人的實驗結果表明土壤微生物群體遭到重金屬污染導致土壤活性菌度量和微生物量減少。有關資料顯示，在土壤層混合污染物比較少的時候，重金屬混合污染指標增大，微生物多樣性出現(xiàn)明顯的降低。

重金屬使用超標導致植物產生大量的枯死現(xiàn)象。重金屬也會造成植物生長紊亂，導致植物體內的核酸代謝程度、激素程度、呼吸作用、光合作用遭到限制，引起植株的自燃發(fā)芽及生長;重金屬經過限制種子里存在的蛋白質及淀粉的分化從而限制種子發(fā)芽;在植物遭到重金屬損壞的時候，會引起巨大的活性氧自由基出現(xiàn)，氧自由基遷入細胞膜，使細胞膜的整體性和結構遭到損害。

1.3 對人體的危害

化合物質和重金屬在人體各器官內選擇性堆集，這由于本身的親和力及化學組成所導致。鉻、鉛、砷在胃內富集;砷、鉻、鉛在肺中富集等。以鉛為主導，當鉛中毒時會對全身各部位引起損壞，比如造血體系、神經體系、消化體系及循環(huán)體系。

2 治理修復技術

2.1 物理修復技術

電動修復在電流及電場感應下，土壤層的無機離子、重金屬離子利用電遷徒和電滲透的方法往電極部分輸送，并且集中一個范圍內處置。根據(jù)研究成果顯示，土壤層內的鉛去除率能達到59.2%，土壤緩沖性能、土壤pH、污染金屬種類及土壤組分會影響修復的效果。該修復技術比較合適淤泥土及低滲入的黏土，能限制污染物的活動范圍。在沙土上實驗的結果表明，土壤中Cr3+、Pb2+等重金屬離子的去除率可以達到90%以上。該修復技術可以原位治理修復，產生的二次污染量較少，能縮小修復周期，還能不用攪動土壤結構，是一個成本較低可運行的防治修復技術之一。電熱修復應用高頻率的電壓生產出電磁波，其產生的熱能引起土壤層溫度升高，使得污染物從土壤層中顆粒里解除并分離出來，經過一系列反應后，容易揮發(fā)的重金屬污染物在土壤層內分離出來，從而實現(xiàn)治理修復的目標。

2.2 化學修復技術

化學修復是在土壤層中加入一系列的改良試劑或化學藥品，經過對重金屬的氧化還原、吸收、沉降及其拮抗效應，降低重金屬濃度。研究結果表明[12]通過在EDTA萃取的過程中添加各種還原劑比如：草酸鈉、檸檬酸和聯(lián)二亞硫酸鈉還原劑，能顯著增加EDTA對As和Cu、Pb、Zn的萃取，在較寬的pH范圍內，EDTA和聯(lián)二亞硫酸鈉組合使用能同步有效去除As和Cu、Pb、Zn。由于該方法只能改變重金屬在土壤層的存在狀態(tài)，重金屬污染物還能殘留在土壤層中，也許會影響植物生長。此方法雖然簡單易行，但修復效果不佳。

2.3 生物修復技術

生物修復是使用生物（植物、動物等）來防治及修復污染土壤的一種有效的方法。通過生物降解重金屬污染物的毒害量及土壤中的重金屬含量，轉變土壤層內的重金屬狀態(tài)及其降解百分含量，通過凈化土壤環(huán)境修復生態(tài)效果的生物辦法，生物修復技術具備幾種特點，即安全性高、去除效率好、利用操作簡便等，因此越來越引起人們的關注，變成了修復重金屬污染土壤的有效方法。

植物修復技術是由1983年美國科學家Chaney初次提出超富集植物排除土壤中重金屬污染物的觀點。植物修復是使用植物對土壤層內的污染物經過吸收、穩(wěn)定化、有毒物質降解達到去除土壤層內的污染物。目前植物修復在我國也取得巨大的研究成果，研究結果表明500多種超富集植物內，只有一部分能夠耐受復合重金屬對單一重金屬具備抗性。串葉松香草是Cd的超富集植物;蜈蚣草、大夜講邊口草是As的超富集植物;苧麻是Pb的超富集植物;車前草是Ni的超富集植物;李氏禾Cr的超富集植物;狼把草、香根草等是Zn的超富集植物。

植物穩(wěn)定指利用植物吸收和植物根際的一些特殊物質使土壤中的大量有毒金屬轉化為相對無害的物質，從而降低土壤中有毒金屬的移動性、生物有效性，減少金屬被淋濾到地下水或通過空氣擴散進一步污染環(huán)境的可能性，使其不能為生物所利用的一種植物修復方法[21]。治理中常用的植物有油菜、楊樹、印度芥菜、苧麻等。該方法應用于治理廢棄礦場和重金屬污染嚴重的區(qū)域[23]。

2.4 微生物修復技術

微生物修復是經過土壤層內的一些微生物對重金屬的特點通過吸取、沉降、氧化還原等特效功能來消除土壤層內的重金屬污染物的有效方法之一。微生物修復技術具有修復效果好、經濟需求量少、使用操作簡捷、不會生產出二次污染物的好處。

通過某研究證明從受到重金屬污染土壤中分離出來某一菌種，發(fā)現(xiàn)本菌種對重金屬具有還原性，能將毒性硒酸鹽、Pb2+改變?yōu)闊o毒的Se、Pb。芽孢桿菌的細胞壁能螯合重金屬溶液中的大部分元素。微生物修復技術專一性強，與土壤環(huán)境條件密切相關（比如活性、溫度、pH、水分、氧氣等特點），變成治理土壤重金屬污染問題的研究方向。

參考文獻

[1]莫小榮，王蕓，胡曉熙等.土壤重金屬污染修復技術的研究進展[J].廣東化工，2016，43（4）：58-60.

[2]環(huán)境保護部，國土資源部.全國土壤污染狀況調查公[R]，2014.

[3]徐豐冰，柳建設.我國土壤重金屬污染防治[C]//中國環(huán)境科學學會重金屬污染防治及風險評價研討會暨重金屬污染防治專業(yè)委員會學術年會.2015.

[4]董文洪，楊海，令狐文生.土壤重金屬污染及修復技術研究進展[J].化學試劑，2016，38（12）：1170-1174.

收稿日期：2019-03-22

作者簡介：李忠霞（1975-），女，漢族，本科學歷，工程師，研究方向為應用氣象。

通訊作者：仙米西努爾·克里木（1986-），女，維吾爾族，碩士研究生，副高，研究方向為農業(yè)氣象及災害防控。