土壤重金屬污染農(nóng)業(yè)生態(tài)論文

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近年來，隨著城市化和工業(yè)化的發(fā)展，工業(yè)廢水、廢氣和廢渣的排放量增加，固體廢棄物處理不善，農(nóng)業(yè)自身污染的加劇，致使全球農(nóng)田土壤中重金屬含量迅速增加，部分農(nóng)田土壤重金屬污染狀況嚴(yán)重。作為一個農(nóng)業(yè)大國，我國部分耕地和很多城市近郊農(nóng)田都受到了不同程度的重金屬污染。農(nóng)田土壤的重金屬污染是隨著化學(xué)農(nóng)藥與化肥的使用進(jìn)入環(huán)境，污染土壤。當(dāng)前，我國大約超過六分之一的耕地被重金屬污染，其中Cd、As、Pb、Hg、Zn等重金屬污染的耕地達(dá)2000×104t，這也造成每年因重金屬而被污染的糧食超過1200×104t，糧食減產(chǎn)約1000×104t，既不利于我國糧食的安全，也會嚴(yán)重威脅人體健康，造成大量經(jīng)濟(jì)損失，農(nóng)田土壤重金屬污染的治理迫在眉睫。本文關(guān)于農(nóng)田土壤重金屬污染中農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用探討具有了深刻的現(xiàn)實(shí)意義和政策指導(dǎo)作用。

1科學(xué)實(shí)施秸稈還田

秸稈還田就是利用土壤微生物分解秸稈，生成腐殖質(zhì)類物質(zhì)，豐富土壤有機(jī)含量，改善土壤緊實(shí)板結(jié)性狀，并對土壤的水肥氣熱等生態(tài)條件進(jìn)行改善，提高其微生物的生物量，增加土壤酶的活性，讓農(nóng)作物根系有更好的土壤環(huán)境［1］。還田的秸稈能夠明顯影響重金屬的環(huán)境行為，轉(zhuǎn)變生物的有效性。腐熟分解秸稈可以產(chǎn)生氨基酸、胡敏酸等有機(jī)酸，甚至還富含糖類與硫雜環(huán)化合物，可與金屬氧化物、礦物金屬離子形成絡(luò)合反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生化學(xué)及生物穩(wěn)定性不同的金屬有機(jī)絡(luò)合物。當(dāng)土壤重金屬形態(tài)被改變后，其生物有效性也降低了，重金屬對土壤及農(nóng)作物的毒害也會減少。秸稈還田對兩種鎘污染土壤pH值就很好的提升作用。酸性土中pH值上升可以讓土壤里的鎘更穩(wěn)定，降低它的生物有效性。另外，在秸稈還田中再施有機(jī)(無機(jī))肥能夠讓土壤里的動植物與微生活活性更高，并使其分泌胞外酶，提高土壤酶的活性，使有機(jī)物質(zhì)化更明顯，最終土壤有機(jī)碳含量隨土壤養(yǎng)分含量的增加而增加，實(shí)現(xiàn)作物增產(chǎn)。不過，新鮮秸稈腐熟時會帶來很多有機(jī)酸，能毒害作物根系，所以還需要加入適量的石灰，即根據(jù)Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4+2H2O或者Ca(OH)2+2HCI=CaCI2+2H2O這兩種熟石灰改良酸性土壤的化學(xué)方式中和有機(jī)酸。要注意的是這些秸稈應(yīng)該來至于沒有重金屬污染的地區(qū)，目的是避免秸稈中的重金屬加劇土壤污染。

2合理調(diào)整種植制度

通過調(diào)整作物種類改變種植制度可以有效降低重金屬的危害。在那些污染嚴(yán)重不宜中糧的地方，可以種植苗木花卉;反之，則種植重金屬污染承受力較強(qiáng)的作物，最大限度減少重金屬通過農(nóng)作物吸收對人體造成的危害。植物生理學(xué)因種類不同而不同，故而吸收重金屬的效應(yīng)也不一樣。按照作物的重金屬吸收效應(yīng)的不同特征以及土壤重金屬污染程度來選擇作物進(jìn)行種植，不僅能夠讓農(nóng)產(chǎn)品不會受土壤重金屬的大面積污染，還能有效利用被污染的農(nóng)田［2］。比如，有的復(fù)墾場地紅豆不會像小麥水稻那樣受重金屬污染，所以針對這種情況改變耕作制度，把紅豆作為先鋒植物;又比如在含鎘100kg/kg的土壤中改種苧麻，三年后土壤鎘含量平均降低26.4%。和一般作物相比，種植對重金屬富集較弱的作物，能使被污染的農(nóng)田蔬菜鎘含量降低幅度最高達(dá)80%，蔬菜的產(chǎn)量也會進(jìn)一步提高。

3控制土壤水分

土壤氧化還原對重金屬活性有很大影響，有的金屬會根據(jù)氧化還原情況顯示出不一樣的毒性與遷移性。例如As5+毒性高于As3+，Cr6+毒性高于Cr3+。氧化土壤里的As3+經(jīng)由氧化成為As5+，降低了其生物有效性與遷移性。Cr3+經(jīng)由氧化變成Cr6+，生物有效性及遷移性提高，對生物和人的健康風(fēng)險也不斷提高。土壤氧化還原狀態(tài)的控制主要受土壤水分影響，控制土壤水分能夠降低重金屬危害。還原中的土壤的很多重金屬都有硫化物沉淀，使重金屬的生物有效性與遷移性降低。水田灌溉過程中，水層覆蓋造成還原性環(huán)境，SO2－4經(jīng)過還原變成S2－，重金屬變成硫化物沉淀且溶解性不高。所以，對土壤氧化還原的情況以灌溉等方式來調(diào)節(jié)，更有助于把土壤———植物系中的重金屬進(jìn)行遷移，降低其危害。

4合理使用農(nóng)肥

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會使用化肥與農(nóng)藥，這也是土壤重金屬污染的重要原因。因此，必須科學(xué)指導(dǎo)農(nóng)民使用化肥與農(nóng)藥，通過調(diào)查土壤肥力，利用測土配方施肥，并合理使用農(nóng)藥，確保在提高土壤肥力的同時又強(qiáng)化作物的防病害能力，使土壤中重金屬的環(huán)境行為得到有效調(diào)控。比如氮肥因形態(tài)不同，對土壤吸附解吸重金屬的影響則不一樣，植物吸收NH+4和NO－3時，根系會分泌不一樣的離子，吸收NH+4－N時造成H+分泌，使根際周圍酸化;而吸收NO－3－N時植物則會分泌OH－，使得根際環(huán)境堿化。很多重金屬污染土壤可以通過施放硝態(tài)氮肥降低重金屬遷移與生物毒性。有機(jī)肥的施放不但讓土壤有機(jī)質(zhì)提高，還吸附或者絡(luò)合固定土壤里的重金屬，使重金屬毒性與生物有效性變低。也可以在土壤中施用有機(jī)肥從而提高土壤中重金屬的活性，增加重金屬的環(huán)境風(fēng)險。

5結(jié)語

總的來說，對于農(nóng)田土壤的重金屬污染問題，我們必須科學(xué)選擇修復(fù)技術(shù)。本文所選取的農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)技術(shù)中的科學(xué)實(shí)施秸稈還田、合理調(diào)整種植制度、控制土壤水分、合理使用農(nóng)肥等措施具有典型的代表性，其投資小，修復(fù)簡便，值得推廣。在日常農(nóng)事中利用農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)技術(shù)改變土壤重金屬問題，必須實(shí)事求是地結(jié)合當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)田土壤情況來選擇，也只有這樣才能更好地降低重金屬對農(nóng)田土壤的危害，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展。

作者：張燕 山單位：東省泰安市岱岳區(qū)環(huán)境保護(hù)局