農田重金屬污染

農田重金屬污染是由於廢棄物中重金屬在土壤中過量沉積而引起的土壤污染。污染農田土壤的重金屬主要包括汞、鎘、鉛、鉻和類金屬砷等生物毒性顯著的元素，以及有一定毒性的鋅、銅、鎳等元素。主要來自採礦廢渣、農藥、廢水、污泥和大氣沉降等，如汞主要來自含汞廢水，鎘、鉛污染主要來自冶煉排放和汽車廢氣沉降，砷則被大量用作殺蟲劑、殺菌劑、殺鼠劑和除草劑。過量重金屬可引起植物生理功能紊亂、營養失調，鎘、汞等元素在作物籽實中富集係數較高，即使超過食品衛生標準，也不影響作物生長、發育和產量，此外汞、砷能減弱和抑制土壤中硝化、氨化細菌活動，影響氮素供應。重金屬污染物在土壤中移動性很小，不易隨水淋濾，不為微生物降解，通過食物鏈進入人體後，潛在危害極大，應特別注意防止重金屬對農田土壤的污染。

基本介紹

• 中文名：農田重金屬污染
• 詞性：名詞
• 主要包括：汞、鎘、鉛、鉻等
• 北京：礦產資源濫挖濫采農田重金屬污染

背景故事

在我國，因礦產資源濫挖濫采造成的農田重金屬污染，已經到了觸目驚心的地步，全國農田重金屬污染每年污染1200萬噸糧食。

阿月是一位就讀於中央民族大學的少數民族姑娘，來自雲南省紅河州箇舊市某村，剛上大一的她是村里第一個大學生，她說：“我能來北京上學，是很幸運的。” 談及家鄉，阿月情緒複雜。

雲南箇舊被稱作“錫都”，占地1587平方公里，人口45.33萬，錫的保有儲量為90多萬噸，占全國錫儲量的三分之一，全球錫儲量的六分之一。在這裡，所有的人都與錫緊密相關。

阿月的爺爺曾在錫礦工作30多年，阿月的爸爸是當地小有名氣的錫藝工匠，阿月的哥哥在做錫工藝品進出口生意，阿月撫摸著陪伴她18年的小錫鐲，它已經緊緊卡在阿月瘦削的手腕上。錫，讓這片土地變得熱鬧異常，隨處可挖的錫礦讓附近村民迅速富裕起來，出嫁的女兒身上，都會綴滿沉甸甸的錫飾。當地人認為，錫是神靈賜予他們的珍寶。但與錫相生相伴的，是砷，其化合物是砒霜的主要成分。

根據中科院地理科學與資源研究所環境修復研究中心的公開論文資料顯示，在我國，砷作為錫的伴生礦由於利用價值不高，70%以上都成了被廢棄的尾礦。截至2008年，我國至少有116.7萬噸的砷被遺留在環境中，這就相當於百萬噸的砒霜被散落在曠野中，任雨水沖刷，注入河流，滲進土壤…… 於是，這片因錫而富裕的土地也在因砷而痛苦。

阿月的爺爺死於砷中毒引發的肺癌。阿月的三個伯伯也是老礦工，因同樣的病症已先後去世，阿月的爸爸後來離開了錫礦，可是已經染上了嚴重的砷中毒，連劈柴的力氣都沒有，好在後來學了點手藝活，以維持生計。從此，阿月的家鄉被稱為“癌症村”。這裡的癌症病發率一度高達2%，接近全國平均水平的100倍，平均壽命不足50歲。

上世紀90年代起，中央和地方政府共同出面開展了整頓和治理工作，所有錫礦工人都要戴上防毒面具下井。但是，已經被污染的土地和地下水難以修復，沉重的歷史並沒有過去，受害的也不只是父輩。

阿月的哥哥視力很差，太陽下山了就看不清東西；阿月的姐姐身上有淡淡的毒斑，村裡的很多年輕人都瘦弱無力，經常生病……

阿月的家裡原來有十二畝地，種菸葉和柿子樹，每年能有上萬元的收入。“菸葉早就沒了，誰敢抽‘砒霜煙’啊？柿子樹上結的柿子都黃澄澄的，撥開了核兒都是黑的。媽媽原來最愛吃柿子，我這輩子都不會吃柿子了。”

這片曾經富饒的土地已經無法耕作，農民們沒了生路，水和菜都要到幾百里外的鎮上買，入不敷出的生活讓越來越多的人選擇背井離鄉。

痛中之痛

類似的案例不只是出現在雲南箇舊。

2001年，廣西環江毛南族自治縣遭遇了百年一遇的洪水，突如其來的天災摧毀了家園，可是，更大的痛苦卻在洪水之後。

洪水衝垮了上游廢棄的尾砂壩，導致下游萬餘畝農田有害元素最高超標246倍，農作物基本絕收，臨近的刁江100多公里河段魚蝦絕跡，沿河地區全部污染。直到2004年，仍有60%的農田寸草不生，成為荒漠，刁江下游的河池市長老鄉多年來報名應徵入伍的青年，竟沒有一個能通過體檢關。

曾有調研專家估算，“毒水”將經刁江進入珠江水系，整個珠三角都將因此遇難，污染會很快蔓延至百萬畝土地，影響過億人口，修復年限超過百年。

除了雲南、廣西，還有湖南、四川、貴州等重金屬主產區，很多礦區周圍都已經形成了日漸擴散的重金屬污染土地。

國土資源部曾公開表示，中國每年有1200萬噸糧食遭到重金屬污染，直接經濟損失超過200億元。而這些糧食足以每年多養活4000多萬人，同樣，如果這些糧食流入市場，後果將不堪構想。

污染現狀

對我國8個城市農田土壤中Cr、Cu、Pb、Zn、Ni、Cd、Hg和As的濃度進行統計分析，大部分城市高於其土壤背景值。農業部農產品污染防治重點實驗室對全國24個省市土地調查顯示，320 個嚴重污染區，約548×10⁴ hm²，重金屬超標的農產品占污染物超標農產品總面積的80%以上。2006 年前，環境保護部對30×104hm²基本農田保護區土壤的重金屬抽測了3.6×104 hm²，重金屬超標率達12.1%。

我國大多數城市近郊農田都受到了不同程度的重金屬污染，如南京市土壤已受到Pb、Hg、Cd污染，其中Hg污染比較嚴重；黃浦江中上游地區2010年農用土中Cd、Hg、As、Cr、Pb質量分數分別超過土壤背景值的60%、68%、19%、67%、45%；北京市連續5a（2005—2009年）的土壤樣品中，近郊農田土壤中Hg、Cd和Pb平均質量分數均高於遠郊；深圳市2010年土壤Hg質量分數有37%的採樣點超過土壤背景值，6%的樣品點處於中度以上污染水平。此外，在貴州、福建、河北、廣西、江西、海南、重慶、香港等許多省市地區都發現了不同程度Hg、Cd、Pb、Cr、As、Cu、Zn和Ni污染。

污染來源

農田土壤中重金屬污染主要來源於污染物的大氣沉降、污水農灌、農用物質施用和固體廢棄物堆放等。

大氣沉降

污染物的大氣沉降是土壤重金屬污染的重要途徑。阿根廷科爾多瓦省小麥和農田地表土中Cu、Ni、Pb、Zn、Mn和Sb等主要來自當地工業、交通和空運中大氣污染物的沉降。對撫順市不同類型大氣PM10 顆粒中11種重金屬含量進行分析，發現Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn和Pb分別是其土壤本底值的777、5.7、291、312、56、135 和39倍，相關性和主成分分析表明大氣中重金屬污染主要來自機動車排放、工業活動和煤的燃燒。礦山開採和重金屬冶煉產生的大氣污染也是農田土壤重金屬重要來源。交通會影響道路兩側農田土壤中Pb、Cd、Cu、Zn、Cr、Ni、Mn、Co、Hg、Se和As等的水平。如青藏鐵路兩側20m範圍內，Zn、Cd和Pb質量分數從未污染到顯著污染水平。對泉州至塘頭段324國道兩側土壤中14種重金屬監測分析，結果表明Sn、Sb、Pb、Bi、Ni、Cu、Zn和Cd主要來源於交通污染；北京、上海、溫州、青島和西安等城市土壤中重金屬污染可能主要是由交通引起。對印度瓦臘納西市區甘藍、荸薺和甜菜中Cu、Zn、Cd和Pb測定，研究表明這些蔬菜均存在食用風險，蔬菜洗滌方式可用以評價大氣沉降對蔬菜中重金屬污染的貢獻。

污水農灌

污水農灌是指用城市下水道污水、工業廢水、排污河污水以及超標的地面水等對農田進行灌溉。幾個世紀以來柏林，倫敦，米蘭和巴黎一直使用污水農灌處置廢水。

水資源匱乏推動污灌在我國廣泛使用。據農業部對全國污灌區農田的調查，約1.4×106 hm²的污灌區中，重金屬污染占總面積的64.8%，其中輕度污染占46.7%，中度污染占9.7%，嚴重污染占8.4%。天津3大污灌區內種植的油麥菜60%以上受到Cd污染。瀋陽市渾河、蒲河、細河和瀋撫灌渠周邊農田表層土中Hg、Cd、Zn、As、Cr、Cu、Pb質量分數均值均高於遼寧土壤背景值，大部分樣點Cd和Hg嚴重超出國家土壤環境質量二級標準值。另外，保定、西安、鄭州、蘭州、北京、哈爾濱和石家莊等城市的污灌區表層土均呈現不同程度的重金屬污染。

農用物質施用

農藥、化肥、地膜、畜禽糞便和污泥堆肥產品等農用物質的不合理施用，可導致農田重金屬污染。目前，含As、Hg和Pb的農藥已在大部分國家禁用（如中國，美國，日本及歐洲各國等），但含Cu和Zn的各種殺菌劑（如波爾多液、多寧、鹼式氯化銅、福美鋅、噻唑鋅、代森鋅等）還在世界各國農業生產中廣泛使用，每年隨農藥進入農田的Cu和Zn不容忽視。

重金屬是肥料中報導最多的污染物質，其質量分數一般是磷肥>複合肥>鉀肥>氮肥。法國農田中Se、Cr和Cd主要來自礦物肥料，其中磷肥中Cr和Cd質量分數最高。硝酸銨、磷酸銨、複合肥中As可達 50~60 mg·kg^-1，農用地膜生產過程中加入了含有Cd和Pb熱穩定劑，使用時也會增加農田土壤重金屬污染的風險。

畜禽糞便及其堆肥產品長期施用對農田重金屬的污染也越來越嚴重。在畜禽養殖過程中，除了使用含Cu和Zn的飼料添加劑，有時還用含As、Cd、Cr、Pb和Hg的添加劑，畜禽糞便中重金屬質量分數與飼料直接相關。另外，城市污泥中Cr、Pb、Cu、Zn和As極易超過控制標準，施用可使農田土壤重金屬質量分數有不同程度的增加。

固體廢棄物堆放及處置

固體廢棄物中重金屬極易移動，以輻射狀、漏洞狀向周圍土壤、水體擴散。對蘇北某垃圾堆放場、杭州鉻渣堆放區附近農田土壤中重金屬質量分數進行測定，發現Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Pb等質量分數均高於當地土壤背景值。電子電器及其廢棄物中含有大量Cu、Zn、Cr、Hg、Cd和Pb等，對其拆解、回收利用及處置過程中會產生重金屬污染。

金屬污染修復

目前，世界各國對農田土壤重金屬污染修復技術主要包括物理、化學、生物、農業生態和聯合修復技術等。

物理修復技術

工程措施：工程措施主要包括客土、換土和深耕翻土等。深耕翻土用於輕度污染土壤，而客土和換土是重污染區的常用方法。工程措施具有徹底、穩定的優點，但工程量大、投資高，易破壞土體結構，引起土壤肥力下降，為避免二次污染，還要對污染土壤進行集中處理。因此，只適用於小面積嚴重污染土壤的修復。

熱脫附：熱脫附是對污染土壤進行加熱，將一些具有揮發性的重金屬如Hg、As、Se等從土壤中解吸出來的一種方法。研究結果表明，低中溫對汞的去除率分別為4.5%~76%和 41.3%~87%。高溫處理易改變土壤性質，尤其改變其他共存重金屬的存在形式但同時可使土壤中其他重金屬的鐵-錳氧化物結合態轉化成酸溶解態、硫化物及有機結合態和殘渣態，這可能會對土壤環境產生較大影響。該方法工藝簡單，但能耗大，操作費用高，且只適用於易揮發的污染物，脫附的氣體需收集處理。

化學修復技術

電動修復：電動修復是通過在污染土壤兩側施加直流電壓形成電場梯度，土壤中重金屬污染物在電場作用下通過電遷移、電滲流或電泳的方式被帶到電極兩端，然後進行集中收集處理，從而清潔土壤。該方法特別適合於低滲透的粘土和淤泥土，可以控制污染物的流動方向。目前，已經在池體設計、電動過程及其機理、模型建立等方面開展了一些探索性工作。電動修復是一種原位修復技術，可同時去除重金屬和有機污染物、不攪動土層、操作簡單、處理效率高，是一種經濟可行的修復技術，但易導致土壤理化性質變化。電動修復效率可能因土壤表面顆粒對污染物吸附及電極兩端H⁺(正極)和OH^-(負極)聚集影響而降低。由於酸鹼可導致土壤理化性質變化，添加諸如螯合劑、絡合劑、表面活性劑和氧化/還原劑，使之與重金屬形成穩態且在pH較寬範圍內可溶的化合物，通過增強土壤中重金屬遷移性達到高效去除的目的。

淋洗技術：土壤淋洗技術是將水或含有沖洗助劑的螯合劑(檸檬酸、EDTA、DTPA、EDDS)、酸/鹼溶液(H2SO4、HNO3)、絡合劑(醋酸、醋酸銨、環糊精)、表面活性劑)(APG、SDS、SDBS、DDT、鼠李糖脂)等淋洗劑注入到污染土壤或沉積物中，洗脫和清洗土壤中污染物的過程。該技術的關鍵是尋找一種既能提取各種形態的重金屬，又不破壞土壤結構的淋洗液。大量工程實踐表明，土壤淋洗技術是一種快速、高效的方法。對於地質粘重、滲透性比較差的土壤修復效果較差。高效淋洗劑價格昂貴，洗脫廢液可能造成土壤和地下水的二次污染。目前，可規模化套用的土壤淋洗技術及成套設備研製相對滯後，亟待進一步提高和完善。

穩定/固化修復技術：穩定/固化(solidification/stabilization，S/S)土壤修復技術指運用物理或化學的方法將土壤中有害污染物固定起來，或將污染物轉化成化學性質不活潑的形態，阻止其在環境中遷移、擴散等活動，從而降低污染物質的毒害程度的修復技術。穩定/固化土壤修復技術是原位修復，簡單易行，但不是一種永久的修復措施，因只改變了重金屬的存在形態，重金屬元素仍保留在土壤中，容易再度活化產生二次污染。

生物修復技術

生物修復是指利用特定的生物吸收、轉化、清除或降解環境污染物，實現環境淨化、生態效應恢復的生物措施，主要包括植物修復、微生物修復和動物修復。該方法因具有成本低、操作簡單、無二次污染、處理效果好且能大面積推廣套用等優點其機理研究及套用前景備受關注。

植物修復：①植物穩定是利用具有重金屬耐性的植物降低土壤中有毒金屬的移動性，從而降低重金屬進入食物鏈的可能性。植物穩定主要通過根部累積、沉澱、轉化重金屬形態，或通過根表面吸附作用固定重金屬，降低重金屬滲漏污染地下水和向四周遷移污染周圍環境的風險。植物根系分泌物能改變土壤根際環境，可使多價態Cr、Hg、As的價態和形態發生改變，降低其移動性和毒性。②植物揮發是利用植物根系吸收金屬，將其轉化為氣態物質揮發到大氣中，以降低土壤污染，但易造成二次污染。③植物提取是利用植物從土壤中吸取一種或幾種重金屬污染物，並將其轉移、貯存到地上部分，隨後收割地上部並進行集中處理，達到降低或去除土壤重金屬污染的目的。植物提套用的關鍵在於篩選具有高產和高去污能力的植物。

微生物修復：微生物修復是利用活性微生物對重金屬吸附或轉化為低毒產物，從而降低重金屬污染程度。用於修復的菌種主要有細菌、真菌和放線菌。從目前來看，微生物修復是最具發展潛力和套用前景的技術，但微生物個體微小，難以從土壤中分離，還存在與修復現場土著菌株競爭等。因此，馴化和篩選高效菌株，構建菌種庫，最佳化組合修復技術(如動物-微生物、植物-微生物等)，將是未來研究的重點。

動物修復：動物修復是利用土壤中某些低等動物（如蚯蚓和鼠類等）吸收土壤中重金屬這一特性，通過習居土壤動物或投放高富集動物對土壤重金屬的吸收和轉移，後採用電激、灌水等方法從土壤中驅趕出這些動物集中處理，從而降低污染土壤中重金屬質量分數的方法。動物修復技術不能處理高濃度重金屬污染土壤，除蚯蚓外，對於其他也具有很強修復能力的土壤動物有待於進行深入研究。

防治政策

“只有掐緊了準入、統一了管理、明確了監督，才能夠合理開採礦產資源，將土壤重金屬污染問題遏制住。”羅仲偉的觀點也得到了陳同斌的認可，“礦產不合理開採是導致土壤重金屬污染的最重要的原因，管住了開礦，就管住了土壤重金屬污染的最大問題。”

羅仲偉認為，我國礦業管理立法相對薄弱，多方插手、政出多門是導致權利、責任歸屬不清的重要原因；其次，我國沒有形成統一的礦業管理體制。在管理方面，我國實行中央為主、地方為輔的權益分配。但是，由於中央和地方各級政府對資源的關注點不同，利益取捨不同，“上有政策、下有對策”的情況時有發生，甚至在法律法規的執行上都會有偏差和扭曲。

羅仲偉認為，應該取消地方政府的礦業審批權，明令禁止地方政府參股礦業企業，建立礦業開採的利益協調機制。

另外，在礦業監督上，羅仲偉建議，成立專門的政府主管部門對礦業實行監督迫在眉睫。

“雖然礦業管理涉及到諸多部門和多方利益，調整和改革面臨困境，但是，生命的代價也迫使所有相關方都不得不變，國家政策和專項治理也在不斷加強，破解僵局並非難事。”羅仲偉表示樂觀。

在前不久公布的2010年全國環保專項行動成果中，截至9月30日，共排查重金屬排放企業11510家，取締關閉584家，在14個省(區、市)確定了148個重金屬重點監管區域，19個省(區、市)確定了1149家重點監管企業，其整治力度和監管效應都是前所未有的。

2011年，由環保部牽頭的《重金屬污染綜合防治規劃（2010—2015年）》編制工作也已基本完成，公布時間指日可待。由國家設立的“重金屬污染防治專項資金”也已經籌集完畢，增加財政投入將為“無力的救贖”直接輸血。

所有人都在期待著，這個圈住了土地、圈住了生命、圈住了全人類的土壤僵局能夠尋求到真正的破解之策。