谈农田土壤重金属污染情况及修复技术

（1.哈密市气象局，新疆 哈密 839000；2.莎车县气象局，新疆 喀什 844700；3.喀什地区气象局，新疆 喀什844000；

4.莎车县农业局，新疆 喀什 844700；5.自治区统计局调查监测分局，新疆 乌鲁木齐 830001）

摘要：随着新疆农业生产的发展新疆土壤重金属污染问题日趋严重，已对农产品的食用安全产生影响。防治土壤重金属污染、保护耕地、保证食品安全刻不容缓。本文首先综述了重金属对新疆农田土壤环境、农作物及人体健康的影响与危害，然后重点从物理、化学、生物、微生物修复等不同的角度探讨了土壤重金属污染修复技术的优缺点。关键词：土壤；重金属污染；重金属危害；修复技术中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：2095-672X(2019)08-0052-01DOI:10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.08.029

谈农田土壤重金属污染情况及修复技术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

重金属是一种毒性强、具有存在危害的污染物，其很难被土壤微生物降解，在土壤中具有稳定、不易去除和易于积累等特性。重金属会污染农作物与土壤，并在生物体和土壤中富集，对农作物的发芽、质量和产量均存在危害。

化合物质和重金属在人体各器官内选择性堆集，这由于本身的亲和力及化学组成所导致。铬、铅、砷在胃内富集；砷、铬、铅在肺中富集等。以铅为主导，当铅中毒时会对全身各部位引起损坏，比如造血体系、神经体系、消化体系及循环体系。

1 土壤污染危害

1.1 对农作物的危害

重金属污染物经过一系列迁移转化及其富集、吸收后迁入农作物体内，累积一段时间会导致农作物普遍枯死的现象。当灌溉水含2.5mol∕mL的汞时会导致水稻生长受限，出现分蘖降低，生长高度矮小，叶片变色，主杆发芽生长不好，生产量减少，有穗籽粒微小，籽粒的成分出现汞的百分量超过规定饮食指标的现象。土壤层中的铬在某一时间段内达到指定浓度可能使农作物受到损坏。林大松等经过小白菜的试验证明了植物对土壤层中各种重金属污染物质的吸收效果。从实验结果来看由重金属污染物导致小白菜土地表面上生长部分降低了1～7cm，总生产量下降了4%～36%，小白菜土地表面上生长部分对重金属的吸收率顺序为铬＞铜＞铅。研究表示铅的毒害会引起植物根吸水量的减少、耗氧量的增长，并会阻碍植物的茎生长，导致植物枯燥而死亡。1.2 对土壤微生物和土壤酶的影响

肖鹏飞等人的实验结果表明土壤微生物群体遭到重金属污染导致土壤活性菌度量和微生物量减少。有关资料显示，在土壤层混合污染物比较少的时候，重金属混合污染指标增大，微生物多样性出现明显的降低。

重金属使用超标导致植物产生大量的枯死现象。重金属也会造成植物生长紊乱，导致植物体内的核酸代谢程度、激素程度、呼吸作用、光合作用遭到限制，引起植株的自燃发芽及生长；重金属经过限制种子里存在的蛋白质及淀粉的分化从而限制种子发芽；在植物遭到重金属损坏的时候，会引起巨大的活性氧自由基出现，氧自由基迁入细胞膜，使细胞膜的整体性和结构遭到损害。1.3 对人体的危害

2 治理修复技术

2.1 物理修复技术

电动修复在电流及电场感应下，土壤层的无机离子、重金属离子利用电迁徒和电渗透的方法往电极部分输送，并且集中一个范围内处置。根据研究成果显示，土壤层内的铅去除率能达到59.2%，土壤缓冲性能、土壤pH、污染金属种类及土壤组分会影响修复的效果。该修复技术比较合适淤泥土及低渗入的黏土，能限制污染物的活动范围。在沙土上实验的结果表明，土壤中Cr3+、Pb2+等重金属离子的去除率可以达到90%以上。该修复技术可以原位治理修复，产生的二次污染量较少，能缩小修复周期，还能不用搅动土壤结构，是一个成本较低可运行的防治修复技术之一。电热修复应用高频率的电压生产出电磁波，其产生的热能引起土壤层温度升高，使得污染物从土壤层中颗粒里解除并分离出来，经过一系列反应后，容易挥发的重金属污染物在土壤层内分离出来，从而实现治理修复的目标。2.2 化学修复技术

化学修复是在土壤层中加入一系列的改良试剂或化学药品，经过对重金属的氧化还原、吸收、沉降及其拮抗效应，降低重金属浓度。研究结果表明[12]通过在EDTA萃取的过程中添加各种还原剂比如：草酸钠、柠檬酸和联二亚硫酸钠还原剂，能显著增加EDTA对As和Cu、Pb、Zn的萃取，在较宽的pH范围内，EDTA和联二亚硫酸钠组合使用能同步有效去除As和Cu、Pb、Zn。由于该方法只能改变重金属在土壤层的存在状态，重金属污染物还能残留在土壤层中，也许会影响植物生长。此方法虽然简单易行，但修复效果不佳。

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52 HUANJINGYUFAZHAN▲环境与发展WURANYUFANGZHI色冶炼企业清洁生产标准、行业准入条件和污染物排放标准的实施，使得有色冶炼企业的工业废水的复用率得以有效提升。3.1 有色冶炼企业生产实际

某铜冶炼厂的生产规模为250kt/a，绿色化节能生产理念下，为实现企业工业废水的再次利用，提升企业生产效率，本公司进行了工业废水的深度处理，实现了废水减排、回用效率的有效提升。具体而言，该冶炼厂日生产工业废水为3100m，其中废水、污水分别为1300m和1800m，工业废水减排处理中，生产废水的含盐量较高，污染较大，故而本企业进行了两股废水的分别处理，使得企业废水的复用率提升到97.5%，实现了循环经济的高效发展。3.2 废水减排措施的生产应用

企业生产中，净循环水系统的排污水是该铜冶炼厂生产废水的主要来源，其废水日排放量为1300m。相对于当地工业新水而言，其废水中的含盐量超出5倍左右，总体处理难度较低，故而在实践中，该企业进行了絮凝、沉淀、过滤和分渗透工艺的应用（见图1），实现了废水水质的有效改善。废水处理完成后，净化淡水被回用于企业新水系统，而浓水则回用于渣缓冷场循环水系统，实现了企业冶炼成本的有效控制。

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水处理人员首先在pH调节槽进行了氢氧化钠添加，实现了污水pH值的控制，然后在碳酸钠的应用下，实现了污水的软化处理，最后，对软化后的污水进行再次过滤和分渗透处理，实现了1500m3的淡水回收利用。与生产废水处理相同的是，本企业污水处理也存在一定的浓水产生，深度处理过程中，生产污水处理后的浓水容量为300m3/d，铜冶炼厂工作人员将应用渣缓冷场循环水系统，确保工业废水减排处理的规范，实现了企业循环经济体系的高效建立。

4 结论

工业废水减排处理对于有色冶炼企业循环经济的发展具有重大影响。实践过程中，有色冶炼企业生产人员只有充分认识到工业废水减排处理的必要性，并在实际生产中进行生产废水和污水的深度处理应用，才能确保有色冶炼企业工业废水处理质量的提升，进而推动企业的绿色可持续发展。

参考文献

[1]陈学民,张山,周岳溪等.炼化一体工业废水污染物全过程控制[J].环境工程,2017,35(10):171.

[2]佚名.技术异质视角下中国工业行业废水排放效率测度及减排潜力分析[J].中国人口·资源与环境,2018,28(10):146-154.

[3]张嘉豪.污水处理厂节能减排措施探讨[J].城市建筑,2017(9):386.

[4]周渝.化工工艺中常见节能降耗技术研究分析[J].石化技

图1 生产废水深度处理

生产污水处理中，该铜冶炼厂首先对污水的成分进行分析。结果显示，在1800m生产污水中，污水的pH值保持在6～9，而硫酸离子、氯离子的含量分别为5800mg/L和900mg/L，同时污水总硬度为1250mg/L，导电率为21.5ms/cm。针对污水导电率高、水质差的特征，铜冶炼厂污

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术,2017(5):141.

收稿日期：2019-03-25

作者简介：闻斐（1984-），男，汉族，本科学历，工程师，研究方向为环境工程。

（上接第52页）2.3 生物修复技术

生物修复是使用生物（植物、动物等）来防治及修复污染土壤的一种有效的方法。通过生物降解重金属污染物的毒害量及土壤中的重金属含量，转变土壤层内的重金属状态及其降解百分含量，通过净化土壤环境修复生态效果的生物办法，生物修复技术具备几种特点，即安全性高、去除效率好、利用操作简便等，因此越来越引起人们的关注，变成了修复重金属污染土壤的有效方法。

植物修复技术是由1983年美国科学家Chaney初次提出超富集植物排除土壤中重金属污染物的观点。植物修复是使用植物对土壤层内的污染物经过吸收、稳定化、有毒物质降解达到去除土壤层内的污染物。目前植物修复在我国也取得巨大的研究成果，研究结果表明500多种超富集植物内，只有一部分能够耐受复合重金属对单一重金属具备抗性。串叶松香草是Cd的超富集植物；蜈蚣草、大夜讲边口草是As的超富集植物；苎麻是Pb的超富集植物；车前草是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。

植物稳定指利用植物吸收和植物根际的一些特殊物质使土壤中的大量有毒金属转化为相对无害的物质，从而降低土壤中有毒金属的移动性、生物有效性，减少金属被淋滤到地下水或通过空气扩散进一步污染环境的可能性，使其不能为生物所利用的一种植物修复方法[21]。治理中常用的植物有油菜、杨树、印度芥菜、苎麻等。该方法应用于治理废弃矿场和重金属污染严重的区域[23]。2.4 微生物修复技术

微生物修复是经过土壤层内的一些微生物对重金属的特点通过吸取、沉降、氧化还原等特效功能来消除土壤层内的重金属污染物的有效方法之一。微生物修复技术具有修复效果好、经济需求量少、使用操作简捷、不会生产出二次污染物的好处。

通过某研究证明从受到重金属污染土壤中分离出来某一菌种，发现本菌种对重金属具有还原性，能将毒性硒酸盐、Pb2+改变为无毒的Se、Pb。芽孢杆菌的细胞壁能螯合重金属溶液中的大部分元素。微生物修复技术专一性强，与土壤环境条件密切相关（比如活性、温度、pH、水分、氧气等特点），变成治理土壤重金属污染问题的研究方向。

参考文献

[1]莫小荣,王芸,胡晓熙等.土壤重金属污染修复技术的研究进展[J].广东化工,2016,43(4):58-60.

[2]环境保护部,国土资源部.全国土壤污染状况调查公[R],2014.[3]徐丰冰,柳建设.我国土壤重金属污染防治[C]//中国环境科学学会重金属污染防治及风险评价研讨会暨重金属污染防治专业委员会学术年会.2015.

[4]董文洪,杨海,令狐文生.土壤重金属污染及修复技术研究进展[J].化学试剂,2016,38(12):1170-1174.

收稿日期：2019-03-22

作者简介：李忠霞（1975-），女，汉族，本科学历，工程师，研究方向为应用气象。

通讯作者：仙米西努尔·克里木（1986-），女，维吾尔族，硕士研究生，副高，研究方向为农业气象及灾害防控。

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