PDF下载
农田土壤重金属污染修复下的土地整理工程设计研究

杨佳飞

陕西省土地工程建设集团有限责任公司,陕西西安,710075

摘要: 我国隶属于农业发展大国,农田土壤是我国赖以生存和发展的基础和前提,随着现阶段社会主义工业化以及城市化进程不断加快,人与自然之间所存在的矛盾也日益尖锐,农田土壤重金属污染就是其中具有典型性的体现,因此,本文首先分析了农田土壤重金属污染成因与现状,然后综述了不同安全利用技术,所提风险评价精准度高,治理措施能够有效去除土壤中的重金属污染。
关键词: 农田;重金属污染;土地整理;设计
DOI:10.12721/ccn.2024.157084
基金资助:
文章地址:

1导言

对于农田土壤重金属污染来说,其自身具有一定的潜在性以及隐蔽性,因此需要通过新技术手段才能对农田土壤所存在的具体污染情况进行分析和把控,随着现阶段各类社会主义现代化建设的推动下,各类建筑、工业、农业等污染已经累及农田土壤生态系统,因此,如何安全利用重金属污染农田以保障我国粮食安全生产,成为当前污染土壤治理的首要任务之一。

2农田土壤重金属污染的影响因素

2.1工业建设所诱发的农田土壤重金属污染

针对现阶段农田土壤重金属污染来说,工业建设是造成污染的重要诱因,其中就包括石油、钢铁这类第一产业,以及化学加工、纺织业等二三类产业,在实际生产中所产生的各类废渣、废物、废气、废水等,均会对农田土壤造成不同程度的污染,尤其是工业废水,基于物理重力作用下,会直接进入到土壤中,再加上降雨就会渗透至地下河,从而诱发地下水重金属污染,这类问题在我国南方地区是较为常见的。

2.2农业活动,所诱发的农田土壤重金属污染

我国本身就属于是农业生产大国,随着我国人口以及现代化农业建设的范围不断扩大,对化肥以及农药应用的量也随之增多,但并不能保证所有农业工作人员都可以把农药或化肥控制在合理的范围内,但无论是否存在滥用农药或化肥,均会对农田土壤造成不同程度的污染,举个简单的例子来说,现阶段市面上绝大多数的化肥农药,均含有砷元素以及汞元素这类化学元素,这类物质一旦渗透至农田土壤中,均可能对土壤造成污染,轻则农田土肥力下降,影响粮食收入,重则导致土壤“坏死”无法进行任何农作物的种植,也属寻常[1]

2.3自然成因

通常地表的天然矿物中含有不同质量的重金属元素,这些矿物在风化过程中会将重金属不可避免地带入土壤。研究发现,棕钙土、石灰(岩)土、绿洲土、水稻土、灰褐土和磷质石灰土等属于高背景区土类,其风化成土过程中会将重金属富集于土壤中,形成了土壤高背景值。研究还发现,不同类型母质发育的土壤中重金属含量也存在着显著差异。例如,Cd、As、Hg和Pb等重金属在石灰岩和火成岩母质发育的土壤中的平均含量明显要高于风沙母质土壤。我国中南部和西南部高背景地区土壤中重金属含量在区域大尺度上发生显著分异也是由于成土过程中重金属元素的次生富集作用造成的。

3农田土壤重金属污染修复下的土地整理工程设计

3.1依托于实际,建立健全土壤重金属污染监测制度

针对现阶段我国农田土壤重金属污染监测工作来说,针对实际污染状况存在模糊性,是现阶段该工作的突出性问题,虽然自上世纪九十年代后,我国政府以及相关部分,均陆续开展了关于农田土壤重金属污染监测工作,但是因当时网络时效性不强,因此也导致社会公布结果的滞后性,但尽管如此,也并不能改变农田土壤重金属污染的事实以及危害,因此,践行社会主义可持续发展理念,根据实际情况,建立健全农田土壤重金属污染监测管理体系,是农田土壤重金属污染治理的重要指导,以此开展各类工作,对提高农田土壤重金属污染监测工作的效度,更具实际意义和作用,不仅如此,在所健全的农田土壤重金属污染监测、治理管理体系中,也需要立足于实际情况,把人员架构、技术应用、设备等进行有效划分,以此为农田土壤重金属污染监测工作提供一切基础和条件便利。

3.2水肥管理优化

水分管理和施肥作为农业生产过程中必不可少的田间管理措施,能够影响土壤中重金属的赋存形态和生物有效性。研究表明,淹水能显著提高土壤的pH[60],进而显著降低土壤交换态、碳酸盐结合态Cd含量,并能增加水稻根表Fe2+含量,从而通过土壤Fe2+和Cd2+竞争水稻根表吸附点位和降低Cd的生物有效性这两种途径降低水稻对Cd的吸收累积。水分管理不仅能影响土壤pH,还能影响土壤的氧化还原电位Eh。淹水状态下土壤处于Eh值较低的强还原状态,Cd2+通过与S2–形成CdS沉淀而大大降低Cd的生物有效性,同时土壤中Fe和Mn等元素被还原,通过竞争水稻根系对Cd的吸收,也能降低水稻植株对Cd的吸收。Hu等[64]研究还表明,淹水灌溉比常规的干湿交替灌溉更显著地降低重金属Cd、Pb、Cr在土壤-水稻系统的迁移性,减少水稻对重金属的吸收累积。可见,水分调控是降低轻度重金属污染稻田糙米中重金属含量的有效方法之一,但是长期淹水状态会降低水稻产量,因此,采用水分控制方式来减少水稻对重金属吸收的同时,还需要保证水稻的产量[2]

3.3立足于实践合理选择物理、化学、生物修复与治理技术

上述所提到随着现阶段科学技术的不断发展,所应用的各类农田土壤重金属污染监测技术也越发多元化,不仅如此,针对已经被污染的农田土壤来说,同样可以应用新技术手段,进行治理,比如较为常见的客土法、翻土、电解等,均属于重金属农田土壤治理办法中的物理办法,其中所提及到的电解法就是利用电极把农田土壤中,重金属转移,以还原土壤本身的样貌和生态,但是这一治理办法成本较高,在一定程度上可以会降低农田土壤自身的原有肥力。除了物理农田土壤重金属污染治理办法以外,还有生物治理办法,主要就是利用生物的习性,以改变农田土壤重金属污染的实际情况,但是这一办法也存在一定的局限性,所以治理效果并不尽如人意[3]。除此之外,现阶段针对农田土壤重金属污染所应用的抑制剂、改良剂等属于是化学治理办法,但是需要注意的是,在实际农田土壤重金属污染修复治理的过程中,选择哪类治理办法,均需要立足于实际情况下,进行综合考量,以此才是提高农田土壤重金属污染治理效度的关键所在

3.4土壤钝化改良措施

土壤钝化改良是中轻度重金属污染农田安全利用研究较多的另一重要措施。常用的钝化剂:一类是石灰类(石灰、钙镁氧化物和碳酸钙等)、含磷类(磷灰石、磷酸盐等)、黏土矿物(膨润土、海泡石、蒙脱石等)以及金属及其氧化物(赤泥、赤铁矿、水钠锰矿等)等无机钝化材料,其主要是通过调节土壤pH以及与重金属发生拮抗、吸附、络合、共沉淀等作用降低重金属离子的活性;另一类是有机肥、农作物秸秆、城市污泥、畜禽粪肥等有机钝化材料,其施用于土壤后可以增加土壤有机质及阳离子交换量,进而增强土壤对重金属的络合和吸附作用,减少作物对重金属的吸收。

3.5加强宣传,倡导农业清洁生产种植理念

根据我国关于农田土壤重金属污染监测的相关研究表明,农业所使用的肥料以及农药是严重影响农田土壤安全的重要因素,外加现阶段诸多农民环保意识较为薄弱,因此也导致了农田土壤重金属污染以及农产品的质量安全等问题,因此需要从根本上杜绝农田土壤重金属污染,一方面就要加大宣传力度,引导农民合理应用或必要时应用化肥以及农药等化学试剂,以此减少农田土壤重金属污染。除此之外,还需要加强工业、城市中所产生的各类废渣、废水等,随意排放或丢弃可以进行必要的手段进行惩罚,并合理处理以上所提到的诸多可能造成农田土壤重金属污染的物质,以此实现农田土壤重金属污染治理的防治结合,对减少农田土壤重金属污染的发生概率,具有重要意义和作用。

3.6采用有机农业化肥进行生态修复

改变耕作业制度,调整受污染农作物区域内作物栽培措施,调整品种,去除能够作为食品食用的植物,只种存在于食物链外的农作物,经过长时间的土壤稳定和修复,再恢复原始种植。该方法能够降低化肥污染,通过土壤的天然自我修复手段,大大降低土壤受重金属污染的影响程度,实现对农田的高效精准管理。

结束语

综上所述,随着现阶段城市化进程以及工业化进程的不断加快,工业建设所诱发、农业活动、实际生活中,所存在的农田土壤重金属污染问题已经日益严峻,为此针对农田土壤重金属污染问题,提出风险治理措施。同时需要加强安全利用组合式工程技术与设备的研发力度,推动重金属污染农田土壤修复治理技术的产业化与工程化。

参考文献

[1]余琼阳,李婉怡,张宁,等.农田土壤重金属污染现状与安全利用技术研究进展[J/OL].土壤,1-13[2023-04-26]

[2]杨俊.农田土壤重金属污染监测及治理措施[J].农村实用技术,2023,(02):125-126.

[3]张雅静.农田土壤重金属污染风险及治理措施研究[J].环境科学与管理,2023,49(01):67-71.