江门五邑某地区农田重金属治理调查及研究

摘要：重金属污染因具有毒性、容易经食物链在动植物和人体内慢慢累积，对人体的健康和大自然生态环境构成了严重的威胁。随着工业快速发展、农药及化肥的广泛使用，农田土壤、灌溉用的水源以及大气的重金属污染越来越严重，研究农田土壤等介质的重金属污染狀况及修复治理技术对农产品安全具有重要意义。本文综述了于江门地区选定某一个重金属污染比较严重的农田为测试点，研究该地区稻谷、土壤及农田灌溉水的污染现状，对实施治理前后的稻米、土壤、灌溉水进行重金属的铅、镉污染情况进行监测和分析研究。

关键词：稻谷;农田土壤;重金属;治理

中图分类号：X53

文献标识码：A

引言

食品安全问题及其相关的人体健康风险一直是全球关注的焦点。水稻作为世界第二大粮食作物，也是我国第一大粮食作物，稻米的品质与人们的健康密切相关。江门市是著名的“鱼米之乡”、广东省的农业大市。201 8年全市落实各级粮食高产创建示范点32个、示范面积0.87万hm2，预计全市粮食播种面积24.26万hm2、总产91万t。随着人们对食品安全意识的提高，稻谷的重金属污染问题越来越受到社会的关注和重视，综合国内外农田土壤重金属污染状况，农田土壤重金属污染主要来源于固体废弃物堆放及处置、工业废物大气沉降、污水农灌和农用物质的不合理施用。摸清稻米的重金属污染的主要来源与现状，在水稻生产过程实施对重金属污染的有效控制，对提高江门市农产品的质量安全和市场竞争力具有重大的指导意义。

1调查和分析方法

1.1 仪器与材料

1.1.1仪器

日本日立2-2000原子吸收分光光度计;WX -8000微波消解仪。

1.1.2材料

选取田地土壤受Cd、Ph等重金属复合污染。先进行土壤Cd、Ph重金属含量及土壤pH测定，摸清本底值，做好记录。通过对示范田选地的土壤Cd、Ph重金属监测，确定选取的示范田位于江门五邑地区某一制衣厂附近的农田片区。选取距离该制衣厂50m的农田地块，并开垦起垄成6个4 X 4m2的正方形水稻种植地块，每个种植地块之间相互间隔1m，并分别编号为1、2、3、4、5、6号。下文每个种植地块均以编号表示。

采样依照NY/T 395、NY/T 396、GB/T 23349、NY/T 5344.2等标准，灌溉水样本为田间水，土壤样本为耕地30cm以下土壤，肥料样本为该监测点耕地使用的复混肥，地上部作物选用华航35号水稻作为实验用作物。

各地块钝化剂的使用为，1号地块作为平行不添加任何钝化剂或活化剂，2号地块加入柠檬酸lOkg，3号地块加入贝壳粉25kg，4号地块加入硅藻土25kg，5号地块加入膨润土25kg，6号地块加入海泡石25kg，各地块加入相应钝化剂、活化剂后与泥土混搅均匀，放置一周后引水浸泡，随后把培育好的秧苗分种到各地块当中。

本次调查一共采集土壤样本54个;采集大米样本54个;采集灌溉水样本24个;采集肥料样本6个。

1.1.3样品制备

按照标准要求，对采集的样品进行制备

灌溉水：加入硝酸至pH值小于2;

土壤：样品经过晾干、粗磨缩分后细磨，最后过100目尼龙筛。

大米：先晾干采集回来的稻谷，然后脱壳研磨成均匀样本。

肥料：用研磨器研磨成均匀样本。

1.2实验方法

1.2.1 大米样品和土壤样品的处理。

称取0.50g试样于聚四氟乙烯内罐，加硝酸4mL（土壤样品还需加入3mL盐酸和2mL氢氟酸），盖好内盖，旋紧外罐，放入微波消解仪。程序升温至大米样品180℃，土壤样品220℃，保持lOmin，让其在仪器内自然冷却，将消化液洗入或过滤入容量瓶中，用纯净水洗涤罐，洗液合并于容量瓶中定容至刻度，混匀待测。并做试剂空白试验。

1.2.2标准系列制备

使用仪器自动稀释功能，分别吸取配制好的镉和铅标准使用液注入石墨炉，测定铅和镉各自的吸光值得出各自吸光值与浓度的一元线性回归方程。

1.2.3测定

根据仪器性能调至最佳状态，分别吸取样液和试剂空白液注入石墨炉，测定样液中镉和铅的吸光值，代入标准系列的一元线性回归方程中求得样液中镉和铅的含量。

1.2.4结果计算

x= （C - C0）×v

mxl000

X——试样中镉/铅含量，单位为mg/kg;

c-—一试样消化液测定浓度。单位为ng/mL;

co——试剂空白液测定浓度，单位为ng/mL;

m——试样质量，单位为克（g）;

v——试样消化液总体积，单位为毫升（mL）。 （土壤样品结果以干基计）

1.2.5水样和肥料样品的处理。

称取试样于烧杯中，加硝酸lOmL（肥料样品还需加入30mL盐酸），在电热板上加热消解，蒸至ImL左右以赶尽硝酸，冷却后，加水（肥料为盐酸溶液）溶解残渣，通过滤纸滤入lOOmL容量瓶中，用纯净水洗涤烧杯，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，混匀待测。并做试剂空白试验。

1.2.6标准系列制备

分别吸取一定体积镉和铅的标准溶液配制成标准使用液注入火焰检测器，测定各标准使用液的吸光值并求得各自吸光值与浓度关系的一元线性回归方程，绘制校准曲线。

1.2.7测定

根据仪器性能调至最佳状态，吸人试剂空白，将仪器调零。吸入样液注入火焰检测器，分别记录铅和镉的吸光值，代人一元线性回归方程中求得样液中铅和镉的含量。

1.2.8结果计算

X=C×V/m

X——试样中铅/镉含量，单位为mg/kg或mg/L;

c-—一试样消化液测定浓度，单位为ug/mL;

m——试样质量，单位为g或mL;

V——试样消化液总体积，单位为mL。

2结果与分析

2.1 稻谷对重金属的吸收和影响因素

2.1.1 稻谷中铅镉含量的比较

将各个地块的稻谷样品铅、镉含量进行统计，分别比较水稻重金属含量的高低。在受到重金属污染的土壤上生长的植物，必然会吸收重金属并累积。能够影响水稻富集重金属的因素有很多种，其中包括水稻的种类、土壤质地和有机质、土壤pH值、土壤Eh值、土壤中污染物类型和化学添加剂等。重金属含量差异，究其原因，除了水稻品种的不同外，还会受气候因素和种植期长短的影响。

2.1.2稻谷对重金属的富集规律

在同样条件下，水稻的品种不一样，吸收重金属的机制都会存在不同，因此重金属的累积量会存在差异。同一品种的不同器官也是如此，因为形态及结构的不同。重金属在水稻植株内的分布规律是在新陈代谢旺盛的器官累积量较大，而在营养贮藏器官中累积量小，重金属在水稻不同形态器官中含量顺序是：叶部<籽实<穗<主茎<根茎部<根部。所以，虽说秸秆可以还田做肥料，但同时也是把积存的重金属重新污染到土壤里，给治理带来一定的困难。

刘晓庚等[1]研究表明食用大米中重金属含量相对稻谷较低，稻谷中重金属的含量随加工程度的升级而降低，越精细的大米重金属的含量就越低。从谷粒到精米，铅、镉的去除率分别是约57%、24%和41%。

其他研究[2]表明，重金属元素被水稻糙米吸收的程度：As

2.1.3结果对比

根据实验数据汇总后，得出表1数据，由此可见各种钝化剂、活化剂对重金属治理都有一定程度的效果，当中对铅和镉具有最好治理效果的是5号地块使用的膨润土。而6号地块所加入的海泡石并没有什么效果，相反还被肥料里所含有的重金属物质加重了泥土中的重金属含量。

2.1.4 影响稻谷吸收重金属的因素

说到稻谷糙米中重金属的来源，主要来自于土壤、灌溉水、大气这三大因素，在收割、翻晒和加工所使用到的设备中也会存在重金属污染，其中起到最主要作用的是灌溉水和土壤。与稻谷中重金属的含量呈正相关的是土壤中重金属的含量[3]，一旦土壤中重金属浓度高的时候，就会影响水稻根系的正常功能。当然，每一种类型的土壤，它的有机质、pH值、孔隙度、酶活性等理化性质都存在不同，是会直接地影响到重金属在土壤中的迁移与固定，使水稻对重金属的吸收与富集产生影响。笔者认为，在影响水稻吸收富集微量污染元素的众多因素中，土壤中有效态重金属含量和土壤的氧化还原状况是主要因素。

2.2土壤重金属的来源

2.2.1 随固体废弃物进入土壤的重金属

固体废弃物的种类繁多，如工业固体废弃物、废弃电池、废弃机车、农药瓶、塑料袋等，它们成分复杂，不同种类所带来的危害方式和污染程度都会不同，其工业固体废弃物污染最为严重。這类废弃物在堆放或处理过程中，日晒雨淋使重金属极易移动，以漏斗状、辐射状向周围土壤、水体扩散。其中有一些固体废弃物被直接或通过加工作为肥料施入土壤，造成土壤重金属污染。

2.2.2 随农用物资进入土壤的重金属

农药、化肥、农用塑料地膜和滴灌塑料管道，这些都是很常用的农用物资，在农业生产和发展当中起着重大的推动作用，但长期不合理使用，会导致土壤受到重金属污染的。因为绝大多数的塑料制品都是石油化工的制成品，生产过程中加入了含有镉、铅等热稳定剂，或多或少也会含有其他重金属的成分，这些都增加了土壤重金属污染。

至于农药，大多为有机化合物，少数为有机一无机化合物或纯矿物质，个别农药在成分中含有汞、砷、铜、锌等重金属。

肥料中重金属含量一般是氮肥<钾肥<复合肥<磷肥。镉是土壤环境中影响最大的污染元素之一，随磷肥的使用越来越广泛，伴随着其所进入土壤的镉也一直受到人们的关注。许多研究表明，随着磷肥和复合肥的施用量越来越大，土壤中的有效镉的含量也在不断增加，作物吸收镉元素的量也相应增加。

2.3农田重金属污染特点

在灌溉水、土壤和肥料三个因素中，影响稻谷糙米重金属含量的主要因素是土壤。

根据测定数据，见表2，农业环境和农业投入品中的重金属含量以土壤最高，肥料次之，灌溉水基本未检测重金属。国内外不少研究和文献都表示，这三者中作为重金属绝对含量最高的土壤，是影响稻谷糙米重金属的主要因素，与这次的调查研究结果相吻合。

3总结

随着人们对舌尖上的安全重视提高，农田受重金属污染这方面也越来越受到关注，随着认识的深人人们对健康要求也越来越高，对环境保护也是越来越重视，因此，对农田的重金属污染修复治理也提出了更高的要求。现阶段的研究主要都是以较小规模的试验上或实验室里，下一步应该以多方联合增强系统化的进行大面积的农田试验研究。而且单一方向的治理修复技术是很难修复质量受到复合污染的农田的，因此如何将多种修复技术进行合理的结合，使修复技术能够复合使用，才能真正在土壤污重金属染修复方面取得突破，形成一个新的发展趋势，但复合修复技术也还存在着一些问题，如土壤的多样性、重金属污染的多样性和地域性等，各种修复技术实施后，对土壤土著物种的影响以及修复对生物多样性带来影响。对每一种修复技术有可能带来的生态风险以及风险控制措施是今后重金属修复技术中必须深入研究的问题。

参考文献：

[1]刘晓庚等.谷物中重金属离子迁移及其污染消控研究进展[J].粮食科技与经济，201 3.

[2]王利红等.重金属污染与水稻食用安全探讨[J].资源与环境科学，2010

[3]牟仁祥等.水稻重金属污染研究进展[J].生态环境，2004.

[4]姜桥.统计方法在稻谷重金属污染情况分析中的应用研究[D].北京工业大学，201 7.

[5]龚海明等.农田土壤重金属污染监测技术发展趋势[J].中国农学通报，201 3.

作者简介：黄子亮（1989-），男，广东江门人，大学本科，助理农艺师，研究方向：农业环境。