农田土壤重金属污染原位阻控技术的应用
来源：原创
编辑：富生源
时间：2017-10-31 12:06
点击:次
随着“砷毒”、“血铅”、“镉米”等事件的频发，重金属污染逐渐成为最受关注的公众事件之一。目前，中央财政对全国重金属污染治理修复给予了大力支持，土壤污染修复技术、产品及装备体系发展迅速，从降低植物对重金属吸收的角度，研发形成一系列安全、低成本的原位修复技术及产品，对改善和维护污染区域农产品质量安全和民众健康起着重要的推动作用。
1、营养调控修复技术
植物体内营养元素与重金属间的相互作用较为复杂。30年多来，国内外许多学者对两者之间的相互作用进行了较为广泛的研究，已有研究表明，合理施用钙、镁、锌、硅、铁、硒、氮、磷、钾及稀土元素等可增强植物抗逆性、降低重金属的迁移转化，在一定程度上可缓解农作物受重金属胁迫的影响，降低农作物对重金属的吸收累积，其机制主要包括重金属与阳离子营养元素间的拮抗作用、改善农作物体内酶系统和代谢过程及调节土壤根际微环境等。
通过大量的肥料选择施用及验证，研发了消减农作物重金属含量的功能复合肥和钝化土壤重金属活性的修复专用肥料，创新集成了以养分运筹为核心的营养调控修复技术。目前，该技术在珠三角珠江流域、湖南省湘江流域、广西环江流域及长三角太湖流域等轻度污染农田均有研究应用，对于轻度污染农田的持续安全利用具有重要意义。
2、原位钝化修复技术
施用钝化材料、降低土壤重金属活性是实现重金属污染农田安全种植的重要途径之一。钝化材料可分为无机、有机及无机-有机复合材料三大类，它们的性质结构、对目标重金属元素的选择及钝化机理不同。目前，常用的钝化修复剂主要包括硅钙物质、黏土矿物、金属氧化物、含磷材料、有机物料、生物炭及新型材料等，其作用机制主要包括调节土壤理化性状、与重金属发生沉淀、吸附、络合、氧化-还原等反应。施用钝化物料虽然不能彻底清除土壤中的重金属，但成本低、见效快、对土壤破坏小，能在一定时期内不同程度地固定土壤重金属，抑制其危害性，不失为在现阶段控制土壤重金属进入食物链的一种实用修复技术，适合于我国大面积轻中度重金属污染农田。
随着原位钝化修复技术研究的深入，钝化修复剂的研发成为科研院所和企业的研究热点。全国各地职能部门也投入大量资金，先后组织科研和企业力量在湖南、湖北、广东、广西、江苏、河南、安徽、江西、云南等建立了多个修复试验示范工程，对不同钝化修复材料进行田间验证试验和应用示范，取得较好成效。
近十年来，关于钝化修复剂的发明专利申请数量呈逐年上升趋势，授权数量也逐年增加，已有多种钝化修复剂产品推向市场，其修复效果得到越来越多人的认可。
3、叶面阻隔修复技术
利用叶面阻隔剂来减少甚至阻断重金属向农作物可食部位迁移是近年来中国农田重金属污染防治研究的一个新方向，其作用机制为重金属在农作物细胞壁上的沉淀或螯合作用及增强农作物对重金属抗逆性等。
常见的叶面阻隔剂包括含氮、磷、钾及常规微量元素(钙、镁、铁、硼、锰、锌、钼、钛、硫)成分的叶面阻隔剂、硅基(有机硅和无机硅)叶面阻隔剂、含硒或稀土元素成分的叶面阻隔剂及含农作物生理调节类物质的叶面阻隔剂等，应用于水稻、蔬菜、玉米、绿豆等农作物。
从已发表的试验结果来看，叶面阻隔剂对农作物吸收累积Cd、Pb、As等重金属具有较好的降低效果，但因产地、农作物类别、重金属种类的不同，其作用效果也不尽相同。
4、低累积作物安全种植技术
不同基因型作物对重金属的吸收累积特性不同，甚至同一种作物不同品种间对重金属的累积也可能有较大差异。利用这些特点，筛选可食部位重金属富集能力较弱但生长和产量基本不受影响的农作物品种，在中、轻度重金属污染土壤上种植，可以抑制重金属进入食物链，有效降低农产品的重金属污染风险，已成为阻控重金属污染、保障农产品安全的有效策略之一。
我国学者已筛选出多种单一污染源下的重金属低累积作物品种，如Cd低累积水稻、玉米、菜心、苋菜、小白菜、芥菜、番茄、豇豆、小麦等，但其低累积遗传稳定性还有待于进一步田间验证。
5、综合阻控技术
在农田作物在整个生育期内，田间环境因素复杂多变，加之土壤污染的复杂性，单独的营养调控、原位钝化、叶面调控乃至植物品种选择等措施，难以保障农作物可食部分重金属含量达标，需要综合考虑土壤养分、根际环境、作物品种及其他因素等，集成多种修复技术，以保障重金属污染农田土壤上农产品的安全生产。
目前，我国已有多个相关技术成果推广应用取得突破性进展，技术与产品已在我国不同地区进行了较大面积的应用示范，在一定程度上推动了污染土壤修复产业的发展，使得区域作物安全种植更有保障，社会效益和生态效益显著。
1、营养调控修复技术
植物体内营养元素与重金属间的相互作用较为复杂。30年多来，国内外许多学者对两者之间的相互作用进行了较为广泛的研究，已有研究表明，合理施用钙、镁、锌、硅、铁、硒、氮、磷、钾及稀土元素等可增强植物抗逆性、降低重金属的迁移转化，在一定程度上可缓解农作物受重金属胁迫的影响，降低农作物对重金属的吸收累积，其机制主要包括重金属与阳离子营养元素间的拮抗作用、改善农作物体内酶系统和代谢过程及调节土壤根际微环境等。
通过大量的肥料选择施用及验证，研发了消减农作物重金属含量的功能复合肥和钝化土壤重金属活性的修复专用肥料，创新集成了以养分运筹为核心的营养调控修复技术。目前，该技术在珠三角珠江流域、湖南省湘江流域、广西环江流域及长三角太湖流域等轻度污染农田均有研究应用，对于轻度污染农田的持续安全利用具有重要意义。
2、原位钝化修复技术
施用钝化材料、降低土壤重金属活性是实现重金属污染农田安全种植的重要途径之一。钝化材料可分为无机、有机及无机-有机复合材料三大类，它们的性质结构、对目标重金属元素的选择及钝化机理不同。目前，常用的钝化修复剂主要包括硅钙物质、黏土矿物、金属氧化物、含磷材料、有机物料、生物炭及新型材料等，其作用机制主要包括调节土壤理化性状、与重金属发生沉淀、吸附、络合、氧化-还原等反应。施用钝化物料虽然不能彻底清除土壤中的重金属，但成本低、见效快、对土壤破坏小，能在一定时期内不同程度地固定土壤重金属，抑制其危害性，不失为在现阶段控制土壤重金属进入食物链的一种实用修复技术，适合于我国大面积轻中度重金属污染农田。
随着原位钝化修复技术研究的深入，钝化修复剂的研发成为科研院所和企业的研究热点。全国各地职能部门也投入大量资金，先后组织科研和企业力量在湖南、湖北、广东、广西、江苏、河南、安徽、江西、云南等建立了多个修复试验示范工程，对不同钝化修复材料进行田间验证试验和应用示范，取得较好成效。
近十年来，关于钝化修复剂的发明专利申请数量呈逐年上升趋势，授权数量也逐年增加，已有多种钝化修复剂产品推向市场，其修复效果得到越来越多人的认可。
3、叶面阻隔修复技术
利用叶面阻隔剂来减少甚至阻断重金属向农作物可食部位迁移是近年来中国农田重金属污染防治研究的一个新方向，其作用机制为重金属在农作物细胞壁上的沉淀或螯合作用及增强农作物对重金属抗逆性等。
常见的叶面阻隔剂包括含氮、磷、钾及常规微量元素(钙、镁、铁、硼、锰、锌、钼、钛、硫)成分的叶面阻隔剂、硅基(有机硅和无机硅)叶面阻隔剂、含硒或稀土元素成分的叶面阻隔剂及含农作物生理调节类物质的叶面阻隔剂等，应用于水稻、蔬菜、玉米、绿豆等农作物。
从已发表的试验结果来看，叶面阻隔剂对农作物吸收累积Cd、Pb、As等重金属具有较好的降低效果，但因产地、农作物类别、重金属种类的不同，其作用效果也不尽相同。
4、低累积作物安全种植技术
不同基因型作物对重金属的吸收累积特性不同，甚至同一种作物不同品种间对重金属的累积也可能有较大差异。利用这些特点，筛选可食部位重金属富集能力较弱但生长和产量基本不受影响的农作物品种，在中、轻度重金属污染土壤上种植，可以抑制重金属进入食物链，有效降低农产品的重金属污染风险，已成为阻控重金属污染、保障农产品安全的有效策略之一。
我国学者已筛选出多种单一污染源下的重金属低累积作物品种，如Cd低累积水稻、玉米、菜心、苋菜、小白菜、芥菜、番茄、豇豆、小麦等，但其低累积遗传稳定性还有待于进一步田间验证。
5、综合阻控技术
在农田作物在整个生育期内，田间环境因素复杂多变，加之土壤污染的复杂性，单独的营养调控、原位钝化、叶面调控乃至植物品种选择等措施，难以保障农作物可食部分重金属含量达标，需要综合考虑土壤养分、根际环境、作物品种及其他因素等，集成多种修复技术，以保障重金属污染农田土壤上农产品的安全生产。
目前，我国已有多个相关技术成果推广应用取得突破性进展，技术与产品已在我国不同地区进行了较大面积的应用示范，在一定程度上推动了污染土壤修复产业的发展，使得区域作物安全种植更有保障，社会效益和生态效益显著。
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