矿区农田土壤重金属污染对小麦影响及修复技术研究

矿区农田土壤重金属污染对小麦影响及修复技术研究

盛刚

陕西省土地工程建设集团有限责任公司，陕西西安 710075

 摘要：随着城市的不断发展，工业水平不断提高，农田重金属污染逐渐加重，土壤重金属修复技术受到行业的广泛关注。本次研究以某矿区农田重金属污染为主要研究对象，分析比较小麦在不同土壤重金属污染环境中，对于土壤重金属去除的效果，探讨矿区重金属污染最佳修复模式，为矿区农田重金属污染修复提供理论依据。

关键词：重金属；土壤修复；农田；小麦

0 前言

土壤是生态系统的重要组成部分，是人类生存和发展的基础，但是随着工业化和城市化的发展，土地资源日益受到破坏，矿区农田重金属污染后修复技术受到广泛关注。在早期，对于土壤重金属污染主要围绕土壤重金属去除或重金属固定而展开修复研究，近些年来，随着对重金属污染土壤技术的大量研究，其主要修复手段包括物理修复、化学修复和生物修复等，如何将修复技术与农田复垦、复耕相结合，是土壤修复研究的新方向。

1 重金属污染特点及危害

  重金属对于土壤环境危害较大，由于其具有隐蔽性，难以被察觉，而重金属一旦存于土壤中，无法随雨水淋滤，也无法被植物和微生物活动分解，会不断在土壤中积累，最终通过食物链危害到整个生态环境，对生态环境系统造成较大伤害。

2 土壤重金属污染特点

土壤重金属污染是随着城市的发展，广泛的分布在工矿区范围内，同时，土壤重金属污染处于地下，须经取样才能获得，而其积蓄到一定程度，才能引起土壤环境恶化，因此，其具有极大的隐蔽性。而土壤重金属污染，不经处理情况下，会在生态链中不断集聚，最终容易被人体所吸收，造成更大的危害。 

3 小麦对土壤重金属富集性研究

经前期调研实验，实验区土壤中是为外部重金属污染，同时，实验田土壤表层重金属含量较高，而深层土壤含量较少。植物修复技术投入低、操作简单，同时小麦是较为常见的农作物，具有一定的农业价值。因此，本次实验是在实验区种植小麦作为修复植物，探讨小麦的修复潜力，通过边生产、边修复的方式，完成土壤重金属污染修复。

3.1 方案设计

本次实验选择一块平整田地作为实验田，划分为3个区域，A区进行20cm上下翻深、B区40cm上下翻深、C区进行80cm上下翻深，播种前进行必要的施肥处理，以保证小麦正常生长，并根据当地种植习惯，进行除草、浇水、增肥等措施。

3.2 土壤采集

实验田土壤样品采集两次寄，小麦种植前原样土壤采集和小麦收获后的土壤样品采集，样品采集。

其中土壤样品采集采用S型布局混合采集，采集深度选择0~20厘米，每个区域选择10个取样点，每个取样点选择同样厚度深浅一致，去除石块，杂草，有机物等杂质后，将土样混匀，根据实验需要选择1千克左右放入置物袋中附上标签，注明图样信息。土壤样品带回实验室后，去除动植物根、茎、叶、虫体后粉碎过筛，装入自封袋后，粘贴标签信息并储存。

3.3植物样品采集与制备

选择植物茎叶、籽粒、根进行样本采集。植株样品的采集：为使采集到的样品具有充分的代表性，本试验采集样品时按照“多点、随机”的原则进行，同时避免有边际效应或其它因素的特殊个体作为样品，如特大特小、奇异及受病虫害或机械损伤等的个体不能作为样品采集。

将采集到的植株样品带回实验室，分离地上、地下部位，风干，并选定样株脱粒，籽粒经去杂、混匀后，按四分法缩分为平均样品混匀，取得约250g 样品，分装在已编号的自封袋内并及时记录，将各处理不同部位的样品在低温、干燥、无污染的环境中整理保存，待测。

3.4 小麦受重金属影响株高差异

 取收获期植株进行测量，其中A区小麦株高平均值为26.5cm，B区小麦株高平均值为27.2 cm，C区小麦株高平均值为29.4 cm，三个区域株高为A＜B＜C，体现出重金属对于小麦生长呈现出明显的抑制作用，且其抑制生长作用随重金属浓度升高而逐渐增强。

3.5小麦地上与地下部分重金属分布

作物收获期，植株地上部分和地下部分重金属含量百分比图如图所示，各区域重金属分布呈现出统一性，其重金属含量分布呈现出：根＞茎叶＞籽粒，可知受重金属污染区域，植株重金属主要富集与植株根部，茎叶部位次之，籽粒富集程度最低。且经测量，各区块部位植株籽粒重金属含量均可满足中华人民共和国国家标准《食品卫生标准》要求，可正常食用。

3.6 小麦的富集系数

富集系数是植株重金属含量与植株所在土地重金属含量比值，反应植株对于土地重金属吸收能力的重要指标，经实验测量，小麦对于Hg、Cd、Pb富集系数存在不同，小麦对于重金属富集系数为Cd＞Pb＞Hg，其中对于Cd的富集系数大于1，证明小麦对于Cd有较好的修复效果，可用于Cd重金属污染修复。

4 结果评估

小麦在不同重金属影响下，植株高度存在明显差异，证明重金属对于植物有明显的毒害作用，抑制植物正常生长，且毒害作用与重金属浓度呈正比，随浓度升高，毒害作用明显增强。

通过对植株各部位重金属含量测量，发现小麦重金属主要集中于根部，植株籽粒重金属含量相对较低，且在实验中低于《粮食卫生标准》中对于重金属含量的规定，因此修复土地种植植株生产粮食可正常用于食用或其他用途。

小麦对于不同重金属富集系数存在差异，其中对于Cd富集系数大于1 ，因此小麦可用于受Cd重金属污染的土地修复，其他重金属种类仍有待于进一步实验。

5 结语与展望

随着土壤重金属污染的不断加剧，对于受重金属污染进行植物修复治理是非常重要的，涉及国家的食品粮食安全，促进区域的可持续发展，改善区域生态环境。因此，在重金属污染情况严重的情况下，如何进行修复和治理已迫在眉睫。本文通过探讨大麦对于土壤重金属修复的方法，指出利用大麦进行修复，可以边修复边生产，操作简单易行，具有较高的推广性，但由于其植物特性使其应用领域仍受到一定限制，在未来，应探讨更多植物种类与重金属修复效果，促进植物修复发展，保障生命安全。

参考文献：

[1]重金属污染土壤的植物修复技术探究[J]. 程益锋. 环境与发展. 2019(04)

[2]重金属污染土壤的植物修复研究通过验收[J]. 有色冶金节能. 2017(05)

[3]土壤的重金属污染及植物修复技术[J]. 魏治钢. 绿色科技. 2016(16)

[4]多种强化技术联合植物修复重金属污染土壤机制探讨[J]. 章绍康,弓晓峰,易佳璐,申钊颖,王光辉. 江苏农业科学. 2019(14)