学术专业人文茶趣 茶园稀土污染修复的技术途径 沈阂聪 ［国家茶叶质量监督检验中心（福建），福建安溪，３６２４００］ 摘要：本文针对茶园土壤稀土污染问题，提出污染修复的技术途径如物理修复、化学修复、植物修复和微生物修复等，并 对这些修复技术作出比较。 关键词：茶园；稀土污染；修复技术 稀土是元素周期表中属镧系的１５个元素，以及与镧 系元素化学性质相似的钪、钇两个元素共１７个元素的总 称。稀土在世界分布丰度并不稀少，但较为分散。我国是 １物理修复 物理修复方法通过机械性、物理性方法对污染土壤 世界少数几个稀土资源丰富的国家之一。由于稀土性质独 进行转移、分离，以达到污染物去除的目的。客土法和土 特，其在冶金、新材料、催化和医疗等许多领域有着广泛 壤淋洗法是物理修复中两种较为常用的方法。的应用前景，稀土农用也是其中一个再要方面。稀土在茶 客土法是指用外来无污染的土壤置换污染土，或者 叶生产中的应用开始于２０世纪８Ｏ年代，曾被广泛应用于 掺和在污染土壤里，使之稀释，达到降低污染的目的，从 茶叶生产。由于稀土在茶叶生产上有着显著的效果，表现 根本上防止污染物进入食物链。客土法在重金属污染修 在：促进茶籽生根、发芽；促进插穗提早发根和提高成活 复巾效果明显。史建君 通过在受放射性铈污染的土壤 率；能使春茶提前萌发，增加发芽密度，提高茶叶产量和 表面覆盖客土，有效降低了大豆对放射性铈的吸收和积 等利用客土 品质；降低茶叶农药残留量等ｌｌ、 １。因此，稀土曾加工成 累，而且覆盖土越厚修复效果越好。汪雅各 １“稀土肥料”、“增产素”等被长期、大量地使用在茶叶生 的方法，使得土壤表层重金属元素含量大大降低，同时 产中，并在茶园中累积 ，被茶树吸收后，导致茶叶稀 可使青菜体内镉等重金属残留量平均下降５０％一８０％。土超标，而长期饮用稀土超标的茶叶则可能对人体健康造 对于受污染的茶园，客土法替换或者稀释被稀土污染的 成严重影ｕｌｆ ｒ 。因此，茶园稀土污染问题引起国家有关部 土壤表层，能有效降低稀土含量，实现修复目的。并可 门的高度重视。本文就茶园稀土污染修复，提出几种方法 在修复的同时移入肥力较好的土壤，改善茶园肥力条件。 进行探讨。 客土修复方法直接简单、周期短、见效快。对于重污染 区土壤整治是一个不错的选择。但是其缺点是需要较大 稀土元素性质稳定，对稀土污染修复比对有机农药 污染修复困难得多，相关的研究报道也比较少。土壤中稀 工程量，费用不菲。土污染修复可以从以下两方面实现：１、物理或生物方法 淋洗法是一种较为新型的处理方法，主要使用淋洗 转移、稀释被稀土元素污染的土壤；２、改变稀土元素存 剂清洗土壤，使土壤中污染物随淋洗剂进入土壤深层，在形态，降低稀土元素在土壤中的迁移能力和生物可利用 从而达到修复污染土壤的目的。淋洗法在其他金属修复 ＵＭＡＩＺＡＲ等姻 用土壤淋洗 性。按修复原理大致分为：物理修复、化学修复、植物修 上面取得较好效果，例如ＡＢ 复和微生物修复等几种类型。 法修复土壤中重金属污染土壤，去除了污染土壤中７０％ 作者简介：沈闽聪（１９８２年一），男，硕士，从事茶叶质量检验工作。 ２０１ １年第１期 渤生产技术 的镉，２５％～３０％的锌，２０％～２５％的铬和Ｌ０％的铅， 土壤有机质的主要组成部分，是一种含有酚基、醌基等 达到了良好的修复目的。应用淋洗法于稀土污染的土壤 官能团及芳香族多元酸的复合物，顾雪元等Ｉ １以小麦为 修复，首先要考虑到稀土元素在土壤巾大部分以氧化态 实验，研究土壤中腐殖酸对外源农用稀土生物可利用性 形式存在，其性质难溶于水，同时也要考虑到土壤条件、 的影响，实验表明由于腐殖酸的强络合能力，当土壤中 淋洗剂的种类和运行方式等冈素的影响，设计出经济高 腐殖酸浓度较大时，能大量地与稀土离子络合，降低稀 效的稀土元素土壤淋洗系统。土壤淋洗法有很多优点， 土离子迁移能力和生物有效性，小麦根部稀土浓度迅速 尽管也存在一些问题，但其技术上的优势也是其他方法 降低。 难以取代的。 ２化学修复 化学修复按作用机理大致有以下几个方面内容： ２．１改变土壤表面的带电电荷情况，增加对稀土元素 离子的吸附能力，降低稀土有效态迁移能力。如通过施加 化肥，改变土壤颗粒表面的电荷分布情况，增加重会属吸 附。涂从等 Ｉ在研究土壤・植物系统巾重余属与养分元素 交互作用时发现，肥料中的养分会改变土壤中重金属的有 效态含量，施磷肥使富含氧化物的可变电荷土壤对ｚＮ、ＣＵ 的吸附增加。同样，可通过寻找合适的化学试剂投到土壤 巾，改变土壤颗粒的带电情况，增大土壤颗粒对游离态的 稀土元素离子的吸附，降低其在土壤中的迁移能力，减少 茶树植株对稀土的吸收。 ２．２通过化学方法使游离态的稀土元素形成氢氧化 物沉淀、碳酸化合物沉淀以及络合物形态，减少土壤中 游离态的稀土元素总量，实现修复目的。土壤的ｏＨ值是 影响稀土元素在土壤中溶解性的主要元素之一，稀土元 素的溶解性随着ｐＨ值的升高而降低 。王爱平、张藕珠 等… 在试验不同土壤母质与稀土有效态关系的时候，发 现不同土壤母质中稀土有效态有如下规律：黄土质＞黄土 状＞红黄土质＞洪积＞冲积，同时土壤ｐＨ值大小呈相反规 律黄土质＜黄土状＜红黄土质＜洪积＜冲积，也说明土壤ｐＨ 值会改变稀土溶解性。因此，通过调节土壤ｐＨ值大小， 改变稀土元素有效念含量是一个重要修复手段。在实际 生产过程中，可以通过施加碱性肥料的方法，如施加草 术灰、碳酸氢铵等提高土壤ｏＨ值，使游离态稀土元素离 子形成氢氧化物沉淀，降低稀土元素溶解性，减少植物 对稀土的吸收。另一方面土壤中腐殖酸对稀土离子的配 合及吸附作用能够改变稀土离子的环境行为。腐殖酸是 ２．３通过改变土壤微环境，降低植物对稀土的吸收 能力。徐星凯等” １研究氮、磷与稀土交联作用时发现，磷 肥可有效抑制小麦对稀土的吸收，表现在根系和茎叶内 稀土含量下降。 化学修复方法相对物理修复方法修复周期较长，一但 效果比较明显，所需费用也比较少。 ３植物修复 植物修复技术是由美国科学家ＣＨＡＮＥＹ于１９８３年首 次提出。广义上的植物修复技术是指利用植物提取、吸收、 分解、转化或固定土壤、沉积物、污泥或地表、地下水中 有毒有害污染物技术的总称。该技术对消除土壤重金属的 应用，是在污染的土壤上种植超积累植物，使植物超量吸 收重金属，并将其转移到地上部，通过收获植物回收重金 属从而降低土壤中重金属含量，达到修复环境的目的。植 物修复具有对土壤性质破坏和对周嗣环境影响小的优点， 并且所需人员、设备要求均比较低，易于推广，并且在砷、 铬等重金属污染土壤的修复上取得了很好的效果。植物修 复技术的应用，有赖于超积累植物的发现，理想的超积累 植物要具备耐受各种不同环境，尤其是要能适应重污染地 区土壤条件；植株生长要快速；对金属富集量要能超出 普通植物吸收的５０・１００倍以上等特点。迄今发现超积累 植物有７００种，广泛分布于约５０个科，但绝大多数是镍、 铜、钴、锌、硒、铅、锰、砷的超积累植物。现发现的稀 土元素超积累植物共有４种，分别是柔毛山核桃、山核桃、 乌毛蕨和芒萁”４１，另外还有１６种潜在的超积累植物。在这 ２０种植物中有１６种属于蕨类植物。由于蕨类植物对各种 极端土壤条件有较好的生存能力，根系人土较浅，相对于 茶园稀土污染主要集中在土壤２０ＣＭ以上表层的特点，能 充分发挥蕨类植物对稀土污染物富集吸收作用。因此，应 ２０１ １年第１期３７ 学术专业人文茶趣 用蕨类植物吸收富集稀土，推广前景相对比较好。近年 情况下达到修复目的。 龠 来，关于稀土元素超积累植物的研究不断取得成果，超积 累植物种类也不断丰富。 ４微生物修复 参考文献 ［１］林今团，叶其顺．稀土增茶素在茶树上应用效果初 报．福建茶叶，１９９４，ｌ：３５・３７． ２］汪东风，王常红．稀土在茶树上应用研究进展．稀土， 微生物修复重金属污染土壤的机理较为复杂，一方 ［面可通过带电荷的细胞表面吸附、沉淀重金属离子，通 １９９６，１７（４）：４・５０． 过摄取必要的营养元素主动吸收稀土离子，将重金属离 子富集在细胞表面或内部，同时分泌产生柠檬酸、草酸 等物质与重金属形成螯合物或沉淀，减少重金属的有效 态。另一方面，发生生物氧化还原作用，使有毒的形态 转化为无毒形态，溶解性好的形态转化为溶解性差的形 态。微生物修复方法具有环境友好、成本低等优点，开 发经济实用的微生物修复技术来治理土壤污染，愈来愈 受到科学家的关注。但微生物生存生长受到环境影响大， 在应用过程中受到。在修复土壤稀土污染中目前尚 无应用证例。 ５总 结 不同的修复技术，有各自的优缺点，物理修复方法 是所有方法中周期最短、见效最快、修复最彻底的方法， 但是园土的变动大，所需工程量也大，成本高；化学修 复方法效果明显，能在保持土壤原样的情况下进行，但 是化学方法修复不能使污染源从土壤中移除，化学试剂 的使用对环境可能造成二次污染；植物修复相对来说是 低碳、环保，环境友好，并且对原生地不造成破坏，但 超积累植物生长周期较长，并且需要多茬种植；微生物 作为一种新兴的修复方法，特点是成本低廉、环境友好， 但开发实用的微生物修复技术还需大量努力。在茶园土 壤稀土污染修复过程中应考虑到具体环境条件、污染程 度、操作成本和实现难易程度等冈素，比如对于稀土污 染严重的地区，尤其是受稀土矿区影响的地方，植物和 微生物修复方法效果相对来说不太明显，而使用客土修 复方法，彻底去除污染源，能达到有效修复目的；对于 大部分茶园来说，其污染程度较轻，污染物主要集中于 表层，化学修复和植物修复方法能在不破换原地土壤的 ２０１ １年第１期 ［３］周光理．稀土微肥在土壤中残留问题的研究．微量元 素与健康研究，２００３，２０（３）：６・７． ［４］李晓静，周晓阳．重金属污染与植物修复．北方园艺， ２０１０，（４）：２１４～２１ ７。 ［５］秦俊法，陈祥友．稀土的毒理学效应．广东微量元素科 学，２００２，９（５）：１・１０． ［６］史建君．客土覆盖对降低放射性铈在大豆中积累的效 应．环境科学，２００５，２５（３）：２９３・２９６． ［７］汪雅各，王玮客・客土改良菜区重金属污染土壤．上 海农业学报，１９９０，６（３）：５０・５５． ［８］ＡＢＵＭＡＩＺＡＲ ＲＪ，ＳＭＩＴＨ ＥＨ．ＨＥＡＶＹ ＭＥＴＡＬ ＣＯＮＴＡＭＩ— ＮＡＮＴＳ ＲＥＭＯＶＡＬ ＢＹ ＳＯＩＬ ＷＡＳＨＩＮＧ［Ｌ］］．ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＡＺ－ ＡＲＤＯＵＳ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ｌ９９９，７０（１・２）：７１・８６． ［９］涂从，郑春荣．土壤一植物系统中重金属与养分元素 交互作用．中国环境科学，１９９７，１ ７（６）：５２６・５２９． ［１０］ＸＩＮＤＥ ＣＡＯ，ＹＩＮＧ ＣＨＥＮ，ＸＩＡＯＲＯＮＧ ＷＡＮＧ，ＸＩＨＡＩ ＤＥＮＧ． ＥＦＦＥＣＴＳ ＯＦ ＲＥＤＯＸ ＰＯＴＥＮＴＩＡＬ ＡＮＤ ＰＨ ＶＡＬＵＥ ＯＮ ＴＨＥ ＲＥＬＥＡＳＥ ＯＦ ＲＡＲＥ ＥＡＲＴＨ ＥＬＥＭＥＮＴＳ ＦＲＯＭ ＳＯＩＬ［Ｊ］． ＣＨＥＭＯＳＰＨＥＲＥ，２００１，４４：６５５・６６１． ［１１］王爱平，张藕珠．山西省耕地土壤有效态稀土含量 及稀土农用有效条件．山西农业科学，１９９１，１２： ４・６． ［１２］顾雪元，顾志忙，王晓蓉．土壤中腐殖酸对外源农 用稀土生物可利用性的影响．环境化学，２００１，２０ （３）：２２６・２３１． ［１３］徐星凯，王子健等．土壤一植物系统中稀土元素与 氮磷养分的交互作用．应用生态学报，２００２，１３（６）： ７５０・７５２． ［１４］滕达，苏庆平，顾秋香，刘丽．稀土尾矿区１０种植 物对重金属的吸收与富集作用．安徽农业科学．２００９， ３７（２）：７９８—７９９．
