摘要
为恢复农田基本功能，确保农产品生态安全和保障人民群众的健康，国家生态环境部、省生态环境厅和大冶市政府、市环保局选取某镇的具有代表性的283 亩农田开展农田土壤重金属污染修复示范工程。示范工程成功地找到了适合当地社会经济水平、科学适用的重金属污染农田“深翻耕+”修复模式，为解决大面积重金属农田污染问题提供了成功案例。目前大冶市在该成功经验基础上，正在开展一万亩农田土壤重金属修复推广工程。
一、项目简介
大冶市是我国重要的有色金属生产基地，为我国社会经济发展做出了巨大的贡献。由于长期粗放式的金属矿产开采和金属冶炼，大冶市土壤、水体和农产品受到了严重的重金属污染，因此国家《重金属污染综合防治“十二五”规划》和《湖北省重金属污染防治“十二五”规划》将大冶市划为重点防控区域之一。2016年5月28日国务院公开发布的《土壤污染防治行动计划》也明确提出湖北省黄石市是我国六大土壤污染综合防治先行区之一。
为恢复农田的基本功能，确保农产品和生态安全，保障人民群众的健康和社会和谐稳定，国家生态环境部、湖北省生态环境厅、大冶市政府、大冶市环保局及某镇决定就一块具有代表性的283亩农田（污染物是镉、砷）开展农田土壤修复示范工程。
修复前长期撂荒的农田
工程项目是在四年的时间里通过修复活动，探索经济、合理、绿色的修复技术和方法，找到适合当地社会经济水平、可持续的重金属污染农田的修复模式。项目依据修复区农田土壤重金属的污染状况及耕地利用历史与现状，在充分比较和分析国内外相关农田土壤修复技术可行性的基础上，采用污染源隔离、农艺措施修复、多种重金属超富集植物提取方法为主、物理和化学修复为辅的系统综合修复方法进行污染农田土壤的治理修复，使农田土壤耕作层中的重金属含量达到修复治理要求。
根据项目招标文件，项目基本情况见表1.1-1。总体修复目标是通过四年的农田土壤修复，使示范区耕地土壤重金属镉、砷达到土壤环境质量III级标准。第五年为缓冲观察和补救期。
大冶市某镇于2015年6月18日与中标单位中环循（北京）环境技术中心签订大冶市重金属污染重点防控区农田土壤修复示范项目合同，农田面积283亩，农田土壤污染物是砷和镉，合同期限为4年，2015年10月项目监理单位正式下达项目开工令。
二、技术路线
（1）农田土壤详细采样分析：对农田土壤耕作层及下层开展详细的采样分析，掌握农田土壤重金属污染分布的详细情况，为精准修复提供基本数据。
（2）污染源隔离：开展农田土壤污染源的调查与鉴别，根据调查结果设计与修建污染源隔离坝、截流渠、污染源排洪渠、沉砂池、和隔离缓冲带等，初步截断重金属污染源进入修复农田的通道，防止“边修复边污染”现象的发生。
（3）农艺调控措施：实施农艺调控措施，开展农田整治工程，包括降渍、翻耕、添加改良剂、旋耕等，配合农田基本建设、农田水利工程，实施合理灌溉和科学施肥，调整土壤结构和理化性质，提升土壤对重金属的缓冲性能。
修复前烂泥田及降渍后严重板结的土壤
改良整理后旱地
（4）农田水利等基本建设：建设合理的排灌系统和泵站，满足植物修复及农作物安全种植灌溉要求。
（5）物理化学修复：根据各分区地理位置、土壤污染程度和污染分布、土壤理化性质和水肥条件等，针对性的采取阻隔、客土、重金属活化、深翻耕、重金属钝化、土壤改良、淋洗等单一措施或复合措施。
（6）富集型植物培育与种植：种植蜈蚣草、圆叶遏蓝菜等各种重金属富集植物，实施植物提取修复，降低修复区耕作层土壤中重金属污染物浓度。
镉超富集植物遏蓝菜
砷超富集植物蜈蚣草
（7）经济作物及其它植物种植与筛查：在重金属植物提取修复过程中搭配种植各种农作物，检测分析其富集量，了解其对重金属的耐受性能，开展相关农作物的富集和安全种植筛查，进行农作物安全种植分析，便于修复后农民能够且愿意接手种植。
（8）自检分析及优化：不断对农田土壤、周边水系、各类植物等进行检测分析，探讨修复机理，评估修复效果，分析措施的有效性，优化改进措施，确保农田安全利用。
三、工程内容
项目工程具体内容如下：
1、基本建设（1）污染源的隔离，包括地表径流隔离坝、截流渠和污染地表径流排洪干渠、沉砂池建设；
（2）工程种植区的水土保持；（3）农田水利排灌（含泵站）系统的建设；（4）排水、降渍和烂泥田改旱田，农田整治与平整；
（5）其他相关附属设施的建设，包括道路、库房等。
2、工程修复以农艺措施、植物提取和化学助剂辅助的组合技术为主要修复方式，对283亩受重金属镉和砷污染的耕作层土壤进行治理，使耕作层土壤中的重金属镉、砷含量达到修复目标值的要求，恢复农田使用功能。组合技术涉及物理、化学、生物修复技术和多种农艺措施。
四、主要实施方式
（1）分类、分区修复：根据农田重金属污染特征，对示范区进行污染类别和修复区域划分，针对性地选择修复技术进行精细组合，然后进行分区对比修复、不断优化修复组合、降低修复成本。
（2）农艺调控措施：通过降渍、翻耕和翻晒，改造烂泥田为旱地；添加土壤复合改良剂，调整土壤结构和理化性质；科学施肥；针对复合污染，实施轮耕、间耕和套种。
（3）化学助剂施用：在未达标区添加重金属活化剂提高修复植物对重金属的吸收量；在达标区添加重金属钝化剂减少经济作物及其他作物对重金属的吸收量，确保安全种植。
（4）植物种植：筛选与培育适合当地自然条件的重金属超富集/富集植物、耐性植物、经济作物、能源植物、观赏植物等，实施绿色修复，确保农产品安全，实现农田可持续发展。
五、修复效果
修复区农田耕作层土壤重金属镉、砷修复绩效目标为：砷浓度≤30mg/kg、镉浓度≤1.0mg/kg。根据2017年修复区农田土壤重金属镉、砷自检测结果，分别采用逐个对比法、加权平均值比较法、95%置信区间比较法判断修复达标情况，结果显示修复区农田土壤自检测镉、砷浓度均达到修复绩效目标。
为确保工程质量达到预期目标，2017年11月项目业主单位会同项目监管单位、项目监理单位，委托具有国内计量认证的第三方实验室开展现场采样点布设、土壤采样及分析检测工作，该第三方实验室2017年12月出具的分析检测报告显示修复区农田耕作层土壤样重金属镉、砷浓度降至土壤环境质量III级标准值以下。
经过充分的资料准备，计划2018年3月28日召开项目验收专家评审会。
六、总结
1、工程达到绩效修复目标
工程实施过程中，根据修复区农田土壤的特定条件以及重金属污染特征，分类、分区、有针对性地选择十几种不同修复技术及其组合，有效降低了耕作层土壤中的镉和砷浓度，耕作层土壤中的重金属镉、砷含量达到修复目标值的要求。
2、积累了应对各种不利影响因素和挑战的丰富经验
本项目污染源控制、水田改旱地难度大、蜈蚣草和遏蓝菜等从试验种植到大冶当地的大田种植技术难度高、植物种植优选本地植物、周边农民配合程度、极端天气和不利地形的影响、土壤重金属污染物浓度分布存在较大的不均匀性等等。
3、完成了重金属修复植物筛选
通过试种优化筛选，选用和培育了一批可用于当地大田条件的重金属镉、砷植物提取的修复植物。
4、实施了本地植物安全种植和筛选
通过对本地植物试种，初步筛选了一批可实现安全种植的植物。
5、探索完善了超富集植物大田规模化种植技术
通过试验优化，形成了成套的镉超富集植物圆叶遏蓝菜、砷超富集植物蜈蚣草在当地田间下的的育苗、大田种植、田间管理、病虫害防治、植物收获及种子储存的管理技术。
6、完成了修复助剂优化筛选
通过试验优化，筛选出了一批具有较好实际效果的重金属活化剂、重金属钝化剂。
7、探索出了一套农艺修复的工程措施
农艺修复工程对重金属镉、砷具有很好的削减效果，农艺修复措施可以成为农田土壤重金属修复达到质量目标的主要措施。
8、形成了快速修复重金属污染农田土壤的系统修复方法
从农田土壤污染现状的实际情况出发，在实践的基础上，不断总结优化，提出一种快速修复重金属污染农田的系统修复方法。该方法经济可行、可操作性强，不占用耕种时间，可利用种植间歇期或农闲期开展，适合大面积推广。
9、“深翻耕+”联合技术效果最佳
统计数据显示，在十几种技术及其组合中，“深翻耕+”联合技术（即深翻耕等农艺措施、植物提取和化学助剂辅助的组合修复方式）效果最佳。其中农艺措施发挥了核心作用；超富集植物提取修复措施因为时间较短（修复期3年），贡献有限；化学助剂辅助作用主要是在修复阶段加入活化剂提高重金属生物有效性从而强化植物提取，安全种植阶段加入钝化剂降低重金属生物有效性从而减少农作物重金属积累。
示范工程采用的农艺措施包括本地农作物、低积累替代品种的种植、深翻耕、土壤改良等。结果表明深翻耕等农艺措施有利于调整土壤结构和理化性质，恢复农田生态和农业生产使用功能，能够实现“边修复边生产”，农民选择意愿较强。单纯超富集植物提取修复措施耗时长、无回报，农民接受度低，推广难度较大，可持续性值得商讨。因此农艺措施、选择性植物种植和化学助剂辅助联合的系统修复方法是实施可持续修复的最佳选择。
10、项目具有较强的代表性，具有大面积推广意义
该项目农田土壤主要污染物为重金属镉和砷，污染成因包括：矿区污水径流汇集和河道污水灌溉，重金属主要集中在土壤表层。污染物种类和污染成因在大冶地区甚至我国南方区域都具有较强的代表性和修复技术挑战性。项目农田类型主要包括：梯田、烂泥田、低洼长期积水田、冷浸田、长期撂荒田、重质粘土田、水旱轮作田等各种特点，囊括了湖北省和我国南方很大部分类型的田地。项目修复理念符合“土十条”对农田土壤提出的安全利用和保障农产品安全的政策要求。基于项目本身的代表性和挑战性，本农田修复项目的经验可以为今后类似类型农田土壤重金属污染修复提供样板或者参考和借鉴。
原标题：【案例分享】国家农田土壤修复示范 ▏大冶市某农田土壤修复项目
