民以食为天，粮食安全离不开健康的土地。2025年中央一号文件提出“强化耕地保护和质量提升”，要求严格耕地总量管控，确保省域内年度耕地总量动态平衡；同时提出推进受污染耕地安全利用，加强农用地土壤重金属污染溯源和整治。耕地既要守住数量，也要提高质量。对于受到污染的地块，如何降低风险并维持生产能力，是土壤修复需要回答的问题。
治理重金属污染，难在何处？
《全国土壤污染状况调查公报》显示，在2005年至2013年的调查中，耕地土壤点位超标率为19.4%。超标污染物包括镉、镍、砷、铅等重金属，也包括部分有机污染物。重金属进入土壤后难以自然消失；当其处于较易溶解、迁移的形态时，还可能被作物根系吸收，进入作物体内。
现有的重金属污染治理方法主要有两类：一类是施用石灰、生物炭等材料，降低重金属的活性和迁移能力；另一类是种植能够富集重金属的植物，再通过收割将其移出土壤。前一种方法的效果可能受到土壤酸碱度等环境条件变化的影响，后一种方法则需要经历植物生长和多次收割，治理周期通常较长。
然而对于仍需继续种植的耕地，污染治理还需要兼顾正常生产。怎样使重金属在土壤中转化为更加稳定的形态，尽量减少其迁移和被作物吸收的可能？北京化工大学段雪院士团队提出的“超稳矿化”理念，为解决这一问题提供了一个全新的思路。
“超稳矿化”：如何“锁住”土壤里的重金属？
实现“超稳矿化”的关键，是一种具有“三明治”结构的材料——层状双金属氢氧化物，简称LDHs，也称水滑石类材料。它的内部具有规则排列的晶格结构，如同一个微小的“分子牢笼”。
当材料进入土壤后，重金属离子会与其发生反应，并被固定在晶格内部。原本较易随水分迁移、被植物根系吸收的重金属，由此转化为更加稳定的“超稳矿化”状态，其迁移能力和生物有效性也随之降低。与一般的钝化方式相比，“超稳矿化”更加关注固定后的长期稳定性，尽可能降低重金属因土壤环境变化而再次释放的风险。
不仅如此，这种材料在治理污染的同时，还能释放土壤所需的镁等元素，在降低污染风险的同时为土壤补充养分。由此，“超稳矿化”技术不仅能够“锁住”重金属，还可以实现修复与培肥结合，进一步兼顾土壤肥力和耕地生产能力。
从实验室走向田间：应用与拓展
目前，这项技术已从实验室研究走向田间应用验证。段雪院士团队已在江苏、云南、甘肃、湖南、海南、福建等多地的污染耕地开展应用验证。在江苏昆山，2017年实施修复以来，该地块所产大米中的镉含量持续低于国家标准。在材料用量上，“超稳矿化”材料每亩使用100至300公斤，传统修复材料往往需要800至2000公斤。按照一次修复、持续有效五年测算，每亩成本在200元以下。
这种材料在固定重金属的同时，还能释放镁等养分，兼顾了土壤的“治病”与“补身”。目前，段雪院士团队赵宇飞教授课题组正探索将“超稳矿化”的土壤治理思路延伸至固废治理、植物氮肥供给等领域。针对粉煤灰、电镀污泥、尾矿等含重金属固废，课题组正在探索稳定化、无害化和资源化利用，降低重金属浸出风险，并尝试将回收的金属或材料前驱体用于新材料制备。同时，课题组还在探索相关资源的催化利用，以及利用空气中的氮气制备氮肥的潜在应用。未来，若这些研究方向能够进一步衔接，相关技术有望将农田修复、固废资源化与镁肥、氮肥供给联系起来，兼顾污染治理、资源利用和养分补充。
版权归原作者所有，如有侵权，请联系我们