针对稻田土壤镉污染形势严峻，稻米镉超标问题突出，现有修复技术存在长效性差、成本高等问题。湖南省地质院组织湖南省地球物理地球化学调查所及其地球化学过程与资源环境效应湖南省重点实验室，在省生态环境厅、省自然资源厅多个科研、试点、示范及推广项目的支持下，研发形成了“湘地”稻田土壤镉污染修复系列技术，已申报国家专利3项，授权专利3项。

一、“湘地”技术开发

2014年，通过实施《湖南富硒耕地质量提升技术研究》项目，从3种天然多孔矿物中优选出沸石，其水稻的Cd富集系数降低25.19%，作为改性多孔钝化剂基础。其后，在耕地质量提升技术研究与示范项目中，形成了改性多孔矿物“湘地1号”复合钝化剂。

示范施工现场航拍

2019年，受湖南省农业资源与环境保护管理站委托，开展了《稻米超标地质地球化学成因研究》，发现天然含铁矿物风化产生铁氧化物，能够有效钝化稻田土壤镉。在重点实验室镉污染修复试验田（土壤镉含量范围为1.357~1.612mg/kg）实施“农用地土壤污染风险管控与修复试点”项目，进一步优化“湘地1号”配方，稻米镉含量均值由1.300mg/kg降至0.189mg/kg，降低率85.5%。同时，基于铁基矿物风化稳定机理，提出以活性铁氧化物为主要组分的“湘地2号”复合钝化剂。其后，在“湘地2号”大田实验中，优化其配方，稻米镉含量均值由0.981mg/kg降至0.177mg/kg，降低率82.0%。

二、“湘地”技术原理

研究表明，稻田土壤中“高活性镉”易被水稻吸收，导致稻米镉超标。团队以多孔介质固定封存、铁基矿物风化稳定等机理为基础，研发了以改性多孔矿物、活性铁氧化物等为主要组分的“湘地”系列复合钝化剂，可降低土壤中镉的活性，大幅减少土壤镉“进入”水稻。多孔介固定封存基于多孔介质独特的孔隙结构和表面特性，通过物理吸附、离子交换等作用固定封存镉。铁基矿物风化稳定技术通过加速天然含铁矿物风化，促进铁氧化物生成，由共沉淀与包裹、离子交换、表面络合及吸附等作用生成稳定态含镉铁氧化物。

“湘地Ⅰ号“修复技术发明专利证书

“湘地Ⅱ号”修复技术发明专利证书

三、“湘地”技术应用及效果

2021年，在湖南省某地镉污染农田安全利用示范项目中，采用“湘地1号”技术进行2679.63亩稻田镉污染修复，稻米镉达标率由12.5%提高至100%，当年稻米镉含量均值由0.39mg/kg降低至0.087mg/kg，降低77.7%，次年稻米镉含量均值降至0.052mg/kg，降低86.7%。

2023年，继续应用该技术进行6750亩稻田镉污染修复，稻米镉达标率由39.8%提高至94.7%，当年稻米镉含量均值由0.436mg/kg降低至0.107mg/kg，降低75.5%。

重点实验室试验田

2019年，在重点实验室试验田，一次性投加复合钝化剂“湘地1号”和“湘地2号”技术，进行效果长效性跟踪，建立了土壤重金属污染防治技术实验基地。截至2024年末，共进行5年10季连续监测，稻米镉含量降低比例稳定维持在78%~85%，稻米镉含量稳定达标。

通过上述实践，“湘地”稻田土壤镉污染修复技术已然成熟，呈现降镉效果显著、适宜性好、长效性突出的特点。

四、“湘地”技术效益分析

经实践测算，“湘地”技术一次性综合实施成本低于2000元/亩，按成效最低保持5年计，单季成本低于200元/亩，且有修复严格管控类土壤的应用前景。

安全利用工程施工现场照

总之，经连续实施管控修复试点、安全利用示范与推广，“湘地”技术彰显了其长效显著、总体成本低、投入产出收益高、气候适应性与区域适应性强、不干扰农户种植习惯、抗风险能力强等诸多优势。若全面推广该技术，将为我省镉污染修复节约大量成本，助力农民增产增收，有望彻底解决粮食安全问题，保障人民群众健康，社会效益和生态效益可观。（文/徐雪生）