科學認識和防治耕地土壤重金屬污染

農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量安全是農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的第一道關口，直接影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量。然而，近年來我國部分地區(qū)土壤重金屬污染問題日益凸顯，已成為影響農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量，進而影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的突出問題。

如何科學認識和客觀評價我國農(nóng)業(yè)土壤及主要農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，并開展有效的保護和防治工作，盡快地把耕地土壤重金屬污染的危害降到最低程度，已成為政府、公眾和科學界共同高度關注的話題和十分緊迫的任務。

相對于大氣和水體等污染，土壤重金屬污染有其特殊的復雜性、隱蔽性、滯后性和長期性，需要對其成因、擴散途徑和生態(tài)效應進行客觀、全面和科學的分析，在此基礎上采取針對性的防控和治理措施。

1. 土壤重金屬污染的復雜性

1.1 土壤重金屬來源的復雜性

土壤重金屬污染的復雜性，首先體現(xiàn)在土壤重金屬污染來源十分復雜。人類的各種生產(chǎn)和生活活動，尤其是在工業(yè)化、城鎮(zhèn)化快速發(fā)展過程中，粉塵、工業(yè)污水和垃圾、汽車尾氣等廢棄物排放量顯著增加，這些廢棄物中含有的Cd、Cr、Pb、Cu、As等重金屬，通過各種途徑遷移、擴散進入土壤，導致表層甚至深層土壤重金屬元素不同程度的富集，成為土壤退化的重要表現(xiàn)形式。

一些礦山在開采、加工和冶煉過程中廢渣和尾礦等隨意堆放導致其中的重金屬直接或間接進入土壤，是耕作土壤重金屬重度污染的最主要原因。

大氣沉降和污水灌溉則是城市工業(yè)和交通源重金屬進入耕作土壤的最主要途徑，尤其是Cd、As、Sb、Pb和Ni 等元素。根據(jù)我國學者的估算結(jié)果，目前各種人為來源Cd的輸入導致我國農(nóng)田耕層土壤（0～20cm）Cd的年平均增量為4μg/kg，如果不采取有效的管控措施，這種幅度的持續(xù)增加足以在幾十年的時間內(nèi)使得大部分無污染的土壤Cd含量達到超標水平。

同時，由于礦化和一些特殊的地質(zhì)作用，自然因素也會導致一些地區(qū)土壤母質(zhì)中重金屬呈現(xiàn)高度富集的現(xiàn)象。

20世紀80年代進行的中國土壤元素背景值調(diào)查結(jié)果表明，不同類型母質(zhì)上發(fā)育的土壤，其重金屬含量的差異很大，如As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni和Pb等元素在基性火成巖和石灰?guī)r母質(zhì)發(fā)育的土壤中的平均含量大大高于風沙母質(zhì)土壤。

由于地質(zhì)成因（主要與超基性火成巖有關）導致的土壤重金屬富集現(xiàn)象，是我國南方地區(qū)土壤中Cr、Cu、Ni、Zn等元素含量在大尺度上發(fā)生分異的重要原因。

1.2 土壤重金屬污染評價的復雜性

受成土過程及土壤質(zhì)地、有機質(zhì)含量、pH、Eh等環(huán)境條件的影響和制約，來自母質(zhì)和通過各種途徑進入土壤中的人為源重金屬以多種不同形態(tài)存在，且不同形態(tài)重金屬的生物有效性差異極大。

我國幅員遼闊，土壤類型多樣，不同類型土壤對重金屬的環(huán)境容量也有顯著差別，加之區(qū)分土壤中自然和不同人為來源重金屬的技術(shù)難度較大，進一步增加了土壤重金屬污染評價的復雜性。

土壤–作物系統(tǒng)中的重金屬遷移是一個復雜過程，除受土壤中重金屬含量、形態(tài)及環(huán)境條件的影響外，不同類型農(nóng)作物吸收重金屬元素的生理生化機制各異，因而有不同吸收和富集重金屬的特征。

即使是同一類型的農(nóng)作物，不同品種間富集重金屬的能力也有顯著差異。此外，農(nóng)田灌溉方式、灌溉時間、施肥方式和田間管理等農(nóng)藝措施都會影響作物對產(chǎn)地土壤中重金屬的吸收。

這些因素均決定了農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬含量與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量之間并非簡單的直接對應關系。

我國目前所執(zhí)行的《土壤環(huán)境質(zhì)量標準》（GB15618-1995），在我國農(nóng)業(yè)資源環(huán)境保護中發(fā)揮了積極作用，但由于當時研究水平和數(shù)據(jù)資料積累等因素的限制，主要以土壤重金屬全量為依據(jù)，沒有充分考慮我國土壤類型、作物類型、耕作制度和農(nóng)藝管理措施的多樣性和差異性，不能滿足我國農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)的需要，其科學性和可操作性亟待改進和完善。

事實上，全國農(nóng)業(yè)環(huán)境保護監(jiān)測結(jié)果表明，按現(xiàn)行土壤環(huán)境質(zhì)量標準和食品安全國家標準，“土壤重金屬超標而農(nóng)產(chǎn)品不超標”與“土壤重金屬不超標而農(nóng)產(chǎn)品卻超標”的現(xiàn)象時有發(fā)生。

例如，對全國無公害農(nóng)產(chǎn)品基地縣環(huán)境質(zhì)量評價結(jié)果表明，南方部分土壤重金屬高背景值地區(qū)，有的重金屬全量超過了國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標準，但多年來生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品一直是安全的，甚至是出口創(chuàng)匯的主打產(chǎn)品，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量經(jīng)得起發(fā)達國家的嚴格檢驗。

此外，土壤屬性的空間異質(zhì)性決定了土壤重金屬含量在空間上的分異并隨著研究尺度、采樣密度和采樣方法的不同而有著不同的表現(xiàn)。

目前國內(nèi)已開展了大量土壤重金屬污染的調(diào)查和評價工作，但目前大尺度的調(diào)查和評價主要集中在人口密集、經(jīng)濟發(fā)達的東部和中部地區(qū)，小尺度上的研究大多針對工礦和冶煉廠區(qū)周邊地區(qū)、城郊蔬菜地等，對農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)耕地重金屬現(xiàn)狀的調(diào)查和分析相對較少，而且由于調(diào)查目的不同、研究方法和評價標準的差異，評價結(jié)果的宏觀代表性值得商榷。

這在客觀上造成了對我國部分地區(qū)土壤重金屬污染狀況估計過高的結(jié)果。因此，要科學認識和正確對待現(xiàn)行土壤重金屬污染調(diào)查結(jié)果。

一方面要高度重視土壤保護、積極開展有效防治工作；另一方面也不必談“污”色變，夸大我國土壤重金屬污染范圍、程度和危害。

1.3 土壤重金屬污染治理的艱巨性

過去部分行業(yè)的環(huán)保工作者把土壤作為污染物的消納場所，過高估計了土壤的自凈能力，實際上土壤是寶貴的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，其環(huán)境負載容量是有限的，必須加以保護，防治重金屬逐步累積。

各種來源的重金屬一旦進入土壤，除少部分可通過植物吸收和水循環(huán)（或揮發(fā)）移出外，其在土壤中的滯留時間極長。

前人研究結(jié)果表明，溫帶氣候條件下，Cd在土壤中的駐留時間75～380年，Hg為500～1000年，Pb、Ni和Cu為1000～3000年。

一些土壤遭重金屬污染后，往往需要花費很大的代價才能將污染降到可接受的水平，而且根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)水平，很難完全避免在修復等治理過程中派生的二次污染等負面影響。

土壤修復技術(shù)研究雖已開展多年，但縱觀已有的研究成果，多數(shù)只限于實驗室水平或田間小試階段，達到現(xiàn)場大規(guī)模應用和商業(yè)化推廣的成套技術(shù)不多。

即使有少數(shù)現(xiàn)場修復工作獲得成功，也往往由于成本太高或技術(shù)不穩(wěn)定而難于復制和推廣，尚沒有一項特殊的技術(shù)具有普遍適用性。

目前的各種物理修復、化學修復和生物修復方法雖然不少，但大多是針對某一類型重金屬污染，能同時有效修復多種重金屬污染土壤的方法鮮有報道，而污染區(qū)尤其是礦山開發(fā)導致的污染往往是多種重金屬元素的復合污染。

目前農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬污染治理和修復面臨的難點很多，有些是技術(shù)經(jīng)濟成本高，如用客土法等；有的時間長，如超積累植物吸收重金屬方法需要幾十年乃至上百年時間。

而且，我國的農(nóng)田土壤重金屬污染治理絕大多數(shù)是在不中斷農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的條件下進行，進一步加大了修復的難度。這些因素都制約了土壤重金屬污染治理技術(shù)的有效運用。

不過，雖然重金屬污染土壤修復治理難度大，但也不是不可防、不可控的。事實上，我國近年來在一些重點地區(qū)開展的一些以農(nóng)藝措施為主的土壤重金屬污染綜合治理試驗示范，如農(nóng)業(yè)部、財政部在湖南水稻Cd污染地區(qū)實施推廣的“VIP+n”稻米Cd污染控制技術(shù)模式，治理成效顯著。

2. 耕地土壤重金屬污染防控對策

土壤重金屬污染的極端復雜性，決定了污染防治工作的長期性和艱巨性。總的原則是在堅持科學認識、統(tǒng)籌規(guī)劃、綜合防治、分類指導、治用結(jié)合基礎上，切實處理好3個關系：

一是防治與生產(chǎn)的關系，切實加強耕地資源保護和重金屬污染防控，防止耕地不科學、不合理的非糧化、非農(nóng)化傾向。二是內(nèi)源污染與外源污染防治的關系，從流域、區(qū)域的尺度防控污染源，高度重視農(nóng)業(yè)內(nèi)源重金屬污染的防治。三是科研先行與技術(shù)審慎應用的關系，要穩(wěn)中求進。

為實現(xiàn)科學認識耕地土壤重金屬污染狀況，并開展有效的防控，必須重點解決以下問題。（待續(xù)）