為耕保提質建言獻策
——耕地重金屬污染生態風險評判的新思路

□ 浙江省地質調查院 董巖翔

自然資源部門是耕地質量保護的主體，承擔著耕地質量的監督考核責任。耕地質量建設得好不好、保護得好不好，必須要用科學的標準來衡量。耕地質量不僅反映耕地種植的適宜性和產能，還反映耕地土壤環境和農產品安全的保證程度，這是耕地數量、質量、生態“三位一體”新格局構建的重要內涵。本文在已有研究的基礎上，提出“風險指數”的概念，試圖為耕地質量建設的監督考核提供依據，為農產品的安全防控提供一個建設性的參考視角。

一、耕地生態風險的由來

風險，是指可能發生的潛在或現實危險。就耕地而言，污染是引發風險的主因。耕地生態風險主要包括土壤環境質量風險和農產品安全風險兩部分。農產品是否安全，與土壤環境密切相關，農產品污染是耕地質量生態效應的最終體現。土壤中有毒有害重金屬對農產品的安全影響十分復雜。從理論上講，重金屬元素的生物地球化學特性，土壤重金屬的濃度、元素及離子間的相互作用，土壤理化性狀，作物種類及品種，耕作方式等都是引發風險的因素。

二、耕地生態風險的評價

大多數研究者把耕地生態風險的評價，集中在土壤污染對生態環境的評價方面，大都按生態危害作用的基本過程，即土壤重金屬累積（富集作用）—重金屬活化條件（土壤環境的改變）—生態效應（農產品及其他環境要素）的思路展開，進而建立風險評價指標，制定風險評價標準。這一思路是科學的，然而過于強調采用一個具體量值的評價，往往因缺乏可操作性而難以被管理者接受。

2018年，為實施農用地土壤環境質量分類管理的要求，原環境保護部、國家市場監督管理總局聯合發布了《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB15618-2018），要求以該標準為基礎進行土壤環境質量類別的劃分。即當土壤中污染物低于風險篩選值時，表明土壤污染風險低，可劃分為優先保護類；當污染物含量大于篩選值，等于或小于風險管制值時，表明土壤可能存在污染風險，可劃分為安全利用類；當大于風險管制值（Cd、Hg、As、Pb、Cr），表明可能存在食用農產品不符合質量安全標準等污染風險。

應當看到，這是基于國情制定的一個標準，也是土壤環境保護政策決策的結果。然而中國幅員遼闊，自然地理背景千差萬別，人類活動方式及強度也不盡相同，用該標準難以對耕地的風險做出科學的評判，尤其在調查程度較高的地區。故中國《土壤污染防治法》明確指出，“對國家土壤污染風險管控標準中已作規定的項目，可以制定嚴于國家土壤污染風險管控標準的地方土壤污染風險管控標準”。

三、浙江的研究

自2002年以來，浙江省地質調查院圍繞耕地安全及評價問題，開展了一系列研究工作，如耕地土壤重金屬元素的環境基準值與背景值研究、土壤重金屬元素的賦存形態研究、重金屬在土壤—作物系統的遷移轉化規律研究、耕地土壤重金屬安全限制值研究等，獲得了重要共識。

（一）土壤重金屬的濃度風險

土壤是作物生長的物質基礎，土壤中的重金屬通過作物根系的吸收、植物體內的運移，進而蓄積于食用器官（籽實、果實）。早在15年前的浙江省農業地質環境調查中，便對這一過程進行了研究。大量實測數據的統計分析表明，土壤與農產品中的重金屬在含量上存在明確的相關性。其中，土壤中的Cd與稻米、蘿卜、西紅柿、西蘭花、蒲瓜等多種農產品中的Cd存在顯著和極顯著的關系；土壤中的As與蘿卜、包心菜、油茶、柑橘等農產品中的As存在相關性；土壤中的Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Hg與毛豆等關系密切。之后，嘉興、金華等地區的研究也再次證明了這種規律的存在。由此可以認為，土壤是農產品重金屬蓄積的第一供體。土壤中重金屬的總量越高，對農產品安全的影響也越大，風險也越高。

（二）土壤重金屬的活性風險

重金屬元素在土壤環境中有多種存在形態（離子態、化合態、絡合態等），形態不同，遷移能力不同，生物毒性不同，其生態風險也不同。換言之，土壤環境風險不僅與重金屬元素的濃度有關，更大程度上取決于其活性，即活性越大，風險越大。

通 過 對 Cd、Hg、Pb、As、Cr這五個嚴格管控土壤重金屬元素形態組成的大數據分析發現，Cd在土壤環境中的活性（水溶態、離子交換態、碳酸鹽態）占比最高，達46.6%，依次為Pb占比8.6%、Hg占比2.2%、Cr占比1.7%、As占比1.6%。這也是Cd被列為最具風險元素的依據，故在耕地土壤環境風險評價中，Cd是一個關鍵性的指標。上述重金屬元素活性特征的揭示，為土壤環境風險評價提供了科學依據。

研究還表明，土壤重金屬元素的形態組成、總量和農產品重金屬含量之間，存在相關性。不同的元素、不同的形態組成，其相關性有明顯差別。如稻米中的Cd含量主要與Cd的水溶態、離子態有關；Pb、Ni等與水溶態有關；Hg主要與離子交換態有關。重金屬元素在土壤環境中的形態組成及活性特征，是判別土壤環境風險的又一重要指標。

（三）農產品重金屬累積風險

重金屬為一類有毒有害物質，非作物生長所必需。農產品的安全性是由其重金屬含量的高低來衡量的，而背景值是衡量的尺度。背景值是在一定時期、一定范圍內基本未受污染的正常值，它反映的是在自然狀態下作物本身所有的化學組成。

通過十余年的努力，浙江省地質調查院對全省的糧食作物（稻米等）和蔬菜類農產品進行了重金屬元素背景值的統計研究，形成了系列農產品的重金屬背景值（或平均值），為農產品污染的分析判斷提供了依據。這種判斷是以累積程度來揭示的，如根據農產品的背景值，將累積程度分為未累積、初步累積、明顯累積和顯著累積四個等級。不同的累積程度反映了不同程度的安全風險，即累積程度越高，風險越大，反之越小。當累積量達到或超過國家頒布的有關食品安全標準時，表明該農產品已被嚴重污染，不宜食用。

四、風險指數及應用

把復雜的問題簡單化，是技術成果應用轉化的原則之一。根據上述研究所揭示的科學內涵，可以將污染程度轉化為濃度風險、重金屬形態組成特征轉化為活性風險、污染物在農產品中含量的高低轉化為累積風險。這樣不僅可以用風險指數表征耕地生態風險的高低，也可以用該指數進行耕地質量生態保護的考核監督，這是一個新思路。

風險指數是相對安全背景的比數，用以揭示耕地在一定范圍內、一定時間內的質量安全狀態。通過這種由量綱向無量綱的轉化，可以根據比值的大小將耕地風險程度分為無風險、低風險和高風險三個級別。不同等級風險的響應是，無風險為安全、低風險應監測、高風險須管控。如引入三色管理，無風險為藍色、低風險為黃色、高風險為紅色，這樣更易被管理者所接受。

在應用風險指數對耕地質量進行管理時，還應考慮到耕地土壤重金屬污染風險的復雜性。這種復雜性在于不同重金屬元素、不同環境條件，其風險要素構成存在的差異性。大致有三種情況：一是農產品的安全既與土壤重金屬元素濃度有關，也與其活性有關，如Cd；二是農產品的安全與土壤濃度關系不大，但與其活性有關，如Ni、Cr、Ar等；三是農產品的安全與土壤濃度無關，如Hg等。針對不同的情況，抓住主因，便可予以精準施策，避免誤判和盲目性。

2019年，浙江省自然資源廳耕地保護監督處為加強耕地保護源頭監督，推出“創建優質土壤基地”活動，這是耕地保護提質的創新性實踐，是實現耕地土壤環境質量分類管理的有益探索。優質土壤首先是安全的，浙江省“711”土地質量地質調查工程地球化學大數據，可以為優質土壤的評價提供有力的技術支持。同時，優質土壤基地建設，也為地質調查成果的轉化提供了新的思路和切入點。