威寧部分耕地土壤與農(nóng)產(chǎn)品5種重金屬的風(fēng)險(xiǎn)狀況及管控對(duì)策

文虹瓊， 胡建華， 趙玉文

(威寧自治縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局， 貴州 威寧 553100)

土壤是保障人類食物數(shù)量安全和質(zhì)量安全最重要的自然資源，也是生態(tài)和環(huán)境保護(hù)的重要對(duì)象。據(jù)《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》，我國(guó)重金屬污染土壤已占全國(guó)土地面積的約20%[1]。農(nóng)作物種植在重金屬污染的土壤上，會(huì)通過(guò)吸收富集在食用部位，進(jìn)而危害人體健康[2-4]。因此，掌握區(qū)域農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤和產(chǎn)品中重金屬的含量狀況，為區(qū)域農(nóng)產(chǎn)品重金屬風(fēng)險(xiǎn)管控提供依據(jù)具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 威寧縣概況

威寧縣位于貴州省西北部，國(guó)土面積6 298 km2，平均海拔2 200 m，年日照時(shí)數(shù) 1 812 h，年降雨量 926 mm，夏季平均氣溫18 ℃。2020年轄41個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)( 街道)，耕地面積2 522.7 hm2，土壤類型有黃棕壤、棕壤、黃壤、紫色土、石灰土等。常年種植的主要農(nóng)作物有玉米、馬鈴薯、蔬菜、水果、烤煙等。其中常年玉米播種面積4.33萬(wàn)hm2，馬鈴薯播種面積13.33萬(wàn)hm2，蔬菜種植面積2.67萬(wàn)hm2，烤煙種植面積1.67萬(wàn)hm2，其他雜糧種植面積1.2萬(wàn)hm2，水果種植面積2萬(wàn)hm2。威寧縣從2015年開(kāi)始承擔(dān)縣級(jí)地力變更調(diào)查工作，2017年始參與省級(jí)土壤污染調(diào)查、耕地分類管理、生產(chǎn)障礙修復(fù)等工作。

1.2 土壤樣品采集、制樣

土壤樣品采集時(shí)間分別為2018年10月，2019年10月。方法按照《綠色食品產(chǎn)地環(huán)境調(diào)查、監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)規(guī)范》(NY/T 1054)，根據(jù)《威寧縣土地利用現(xiàn)狀圖》采用網(wǎng)格布點(diǎn)法布設(shè)采樣點(diǎn)位，并在采樣時(shí)根據(jù)地物地貌和耕作實(shí)際適當(dāng)修正點(diǎn)位，每個(gè)點(diǎn)位代表面積666.7 hm2。待作物收獲后，用 GPS 記錄各個(gè)樣點(diǎn)的地理坐標(biāo)，每個(gè)樣點(diǎn)按“S”形取樣法選擇5個(gè)點(diǎn)取 0～20 cm 耕作層土樣混合，用“十字四分法”留樣1 kg。每年共采集 378個(gè)樣品，覆蓋全縣25.23 萬(wàn)hm2的耕地面積。采集的土壤樣品去除植物殘枝和石塊，在自然條件下風(fēng)干，用行星式球磨機(jī)磨碎后過(guò) 100 目尼龍篩，將過(guò)篩后的粉末混合均勻后裝入聚乙烯塑料袋中備用。

1.3 農(nóng)產(chǎn)品樣品采集

2020年在威寧縣轄區(qū)所有鄉(xiāng)鎮(zhèn)布點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)位代表66.7 hm2，于玉米、馬鈴薯、蔬菜、水果收獲期，根據(jù)布點(diǎn)點(diǎn)位的地塊形狀，采用對(duì)角線法或棋盤法或蛇形法或梅花點(diǎn)法選擇5個(gè)點(diǎn)采樣樣品2 kg。共計(jì)采集農(nóng)產(chǎn)品3 800件(各類產(chǎn)品采樣數(shù)量見(jiàn)表6)進(jìn)行檢測(cè)分析。

1.4 指標(biāo)測(cè)定方法

土壤樣品鉛、鎘、鉻含量按 NY/T 1613-2008 方法檢測(cè) ，砷含量采用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀檢測(cè)，汞含量采用F732測(cè)汞儀或原子熒光光度計(jì)檢測(cè)，pH 按 NY/T 1121.2-2006方法檢測(cè) 。

農(nóng)產(chǎn)品鉛、鎘、鉻、砷含量按《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中多元素的測(cè)定》(GB 5009.268-2016)方法檢測(cè)，汞含量按《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中總汞及有機(jī)汞的測(cè)定》(GB 5009.17-2014)方法檢測(cè)。

1.5 重金屬風(fēng)險(xiǎn)分類評(píng)價(jià)

1.5.1 土壤 根據(jù)土壤樣品中重金屬含量，對(duì)照《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB 15618-2018)[5]中的篩選值(表1)和管制值(表2)限量，將土壤風(fēng)險(xiǎn)程度分為優(yōu)先保護(hù)類、安全利用類和嚴(yán)格管控類3類。其中優(yōu)先保護(hù)類為內(nèi)梅羅指數(shù)小于1的未污染耕地，安全利用類為內(nèi)梅羅指數(shù)1～2的輕度污染耕地，嚴(yán)格管控類為內(nèi)梅羅指數(shù)2～3的中度污染地和大于3的重度污染耕地。

表1 GB 15618-2018規(guī)定的農(nóng)用地土壤5種重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值

表2 GB 15618-2018規(guī)定的農(nóng)用地土壤5種重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)管制值

1.5.2 農(nóng)產(chǎn)品 根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品樣品中重金屬含量，按照《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》(GB 2762-2017)標(biāo)準(zhǔn)分類(表3)評(píng)價(jià)。

表3 《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》(GB 2762-2017)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 威寧土壤樣品中重金屬風(fēng)險(xiǎn)狀況

由表4可見(jiàn)，2018年威寧耕地土壤樣品中5種重金屬綜合超過(guò)風(fēng)險(xiǎn)管控值的點(diǎn)位有106個(gè)，5種重金屬綜合優(yōu)先保護(hù)類耕地占3.70%，安全利用類耕地占68.25%，嚴(yán)格管控類耕地占28.04%。其中：?jiǎn)雾?xiàng)鎘超過(guò)風(fēng)險(xiǎn)管控值的點(diǎn)位有104個(gè)，單項(xiàng)鉛超過(guò)風(fēng)險(xiǎn)管控值的點(diǎn)位有2個(gè)，單項(xiàng)汞、砷、鉻超過(guò)風(fēng)險(xiǎn)管控值的點(diǎn)位為0個(gè)。2019年威寧耕地土壤樣品中5種重金屬綜合超過(guò)風(fēng)險(xiǎn)管控值的點(diǎn)位有104個(gè)，5種重金屬綜合優(yōu)先保護(hù)類耕地占8.99%，安全利用類耕地63.49占%，嚴(yán)格管控類耕地占27.51%。其中：?jiǎn)雾?xiàng)鎘超出風(fēng)險(xiǎn)管控值的點(diǎn)位有104個(gè)，鎘、鉛元素均超出風(fēng)險(xiǎn)管控值的點(diǎn)位有2個(gè)。對(duì)比分析2018年、2019年威寧耕地土壤樣品中5種重金屬的檢測(cè)數(shù)據(jù)可見(jiàn)：一是威寧采樣區(qū)域的耕地以安全利用類為主，約占63%；二是威寧采樣區(qū)域的耕地土壤中5種重金屬的超標(biāo)元素主要是鎘；三是威寧采樣區(qū)域的優(yōu)先保護(hù)類耕地占例呈增加趨勢(shì)，而安全利用類和嚴(yán)格管控類耕地呈減少趨勢(shì)。

表4 威寧耕地土壤樣品中5種重金屬的各類個(gè)數(shù)及5種綜合占比

2.2 威寧土壤樣品中鎘污染狀況

由表5可見(jiàn)，威寧耕地土壤樣品中鎘含量為重污染級(jí)別的點(diǎn)位2018年為20個(gè)、2019年為15個(gè)，2019年較2018年減少5個(gè)、占比下降1.32百分點(diǎn)；為中污染級(jí)別的點(diǎn)位2018年為26個(gè)、2019年為19個(gè)，2019年較2018年減少7個(gè)、占比下降1.85百分點(diǎn)；為輕污染級(jí)別的點(diǎn)位2018年為78個(gè)、2019年為70個(gè)，2019年較2018年減少8個(gè)、占比下降2.08百分點(diǎn)；為非污染級(jí)別的點(diǎn)位2018年為254個(gè)、2019年為274個(gè)，2019年較2018年增加20個(gè)、占比上升5.29百分點(diǎn)。說(shuō)明鎘污染耕地面積有一定程度降低。

表5 威寧2018年、2019年耕地土壤樣品中各級(jí)鎘污染數(shù)量 個(gè)

2.3 威寧農(nóng)產(chǎn)品樣品中重金屬風(fēng)險(xiǎn)狀況

由表6可見(jiàn)，威寧2020年采集的3 800件農(nóng)產(chǎn)品樣品中，屬于安全等級(jí)1ZH(5)的有3 487件，總合格率為91.76%；屬于安全等級(jí)2ZH(5)的有313件，總超標(biāo)率為8.24%。超標(biāo)樣品中，鎘超標(biāo)的有309件，超標(biāo)率為8.13%；鉛超標(biāo)的有6件，超標(biāo)率為0.16%；砷、汞、鉻超標(biāo)的無(wú)。說(shuō)明威寧農(nóng)產(chǎn)品樣品中重金屬超標(biāo)元素主要是鎘，其次是鉛，砷、汞、鉻元素在農(nóng)產(chǎn)品樣品中均未有超標(biāo)現(xiàn)象。

表6 威寧2020年農(nóng)產(chǎn)品樣品中5種重金屬超標(biāo)情況

按農(nóng)產(chǎn)品類型分，超標(biāo)率是馬鈴薯>果菜類>玉米>塊莖(根)類>葉菜類>水果類。其中：在2 568件玉米樣品中，5種重金屬綜合超標(biāo)的有175件，其中鎘超標(biāo)點(diǎn)位171個(gè)、鉛超標(biāo)點(diǎn)位5個(gè)、鎘和鉛同時(shí)超標(biāo)點(diǎn)位1個(gè)，汞、砷、鉻均未超標(biāo)，5種重金屬綜合合格率為93.2%，超標(biāo)率為6.8%；在715件馬鈴薯樣品中，鎘超標(biāo)點(diǎn)位102個(gè)，鉛超標(biāo)點(diǎn)位1個(gè)，汞、砷、鉻均未超標(biāo)，5種重金屬綜合合格率為85.6%，超標(biāo)率為14.4%；在131件葉菜類樣品中，鎘超標(biāo)點(diǎn)位3個(gè)，超標(biāo)品種均為白菜，5種重金屬綜合合格率為97.7%，超標(biāo)率為2.3%；在198件塊莖(根)類蔬菜樣品中，鎘超標(biāo)點(diǎn)位13個(gè)，5種重金屬綜合合格率為93.4%，超標(biāo)率為6.6%；在129件果菜類樣品中，鎘超標(biāo)點(diǎn)位有18個(gè)，5種重金屬綜合合格率為86%，超標(biāo)率為14.0%;在59件水果類樣品中，鎘超標(biāo)點(diǎn)位1個(gè)，5種重金屬綜合合格率為98.3%，超標(biāo)率為1.7%。

2.4 威寧各類農(nóng)產(chǎn)品樣品中鎘超標(biāo)狀況

由表7可見(jiàn)，威寧各類超標(biāo)農(nóng)產(chǎn)品樣品中，玉米鎘超標(biāo)為0.100～1.060 mg/kg、超標(biāo)1～10倍，鉛超標(biāo)為0.216～1.140 mg/kg、超標(biāo)1～5.7倍；馬鈴薯鎘超標(biāo)為0.10～0.20 mg/kg、超標(biāo)1～2倍，鉛超標(biāo)為0.294 mg/kg、超標(biāo)1.47倍；葉菜類鎘超標(biāo)為0.246～0.324 mg/kg、超標(biāo)1.23～1.6倍，無(wú)鉛超標(biāo)樣品；塊莖(根)菜類鎘超標(biāo)為0.105～0.360 mg/kg、超標(biāo)1～3.6倍，無(wú)鉛超標(biāo)樣品；果菜類鎘超標(biāo)為0.105～0.586 mg/kg、超標(biāo)1～5.86倍，無(wú)鉛超標(biāo)樣品；水果類鎘超標(biāo)為0.128 mg/kg、超標(biāo)2.56倍，無(wú)鉛超標(biāo)樣品。

表7 威寧2020年農(nóng)產(chǎn)品樣品中鎘含量

按照鎘含量平均值劃分(表8)，各類農(nóng)產(chǎn)品樣品中鎘含量是果菜類>馬鈴薯>葉菜類>玉米>塊莖(根)類>水果類。按照《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》(GB 2762-2017)分類評(píng)價(jià)，威寧產(chǎn)水果幾乎不超標(biāo)，僅1件超標(biāo)；馬鈴薯、葉菜類有輕微超標(biāo)；塊莖(根)類、果菜類超標(biāo)嚴(yán)重，但僅限辣椒、魔芋及少數(shù)蘿卜；玉米極端超標(biāo)值最高，但是總量超標(biāo)率最低。

表8 威寧各類農(nóng)產(chǎn)品樣品中鎘含量

對(duì)3 800件農(nóng)產(chǎn)品樣品與采集耕地類別進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，采集于優(yōu)先保護(hù)類耕地上的1 426件農(nóng)產(chǎn)品的重金屬超標(biāo)率為8.7%，采集于安全利用類耕地上的883件農(nóng)產(chǎn)品的重金屬超標(biāo)率為5.7%，采集于嚴(yán)格管控類耕地上的農(nóng)產(chǎn)品1 491件農(nóng)產(chǎn)品的重金屬超標(biāo)率為9.4%。說(shuō)明無(wú)論是污染或是未污染耕地上種植的農(nóng)產(chǎn)品均會(huì)出現(xiàn)部分重金屬超標(biāo)的情況，這種現(xiàn)象已有較多報(bào)道[6-7]。

3 強(qiáng)化威寧土壤與農(nóng)產(chǎn)品重金屬風(fēng)險(xiǎn)管控的對(duì)策

3.1 嚴(yán)格控制污染源

采取限制性措施，嚴(yán)控工礦企業(yè)污染耕地。一是嚴(yán)格控制在優(yōu)先保護(hù)類耕地集中區(qū)域新建有色金屬礦采選、有色金屬冶煉、化工、焦化、電鍍、電子廢物拆解等企業(yè)進(jìn)駐。二是禁用污水灌溉，農(nóng)田慎用重金屬含量偏高的污泥和規(guī)模養(yǎng)殖殖場(chǎng)產(chǎn)出的畜禽糞污。三是化肥農(nóng)藥大量長(zhǎng)期使用會(huì)導(dǎo)致土壤酸粘化，土壤pH降低，有機(jī)質(zhì)含量減少，重金屬活性增高，要嚴(yán)格控制化肥、農(nóng)藥施用[8-9]。

3.2 對(duì)污染土壤進(jìn)行修復(fù)

威寧縣大部分土壤屬于酸性土，且均為旱地，無(wú)水田。一是施用石灰調(diào)節(jié)土壤pH，降低土壤重金屬活性[10]。二是篩選適合區(qū)域種植且對(duì)重金屬低吸收積累的作物品種[11]。三是增施有機(jī)肥，選用重金屬含量低的優(yōu)質(zhì)肥料，提高土壤對(duì)重金屬的固定吸附能力，降低重金屬活性。四是施用海泡石、改性膨潤(rùn)土、坡縷石(凹凸棒有機(jī)肥)、生物炭、炭基有機(jī)肥等土壤調(diào)理劑或鈍化劑，實(shí)現(xiàn)對(duì)污染土壤重金屬的鈍化和阻斷。

3.3 調(diào)整種植結(jié)構(gòu)

一是對(duì)污染較嚴(yán)重區(qū)域采用退耕還林還草，劃定特定農(nóng)產(chǎn)品嚴(yán)格管控區(qū)方式減少食用農(nóng)產(chǎn)品種植。二是對(duì)輕、中度污染區(qū)域采用深翻耕、品種調(diào)整、優(yōu)化施肥、葉面調(diào)控、鈍化材料、輪作休耕、加強(qiáng)土壤和農(nóng)產(chǎn)品監(jiān)測(cè)等單項(xiàng)或復(fù)合重金屬污染耕地綜合治理技術(shù)，控制土壤中重金屬總含量以及有效性含量，進(jìn)而降低農(nóng)作物對(duì)重金屬的吸收積累量。