農用地土壤污染的安全利用措施及應用
——以閩東北某廢棄礦山為例

蘭明鋒

(寧德市壽寧縣農業農村局，福建 壽寧 355500)

1 引言

農用地安全生產一直是國家關注的民生問題，確保農用地安全生產也一直是一個重點研究方向。礦產開發和化工企業生產的同時伴隨著向周邊環境排放污染物，特別是重金屬污染物。如礦區的尾礦礦渣[1]、化工企業廢水等。重金屬污染物的危害屬于累積效應。污染物難以被生物正常降解吸收，對生物危害性極大[2～4]。2016年，國務院印發《土壤污染防治行動計劃》，明確了當前和今后一段時期全國土壤污染防治工作的行動綱領；福建省出臺了《土壤污染防治行動計劃實施方案》(閩政〔2016〕45號)。因此，迫切需要建立礦區周邊土壤安全利用制度，本文以礦區周邊鎘和鉛污染土壤為例，采用石灰石類調節和種植結構調整措施為礦區周邊土壤修復提供實踐參考。

1.1 石灰調節

土壤酸化，強化重金屬結合態轉化為游離態的轉化[5]，游離態的重金屬小分子能被植物通過根系吸收。石灰石粉能中和土壤中的H+，提高土壤中的酸堿性，與游離重金屬離子形成沉淀物，降低游離態的重金屬離子[6,7]。

1.2 種植結構調整

對于重金屬吸收富集能力的差異，既存在于植物物種之間，也存在于同一物種的不同品種之間，即同時具有種間差異和種內差異。對于某些重金屬含量較高的區域，種植累積品種或非食用性農作物，能有效降低重金屬的危害[8]。如在鎘含量較高的區域可選中茭白、豇豆、四季豆、南瓜、玉米、絲瓜等重金屬鎘富集能力較低的作物替代白菜、萵苣等富集能力較強的蔬菜作物[9]；水果可種植葡萄、蘆柑等；水稻可選種谷優3301、黃華占、世紀137、甬優1540、浙優18，中浙優10號等替代深兩優5814、揚兩優6號、春優84、豐兩優1號、宜優99、泉珍10號、泰豐優3301、宜香2292、Y兩優1號、特優009等富集能力較強的品種。鉛含量較高的區域蔬菜可選種辣椒、黃瓜、苦瓜等；水稻選種甬優1540、甬優9號、中浙優10號、中浙優8號等品種[10]；飲品類作物可種植茶葉，據研究知，茶葉對于重金屬鉛的富集能力相對低[11]。在中度-重度的農田，種植食用性農產品難以保證農產的安全生產，因此常采用非食用性農作物或種植能源作物或非，如景觀苗木、花卉、甘蔗[12]。

2 安全利用方法

2.1 區域概況

本文選擇的區域為福建東北部某廢棄礦山周邊，依據表面徑流流向分為A、B，毗鄰礦區耕地為C區，共3個區域(圖1)。A區38952.8 m2耕地種植水稻，26680 m2耕地已改種植茶樹，358372.43 m2已改種非經濟作物；B區56028 m2耕地種植水稻，2668 m2耕地種植蔬菜，12006 m2耕地已種植茶樹，61964.3 m2耕地已改種非經濟作物；C區10005 m2耕地種植水稻，6670 m2耕地種植茶樹，22891.44 m2耕地已改種非經濟作物。

圖1 區域范圍分布

地勢從西北向東南傾斜，海拔400～800 m的山地多深谷。土壤以紅壤為主，黃壤為次，水稻土土層淺薄，肥力中下。氣候溫暖濕潤，夏無酷暑，冬無嚴寒，年平均氣溫在13～19 ℃之間，年降水量1911 mm，氣候垂直差異明顯。年平均氣溫15.1 ℃；≥10 ℃的積溫4249 ℃；無霜期235 d。

2.2 修復治理技術參數

耕地為鎘和鉛污染土壤，依據《福建省重金屬污染耕地安全利用技術指南》，采用石灰類調節。據調查，區域內歷史上曾有施用過石灰石粉,項目區采用石灰石粉(CaO≥52%，80目)(表1、表2)。

表1 AB區土壤調理劑用量一覽 kg/667 m2

表2 C區土壤調理劑用量一覽 kg/667 m2

2.3 石灰調節

每個種植區域都要嚴格按照實施方案及材料的使用說明進行施用。水稻和蔬菜均勻撒施在耕地地面，撒施后翻地混勻，確保土壤與土壤調理劑充分接觸，待平衡穩定一周后開始種植作物。常年種植地塊，均勻撒施在作物根系周邊，配合培土防止雨水等沖刷帶走調理劑。

A區有38952.8 m2耕地種植水稻，26680 m2耕地種植茶樹，施用12760 kg石灰石粉。B區有56028 m2耕地種植水稻，2668 m2耕地種植蔬菜，12006 m2耕地種植茶樹，施用19200 kg石灰石粉。C區10005 m2耕地種植水稻，6670 m2耕地種植茶樹，施用6250 kg石灰石粉。

2.4 種植結構調整+石灰調節

在輕度-中度-重度污染區域，采取種植結構調整+石灰調節技術。A區26680 m2耕地調整種植茶樹，施用石灰石粉4000 kg。B區12006 m2耕地調整種植茶樹，施用石灰石粉1800 kg。C區6670 m2耕地調整種植茶樹，施用石灰石粉2500 kg。

2.5 種植結構調整

A區有耕地358372.43 m2已改變種結構，現地塊處于休耕；B區有61964.3 m2耕地改變種植結構，現地塊處于休耕；C區有22891.44 m2耕地已實現退耕還林還草。

2.6 土壤和農產品監測

土壤-農產品協同監測是安全利用效果檢驗的關鍵步驟。在項目區內，參照《福建省受污染耕地安全利用總體工作方案》中推廣區布點密度(百畝3個點)布點。當季農作物收獲時，在采取石灰調節和種植結構調整+石灰調節措施監測地塊上采集農產品混合樣品及表層土壤混合樣品，農產品樣品檢測項目為鎘、鉛、汞、砷和鉻5個重金屬含量。在種植結構調整耕地采集1個土壤樣品(SN-6)。治理區域共計采集6個土壤樣品，5個農產品樣品(表3、圖2)。

表3 樣品采集匯總

圖2 采樣點位分布

3 結果分析

3.1 評價標準

《食品安全國家標準視頻中污染物限量》(GB2762-2017)；《茶葉中鉻、鎘、汞、砷及氟化物限量》(NY659-2003)；《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準(試行)》(GB 15618-2018)；《農產品產地土壤重金屬污染程度的分級》(DB35/T 859-2016)(表4～6)。

表4 農產品樣品重金屬含量限量值 mg/kg

3.2 結果分析

3.2.1 土壤環境分析

土壤樣品檢測結果顯示(表7)：土壤中全鉛含量范圍為123～294 mg/kg均高于風險篩選值低于風險管制值；全鎘含量范圍為0.23～7.36 mg/kg，除SN-1點位全鎘低于風險篩選值，其他點位均高于風險篩選值低于風險管制值；其余重金屬全量均低于風險篩選值。土壤中有效鉛含量范圍11.4～105 mg/kg，SN-1和SN-2點位有效鉛含量高于安全值(15 mg/kg)低于限制值(35 mg/kg)，SN-4、SN-5和SN-6有效鉛含量均高于限制值，其中SN-4點位有效鉛含量高于高危值(80 mg/kg)；SN-4點位有效鎘含量高于高危值(0.65 mg/kg)，SN-5和SN-6有效鎘含量高于安全值(0.14 mg/kg)低于限制值(0.3 mg/kg)。

表5 農用地土壤污染風險篩選值(旱地) mg/kg

表6 農產品產地土壤重金屬污染分級指標 mg/kg

表7 土壤樣品檢測結果一覽 mg/kg

3.2.2 農產品樣品分析

依據《食品安全國家標準 食品中污染物限量》(GB 2762-2017)中重金屬的限量值(簡稱限量值)進行評價，效果評估取樣農產品中重金屬鎘、汞、鉛、鉻、砷含量均低于限量值(表4與表8)。即農產品樣品超標率為0%。其中有效鎘含量處于高危級的點位SN-4，種植結構調整，茶葉中未出現重金屬超限量值的情況。

表8 農產品樣品檢測結果一覽 mg/kg

3.2.3 生物富集系數

生物富集系數為沉淀物中重金屬向地上部分轉移的效率，計算公式為[13]：

(1)

項目區鎘鉛污染修復效果以富集系數進行評價，富集系數越低，農產品中重金屬累積程度越低，修復效果越佳。項目區富集系數計算，植物重金屬含量以植物中可食部位的重金屬含量計，茶樹以茶葉中重金屬含量計，土壤重金屬含量以土壤中重金屬全量計。修復治理后，不同作物鎘的富集系數由大到小：蘿卜>上海青>芥菜>茶葉；不同作物鉛的富集系數由大到?。翰枞~>蘿卜>上海青=芥菜(圖3)。由農作物對鎘的富集系數知，修復治理后芥菜和茶葉富集系數遠小于蘿卜和上海青富集系數，修復治理效果相對較佳；農作物對鉛的富集系數知，修復治理后蘿卜、上海青和芥菜富集系數遠小于茶葉富集系數，蘿卜、上海青和芥菜治理效果相對較佳(圖3)。由農作物對鎘和鉛的富集能力來看，芥菜在鎘鉛復合污染區域修復治理效果最佳。

圖3 區域內的鎘鉛富集系數

4 結論

采用石灰調節等修復治理措施后，農用地實現農產品的安全生產，極大程度利用有限的耕地資源，為重點關注區農用地的安全生產提供實踐經驗。

(1)石灰調節措施，在輕度-中度污染區域，實際修復治理過程實現農產品的安全生產，根莖類和葉菜類蔬菜中重金屬含量均未超出食品重金屬含量的限量值。

(2)在中度-重度污染區域，通過種植結構調整+石灰調節措施實現農產品的安全生產。污染區域種植茶葉實現茶葉的安全生產，仍需繼續進行管控，施用石灰石(或牡蠣殼、或白云石)，不施酸性肥料；優化施肥品種，磷肥可以施用鈣鎂磷肥，新鮮有機肥不宜直接施入土壤，以免提高土壤重金屬活性。

(3)修復治理后，農作物對鎘和鉛的富集系數總體較低。鎘污染區域修復治理效果最佳的作物是茶葉；鉛污染區域修復治理效果最佳的作物是上海青和芥菜；鎘鉛復合污染區域修復治理效果最佳的作物是芥菜。