基于風險的農田鎘污染綜合管理實踐與思考

黃伯軍，陳克云，紀雄輝，謝運河

（1. 湖南省農業對外經濟合作中心，湖南 長沙 410005；2. 湖南省農業環境生態研究所，農業農村部長江中游平原農業環境重點實驗室，農田土壤重金屬污染防控與修復湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410125）

湖南是一個農業大省，自古以來就享有“九州糧倉”和“魚米之鄉”的美譽。湖南是全國聞名的有色金屬之鄉，有色金屬采選開發已有數百年歷史，耕地重金屬污染歷史包袱沉重[1]。湖南重金屬污染事件頻發，尤其是以2013年“鎘米風波”為代表的污染事件極大沖擊了湖南乃至整個南方稻米產業的健康發展[2-3]。基于此，2015年湖南啟動了以控制農產品超標風險為核心，全面管控農田環境風險、安全生產合格農產品為目標的世界銀行貸款湖南省農田污染綜合管理項目（簡稱世行項目）[4]。世行項目借鑒并引進國內外農田重金屬污染風險管理經驗，在對重金屬污染農田進行全面風險評估的基礎上制定綜合管理方案，開展污染風險分級分區的精準治理，實現污染農田的可持續安全生產，并為大面積重金屬污染農田的安全利用提供基于風險的綜合管理經驗。

1 項目實施過程

1.1 實施區域

世行項目涉及湘西自治州吉首市、保靖縣、花垣縣、永順縣，張家界市永定區、慈利縣，懷化市中方縣，益陽市安化縣，衡陽市衡陽縣、衡南縣，永州市冷水灘區、祁陽縣，郴州市臨武縣、宜章縣共14個縣市區。在2015—2017年對項目縣進行充分摸底與調研的基礎上，慈利縣、衡南縣、衡陽縣、永定區等4個項目區于2018年率先啟動示范工作，示范面積413.33 hm2；2019年擴大到9個縣市區，示范面積3 296.34 hm2；2020年14個項目縣全部啟動，示范面積6 050.54 hm2；2021年所有項目區整體推進，實施面積擴大到9 490.59 hm2（表1）。

表1 各項目區2018—2021年實施面積情況 （hm2）

1.2 監測指標與檢測方法

土壤全鎘采用HNO3-HClO4-HF（5∶1∶2，V/V）消煮，樣品消煮完全后趕酸至近干，加少量稀硝酸溶液溶解后轉移定容；糙米鎘采用HNO3-H2O2（5∶2，V/V）微波消煮；土壤有效態鎘含量采用DTPA（二乙三胺五醋酸）提取方法進行，稱10.00 g過20目篩的土樣，加入DTPA浸提液50 mL，震蕩2 h后過濾，稀釋20倍后待用。所有樣品鎘含量使用ICP-MS（iCap-Q，美國Thermo公司）進行測定。

1.3 污染風險分級

根據稻米鎘含量計算稻米重金屬鎘污染指數（Ei），并結合稻米鎘污染風險指數確定風險等級和技術對策（表2）。

表2 稻米鎘污染風險分級與技術對策

式中：Ei表示農產品中鎘的單因子指數；Ai表示農產品中鎘的實測濃度；S'i表示農產品中鎘的限量標準值。

1.4 污染農田分區治理

基于項目區稻米鎘含量的空間分布特征，綜合考慮土壤理化性質的空間分布差異以及地理地形條件、水系和污染源分布特征等對項目區進行治理單元的劃分。原則上，每個治理單元內土壤和植物的鎘含量變異系數一般不超過30%，但為施工方便，完全成片的區域可根據情況適當放寬；片區內土壤理化性質要求基本一致，重點考慮土壤pH值，各田塊與平均值相差不超過0.25個單位。

針對每個治理單元，以稻米鎘達標為目的，以稻米鎘超標為主預警評價指標，分別對土壤鎘污染風險、稻田污染源風險、稻田生產管理風險等進行風險分級評價，再根據關鍵風險因子針對性地選擇低鎘水稻品種、淹水灌溉、施用石灰、施用土壤調理劑、噴施葉面阻控劑、秸稈離田等技術措施或組合，建立適合各治理單元的“一區一策”縣域化精準修復技術模式，分級分區進行污染風險管控，逐步實現稻米鎘達標。

1.5 技術推進模式

建立了科技專家決策、企業產品支持、合作社實施的“科-企-社”技術推進機制，實施主體根據不同項目縣地方需求，差異化選擇組織實施方式。一般以農業合作社、大戶為實施主體，農業合作社和大戶缺乏的項目區可選擇由當地村集體或社區參與的方式進行，也可由村組織，村民小組實施的方式推進，實現了項目實施效果與實施主體經濟效益掛鉤，既提升了技術效果，也增加了實施主體經濟效益。

采用縣項目辦申報技術措施短名單，再由省項目辦組織專家進行評審，然后由各縣實施主體自主采購并實施，充分調動了基層農民的積極性，提高了項目區農民及農業合作組織的參與度。同時，各項目縣實施主體通過專家指導進行施用機械改裝，形成了以石灰和調理劑機械撒施、葉面阻控劑飛機噴施為主的機械化推進方式，不斷挖掘基層創造創新能力，積極強化地方參與，切實加強技術措施落地。

1.6 技術指導與監管

采用“項目專家-省辦專家-縣級專家”多重指導、第三方監管與第三方評價相結合的項目過程管理方式。多重技術指導確保項目實施的科學性和實施效果；多重交叉監管與評價相結合可確保各項措施的高效推進，具有管理操作靈活和技術推進可控的雙重優勢，也為項目方案的優化調整提供了依據，確保了技術實施效果。

為保證項目各項工作的順利進行，省、市（州）、縣（市、區）成立了相應的省級、縣級項目工作聯席會議制度或領導委員會，具體負責項目工作的監督指導。同時，按照世行貸款項目要求和國內財政規定，編制了財務管理手冊，確定了項目資金管理辦法，規定了項目提款報賬的流程，采用Mis系統實時監控報賬進程，要求報賬與技術實施同步，并根據報賬情況動態監管項目工作推進情況。

2 效果分析

2.1 稻米鎘含量達標率

分析2018—2021年各項目區稻米鎘含量達標率（表3）表明，修復治理后各項目縣稻米鎘含量達標率整體呈上升趨勢。2018—2021年各項目區的平均稻米鎘含量達標率分別比基線（2015—2017年，項目實施前監測數據）增加了28.16、20.79、25.23、35.04個百分點，平均稻米鎘含量達標率由基線的57.21%提升至2021年的92.25%。可見，項目針對大面積污染農田采用基于風險的分區精準修復治理技術，顯著提升了稻米鎘含量達標率，且稻米鎘含量達標率隨實施年限的增加而增加。整體上，第一年實施的稻米鎘含量達標率提升效果較好，項目區后續技術的實施可在保障前一年的修復治理效果的基礎上進一步提升，可見，后續技術措施的跟進也是提升稻米鎘含量達標率的重要保障。

表3 項目縣2018—2021年稻米鎘含量達標率 （%）

2.2 土壤pH值

分析2018—2021年測定各項目區土壤pH值結果（表4）表明，世行項目的實施整體上提升了土壤pH值，且土壤pH值呈逐年增加趨勢。2018—2021年的平均土壤pH值分別比基線增加了0.33、0.46、0.57、0.70個pH單位，土壤pH值趨于中性。其中，衡南縣、衡陽縣、祁陽市、宜章縣的土壤pH值提升明顯，土壤pH值分別比基線增加了1.09、0.92、1.30、1.16個pH單位，土壤皆由酸性或弱酸性調理至中性。可見，項目通過施用石灰、土壤調理劑等大幅度改良了土壤酸性，提升了土壤pH值，但對中堿性土壤的土壤pH影響較小。

表4 項目區2018—2021年土壤pH值的變化情況

2.3 土壤有效態鎘含量

分析2018—2021年各項目區土壤有效態鎘含量結果（表5）表明，世行項目整體上降低了土壤有效態鎘含量，2018—2021年的土壤有效態鎘平均含量分別比基線降低了22.86%、28.57%、25.71%、25.71%，平均為25.71%。整體上，項目實施的初始階段（第1年與第2年）的土壤有效態鎘含量降低較明顯，并維持在0.26 mg/kg左右波動；但受基線土壤有效態鎘含量差異的影響，其土壤有效態鎘含量波動維持的水平存在較大差異。2021年各項目縣的土壤有效態鎘含量比其基線降低的范圍在-28.57%～43.24%，表明土壤有效態鎘含量可通過土壤鈍化、農藝調理等技術措施進行調控，其調控效果受土壤pH值、鎘污染程度等因素的影響，調控效果存在較大差異。

表5 項目縣2018—2021年土壤有效態鎘含量的變化情況（mg/kg）

2.4 相關分析

世行項目是基于稻米鎘污染風險，逐年動態調整技術方案的大面積精準對靶修復治理的示范工程。根據各項目區的立地條件，差異化選擇施用石灰、鈍化劑、低鎘品種、淹水灌溉等措施，以精準提升稻米鎘含量達標率。

分析2021年各項目區稻米鎘含量達標率及鎘達標率增量（2021年稻米鎘含量達標率－基線稻米鎘含量達標率）與土壤pH值、土壤有效態鎘含量的相關性（圖1）表明，稻米鎘含量達標率與土壤pH值呈正相關，而稻米鎘含量達標率增量與土壤pH值呈負相關，表明稻米鎘含量達標率隨土壤pH值的提升而增加；但土壤pH值越高，其調理至中性的可調控范圍越小，通過調理土壤pH提升稻米鎘含量達標率的效果有限。稻米鎘含量達標率與土壤有效態鎘含量呈負相關，而稻米鎘含量達標率增量與土壤有效態鎘含量呈開口向上的二次曲線關系，表明土壤有效態鎘含量越高，稻米鎘含量達標率越低；但在土壤有效態鎘含量相對較低時（＜0.29 mg/kg：拋物線頂點對應的土壤有效態鎘含量），隨土壤有效態鎘含量的增加，稻米鎘含量達標率呈報酬遞減關系，可能在該范圍內的土壤鎘有效性低，通過鈍化土壤鎘活性來提升稻米鎘含量達標率的幾率降低；但在土壤有效態鎘含量較高時（＞0.29 mg/kg），通過鈍化土壤鎘活性提升稻米鎘含量達標率的可能性越大，在該范圍內通過鈍化土壤鎘活性提升稻米鎘含量達標率的效果也越好。

圖1 項目縣2021年稻米鎘含量達標率及其增量與土壤pH值及土壤有效態鎘含量的相關性

由此可見，土壤pH值越低，通過施用石灰等堿性材料提升稻米鎘含量達標率的幾率越大；且土壤pH值提升越接近中性，稻米鎘含量達標率越高。而在土壤有效態鎘含量較低時（＜0.29 mg/kg），通過施用土壤鈍化劑降低土壤鎘活性，提升稻米鎘含量達標率的效果不理想，建議以低鎘品種、淹水灌溉、施用石灰等農藝調控技術為主；而在土壤有效態鎘含量較高時（＞0.29 mg/kg），通過鈍化技術降低土壤鎘活性，提升稻米鎘含量達標率的效果越明顯，且土壤有效態鎘含量越高時效果越明顯，尤其在土壤有效態鎘含量高于0.29 mg/kg時施用土壤鈍化劑的修復效果更理想。

3 經驗與啟示

3.1 以人為本的項目管理理念先進

世行項目在農田污染治理過程中，堅持以人為本[5]、綠色生產[6-7]的理念，關注項目整體，主張以前瞻性和主動性來應對變化，以一般性原則解決具體問題。基于以人為本的系統觀念，以消費者健康為根本、以管理者技能為核心、以生產者效益為目標，均衡配置權利和義務的關系，營造公平正義的“軟環境”，支撐和保障項目“硬指標”。基于以人為本的項目管理思想，無疑會為受污染耕地的安全利用注入強大的思想動力。

3.2 基于污染風險的項目管理手段優勢明顯

風險管理是社會組織或者個人用以降低風險的消極結果的決策過程，通過風險識別、風險估測、風險評價，并在此基礎上選擇與優化組合各種風險管理技術，對風險實施有效控制和妥善處理風險所致損失的后果，從而以最小的成本收獲最大的安全保障[8-10]。世行項目的實施以環評、社評為前提，強調源頭防控與修復治理相結合，主張整體設計與動態調整的靈活變動；在項目實施過程中，堅持系統觀念，強調前瞻性思考、全局性謀劃、戰略性布局、整體性推進，注重發揮參建各方的積極性，注重防范和化解重大風險挑戰，實現發展質量、進度、效益、安全相統一。

3.3 對癥查因對靶施策的精準治理方案更為系統

基于污染風險分析項目區污染源及污染成因，再通過稻米、土壤、污染源、農藝管理的風險分級評價，并根據分區特點制定修復治理目標，精準科學選擇修復治理技術，實現修復治理效果的最大化、修復治理技術措施的經濟化，實現了對癥查因斷源、對靶施策治理的精準管控目的[11]。世行項目是基于長株潭試點等項目的經驗成果，依托“VIP+n”的主體技術[12-15]，對應急性鎘低積累水稻品種、土壤調理劑、石灰、淹水法等進行縣域優化，并根據各項目區實施效果進行技術動態優化調整，確保技術精準對靶與高效經濟；同時，針對灌溉水污染風險區域進行灌溉水凈化，強化污染源頭風險管控，進一步保障了項目技術實施效果。

3.4 以大戶為主體的實施方式更易調動糧農的積極性

受鎘超標稻米“拒收”市場倒逼機制的影響，大戶糧食愁賣現象越來越突出，農民主動參與的積極性越來越高[16-17]。項目以農民合作組織、大戶和村民為實施主體，在全過程進行技術指導和培訓的基礎上，大幅度提升能力建設；項目實施過程中，經第三方分步驗收后可立即報賬，經費及時有保障，大戶和農民參與意愿更加強烈。

3.5 多層技術指導和第三方交叉監管為項目實施保駕護航

農田重金屬污染修復治理是一項技術性要求極高的工程，而基層科技人員缺乏，農民對技術不熟悉，將直接影響技術效果。因此，世行項目及省市縣分級組建技術指導專家組，從總體方案、片區方案、技術實施指導與培訓等全方位進行跟蹤服務，確保項目的高質量推進。同時，將耕地修復和監理具體工作交給專業社會服務組織承擔，充分發揮社會力量的作用，確保耕地修復技術措施充分落地到位，監督監管到位有效。