重金屬污染農(nóng)田安全利用可推廣技術篩選初步探討

任白琳， 陳航宇， 章明奎

(浙江大學 環(huán)境與資源學院，浙江 杭州 310058)

“安全利用”是當前我國許多地區(qū)重金屬污染農(nóng)田治理的重要途徑。我國土壤污染治理技術已經(jīng)歷了數(shù)十年的研究，廣大科研工作者窮盡所能提出了各種安全利用技術，并被廣泛用于污染農(nóng)田的治理，這些技術包括源頭防控(污染隔離,減量施肥等)、種植低積累品種、葉面阻控、水肥調(diào)控、施用鈍化劑(調(diào)理劑)、深耕翻土、客土改良、超積累作物間作/套種、替代種植等[1-4]，小區(qū)試驗與大田示范都表明，這些技術能不同程度地防控農(nóng)田土壤重金屬污染。但眾多試驗也表明，不同技術措施對農(nóng)田重金屬的污染治理效果有較大的差異[5-9]，且治理成本、時效、農(nóng)戶可接受程度等都存在較大的差別，同時，不同技術措施對作物產(chǎn)量、土壤肥力的影響也有所差異[5,8-9]，治理效果、治理成本、增產(chǎn)與改土效應常常不能同時兼顧。因此，在實際生產(chǎn)中如何篩選符合本區(qū)域成本低、效果好、易推廣的受污染耕地安全利用技術模式一直是一個難題[10]。在場地污染土壤治理中一些學者提出采用成本效益分析法、問卷調(diào)查統(tǒng)計、生命周期法以及風險評估等定量賦值方法來篩選修復技術[11-12]，考慮的評估指標包括技術成熟度、技術可行性、修復時間、總費用、資源需求、環(huán)境擾動和利益方偏好等[12-16]。由于污染農(nóng)田安全利用的目的與場地修復不同，且選擇的影響因素前者遠比后者復雜，因此，目前用于場地修復技術的篩選方法不能直接用于污染農(nóng)田安全利用技術的篩選。為此，筆者在安全利用實踐的過程中，對污染農(nóng)田安全利用適用技術的篩選方法作了嘗試。

1 因素的選擇

與廣大農(nóng)戶、技術人員及技術專家商談可知，在選擇污染農(nóng)田安全利用技術時，雖然不同人群關心的主要問題有所不同，但人們常常會關注以下幾個方面的因素：1)對農(nóng)產(chǎn)品中重金屬的降低效果；2)對土壤中重金屬的生物有效性降低程度；3)技術成熟度；4)應用效果的持續(xù)時間；5)成本費用；6)農(nóng)戶意愿；7)對農(nóng)作物產(chǎn)量的影響；8)對土壤地力的提升效果；9)是否會引起二次污染。

為此，我們把這些影響因素概括為3個方面指標：1)技術指標，包括技術成熟度、農(nóng)產(chǎn)品中重金屬減量效果、土壤重金屬降活效果、技術長效性；2)社會經(jīng)濟指標，包括總費用、農(nóng)戶意愿；3)地力提升指標，暫時考慮作物產(chǎn)量、土壤pH、有機質(zhì)指標。

2 評估方法的構建

考慮到目前有關重金屬污染農(nóng)田安全利用可推廣技術的研究、探討不多，而對影響重金屬污染農(nóng)田安全利用可推廣技術選擇的因素之間的關系也了解較少，為了應用方便，讓使用者直觀理解，本研究采用專家賦值評分法進行評估。

通過咨詢多位行業(yè)專家，認為在技術指標、社會經(jīng)濟指標、地力提升指標中，技術指標和社會經(jīng)濟指標是重金屬污染農(nóng)田安全利用可推廣技術選擇中必須要考慮的因素，它們將直接左右著技術的選擇。地力提升指標實際上是相關技術應用后的“副產(chǎn)品”，后者的高低也可在一定程度上改變對技術選擇的態(tài)度。當技術有利于作物產(chǎn)量的提高、耕地地力的提升時，農(nóng)戶對技術的支持會明顯地增加；而當技術可能會導致作物減產(chǎn)、地力破壞時，農(nóng)戶可能會對技術產(chǎn)生反感。另外，在某些實際應用時，如果目的只是為提高污染農(nóng)田安全利用率，可能會暫時不考慮對地力的影響。基于這一實際情況，筆者提出了以下評估模式：

I=xy。

式中：I表示綜合指數(shù)，代表所選技術可推廣應用的篩選依據(jù)，其值越大表明適合推廣應用的程度越高；x表示技術指標、社會經(jīng)濟指標總得分，技術指標得分、社會經(jīng)濟指標得分分別指所選技術本身的技術可行性和所選擇技術的社會經(jīng)濟可接受性對I的相對貢獻值；y表示地力變化校正系數(shù)，指因技術應用后農(nóng)田地力變化所引起的人們對技術選擇態(tài)度的改變程度。

需要指明的是，文中的技術可以是單項技術，也可以是雙項技術或綜合技術。在本評估方法中，沒有把技術應用中產(chǎn)生的二次污染問題納入，但認為施用的農(nóng)資必須符合有關國家強制標準，不能產(chǎn)生二次污染是技術應用的前提。

3 權重的確定

基于以上評估方法，采用特爾菲法多次向11位行業(yè)專家咨詢，確定技術指標和社會經(jīng)濟指標的權重分別為0.60和0.40。

在確定技術指標和社會經(jīng)濟指標一級指標權重的基礎上，采用特爾菲法多次向11位專家咨詢，對技術指標中的技術成熟度、農(nóng)產(chǎn)品中重金屬減量效果、土壤重金屬降活效果、技術長效性4個二級指標的相對重要性進行咨詢，最后確定技術成熟度、農(nóng)產(chǎn)品中重金屬減量效果、土壤重金屬降活效果和技術長效性的權重分別定為0.10、0.30、0.15和0.05。考慮到今后污染農(nóng)田安全利用技術的使用者主要是種糧農(nóng)戶，為此對社會經(jīng)濟指標中的總費用、農(nóng)戶意愿等2項二級指標的相對重要性向25名農(nóng)戶進行反復咨詢，確定權重分別定為0.30、0.10。

同時，針對技術應用后農(nóng)田地力變化所引起的人們對技術選擇態(tài)度的改變程度也反復咨詢了相關行業(yè)專家和農(nóng)戶，考慮到可能影響的程度及可操作性，最后確定地力變化校正系數(shù)為0.80～1.20。若不考慮此因素時，可用“1.00”替代。

4 參評因素的分級及隸屬度

通過對浙江省各地污染農(nóng)田安全利用實踐中應用技術的調(diào)研及各技術在應用過程中涉及的技術成熟度、農(nóng)產(chǎn)品中重金屬減量效果、土壤重金屬降活效果、應用效果的長效性、總費用、農(nóng)戶意愿等的訪問分析，同時結合向行業(yè)專家的咨詢，提出了表1所示的技術指標和社會經(jīng)濟指標中各因素分級參考標準及相應的隸屬度。各技術的技術成熟度、農(nóng)產(chǎn)品中重金屬減量效果、土壤重金屬降活效果、應用效果的長效性可參照在類似農(nóng)田的小區(qū)試驗或大田示范結果確定，也可參考多項試驗文獻由專家評估確定；總費用根據(jù)市場價格確定；農(nóng)戶意愿根據(jù)向用戶問卷調(diào)查確定。參考表1標準確定相應的隸屬度，對于籽粒重金屬減量效果、土壤重金屬降活效果和成本等具有具體數(shù)值的指標可進一步用插值法計算其相應的隸屬度。

表1 各因素的分級參考標準及其隸屬度

地力變化校正系數(shù)根據(jù)該技術應用后可能引起的農(nóng)作物產(chǎn)量、土壤pH、土壤有機質(zhì)指標變化進行評分，并最終用三者的均值來確定。評分標準見表2。作物產(chǎn)量、土壤pH、有機質(zhì)指標的變化也可參照相關試驗結果來確定。

表2 地力變化校正系數(shù)確定的參考標準

5 技術應用類別的劃分

綜合以上分析，可把I的計算公式表達如下：

I=(0.10x1+0.30x2+0.15x3+0.05x4+0.30x5+0.10x6)(y1+y2+y3)/3。

式中：I為綜合指數(shù)；x1、x2、x3、x4、x5、x6分別為技術成熟度、農(nóng)產(chǎn)品中重金屬減量效果、土壤重金屬降活效果、技術長效性、總費用、農(nóng)戶意愿的隸屬度值；y1、y2、y3分別為作物產(chǎn)量、土壤pH、有機質(zhì)潛在變化的得分值。

基于多地的實踐驗證，把I劃分為4個等級，相應的技術潛在應用性分為4類：1)優(yōu)選類，I>0.80；2)可選類，I=0.80～>0.60；3)勉強適合類，I=0.60～0.40；4)不適合類，I<0.40。

本方法提出基于多指標的綜合指數(shù)來篩選適于重金屬污染農(nóng)田安全利用中的可推廣技術，只是一個初步方案，有關參數(shù)的選擇和評估標準還有待進一步研究、完善。