我國農(nóng)田土壤污染狀況及防治對(duì)策*

陳印軍，方琳娜，楊俊彥

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081)

萬物土中生，人們吃的糧食、瓜果、蔬菜，以及植物油料、糖料、中藥材等幾乎全部產(chǎn)自土壤;人們吃的肉、蛋、奶等畜禽產(chǎn)品，以及淡水產(chǎn)品多數(shù)也是由土中生長的飼料轉(zhuǎn)化而來。只有保有清潔的土壤，才有可能生產(chǎn)出安全的食物，才能從源頭上保障舌尖上的安全。然而，目前我國的土壤污染問題日趨嚴(yán)重，舌尖上的安全受到了嚴(yán)重威脅，已到了必須采取行動(dòng)的時(shí)刻。

1 我國農(nóng)田土壤污染狀況

1.1 農(nóng)田土壤受污染率呈明顯上升之勢(shì)

根據(jù)國家環(huán)保部公布的資料，1989年全國受污染農(nóng)田600萬hm2［1］，占當(dāng)年耕地總面積的4．6%;1990年全國受污染農(nóng)田面積667萬hm2［2］，占當(dāng)時(shí)全國耕地總面積的5．1%;1991全國受污染農(nóng)田1 000萬hm2［3］，占當(dāng)年全國耕地總面積的7．7%;2000年對(duì)30萬hm2基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)土壤有害重金屬抽樣監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，土壤重金屬超標(biāo)率達(dá)12．1%［4］;2011年在全國31個(gè)省 (市、區(qū))364個(gè)村莊的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，農(nóng)村土壤樣品污染物超標(biāo)率達(dá)21．5%［5］。根據(jù)宋偉等人的測(cè)算，我國受到重金屬污染的農(nóng)田面積占耕地總面積的16．67%［6］。根據(jù)趙其國院士的材料［7］，我國重金屬污染農(nóng)田土壤超過2 000萬hm2，占耕地總面積的16．4%，加上農(nóng)藥污染農(nóng)田土壤933萬hm2、污水灌溉污染農(nóng)田217萬hm2、受石油污染的土壤50萬hm2、受工業(yè)廢渣污染的農(nóng)田10萬hm2和受采礦污染的土壤面積20萬hm2，共計(jì)3 230萬hm2，相當(dāng)于當(dāng)時(shí)全國耕地面積的26．5%①因幾個(gè)數(shù)據(jù)來源不一，可能存在重復(fù)計(jì)算問題。首次全國土壤污染狀況調(diào)查結(jié)果表明，全國耕地土壤點(diǎn)位超標(biāo)率為19．4%，其中輕微、輕度、中度和重度污染點(diǎn)位比例分別為13．7%、2．8%、1．8%和1．1%，主要污染物為鎘、鎳、銅、砷、汞、鉛、滴滴涕和多環(huán)芳烴［8］。

綜合各方面的材料，我國農(nóng)田土壤受污染率已從20世紀(jì)80年代末期的不足5%，上升至目前的近20%。尤其令人震驚的是，部分經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)農(nóng)田污染問題非常突出，例如，廣東省清潔土壤只有11%，輕度污染農(nóng)田占耕地總面積的77%，重度污染農(nóng)田占耕地總面積的12%左右［9］。

1.2 土壤污染趨向多源性和復(fù)雜性，并且治理難度巨大

我國土壤污染正從常量污染物轉(zhuǎn)向微量持久性毒害污染物;土壤污染從局部蔓延到大區(qū)域，從城市郊區(qū)延伸到鄉(xiāng)村，從單一污染擴(kuò)展到復(fù)合污染，從有毒有害污染發(fā)展至有毒有害污染與氮、磷營養(yǎng)污染的交叉，形成點(diǎn)源與面源污染共存，生活污染、農(nóng)業(yè)污染和工業(yè)污染疊加、各種新舊污染與二次污染相互復(fù)合或混合的態(tài)勢(shì)［10］。目前，受到重金屬污染的農(nóng)田已遍布我國多個(gè)省 (市、區(qū))［11］。

土壤污染與大氣污染和水污染不同，大氣污染和水污染一般比較直觀，容易被人們發(fā)覺;而土壤污染往往不易被人們發(fā)現(xiàn)，一般要等到農(nóng)產(chǎn)品發(fā)生危害時(shí)，人們才會(huì)追溯到土壤，并且需要通過對(duì)土壤樣品進(jìn)行分析化驗(yàn)和農(nóng)作物的殘留檢測(cè)才能確定。另外，污染物質(zhì)在大氣和水體中一般容易擴(kuò)散和稀釋，所以只要切斷污染源并采取有效的治理措施，很快就會(huì)見效;而污染物在土壤中一般難以擴(kuò)散和稀釋，土壤污染一旦發(fā)生，則很難恢復(fù)，治理成本較高、治理周期較長，甚至被某些重金屬污染的土壤需要200～1000年的時(shí)間才能夠恢復(fù)［10］。

2 農(nóng)田土壤中主要污染物質(zhì)及污染物進(jìn)入農(nóng)田路徑

2.1 農(nóng)田土壤中的主要污染物質(zhì)

農(nóng)田土壤污染有化學(xué)污染、物理污染和生物污染。影響農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量的主要是化學(xué)污染。因此，目前引人關(guān)注的也主要是化學(xué)污染及化學(xué)污染物。

化學(xué)污染物質(zhì)可分為:無機(jī)污染物和有機(jī)污染物兩大類［12］。無機(jī)污染物包括對(duì)生物有危害作用的元素和化合物，主要指重金屬元素如汞 (Hg)、鎘 (Cd)、砷 (As)、鉛 (Pb)、鉻 (Cr)、銅 (Cu)、鎳(Ni)、鋅 (Zn)、鈷 (Co)等，當(dāng)前最引人關(guān)注的是Hg、Cd、As、Pb、Cr等，尤其是2013年湖南“鎘米”事件給人們帶來了很大的恐慌;有機(jī)污染物包括有機(jī)氯類、有機(jī)磷類、氨基甲酸酯類、苯氧羧酸類、苯酰胺類等，主要來自化工廠排放和化學(xué)農(nóng)藥。

2.2 污染物質(zhì)進(jìn)入農(nóng)田的主要路徑

眾所周知，土壤中的污染物主要來自工礦業(yè)三廢 (廢水、廢氣、廢渣)、機(jī)動(dòng)車尾氣排放，以及生活垃圾、污泥、肥料、農(nóng)藥和農(nóng)膜。但這些污染物質(zhì)是怎么進(jìn)入農(nóng)田中的?概括起來主要有以下3種路徑:

2．2．1 大氣沉降

工礦企業(yè)每天向大氣排放大量的粉塵和廢氣，熱電廠、餐飲企業(yè)和家庭每天向大氣排放大量的煙塵，機(jī)動(dòng)車每天向大氣排放大量的尾氣，大風(fēng)將地表有害的粉塵吹向天空，機(jī)動(dòng)車在行駛過程中將路面的粉塵拋向天空?？梢哉f，每天有大量的粉塵和廢氣排向大氣，而這些物質(zhì)又以降塵的形式，或伴隨著降水回到地面，進(jìn)入農(nóng)田，污染土壤。大氣沉降物質(zhì)包括Hg、Pb、Cd、Zn等重金屬［13］，以及二氧化硫、氟化物、氮氯化物、碳?xì)浠衔锏?有的地方，大氣沉降甚至是農(nóng)田土壤污染物的主要來源，如據(jù)天津郊區(qū)農(nóng)田重金屬來源分析結(jié)果，農(nóng)田土壤中Cd和Pb的90%來自于大氣沉降［14］。大氣污染物沉降所造成的土壤污染具有區(qū)域范圍廣和外源污染的特點(diǎn)。某一個(gè)區(qū)域，即使不使用任何污染物質(zhì)，也有可能受周邊大氣污染的影響，以大氣污染物沉降的方式造成土壤污染。酸雨是一種典型的大氣沉降污染，目前，全國近12．2%的國土受到酸雨的影響［15］。

2．2．2 洪水沖積

在礦區(qū)經(jīng)?？吹蕉逊e如山的礦渣堆放場(chǎng)，或規(guī)模巨大的尾礦庫;在一些工礦企業(yè)周邊星狀分布著大大小小的渣山或廢水塘。這些含有大量有害物質(zhì)的尾礦、廢渣、廢水，平時(shí)只危害當(dāng)?shù)氐乃w和土壤，但一旦遇到暴雨和洪水，大量的有害物質(zhì)就會(huì)沖向周邊和下游地區(qū)的農(nóng)田，污染水體和土壤。如2001年6月廣西壯族自治區(qū)環(huán)江毛南族自治縣遭遇特大暴雨襲擊，環(huán)江河上游的3家選礦企業(yè)尾礦庫潰壩，洛陽鎮(zhèn)、大安鄉(xiāng)、思恩鎮(zhèn)600hm2農(nóng)田被尾礦及廢礦渣淹沒［16］，莊稼大面積死亡，到了第二年，地里種什么作物都不長，嚴(yán)重的地方寸草不生。土壤化驗(yàn)結(jié)果表明，農(nóng)田土壤酸度過大，Pb、Zn、As等元素超標(biāo)。因洪水造成礦區(qū)尾礦庫潰壩，或因暴雨造成工礦企業(yè)污水泛濫的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，造成大面積農(nóng)田土壤污染，同時(shí)還造成灌溉水源的污染。

2．2．3 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程，包括灌溉、用肥、用藥、覆膜，已成為污染物質(zhì)進(jìn)入農(nóng)田土壤的主要路徑。

(1)污水灌溉。包括在北方缺水地區(qū)和南方特旱季節(jié)，人們?yōu)榱吮Ｕ限r(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量無奈地利用未經(jīng)處理或處理不徹底的生活污水、工業(yè)廢水澆灌田地;也包括在廣大的灌區(qū)，人們并未意識(shí)到灌溉用水受到了污染，無意之中將含有污染物質(zhì)的水澆灌到了農(nóng)田，造成土壤污染。白銀市污水灌區(qū)調(diào)查分析結(jié)果表明，Cd為重度污染，Hg、As、Ni、Pb、Cu、Zn等在大部分區(qū)域內(nèi)屬于中度污染，個(gè)別區(qū)域?yàn)橹囟任廴荆?7］。西安市西北郊灃惠渠灌區(qū)調(diào)查分析結(jié)果表明，長期污水灌溉，農(nóng)田土壤Cd、Hg、Cr、Cu、Zn5種元素表現(xiàn)出不同程度污染，其中Cd和Hg污染尤為嚴(yán)重［18］。利用污水澆灌農(nóng)田是造成土壤污染的主要原因，我國80%的土壤污染與灌溉有關(guān)［19］;環(huán)境保護(hù)部和國土資源部開展的首次土壤污染狀況調(diào)查結(jié)果表明，55個(gè)污水灌溉區(qū)中有39個(gè) (占71%)存在土壤污染問題，在1 378個(gè)土壤點(diǎn)位中，超標(biāo)點(diǎn)位占26．4%，主要污染物為鎘、砷和多環(huán)芳烴［8］。

(2)不合理地使用農(nóng)藥。農(nóng)藥包括各種殺蟲劑、殺菌劑、殺螨劑、殺線蟲劑、殺鼠劑、除草劑、脫葉劑、植物生長調(diào)節(jié)劑等。不合理地使用農(nóng)藥主要體現(xiàn)在3個(gè)方面:一是違規(guī)使用高毒高殘留農(nóng)藥;二是過量使用農(nóng)藥;三是在不適宜的時(shí)間使用農(nóng)藥。農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)保產(chǎn)增產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用，但不合理使用農(nóng)藥所造成的土壤污染問題日益突出，全國受農(nóng)藥污染的農(nóng)田土壤已達(dá)933萬hm2［7］。

(3)不合理地使用肥料。關(guān)于肥料對(duì)土壤的污染問題，人們一般只關(guān)注化肥，很少關(guān)注有機(jī)肥。實(shí)際上，不僅化肥會(huì)污染土壤，有機(jī)肥同樣也會(huì)污染土壤。

化肥污染包括3個(gè)方面:一是某些用于生產(chǎn)化肥的原料中所伴生的天然重金屬物質(zhì)在化肥生產(chǎn)過程中未被完全清除，導(dǎo)致化肥中含有重金屬而污染土壤，在部分磷肥中存在這種現(xiàn)象［20-21］，如有學(xué)者認(rèn)為，2013年湖南的“鎘米”事件主要是農(nóng)田使用的磷肥中鎘含量高［16］，吳卓耕等人的分析結(jié)果也表明土壤鎘含量高與長期大量施用磷肥有直接關(guān)系［22］;二是過量使用化肥和化肥與有機(jī)肥比例失衡造成土壤結(jié)構(gòu)惡化和土壤微生物環(huán)境的改變，或因土壤環(huán)境的改變加劇土壤中有害重金屬物質(zhì)活化，危害農(nóng)作物;三是由于過量使用化肥，未被作物吸收的化學(xué)成分進(jìn)入水體 (包括地下水和地表水)，污染水環(huán)境。

有機(jī)肥污染主要是指有機(jī)肥中含有的有毒有害物質(zhì)對(duì)土壤的污染。農(nóng)民自家粗制的農(nóng)家肥，有的因摻入含毒生活垃圾 (包括電子產(chǎn)品廢棄物、各類化學(xué)試劑)而含大量有害污染物質(zhì)，有的是摻入含重金屬的湖塘底泥或污水處理廠含重金屬的污泥，有的是牲畜糞便本身含有病原菌、重金屬、激素、抗生素及其他有機(jī)污染物［23］;另外，不少商品有機(jī)肥同樣含有重金屬等有害物質(zhì)。如劉榮樂等人對(duì)162個(gè)商品有機(jī)肥樣品測(cè)試分析結(jié)果表明:按照我國現(xiàn)有的有機(jī)-無機(jī)復(fù)混肥料國家標(biāo)準(zhǔn) (GB18877-2002)在162個(gè)測(cè)試樣品中有1個(gè)樣品Cr超標(biāo)，2個(gè)樣品Pb超標(biāo)，9個(gè)樣品Cd超標(biāo);但按照德國腐熟堆肥中部分重金屬限量標(biāo)準(zhǔn)，在162個(gè)樣品中有110個(gè)Cd超標(biāo)，73個(gè)Ni超標(biāo)，31個(gè)Zn超標(biāo)［24］，等等。王飛等人于2012年8～11月對(duì)華北地區(qū)42個(gè)商品有機(jī)肥樣品測(cè)試分析結(jié)果表明:按照中國有機(jī)肥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，Pb的超標(biāo)率高達(dá)80．56%，其他測(cè)試重金屬不超標(biāo);但按照德國腐熟堆肥標(biāo)準(zhǔn)，大部分測(cè)試重金屬超標(biāo)［25］。

(4)不合理使用地膜。2012年全國地膜使用量131．1萬t，地膜覆蓋面積1 758萬hm2。地膜在我國各地的廣泛推廣使用，大大延長了冷涼地區(qū)農(nóng)作物種植季節(jié)，擴(kuò)大了某些農(nóng)作物的種植區(qū)域，提高了農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量。但與此同時(shí)，大量的廢棄殘膜也帶來了農(nóng)田白色污染問題［26］。

3 農(nóng)田土壤污染防治對(duì)策

3.1 首要工作是強(qiáng)化土壤污染防控

土壤污染具有隱蔽性、滯后性以及累積性和治理的艱難性，農(nóng)田土壤一旦受到污染，其治理難度很大，成本很高。因此，必須強(qiáng)化污染防控，控制污染物進(jìn)入土壤。當(dāng)前最為迫切的工作有8個(gè)方面:

(1)嚴(yán)控工礦企業(yè)三廢 (廢水、廢氣、廢渣)排放，強(qiáng)化垃圾堆放場(chǎng)和礦區(qū)尾礦庫的防滲、防漏、防刮 (風(fēng)吹)、防沖 (洪水沖擊)能力，防止污染物質(zhì)進(jìn)入水體、大氣和農(nóng)田。

(2)強(qiáng)化灌溉水源質(zhì)量監(jiān)控工作。一旦發(fā)現(xiàn)水源受到污染，及時(shí)通報(bào)相關(guān)灌區(qū)，嚴(yán)控未經(jīng)處理和處理不達(dá)標(biāo)的污水灌溉農(nóng)田。

(3)嚴(yán)控高毒、高殘留農(nóng)藥的使用，并強(qiáng)化農(nóng)藥使用知識(shí)的宣傳，做到科學(xué)用藥。

(4)強(qiáng)化化肥質(zhì)量監(jiān)控，尤其是強(qiáng)化對(duì)磷肥重金屬的監(jiān)控，嚴(yán)控重金屬超標(biāo)化肥進(jìn)入市場(chǎng)，并強(qiáng)化科學(xué)用肥技術(shù)的推廣，做到化肥用量適度、化肥施用時(shí)機(jī)與頻率適宜、化肥與有機(jī)肥比例合理。

(5)強(qiáng)化對(duì)商品有機(jī)肥重金屬等有害物質(zhì)的監(jiān)控，嚴(yán)控重金屬等有害物質(zhì)超標(biāo)的有機(jī)肥進(jìn)入市場(chǎng)。(6)開展對(duì)農(nóng)村粗制農(nóng)家肥質(zhì)量的抽查檢測(cè)工作，并加大宣傳力度，讓廣大農(nóng)民認(rèn)識(shí)到含毒生活垃圾等有害物質(zhì)進(jìn)入農(nóng)家肥的危害性。

(7)強(qiáng)化農(nóng)家肥無害化處理技術(shù)的研發(fā)與推廣，并針對(duì)廣大農(nóng)民自制農(nóng)家肥所存在的重金屬污染問題，開展有機(jī)肥安全生產(chǎn)與使用專項(xiàng)行動(dòng)。

(8)科學(xué)使用地膜，廣泛推廣可降解地膜或可回收地膜，嚴(yán)控地膜對(duì)土壤的污染。

3.2 因情而宜，走綜合治理之路

首先應(yīng)強(qiáng)化對(duì)土壤污染狀況的調(diào)查，包括污染物類型、污染物來源、污染程度、污染區(qū)域的水熱環(huán)境與土壤環(huán)境狀況，以及不同作物對(duì)各類污染物的響應(yīng)機(jī)理等，針對(duì)不同區(qū)域、不同類型的污染土壤走不同的治理之路。

(1)改善土壤環(huán)境，促使有害重金屬固化，減輕對(duì)農(nóng)作物的危害。重金屬在自然界是一種客觀存在的微量元素，也普遍存在于土壤之中。重金屬成害需要一定的條件，一是含量超過一定的標(biāo)準(zhǔn)，二是有適宜的環(huán)境條件。比如，重金屬Cd在pH值為4．5～5．5時(shí)最容易被水稻吸收［27］。通過增施有機(jī)肥和在土壤中加入化學(xué)試劑，提升土壤pH值到5．5以上，土壤中黏土礦物和氧化物與重金屬生成絡(luò)合、螯合物，性質(zhì)趨于穩(wěn)定［28］，水稻對(duì)鎘的吸收性大大降低。

(2)調(diào)整糧食作物品種結(jié)構(gòu)，躲避重金屬污染。不同的作物品種對(duì)重金屬有著不同的吸附能力，通過調(diào)整糧食作物品種結(jié)構(gòu)，可以大大地降低重金屬的污染。如粳稻與秈稻相比，其對(duì)重金屬Cd的吸收性小得多，臺(tái)灣在鎘米事件之后，大力推廣粳稻種植，勸阻農(nóng)戶在Cd濃度較高的區(qū)域種植秈稻［27］。

(3)暫時(shí)性退出可食用性農(nóng)作物的生產(chǎn)，改種非食用性植物。某些受到污染的農(nóng)田不能繼續(xù)從事糧食、蔬菜、水果等可食性農(nóng)產(chǎn)品的種植，但可以種植綠化植物或其他非食用性工業(yè)原料作物。當(dāng)然，在選擇非食用性工業(yè)原料時(shí)，必須考慮它們?cè)诤罄m(xù)可能對(duì)人類造成的危害。

(4)暫時(shí)性退耕，進(jìn)行修復(fù)。對(duì)于近期無法進(jìn)行農(nóng)作物種植的污染農(nóng)田，退出農(nóng)作物種植，采取包括生物修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)在內(nèi)的修復(fù)技術(shù)，對(duì)污染土壤進(jìn)行修復(fù)。

(5)徹底退耕，禁止進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)。對(duì)于污染嚴(yán)重且難以修復(fù)的污染農(nóng)田，劃定為農(nóng)產(chǎn)品禁止生產(chǎn)區(qū)域，不再進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)。需要注意的是，必須強(qiáng)化對(duì)污染物的控制，避免污染物向周邊地區(qū)擴(kuò)散。

［1］中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部．1989年中國環(huán)境狀況公報(bào)．http://jcs．mep．gov．cn/hjzl/zkgb/

［2］中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部．1990年中國環(huán)境狀況公報(bào)．http://jcs．mep．gov．cn/hjzl/zkgb/

［3］中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部．1991年中國環(huán)境狀況公報(bào)．http://jcs．mep．gov．cn/hjzl/zkgb/

［4］中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部．2000年中國環(huán)境狀況公報(bào)．http://jcs．mep．gov．cn/hjzl/zkgb/

［5］中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部．環(huán)境保護(hù)部副部長吳曉青介紹中國環(huán)境狀況等方面情況發(fā)布會(huì)文字實(shí)錄．2012年6月6日．http://www．zhb．gov．cn/zhxx/hjyw/201206/t20120606-231024．htm

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［15］中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部．2012年中國環(huán)境狀況公報(bào)．http://jcs．mep．gov．cn/hjzl/zkgb/

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