《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》探析

陳能場(chǎng)，鄭煜基，何曉峰，李小飛，張曉霞

《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》探析

陳能場(chǎng)，鄭煜基，何曉峰，李小飛，張曉霞

（廣東省生態(tài)環(huán)境技術(shù)研究所 廣東省農(nóng)業(yè)環(huán)境綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廣州510650）

土壤污染數(shù)據(jù)的解讀對(duì)于土壤污染的判斷、土壤修復(fù)方法的選擇、土壤管理的策略乃至土壤污染立法都有巨大的影響。2014年《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》公布之后，人們普遍對(duì)我國(guó)的土壤污染現(xiàn)狀有了初步了解，但公眾也驚訝于其污染程度，也有不少人對(duì)污染程度的劃分、點(diǎn)位超標(biāo)率的判斷不甚了解。本文從鎘的特性、標(biāo)準(zhǔn)和時(shí)間、空間、糧食超標(biāo)率等角度做一些解讀，旨在幫助人們對(duì)這些靜態(tài)的調(diào)查結(jié)果產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的理解，客觀看待土壤污染，高度重視糧食安全，同時(shí)期待目前在向全社會(huì)征求意見(jiàn)的《土壤污染防治法》能在污染源削減問(wèn)題上得到加強(qiáng)，整個(gè)土壤污染防治工作，不僅需要注意土壤重金屬量的減少或者固定，更應(yīng)該重視土壤環(huán)境質(zhì)量的概念，以土壤健康為目標(biāo)，構(gòu)建土壤污染的防治體系。

鎘；土壤污染；調(diào)查公報(bào)；解讀；土壤污染防治法

2014年4月17日環(huán)保部聯(lián)合國(guó)土部公布了《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《公報(bào)》）[1]，為便于公眾理解《公報(bào)》內(nèi)容，新華社記者秦迎編制了“從數(shù)字看我國(guó)土壤污染現(xiàn)狀”概要圖（圖1）。但時(shí)至今日，仍有很多人對(duì)這張圖充滿(mǎn)困惑，有些人將點(diǎn)位超標(biāo)率誤當(dāng)超標(biāo)面積，很多人對(duì)鎘的點(diǎn)位超標(biāo)率高達(dá)7.0%甚為不解。就此，作者從鎘的特性、標(biāo)準(zhǔn)和時(shí)間、空間、糧食超標(biāo)率等角度做一些解讀。

1 從標(biāo)準(zhǔn)角度解讀《公報(bào)》的土壤鎘點(diǎn)位超標(biāo)率

超標(biāo)率的計(jì)算基礎(chǔ)是土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（或者特定的評(píng)價(jià)參比值），標(biāo)準(zhǔn)的高低影響超標(biāo)率的數(shù)值。自從20世紀(jì)中葉日本發(fā)生因?yàn)殚L(zhǎng)期食用鎘超標(biāo)稻米而導(dǎo)致痛痛病的事件之后，很多國(guó)家先后對(duì)土壤鎘含量制定了標(biāo)準(zhǔn)。目前，在全球所有的土壤標(biāo)準(zhǔn)中，鎘的標(biāo)準(zhǔn)值有400個(gè)，最低的是2005年拉脫維亞制定的0.08 mg·kg－1，最高值為美國(guó)俄亥俄州環(huán)保局規(guī)定的83 000 mg·kg－1，相差6個(gè)數(shù)量級(jí)（百萬(wàn)倍），這些標(biāo)準(zhǔn)值的90%都在100 mg·kg－1以?xún)?nèi)[2]。

圖1 從數(shù)字看我國(guó)土壤污染現(xiàn)狀（新華社記者 秦迎編制）Figure 1 Digital reading of soil pollution status in China（Compiled by Qinying,reporter of Xinhua News Agency）

對(duì)于農(nóng)田，各個(gè)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)也很不一致，我國(guó)農(nóng)地鎘標(biāo)準(zhǔn)為鎘總量0.3 mg·kg－1（pH＞7.5為0.6 mg·kg－1），而我國(guó)臺(tái)灣制定的鎘標(biāo)準(zhǔn)高達(dá)5.0 mg·kg－1，相差15.7倍[3]，英國(guó)2002年制定的標(biāo)準(zhǔn)為2.0 mg·kg－1也是我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的6.7倍。除了丹麥和芬蘭由于實(shí)施總量控制法管理土壤重金屬，所定的標(biāo)準(zhǔn)也是0.3 mg·kg－1之外，其他所有國(guó)家的耕地鎘含量均高于我國(guó)，如捷克為0.4 mg·kg－1，加拿大為0.5 mg·kg－1，瑞士和荷蘭為0.8 mg·kg－1，愛(ài)爾蘭為1.0 mg·kg－1，東歐（俄羅斯、烏克蘭、摩爾達(dá)維亞和白俄羅斯）為2.0 mg·kg－1，德國(guó)沙土設(shè)定0.4 mg·kg－1，黏土設(shè)定1.5 mg·kg－1[4]。大多數(shù)國(guó)家以土壤鎘全量為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定依據(jù)，韓國(guó)例外，以0.1 mol·L－1鹽酸提取態(tài)鎘設(shè)置管制標(biāo)準(zhǔn)1.5 mg·kg－1、整治標(biāo)準(zhǔn)4.0 mg·kg－1[5]，而日本考慮鎘在土壤－水稻之間關(guān)系的復(fù)雜性，不設(shè)定土壤的鎘標(biāo)準(zhǔn)，而設(shè)定糙米鎘含量1.0 mg·kg－1為標(biāo)準(zhǔn)[6]。不論以何種形式設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)和丹麥、芬蘭的耕地鎘標(biāo)準(zhǔn)是最低的，因此我國(guó)耕地土壤的鎘超標(biāo)率高達(dá)7.0%，其實(shí)是與我國(guó)實(shí)行最低的標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)，以其他國(guó)家的土壤鎘標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算，則我國(guó)耕地土壤的鎘超標(biāo)率會(huì)顯著降低。

2 從空間角度解讀《公報(bào)》的鎘點(diǎn)位超標(biāo)率

1990年《中華人民共和國(guó)土壤環(huán)境背景值圖集》公布的全國(guó)范圍內(nèi)調(diào)查的4095個(gè)分析樣點(diǎn)，其鎘算術(shù)平均值為0.097 mg·kg－1，幾何平均值為0.074 mg·kg－1，中位數(shù)為0.079 mg·kg－1,95%置信限為0.017～0.333 mg·kg－1[7],而在美國(guó)1986年發(fā)表的36個(gè)州偏遠(yuǎn)地區(qū)的作物生產(chǎn)區(qū)農(nóng)業(yè)土壤（刻意避開(kāi)污染）的3305個(gè)點(diǎn)的鎘中位數(shù)為0.2 mg·kg－1，算數(shù)平均值為0.27 mg·kg－1，95%置信限為0.005～2.4 mg·kg－1[8]?？梢钥闯鐾谶@個(gè)時(shí)期，美國(guó)作物生產(chǎn)區(qū)的土壤鎘的含量比我國(guó)要高得多，平均值接近我國(guó)土壤鎘環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)0.3 mg·kg－1。

很多國(guó)家都對(duì)土壤進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查，如英國(guó)以5 km×5 km尺度調(diào)查全英土壤5692個(gè)點(diǎn)，鎘的平均值高達(dá)0.7 mg·kg－1[9]，荷蘭調(diào)查708個(gè)點(diǎn)鎘平均值為0.5 mg·kg－1，中位數(shù)為0.4 mg·kg－1[10]，瑞典調(diào)查5138個(gè)點(diǎn)，鎘平均值為0.24 mg·kg－1，中位數(shù)為0.19 mg·kg－1（2010年數(shù)據(jù)），日本稻田土壤的鎘平均值為0.45 mg·kg－1[11]，可以看出這些國(guó)家的土壤鎘含量都相當(dāng)高，如果用我國(guó)的土壤鎘標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)價(jià)以上國(guó)家的土壤鎘含量，則這些國(guó)家的土壤都已經(jīng)超標(biāo)。從空間角度來(lái)看，以上這些發(fā)達(dá)國(guó)家“土壤污染”相當(dāng)嚴(yán)重，而相比之下我國(guó)的7%的點(diǎn)位超標(biāo)率（其中輕微5.2%，輕度0.8%，中度0.5%，重度0.5%）并不嚴(yán)重。

3 從時(shí)間角度解讀《公報(bào)》的鎘點(diǎn)位超標(biāo)率

從時(shí)間角度來(lái)看，我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家土壤污染存在著時(shí)間跨度的差異：發(fā)達(dá)國(guó)家的“土壤污染”發(fā)生在兩百多年來(lái)的工業(yè)革命進(jìn)程中，限于當(dāng)初科學(xué)水平?jīng)]有進(jìn)行檢測(cè)，而我國(guó)則發(fā)生在近30多年改革開(kāi)放過(guò)程中。我國(guó)土壤鎘含量從1990年算術(shù)平均值0.097 mg·kg－1上升到2014年的點(diǎn)位超標(biāo)（0.3 mg·kg－1）7%，表明有大量的鎘進(jìn)入土壤。

有研究表明，我國(guó)年排放到大氣中的鎘高達(dá)2186 t[12]，燃煤排放鎘強(qiáng)度最高可大于0.20 kg·km－2[13]。估算每年進(jìn)入農(nóng)田的鎘高達(dá)1417 t，其中來(lái)自于大氣沉降的鎘高達(dá)493 t，占總量的35%；家畜糞便778 t，占總量的55%[14]；很多人誤以為化肥是鎘的主要污染源，但來(lái)自化肥的鎘為113 t，占總量的8%，其中來(lái)自復(fù)合肥6%，磷肥2%；由于灌水進(jìn)入農(nóng)田的鎘為30 t，占總量的2%。在進(jìn)入農(nóng)田的總量為1417 t的鎘中，每年通過(guò)各種途徑帶走的鎘為178 t，也就是每年只有13%的鎘被輸出，而87%滯留在農(nóng)田中。以耕層20 cm、土壤容重為1.15 g·cm－3進(jìn)行計(jì)算，則土壤鎘含量年增0.004 mg·kg－1，按照這個(gè)速度，從1990年的土壤背景值起算，50年內(nèi)所有耕地土壤都將超過(guò)目前的標(biāo)準(zhǔn)（0.3 mg·kg－1）[14]。

以上數(shù)據(jù)不僅表明了土壤污染源，而且也表明在這數(shù)十年中有大量的鎘進(jìn)入土壤，造成《公報(bào)》中耕地重金屬污染點(diǎn)位超標(biāo)率達(dá)19.4%，而鎘的點(diǎn)位超標(biāo)率為7.0%。

4 從鎘的特性角度解讀《公報(bào)》的鎘點(diǎn)位超標(biāo)率

鎘在元素地球化學(xué)中是一種分散元素，難以獨(dú)立成礦。鎘同銅、鋅、汞、鉛一樣屬于親硫元素，因此鎘容易與這些元素的硫化物通過(guò)同晶替代存在于這些礦產(chǎn)中，鎘與鈣的離子半徑相近，因此在方解石和羥基磷灰石等礦物中鎘可替代鈣，因此磷礦含鎘量較高。此外鎘的沸點(diǎn)為767℃，金屬冶煉、燃煤發(fā)電、露天垃圾焚燒乃至吸煙都可以將鎘排放到大氣中。數(shù)十年來(lái)，我國(guó)作為世界工廠，金屬冶煉的地區(qū)廣泛、數(shù)量龐大，煤為主要能源，加之污染防控的法律和措施執(zhí)行不力，也就不難理解為什么鎘在整個(gè)土壤污染的超標(biāo)率變得突出了。

5 從糧食超標(biāo)率看我國(guó)土壤重金屬問(wèn)題的核心

上述表明，我國(guó)土壤的鎘含量和其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比并不很高。但為什么我國(guó)的糧食鎘超標(biāo)率在近些年變得很突出，以至于2013年“鎘大米”新聞?lì)l出，而其他國(guó)家包括日本、韓國(guó)等以水稻為主要作物的國(guó)家的大米相對(duì)較為安全？這與我國(guó)在數(shù)十年來(lái)施肥結(jié)構(gòu)發(fā)生變化有很大的關(guān)系。數(shù)十年來(lái)我國(guó)化肥特別是氮肥施用量不斷攀升，很多學(xué)者指出，化肥施用量超過(guò)了世界225 kg·hm－2的警戒線近1倍，其后果是造成了土壤的酸化，加上以燃煤為主要能源導(dǎo)致的酸雨，使我國(guó)土壤酸化加劇。有研究表明，我國(guó)土壤在1980年到2010年整體pH值下降0.13～0.81個(gè)單位[15]，這就意味著土壤酸度最高增加了6倍多，如果是自然界慢慢變化，到這個(gè)酸化程度需要好幾萬(wàn)年的時(shí)間。在長(zhǎng)三角有些土壤20年間土壤酸度增加了10倍，而在珠三角，30年間耕地土壤pH值從5.7下降到5.4[16]。

土壤本身對(duì)污染物具有緩沖性，土壤膠體對(duì)重金屬具有很強(qiáng)的吸附能力。通常進(jìn)入土壤中的重金屬迅速被土壤膠體固定而“老化”，從而降低其對(duì)植物的有效性。但在酸性環(huán)境中，鎘很難被“老化”。有研究者開(kāi)展了818 d的試驗(yàn)，證明除非土壤pH＞6.5,否則外源（污染的）鎘的有效性降低不到20%[17]。因此可以看出我國(guó)土壤的重金屬問(wèn)題不在于重金屬含量本身，而在于污染速度快，且土壤被酸化，導(dǎo)致進(jìn)入土壤的重金屬對(duì)作物的有效性很高。

歐美、日本等國(guó)家及我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的大量試驗(yàn)表明，當(dāng)土壤的酸堿度處于4.5～5.5區(qū)間時(shí)，最容易產(chǎn)生鎘大米[18－21]。本文作者的很多試驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)了這一結(jié)論，如在pH為5.33，土壤全鎘量為0.22 mg·kg－1，品種篩選試驗(yàn)中的33個(gè)品種的大米鎘含量均超過(guò)我國(guó)規(guī)定的食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（0.20 mg·kg－1），也就是在酸性條件下，鎘不超標(biāo)的土壤一樣產(chǎn)生鎘大米。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)土壤重金屬污染問(wèn)題不在于土壤鎘總量，而在于數(shù)十年來(lái)大量鎘快速進(jìn)入土壤，且因土壤酸化導(dǎo)致的外源鎘植物有效性很高，因而很有必要客觀看待土壤污染，高度重視糧食安全。認(rèn)識(shí)到這一問(wèn)題有助于我國(guó)對(duì)土壤重金屬污染修復(fù)的方法選擇，也期待目前在向全社會(huì)征求意見(jiàn)的《土壤污染防治法》能在污染源削減問(wèn)題上得到加強(qiáng)，整個(gè)土壤污染防治，不僅需要注意土壤重金屬量的減少或者固定，更應(yīng)該重視土壤環(huán)境質(zhì)量的概念，以土壤健康為目標(biāo)，構(gòu)建土壤污染的防治體系。

致謝：

成稿前，中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所陳懷滿(mǎn)研究員對(duì)本文進(jìn)行了修改、提出了寶貴的意見(jiàn)，特此感謝！

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Analysis of the Report on the national general survey of soil contamination

CHEN Neng-chang,ZHENG Yu-ji,HE Xiao-feng,LI Xiao-fei,ZHANG Xiao-xia
（Guangdong Institute of Eco-environmental Science and Technology，Guangdong Key Laboratory of Agricultural Environment Pollution Integrated Control,GDAS CAS ，Guangzhou 510650,China）

Interpretation of data of soil heavy metals is crucial for correctly understanding soil pollution,choice of correct remediation method,soil management and even for effective soil legislation.On April 17,2014,The release of the Report on the national general survey of soil contamination gave the public a rough understanding on the soil pollution status in China,more puzzles,however,provoked from this tooshort article.This paper tries to give a clear picture on the pollution status from the point view of time and special scale,the properties of cadmium,and the exceedance rate of cadmium over hygiene standard in food safety.It is hoped the conclusion drawn from the paper could give some advice for the Law of Soil Pollution Prevention and Control.

cadmium;soil pollution;report;interpretation;the Law of Soil Pollution Prevention and Control

X53

A

1672-2043（2017）09-1689-04

10.11654/jaes.2017-1220

陳能場(chǎng)，鄭煜基，何曉峰,等.《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》探析[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2017,36（9）:1689-1692.

CHEN Neng-chang,ZHENG Yu-ji,HE Xiao-feng,et al.Analysis of the bulletin of national soil pollution survey[J].Journal of Agro-Environment Science,2017,36（9）:1689-1692.

2017-09-07

陳能場(chǎng)（1966—），男，博士，研究員，研究方向?yàn)槲廴疚锃h(huán)境化學(xué)行為及其生物修復(fù)研究。E-mail:ncchen@soil.gd.cn

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41071300）

Project supported：The National Natural Science Foundation of China（41071300）