重金屬污染農(nóng)田安全利用可推廣技術(shù)篩選初步探討

任白琳， 陳航宇， 章明奎

(浙江大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 杭州 310058)

“安全利用”是當(dāng)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(shù)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(shù)，并被廣泛用于污染農(nóng)田的治理，這些技術(shù)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(yàn)與大田示范都表明，這些技術(shù)能不同程度地防控農(nóng)田土壤重金屬污染。但眾多試驗(yàn)也表明，不同技術(shù)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(shí)效、農(nóng)戶可接受程度等都存在較大的差別，同時(shí)，不同技術(shù)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(yīng)常常不能同時(shí)兼顧。因此，在實(shí)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(shù)模式一直是一個(gè)難題[10]。在場地污染土壤治理中一些學(xué)者提出采用成本效益分析法、問卷調(diào)查統(tǒng)計(jì)、生命周期法以及風(fēng)險(xiǎn)評估等定量賦值方法來篩選修復(fù)技術(shù)[11-12]，考慮的評估指標(biāo)包括技術(shù)成熟度、技術(shù)可行性、修復(fù)時(shí)間、總費(fèi)用、資源需求、環(huán)境擾動(dòng)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(fù)不同，且選擇的影響因素前者遠(yuǎn)比后者復(fù)雜，因此，目前用于場地修復(fù)技術(shù)的篩選方法不能直接用于污染農(nóng)田安全利用技術(shù)的篩選。為此，筆者在安全利用實(shí)踐的過程中，對污染農(nóng)田安全利用適用技術(shù)的篩選方法作了嘗試。

1 因素的選擇

與廣大農(nóng)戶、技術(shù)人員及技術(shù)專家商談可知，在選擇污染農(nóng)田安全利用技術(shù)時(shí)，雖然不同人群關(guān)心的主要問題有所不同，但人們常常會關(guān)注以下幾個(gè)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(shù)成熟度；4)應(yīng)用效果的持續(xù)時(shí)間；5)成本費(fèi)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(gè)方面指標(biāo)：1)技術(shù)指標(biāo)，包括技術(shù)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(shù)長效性；2)社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，包括總費(fèi)用、農(nóng)戶意愿；3)地力提升指標(biāo)，暫時(shí)考慮作物產(chǎn)量、土壤pH、有機(jī)質(zhì)指標(biāo)。

2 評估方法的構(gòu)建

考慮到目前有關(guān)重金屬污染農(nóng)田安全利用可推廣技術(shù)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(shù)選擇的因素之間的關(guān)系也了解較少，為了應(yīng)用方便，讓使用者直觀理解，本研究采用專家賦值評分法進(jìn)行評估。

通過咨詢多位行業(yè)專家，認(rèn)為在技術(shù)指標(biāo)、社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、地力提升指標(biāo)中，技術(shù)指標(biāo)和社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是重金屬污染農(nóng)田安全利用可推廣技術(shù)選擇中必須要考慮的因素，它們將直接左右著技術(shù)的選擇。地力提升指標(biāo)實(shí)際上是相關(guān)技術(shù)應(yīng)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(shù)選擇的態(tài)度。當(dāng)技術(shù)有利于作物產(chǎn)量的提高、耕地地力的提升時(shí)，農(nóng)戶對技術(shù)的支持會明顯地增加；而當(dāng)技術(shù)可能會導(dǎo)致作物減產(chǎn)、地力破壞時(shí)，農(nóng)戶可能會對技術(shù)產(chǎn)生反感。另外，在某些實(shí)際應(yīng)用時(shí)，如果目的只是為提高污染農(nóng)田安全利用率，可能會暫時(shí)不考慮對地力的影響?；谶@一實(shí)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(shù)可推廣應(yīng)用的篩選依據(jù)，其值越大表明適合推廣應(yīng)用的程度越高；x表示技術(shù)指標(biāo)、社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)總得分，技術(shù)指標(biāo)得分、社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得分分別指所選技術(shù)本身的技術(shù)可行性和所選擇技術(shù)的社會經(jīng)濟(jì)可接受性對I的相對貢獻(xiàn)值；y表示地力變化校正系數(shù)，指因技術(shù)應(yīng)用后農(nóng)田地力變化所引起的人們對技術(shù)選擇態(tài)度的改變程度。

需要指明的是，文中的技術(shù)可以是單項(xiàng)技術(shù)，也可以是雙項(xiàng)技術(shù)或綜合技術(shù)。在本評估方法中，沒有把技術(shù)應(yīng)用中產(chǎn)生的二次污染問題納入，但認(rèn)為施用的農(nóng)資必須符合有關(guān)國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，不能產(chǎn)生二次污染是技術(shù)應(yīng)用的前提。

3 權(quán)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(shù)指標(biāo)和社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的權(quán)重分別為0.60和0.40。

在確定技術(shù)指標(biāo)和社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一級指標(biāo)權(quán)重的基礎(chǔ)上，采用特爾菲法多次向11位專家咨詢，對技術(shù)指標(biāo)中的技術(shù)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(shù)長效性4個(gè)二級指標(biāo)的相對重要性進(jìn)行咨詢，最后確定技術(shù)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(shù)長效性的權(quán)重分別定為0.10、0.30、0.15和0.05?？紤]到今后污染農(nóng)田安全利用技術(shù)的使用者主要是種糧農(nóng)戶，為此對社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)中的總費(fèi)用、農(nóng)戶意愿等2項(xiàng)二級指標(biāo)的相對重要性向25名農(nóng)戶進(jìn)行反復(fù)咨詢，確定權(quán)重分別定為0.30、0.10。

同時(shí)，針對技術(shù)應(yīng)用后農(nóng)田地力變化所引起的人們對技術(shù)選擇態(tài)度的改變程度也反復(fù)咨詢了相關(guān)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(shí)，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(shí)踐中應(yīng)用技術(shù)的調(diào)研及各技術(shù)在應(yīng)用過程中涉及的技術(shù)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(yīng)用效果的長效性、總費(fèi)用、農(nóng)戶意愿等的訪問分析，同時(shí)結(jié)合向行業(yè)專家的咨詢，提出了表1所示的技術(shù)指標(biāo)和社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)中各因素分級參考標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)的隸屬度。各技術(shù)的技術(shù)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(yīng)用效果的長效性可參照在類似農(nóng)田的小區(qū)試驗(yàn)或大田示范結(jié)果確定，也可參考多項(xiàng)試驗(yàn)文獻(xiàn)由專家評估確定；總費(fèi)用根據(jù)市場價(jià)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(biāo)準(zhǔn)確定相應(yīng)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(biāo)可進(jìn)一步用插值法計(jì)算其相應(yīng)的隸屬度。

表1 各因素的分級參考標(biāo)準(zhǔn)及其隸屬度

地力變化校正系數(shù)根據(jù)該技術(shù)應(yīng)用后可能引起的農(nóng)作物產(chǎn)量、土壤pH、土壤有機(jī)質(zhì)指標(biāo)變化進(jìn)行評分，并最終用三者的均值來確定。評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。作物產(chǎn)量、土壤pH、有機(jī)質(zhì)指標(biāo)的變化也可參照相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果來確定。

表2 地力變化校正系數(shù)確定的參考標(biāo)準(zhǔn)

5 技術(shù)應(yīng)用類別的劃分

綜合以上分析，可把I的計(jì)算公式表達(dá)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(shù)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(shù)長效性、總費(fèi)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(jī)質(zhì)潛在變化的得分值。

基于多地的實(shí)踐驗(yàn)證，把I劃分為4個(gè)等級，相應(yīng)的技術(shù)潛在應(yīng)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(qiáng)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(biāo)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(shù)，只是一個(gè)初步方案，有關(guān)參數(shù)的選擇和評估標(biāo)準(zhǔn)還有待進(jìn)一步研究、完善。