淺談耕地土壤重金屬污染及治理思路

劉星華

（龍巖市漳平生態(tài)環(huán)境局，福建 龍巖 364400）

根據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類》（GB/T 21010-2017）[1]規(guī)定，耕地是指種植農(nóng)作物的土地，其二級分類有水田、水澆地、旱地。耕地是糧食生產(chǎn)的重要根基，耕地質(zhì)量的優(yōu)劣影響著耕地的生產(chǎn)力，關(guān)系著農(nóng)產(chǎn)品食用安全和生態(tài)安全[2]。近年來，《土壤污染防治行動計劃》、《中華人民共和國土壤污染防治法》以及一系列相關(guān)政策文件的頒布，表明了我國凈土保衛(wèi)戰(zhàn)扎實有序推進，土壤污染防治工作進入了新時期。

“十四五”規(guī)劃提出了“生態(tài)文明建設(shè)實現(xiàn)新進步”的社會發(fā)展目標，堅持耕地數(shù)量和質(zhì)量的雙提升。當前我國一些地區(qū)的耕地土壤重金屬污染問題仍較突出，已成為威脅農(nóng)業(yè)質(zhì)量效益和競爭力的關(guān)鍵因素。耕地土壤重金屬污染涉及公眾利益和公眾健康安全，探索耕地質(zhì)量的保護和提升，提高耕地對農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)的保障能力，是打造優(yōu)良農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的重要內(nèi)容，也是實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要引領(lǐng)[3]。

1 耕地土壤重金屬污染現(xiàn)狀

我國耕地總量少，總體質(zhì)量不高，空間分布不均衡。在堅持農(nóng)村農(nóng)業(yè)優(yōu)先發(fā)展，加快農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化進程中，我國耕地土壤重金屬污染防控形勢仍然嚴峻[4]。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，我國受重金屬污染的耕地面積約2 000萬公頃，每年受重金屬污染的糧食達1 200萬噸，直接經(jīng)濟損失超200億元[5]。重金屬是指密度大于5 g/cm3的金屬，包括Hg、Cd、Cr、Pb、As等具有顯著生物毒性的元素，重金屬污染在土壤中具有隱蔽性、累積性、難修復性、生物毒性等特性[6]。重金屬破壞土壤養(yǎng)分平衡，難以被微生物分解，其遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律具有多變性，能夠通過食物鏈形成毒性更強的烷基化合物，間接對人體健康產(chǎn)生威脅[7]。

我國在上世紀末首次開展關(guān)于土壤背景值和土壤污染的相關(guān)研究，編輯出版了《中國土壤元素背景值》；2005～2013年，我國開展首次全國土壤污染狀況調(diào)查并發(fā)布了《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》[8]，公報顯示：我國耕地點位超標率為19.4%，以無機型污染為主，受重金屬污染問題突出；2017～2018年，全國農(nóng)用地土壤污染狀況詳查結(jié)果表明，我國農(nóng)用地土壤環(huán)境狀況總體穩(wěn)定，但是一些地區(qū)土壤重金屬污染仍比較突出；《2021中國生態(tài)環(huán)境狀況公報》[9]表明，全國受污染耕地安全利用率穩(wěn)定在90%，全國耕地質(zhì)量平均等級為中等地，影響農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量的主要污染物是重金屬，其中Cd為首要污染物；2022年2月，國務(wù)院發(fā)文決定將于2022年至2025年開展第三次全國土壤普查，到期將形成全國耕地質(zhì)量報告。土壤是地球生態(tài)環(huán)境的重要載體，我國正嚴守18億畝耕地紅線，加大耕地質(zhì)量提升力度，堅決防止耕地“非糧化”，制止耕地“非農(nóng)化”，積極探索受重金屬污染耕地治理的新路徑。

2 耕地 土壤重金屬污染來源分析

2.1 內(nèi)源性污染

由于自然地理因素的差異，區(qū)域土壤重金屬背景值具有較大 差異性，影響土壤重金屬背景值差異性的因素主要有成土母質(zhì)、地質(zhì)活動、風化作用等。我國喀斯特地貌集中分布于廣西、云南和貴州等地區(qū)，喀斯特地貌區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，土壤重金屬背景值高主要受成土母質(zhì)的影響，屬于典型的內(nèi)源性土壤重金屬污染[10]?？λ固氐貐^(qū)土壤在演變過程中，重金屬元素含量與風化強度密切相關(guān)，風化過程中的次生富集是喀斯特地區(qū)土壤重金屬的重要來源[11]。另外，喀斯特地區(qū)復雜多變的氣候條件和地理格局為重金屬的遷移擴散提供了有力條件，導致重金屬污染波及范圍廣、治理困難[12]。然而更多研究指明，外源性污染才是土壤重金屬污染的主要輸入方式。

2.2 外源性污染

2.2.1 污水農(nóng)灌

污水農(nóng)灌在水資源匱乏地區(qū)較常見，是指利用生活污水、工業(yè)廢水、超標地表水等水源進行農(nóng)業(yè)灌溉[5]。現(xiàn)有的污水處理工藝難以完全去除污水中的重金屬離子，污水中不同形態(tài)的重金屬離子產(chǎn)生不同的環(huán)境效應(yīng)[13]，重金屬隨著污廢水進行農(nóng)業(yè)灌溉，短期內(nèi)雖為農(nóng)作物提供生長所需養(yǎng)分（N、P、K等），但長期進行污水灌溉將導致土壤重金屬富集，引起一系列環(huán)境污染問題。污水農(nóng)灌可顯著改變土壤的物理、化學性質(zhì)，影響土壤養(yǎng)分、酶活性與土壤微生物群落結(jié)構(gòu)[14]，導致植物根際土壤重金屬富集，進而由植物地下根系向地上植物體累積。在同一生長環(huán)境中，污水灌溉在不同品種農(nóng)作物中產(chǎn)生的重金屬污染程度不同，一般蔬菜作物比糧食作物的重金屬富集能力強（水稻除外），植物體不同部位的重金屬富集能力大小排序為根＞莖＞葉＞果實[15]。

2.2.2 農(nóng)用物質(zhì)施用不合理

不合理的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，以及不合理施用農(nóng)用物質(zhì)，致使耕地土壤重金屬污染問題日益嚴重。農(nóng)藥、化肥施用流失率高，某些農(nóng)藥或化肥常含有Hg、As等重金屬，過量投加會導致耕地土壤重金屬累積。常見的磷肥中Cd含量較高，長期過量施用嚴重影響耕地土壤質(zhì)量。有機肥長期施用也會產(chǎn)生土壤重金屬累積，李可等[16]通過田間試驗研究發(fā)現(xiàn)，土壤重金屬Cd、Cr、Cu、Zn和As的全量隨雞糞有機肥施加量的增加而增大，出現(xiàn)明顯的累積現(xiàn)象。污泥農(nóng)用是當前城鎮(zhèn)污水處理廠污泥資源化處置的手段之一，污水廠污泥富含氮、磷和有機質(zhì)，進行農(nóng)業(yè)利用可實現(xiàn)農(nóng)作物增產(chǎn)，但可能導致污泥中重金屬形態(tài)的變化和重新釋放，產(chǎn)生二次污染。農(nóng)用地膜使用未回收部分難以自然降解，地膜生產(chǎn)過程中常加入含有Cd、Pb等的熱穩(wěn)定劑，這些微量重金屬釋放到土壤中的速度較慢，但也可能造成重金屬污染。

2.2.3 工礦生產(chǎn)活動

近些年，隨著金屬冶煉、礦山開采等工礦生產(chǎn)活動的發(fā)展，工礦區(qū)周邊耕地土壤重金屬污染日益嚴重。工礦業(yè)生產(chǎn)活動“三廢”的排放影響周邊耕地水源、土壤以及大氣環(huán)境質(zhì)量。特別是重金屬污染，形成了以工礦企業(yè)為污染中心向四周污染程度逐漸降低的趨勢。工礦業(yè)生產(chǎn)活動區(qū)域常呈現(xiàn)土壤重金屬含量大于當?shù)乇尘爸档臓顩r。工礦業(yè)導致大氣中的污染物增加并通過干濕沉降成為周邊耕地的重金屬污染源。羅天祥等[17]解析典型工業(yè)區(qū)周邊小流域耕地土壤重金屬來源發(fā)現(xiàn)，Cd和Pb的污染輸入途徑主要為大氣沉降，占比分別為82.6%和71.0%。大氣沉降的另一個重要途徑，即在閃通運輸過程中產(chǎn)生的揚塵污染（主要是輪胎、車輛機械部件磨損產(chǎn)生的粉末以及含Pb汽油的燃燒），是軌道閃通兩側(cè)的耕地土壤重金屬污染的重要來源，以Pb、Zn、Cu等重金屬污染為主，通常沿閃通干線呈帶狀分布。

2.2.4 固廢粗放式處置

電子工業(yè)的不斷發(fā)展衍生的電子固體廢棄物拆解行業(yè)規(guī)模不斷擴大。電子固體廢棄物種類復雜，含有各種重金屬成分，粗放式處理處置在經(jīng)過風吹日曬雨淋后，重金屬容易以含污雨水等形式遷移擴散到周邊土壤或水體，造成拆解區(qū)周邊耕地土壤重金屬含量總體高于當?shù)氐耐寥拉h(huán)境背景值[18]。趙梓霖等[19]以廣東某電子垃圾拆解區(qū)稻田、菜地、荒地和拆解地為研究對象，結(jié)果表明Cd是4種用地類型土壤中潛在危害最大的重金屬，超標倍數(shù)為1.42～94.2倍，拆解地土壤重金屬潛在生態(tài)風險高于其他三類用地。廢棄遺留的電子固廢拆解場地往往具有較高的生態(tài)風險，其以重金屬污染為主要特征。電子拆解重金屬污染威脅了附近耕地的安全利用與農(nóng)業(yè)生態(tài)，因此，我國部分地區(qū)陸續(xù)開展了電子廢棄物拆解污染整治行動。

3 耕地土壤重金屬污染的治理思路

3.1 推進重金屬污染源頭治理

耕地土壤重金屬污染來源廣泛，相關(guān)部門應(yīng)首要推動耕地土壤重金屬污染源頭治理。首先，傳統(tǒng)農(nóng)藥化肥的過量使用會加劇耕地土壤重金屬污染，我們要杜絕含有重金屬成分的農(nóng)用物質(zhì)的濫用，提倡農(nóng)藥化肥的科學施用、精準施用，大力推廣使用綠色、新型肥料，協(xié)同農(nóng)業(yè)生態(tài)綠色種植技術(shù)共同發(fā)展；其次，杜絕使用受污染水源對耕地進行灌溉，避免重金屬通過灌溉水流入農(nóng)田，對灌溉用水來源進行污染溯源監(jiān)測，同時改變農(nóng)田灌溉方式，采用滴灌、噴灌、滲灌等現(xiàn)代灌溉方式；此外，要有針對性地改良耕地酸性土壤，在土壤酸性條件下，重金屬活性會增強，通過使用土壤改良劑或調(diào)理劑，可以改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤中微生物的活性，增強土壤自凈能力。

3.2 加強修復技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用

近年來，關(guān)于耕地土壤重金屬污染修復技術(shù)的實驗室研究取得了一定進展，但應(yīng)用于實際污染耕地的修復較少且修復效果不如預測結(jié)果。常用的修復技術(shù)主要有物理法、化學法和生物法，修復原理主要是去除或鈍化土壤中的重金屬，例如利用超富集植物（如蜈蚣草、東南景天等）吸附并移除土壤重金屬的修復技術(shù)和在受重金屬污染的土壤中加入鈍化劑進行鈍化修復等[20-21]。耕地土壤重金屬污染修復技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用面臨諸多挑戰(zhàn)，相關(guān)人員需加強修復技術(shù)創(chuàng)新，在耕地治理上，可對不同超富集植物對各種重金屬的富集效應(yīng)與機理進行比較研究，以及進行不同作物對重金屬吸收累積特征及脅迫響應(yīng)的研究。進行科學修復需因地制宜，建設(shè)典型污染修復試驗區(qū)，形成規(guī)范化的修復技術(shù)體系。

3.3 建立污染治理資金保障體系

耕地土壤重金屬污染治理周期長、難度大，治理過程所耗資金巨大[22]。2008年，原環(huán)保部印發(fā)了《關(guān)于加強土壤污染防治工作的意見》[23]，提出了“誰污染，誰治理”的原則，然而在我國經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下，亟需建立更為全面的土壤污染治理資金保障體系。2020年2月，多部委聯(lián)合印發(fā)了《土壤污染防治基金管理辦法》[24]，規(guī)范了土壤污染防治基金的資金籌集、管理和使用。我國應(yīng)吸納借鑒美國、日本等發(fā)達國家解決土壤污染治理資金的先進經(jīng)驗，加快建立“政府－企業(yè)－個人”的多來源資金鏈，提高多方參與耕地土壤重金屬污染治理的積極性，推動市場資本在土壤污染治理領(lǐng)域的流動，建立適應(yīng)發(fā)展需求的資金保障模式。

3.4 制定分類、分級的管控制度

相關(guān)部門應(yīng)根據(jù)耕地受重金屬污染的不同程度，進行分類、分級的土壤污染風險管控，不斷提高耕地質(zhì)量管控的系統(tǒng)化、精細化和信息化程度[25]。《中華人民共和國土壤污染防治法》[26]按照土壤污染程度和相關(guān)標準，將農(nóng)用地劃分為優(yōu)先保護類、安全利用類和嚴格管控類?！锻寥拉h(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15618-2018）[27]中規(guī)定了農(nóng)用地土壤污染風險篩選值和管制值，有利于對耕地土壤重金屬污染風險的篩查、分類和監(jiān)測。遵循因地種植理念，實行“一類一策”管控，相關(guān)部門對于優(yōu)先保護類耕地，應(yīng)加強土壤質(zhì)量動態(tài)監(jiān)測，嚴防嚴控污染輸入；對于安全利用類耕地，應(yīng)加強土地運作管理，科學進行耕地調(diào)理修復；對于嚴格管控類耕地，應(yīng)采用“修復－休耕－退耕”的治理思路，同時對受影響的種植戶進行資金補償。

4 結(jié)語

我國是有十四億人口的大國，同時也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，耕地土壤重金屬污染問題亟待解決，刻不容緩。耕地土壤重金屬污染來源廣泛，遷移轉(zhuǎn)化過程復雜，容易與其他環(huán)境危害物形成復合污染，使土壤環(huán)境質(zhì)量惡化。因此，在國家相關(guān)政策支持下，我國急需建立健全耕地土壤重金屬污染防治制度體系；促進多學科融合閃流；融合市場運行機制與投融資，建立長久有效的資金保障體系；推進典型修復技術(shù)與工程示范，并進行產(chǎn)業(yè)化推廣；結(jié)合美麗鄉(xiāng)村與生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)，繪就生態(tài)美、產(chǎn)業(yè)興、百姓富的新時代農(nóng)業(yè)新畫卷。