为耕保提质建言献策——耕地重金属污染生态风险评判的新思路

□ 浙江省地质调查院 董岩翔

自然资源部门是耕地质量保护的主体，承担着耕地质量的监督考核责任。耕地质量建设得好不好、保护得好不好，必须要用科学的标准来衡量。耕地质量不仅反映耕地种植的适宜性和产能，还反映耕地土壤环境和农产品安全的保证程度，这是耕地数量、质量、生态“三位一体”新格局构建的重要内涵。本文在已有研究的基础上，提出“风险指数”的概念，试图为耕地质量建设的监督考核提供依据，为农产品的安全防控提供一个建设性的参考视角。

一、耕地生态风险的由来

风险，是指可能发生的潜在或现实危险。就耕地而言，污染是引发风险的主因。耕地生态风险主要包括土壤环境质量风险和农产品安全风险两部分。农产品是否安全，与土壤环境密切相关，农产品污染是耕地质量生态效应的最终体现。土壤中有毒有害重金属对农产品的安全影响十分复杂。从理论上讲，重金属元素的生物地球化学特性，土壤重金属的浓度、元素及离子间的相互作用，土壤理化性状，作物种类及品种，耕作方式等都是引发风险的因素。

二、耕地生态风险的评价

大多数研究者把耕地生态风险的评价，集中在土壤污染对生态环境的评价方面，大都按生态危害作用的基本过程，即土壤重金属累积（富集作用）—重金属活化条件（土壤环境的改变）—生态效应（农产品及其他环境要素）的思路展开，进而建立风险评价指标，制定风险评价标准。这一思路是科学的，然而过于强调采用一个具体量值的评价，往往因缺乏可操作性而难以被管理者接受。

2018年，为实施农用地土壤环境质量分类管理的要求，原环境保护部、国家市场监督管理总局联合发布了《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB15618-2018），要求以该标准为基础进行土壤环境质量类别的划分。即当土壤中污染物低于风险筛选值时，表明土壤污染风险低，可划分为优先保护类；当污染物含量大于筛选值，等于或小于风险管制值时，表明土壤可能存在污染风险，可划分为安全利用类；当大于风险管制值（Cd、Hg、As、Pb、Cr），表明可能存在食用农产品不符合质量安全标准等污染风险。

应当看到，这是基于国情制定的一个标准，也是土壤环境保护政策决策的结果。然而中国幅员辽阔，自然地理背景千差万别，人类活动方式及强度也不尽相同，用该标准难以对耕地的风险做出科学的评判，尤其在调查程度较高的地区。故中国《土壤污染防治法》明确指出，“对国家土壤污染风险管控标准中已作规定的项目，可以制定严于国家土壤污染风险管控标准的地方土壤污染风险管控标准”。

三、浙江的研究

自2002年以来，浙江省地质调查院围绕耕地安全及评价问题，开展了一系列研究工作，如耕地土壤重金属元素的环境基准值与背景值研究、土壤重金属元素的赋存形态研究、重金属在土壤—作物系统的迁移转化规律研究、耕地土壤重金属安全限制值研究等，获得了重要共识。

（一）土壤重金属的浓度风险

土壤是作物生长的物质基础，土壤中的重金属通过作物根系的吸收、植物体内的运移，进而蓄积于食用器官（籽实、果实）。早在15年前的浙江省农业地质环境调查中，便对这一过程进行了研究。大量实测数据的统计分析表明，土壤与农产品中的重金属在含量上存在明确的相关性。其中，土壤中的Cd与稻米、萝卜、西红柿、西兰花、蒲瓜等多种农产品中的Cd存在显著和极显著的关系；土壤中的As与萝卜、包心菜、油茶、柑橘等农产品中的As存在相关性；土壤中的Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Hg与毛豆等关系密切。之后，嘉兴、金华等地区的研究也再次证明了这种规律的存在。由此可以认为，土壤是农产品重金属蓄积的第一供体。土壤中重金属的总量越高，对农产品安全的影响也越大，风险也越高。

（二）土壤重金属的活性风险

重金属元素在土壤环境中有多种存在形态（离子态、化合态、络合态等），形态不同，迁移能力不同，生物毒性不同，其生态风险也不同。换言之，土壤环境风险不仅与重金属元素的浓度有关，更大程度上取决于其活性，即活性越大，风险越大。

通 过 对 Cd、Hg、Pb、As、Cr这五个严格管控土壤重金属元素形态组成的大数据分析发现，Cd在土壤环境中的活性（水溶态、离子交换态、碳酸盐态）占比最高，达46.6%，依次为Pb占比8.6%、Hg占比2.2%、Cr占比1.7%、As占比1.6%。这也是Cd被列为最具风险元素的依据，故在耕地土壤环境风险评价中，Cd是一个关键性的指标。上述重金属元素活性特征的揭示，为土壤环境风险评价提供了科学依据。

研究还表明，土壤重金属元素的形态组成、总量和农产品重金属含量之间，存在相关性。不同的元素、不同的形态组成，其相关性有明显差别。如稻米中的Cd含量主要与Cd的水溶态、离子态有关；Pb、Ni等与水溶态有关；Hg主要与离子交换态有关。重金属元素在土壤环境中的形态组成及活性特征，是判别土壤环境风险的又一重要指标。

（三）农产品重金属累积风险

重金属为一类有毒有害物质，非作物生长所必需。农产品的安全性是由其重金属含量的高低来衡量的，而背景值是衡量的尺度。背景值是在一定时期、一定范围内基本未受污染的正常值，它反映的是在自然状态下作物本身所有的化学组成。

通过十余年的努力，浙江省地质调查院对全省的粮食作物（稻米等）和蔬菜类农产品进行了重金属元素背景值的统计研究，形成了系列农产品的重金属背景值（或平均值），为农产品污染的分析判断提供了依据。这种判断是以累积程度来揭示的，如根据农产品的背景值，将累积程度分为未累积、初步累积、明显累积和显著累积四个等级。不同的累积程度反映了不同程度的安全风险，即累积程度越高，风险越大，反之越小。当累积量达到或超过国家颁布的有关食品安全标准时，表明该农产品已被严重污染，不宜食用。

四、风险指数及应用

把复杂的问题简单化，是技术成果应用转化的原则之一。根据上述研究所揭示的科学内涵，可以将污染程度转化为浓度风险、重金属形态组成特征转化为活性风险、污染物在农产品中含量的高低转化为累积风险。这样不仅可以用风险指数表征耕地生态风险的高低，也可以用该指数进行耕地质量生态保护的考核监督，这是一个新思路。

风险指数是相对安全背景的比数，用以揭示耕地在一定范围内、一定时间内的质量安全状态。通过这种由量纲向无量纲的转化，可以根据比值的大小将耕地风险程度分为无风险、低风险和高风险三个级别。不同等级风险的响应是，无风险为安全、低风险应监测、高风险须管控。如引入三色管理，无风险为蓝色、低风险为黄色、高风险为红色，这样更易被管理者所接受。

在应用风险指数对耕地质量进行管理时，还应考虑到耕地土壤重金属污染风险的复杂性。这种复杂性在于不同重金属元素、不同环境条件，其风险要素构成存在的差异性。大致有三种情况：一是农产品的安全既与土壤重金属元素浓度有关，也与其活性有关，如Cd；二是农产品的安全与土壤浓度关系不大，但与其活性有关，如Ni、Cr、Ar等；三是农产品的安全与土壤浓度无关，如Hg等。针对不同的情况，抓住主因，便可予以精准施策，避免误判和盲目性。

2019年，浙江省自然资源厅耕地保护监督处为加强耕地保护源头监督，推出“创建优质土壤基地”活动，这是耕地保护提质的创新性实践，是实现耕地土壤环境质量分类管理的有益探索。优质土壤首先是安全的，浙江省“711”土地质量地质调查工程地球化学大数据，可以为优质土壤的评价提供有力的技术支持。同时，优质土壤基地建设，也为地质调查成果的转化提供了新的思路和切入点。