云南省重金属污染农用地风险管控对策探讨

2021-01-08和丽萍陈异晖

环境科学导刊 2021年6期

崔静，王丽，和丽萍，陈异晖

(1. 云南省生态环境科学研究院，云南昆明 650034；2. 云南环境工程设计研究中心，云南昆明 650034；3.中国科学院水利部水土保持研究所，陕西杨凌 712100)

0 引言

“万物土中生，食以土为本，民以食为天，食以安为先”。土壤是人类赖以生存和发展的基石，人类消耗的食物和能量99%来源于土壤，一旦农用地土壤被污染，会导致农产品中重金属的累积，并最终转移至人体，进而严重危害人体健康[1]。近年来，我国农用地土壤重金属污染形势严峻[2]，耕地土壤重金属等污染物土壤点位超标率达19.4%[3]，由于农用地土壤重金属污染进而引发农产品质量安全的问题受到了广泛关注。有关学者的调查研究表明[4-5]：我国河北、甘肃等地区的主产作物小麦均出现了不同程度的镉含量超标现象，而食用这些重金属污染的小麦导致当地居民存在严重的非致癌风险[6]。因此，开展重金属污染农用地的风险管控和修复治理，保障农产品质量安全，已十分迫切[7]。我国学者对农用地土壤重金属污染修复治理已开展了大量的研究[8-11]，然而，在实践过程中发现重金属污染农用地治理修复成本高、难度大，不利于被接受，中央土壤污染防治专项资金项目库入库要求中也明确，除技术应用试点项目外，原则上不予支持[12]，因此探讨重金属污染农用地风险管控对策显得尤为重要。

云南省作为全国土壤污染问题较为突出的省份之一，局部区域土壤重金属污染严重，区域土壤高背景叠加人为污染，使得镉(Cd)、铅(Pb)、砷(As)、汞(Hg)在农用地中出现高值，且多体现为以两种至三种污染元素为主的复合污染。杨牧青等研究了云南省新产区土壤和三七中重金属元素的累积状况，新产区三七叶片和块根中的Cd、Pb、As重金属超标严重，严重影响了三七的质量，威胁到了人体健康[13]。肖青青[14]等研究了个旧市郊鸡街镇的蔬菜重金属含量，结果表明莴笋、青菜和薄荷Pb含量超过了食品安全限量标准。云南省作为西南地区的粮食主产区之一，其土壤和农产品生态环境安全已受到广泛关注。当前针对云南省土壤重金属污染农用地的研究多集中在重金属分布特征[13-15]、污染现状等，而针对重金属污染农用地的风险管控措施探讨的报道较少。本文在总结近年我国重金属污染农用地风险管控防治经验的基础上，对云南省重金属污染农用地在污染防治方面面临的问题和挑战进行梳理，旨在为扎实推进云南省土壤污染防治工作，保障重金属污染农用地土壤生态系统的良性运转提供科学支撑。

1 我国重金属污染农用地风险管控防治经验

农用地风险管控主要是通过农艺调控、替代种植、种植结构调整或退耕还林还草，轮作休耕、轮牧休牧以及划定特定农产品禁止生产区域等措施，保障耕地安全利用，确保农产品安全，特别是粮食安全[16]。

1.1 农艺调控

农艺调控是利用农艺方法如选取低累积品种、调节土壤理化性质、科学管理水分等对耕地土壤中污染物的生物有效性进行调控，减少污染物从土壤向作物特别是可食用部分的转移，从而保障农产品安全生产，实现受污染耕地安全利用的目的。

在重金属污染区域筛选低累积品种是目前国内常用的农艺调控技术之一。低累积品种的选择对重金属污染农用地的安全利用具有较强的实践意义。低累积作物品种是指在相同土壤环境条件下作物可食部位中污染物积累量相对较低的品种。通过利用作物种内差异，选育同种作物中低积累的品种，从而达到污染土壤安全利用的目的。目前，我国各省份的相关学者正在积极探索适合重金属污染土壤的低累积品种，杨惟薇[17]等研究了铅镉胁迫下10个来自不同产地的玉米品种对重金属铅和镉的累积特性，筛选出抗性强且对镉累积能力最弱的广甜3号，适宜在中轻度污染农用地推广种植。张磊[18]等基于广西常植的10个水稻品种，研究了不同水稻类型的耐镉特性发现，常规稻野丝占和玉丝占的耐镉特性优于杂交稻和超级稻，该研究对广西存在较高粮食镉含量超标风险的意义重大。陈玉梅[19]在杭州蔬菜供应产地研究中，通过不同等级重金属污染，筛选出镉、铬、铜、锌的耐性较强且低积累的蔬菜分别为黄瓜、番茄、番茄、毛豆，该研究对杭州乃至全国蔬菜的安全生产提供了保障。谭玲[20]研究了广州不同镉浓度下37个菜心品种对镉积累的差异，筛选出镉低累积菜心品种，并确定出镉、铅、铬复合污染下该低累积菜心品种对重金属的吸收特性。

除积极探索低累积品种外，科学调理水分、调节土壤理化性质等也是农艺调控的有效措施。崔晓荧[21]等的研究发现，淹水和干湿交替两种水分管理模式下，干湿交替能够显著提高水稻的生物量及产量，但同时也增强了重金属铅、镉、铬在土壤-水稻系统中的迁移能力，显著提高了米粒中镉的含量。土壤水分含量对水稻根际土壤中的砷、铜、锌等含量虽然影响不大，但却可以显著影响水稻不同器官对上述元素的吸收积累[22]。龙灵芝[23]等探究了水分管理和磷酸盐施用下水稻土中镉的有效态转化情况，结果表明田间持水量在75%时施用磷酸盐对土壤中镉的稳定性较好，水分管理是土壤中镉形态转化的主要影响因素。虽然水分调控管理具有无二次污染、可操作性强、无附加经济投入、且有效性高等优点而备受学者关注[24]，但是在实践中单一的农艺调控措施要达到农用地安全利用的要求往往很难，探索多措施组合对重金属污染农用地风险管控具有重要的现实意义。邹紫今[25]研究了水分管理与改良剂协同控制的6种处理方式下水稻对土壤重金属和砷的累积情况，结果表明，从水稻产量和水稻品质安全的角度出发，碳酸钙和湿润灌溉、羟基磷灰石和湿润灌溉两种处理方式可以有效降低水稻对重金属镉、铅和砷的吸收。有研究表明[26]，种植低镉积累品种，结合全生育期淹水灌溉、施用生石灰调节的方式可以有效降低水稻地上部分的含量，并提高水稻产量。

1.2 阻隔技术

阻隔技术也是常用的农用地风险管控技术之一。董如茵[27]在湖南岳阳市湘阴县的研究发现，对油菜喷施锌肥可以抑制根部镉吸收从而降低油菜地上部镉含量，喷施锌肥是调控镉低积累油菜安全生产的较好措施。王林等[28]通过研究比较了植物阻隔、化学钝化及其联合修复措施对天津市某污灌区镉污染菜地的修复效果，结果表明种植镉低累积品种同时联合应用植物阻隔和钝化修复措施，可以较好地保障污灌区镉污染菜地的安全利用。研究表明[30]，叶面喷施氨基酸螯合硒营养液肥的同时基施硅钙肥能有效降低水稻籽粒中的镉含量，叶面阻隔技术配合其他措施也成为现行重要受污染农用地风险管控的有力措施。

1.3 替代种植

替代种植是利用作物的种间差异，选择种植可食部分对重金属积累能力弱的作物替代原有的可食部分对重金属累积能力强的作物，与低累积作物品种筛选不同之处在于其替换了耕种作物物种，适用于重金属重度或严重污染的农用地。替代种植不仅可以使污染的农用地安全利用，还可以获取一定的经济效益。

万寿菊是提取叶黄素的优质材料，是一种高价值的经济作物[30]。研究表明，万寿菊对土壤中重金属镉、铅有一定的积累量，可用于云南兰坪铅锌矿周边污染农田的替代种植[31]。棉花具有较强的耐镉特性，能够同时兼顾生态效益和经济效益，是我国中南部地区重金属污染农用地安全利用的最佳作物之一[32]。

2 云南省重金属污染农用地风险管控面临的问题与挑战

2.1 支撑重金属污染农用地风险管控/管理的数据有限

研究受污染农用地的污染特征，对受污染农用地实施风险管控意义重大。明确受污染农用地重金属污染特征，在采取农用地风险管控措施时可以做到对症下药。姜玉玲[33]等研究了河南省新乡市某电池厂附近污灌农田重金属污染特征，建议将电池厂3.5km以内的污灌农田划为严格管控类农用地，并按照严格管控类农用地要求采取相应的替代种植、退耕还林措施。截至2020年，云南省按照《土壤污染防治行动计划》要求，已全面完成农用地土壤污染详查工作以及耕地质量类别划定工作，明确了农用地安全利用和严格管控区域，但是在实施受污染农用地风险管理中，仍面临着难题。农用地土壤污染状况详查数据暂不公开造成其成果应用受限，且详查对象仅针对常规种植粮食作物，对于云南典型高原特色农产品如蔬菜、水果、中药材、茶叶等尚缺乏有效调查数据，管理部门难以在决策依据不足的情况下采取风险管控措施，进而影响农用地分类管理工作的推进。

2.2 现有的受污染耕地安全利用或风险管控技术储备难以满足工作需求

从全国来看，各种重金属污染农用地的安全利用技术或模式研究均较为活跃，且有一些技术已经得到推广应用。但云南省的技术研发基础薄弱，在制定土壤安全利用或风险管控方案时，没有成熟的技术或模式可供选择，且因各地地域环境、气候条件，土壤性质以及土壤污染特征等条件各异，某种技术、模式的简单引进、套搬可能存在能力低于预期或出现“水土不服”，无法解决实际问题。

2.3 受制于云南省较为落后的农业经济，受污染耕地的安全利用或风险管控意识较为薄弱

因云南省经济较发达省份落后，受经济落后、知识匮乏等原因影响，老百姓在农业生产中往往会忽视土壤重金属污染对人体健康可能造成的危害，仅从经济、收益角度出发自主开展农业生产活动，同时又受成本、管理复杂程度的影响，对安全利用与风险管控措施的接受程度不高，不愿主动参与、实施安全利用与风险管控，这在一定程度上阻碍了受污染农用地风险管控工作的推进。

3 云南省重金属污染农用地风险管控对策和建议

3.1 建立农用地土壤大数据管理平台

在云南省农用地土壤详查的基础上，统一汇总各相关部门的土壤与农作物调查成果，并建立相对完善的土壤与农作物(不应局限于粮食作物，应包含蔬菜、水果、中药材、茶叶等高原特色农产品)协同监测网络，建立土壤大数据管理平台，实现数据动态更新，形成能兼顾预警、检测并实施反馈的土壤质量与农产品质量协同管理体系，针对不同区域地方提出作物正负面清单，发挥农用地土壤与作物大数据在污染防治、土地利用、农业规划与生产等领域的作用。

3.2 强化土壤污染区域人群健康风险评估研究

针对已查明的典型农用地土壤重金属污染且农作物重金属含量超标的区域开展基于人群健康的风险评价，结合农用地土壤重金属污染状况及空间分布特征，对土壤重金属污染对人体健康造成的危害程度进行概率估计，并据此提出降低风险的方案和对策。健康风险评估不能仅仅依赖风险评估模型，还应收集区域内的毒理学资料、人群流行病学资料、环境和暴露因素等，确保健康风险评估结果科学、真实。

3.3 根据农用地质量类别划分成果，执行农用地分类管理政策

各级地方政府应根据耕地土壤环境质量类别划定成果，遵照《中华人民共和国土壤污染防治法》《农用地土壤环境管理办法(试行)》实行农用地分类管理。对优先保护类耕地应实行严格保护，在加强工业污染源治理管控的同时，管理部门应引导农户科学施用化肥和农药，控制高残留、毒性大的农药和化肥的使用，避免新增土壤污染，切实有效地保护好优先保护类耕地；安全利用类耕地，应当优先采取农艺调控、替代种植、轮作、间作等措施，阻断或者减少污染物和其他有毒有害物质进入农作物可食部分，降低农产品超标风险。严格管控类耕地，主要采取种植结构调整或者按照国家计划经批准后进行退耕还林还草等风险管控措施。

3.4 加强受污染农田安全利用与风险管控技术应用研究

安全利用措施包括农艺调控、替代种植、轮作、间作等，风险管控措施主要指种植结构调整和退耕还林还草。然而，如何通过农艺调控、轮作、间作等来实现安全利用，种植结构进行怎样的调整可以实现风险管控，退耕还林还草应该采用怎样的模式，因为各地污染情况不同，污染物种类各异，作物生长的条件环境差别巨大，各地的种植习惯也有所不同，所以，其他地方成功的技术难以照搬照用。各级政府应因地制宜地探索在本地具有可行性的技术方案，安排、申请专项经费或积极探索融资渠道，扎实前期调查评估工作，进行科学的、多因素的技术、模式比选，支持受污染农田安全利用与风险管控技术小试、中试实验或示范工程，摸清技术的适用条件、实施参数，为技术推广奠定基础。