威宁部分耕地土壤与农产品5种重金属的风险状况及管控对策

文虹琼， 胡建华， 赵玉文

(威宁自治县农业农村局， 贵州 威宁 553100)

土壤是保障人类食物数量安全和质量安全最重要的自然资源，也是生态和环境保护的重要对象。据《全国土壤污染状况调查公报》，我国重金属污染土壤已占全国土地面积的约20%[1]。农作物种植在重金属污染的土壤上，会通过吸收富集在食用部位，进而危害人体健康[2-4]。因此，掌握区域农产品产地土壤和产品中重金属的含量状况，为区域农产品重金属风险管控提供依据具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 威宁县概况

威宁县位于贵州省西北部，国土面积6 298 km2，平均海拔2 200 m，年日照时数 1 812 h，年降雨量 926 mm，夏季平均气温18 ℃。2020年辖41个乡镇( 街道)，耕地面积2 522.7 hm2，土壤类型有黄棕壤、棕壤、黄壤、紫色土、石灰土等。常年种植的主要农作物有玉米、马铃薯、蔬菜、水果、烤烟等。其中常年玉米播种面积4.33万hm2，马铃薯播种面积13.33万hm2，蔬菜种植面积2.67万hm2，烤烟种植面积1.67万hm2，其他杂粮种植面积1.2万hm2，水果种植面积2万hm2。威宁县从2015年开始承担县级地力变更调查工作，2017年始参与省级土壤污染调查、耕地分类管理、生产障碍修复等工作。

1.2 土壤样品采集、制样

土壤样品采集时间分别为2018年10月，2019年10月。方法按照《绿色食品产地环境调查、监测与评价规范》(NY/T 1054)，根据《威宁县土地利用现状图》采用网格布点法布设采样点位，并在采样时根据地物地貌和耕作实际适当修正点位，每个点位代表面积666.7 hm2。待作物收获后，用 GPS 记录各个样点的地理坐标，每个样点按“S”形取样法选择5个点取 0～20 cm 耕作层土样混合，用“十字四分法”留样1 kg。每年共采集 378个样品，覆盖全县25.23 万hm2的耕地面积。采集的土壤样品去除植物残枝和石块，在自然条件下风干，用行星式球磨机磨碎后过 100 目尼龙筛，将过筛后的粉末混合均匀后装入聚乙烯塑料袋中备用。

1.3 农产品样品采集

2020年在威宁县辖区所有乡镇布点，每个点位代表66.7 hm2，于玉米、马铃薯、蔬菜、水果收获期，根据布点点位的地块形状，采用对角线法或棋盘法或蛇形法或梅花点法选择5个点采样样品2 kg。共计采集农产品3 800件(各类产品采样数量见表6)进行检测分析。

1.4 指标测定方法

土壤样品铅、镉、铬含量按 NY/T 1613-2008 方法检测 ，砷含量采用电感耦合等离子发射光谱仪检测，汞含量采用F732测汞仪或原子荧光光度计检测，pH 按 NY/T 1121.2-2006方法检测 。

农产品铅、镉、铬、砷含量按《食品安全国家标准 食品中多元素的测定》(GB 5009.268-2016)方法检测，汞含量按《食品安全国家标准 食品中总汞及有机汞的测定》(GB 5009.17-2014)方法检测。

1.5 重金属风险分类评价

1.5.1 土壤 根据土壤样品中重金属含量，对照《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618-2018)[5]中的筛选值(表1)和管制值(表2)限量，将土壤风险程度分为优先保护类、安全利用类和严格管控类3类。其中优先保护类为内梅罗指数小于1的未污染耕地，安全利用类为内梅罗指数1～2的轻度污染耕地，严格管控类为内梅罗指数2～3的中度污染地和大于3的重度污染耕地。

表1 GB 15618-2018规定的农用地土壤5种重金属污染风险筛选值

表2 GB 15618-2018规定的农用地土壤5种重金属污染风险管制值

1.5.2 农产品 根据农产品样品中重金属含量，按照《食品安全国家标准 食品中污染物限量》(GB 2762-2017)标准分类(表3)评价。

表3 《食品安全国家标准 食品中污染物限量》(GB 2762-2017)规定标准

2 结果与分析

2.1 威宁土壤样品中重金属风险状况

由表4可见，2018年威宁耕地土壤样品中5种重金属综合超过风险管控值的点位有106个，5种重金属综合优先保护类耕地占3.70%，安全利用类耕地占68.25%，严格管控类耕地占28.04%。其中：单项镉超过风险管控值的点位有104个，单项铅超过风险管控值的点位有2个，单项汞、砷、铬超过风险管控值的点位为0个。2019年威宁耕地土壤样品中5种重金属综合超过风险管控值的点位有104个，5种重金属综合优先保护类耕地占8.99%，安全利用类耕地63.49占%，严格管控类耕地占27.51%。其中：单项镉超出风险管控值的点位有104个，镉、铅元素均超出风险管控值的点位有2个。对比分析2018年、2019年威宁耕地土壤样品中5种重金属的检测数据可见：一是威宁采样区域的耕地以安全利用类为主，约占63%；二是威宁采样区域的耕地土壤中5种重金属的超标元素主要是镉；三是威宁采样区域的优先保护类耕地占例呈增加趋势，而安全利用类和严格管控类耕地呈减少趋势。

表4 威宁耕地土壤样品中5种重金属的各类个数及5种综合占比

2.2 威宁土壤样品中镉污染状况

由表5可见，威宁耕地土壤样品中镉含量为重污染级别的点位2018年为20个、2019年为15个，2019年较2018年减少5个、占比下降1.32百分点；为中污染级别的点位2018年为26个、2019年为19个，2019年较2018年减少7个、占比下降1.85百分点；为轻污染级别的点位2018年为78个、2019年为70个，2019年较2018年减少8个、占比下降2.08百分点；为非污染级别的点位2018年为254个、2019年为274个，2019年较2018年增加20个、占比上升5.29百分点。说明镉污染耕地面积有一定程度降低。

表5 威宁2018年、2019年耕地土壤样品中各级镉污染数量 个

2.3 威宁农产品样品中重金属风险状况

由表6可见，威宁2020年采集的3 800件农产品样品中，属于安全等级1ZH(5)的有3 487件，总合格率为91.76%；属于安全等级2ZH(5)的有313件，总超标率为8.24%。超标样品中，镉超标的有309件，超标率为8.13%；铅超标的有6件，超标率为0.16%；砷、汞、铬超标的无。说明威宁农产品样品中重金属超标元素主要是镉，其次是铅，砷、汞、铬元素在农产品样品中均未有超标现象。

表6 威宁2020年农产品样品中5种重金属超标情况

按农产品类型分，超标率是马铃薯>果菜类>玉米>块茎(根)类>叶菜类>水果类。其中：在2 568件玉米样品中，5种重金属综合超标的有175件，其中镉超标点位171个、铅超标点位5个、镉和铅同时超标点位1个，汞、砷、铬均未超标，5种重金属综合合格率为93.2%，超标率为6.8%；在715件马铃薯样品中，镉超标点位102个，铅超标点位1个，汞、砷、铬均未超标，5种重金属综合合格率为85.6%，超标率为14.4%；在131件叶菜类样品中，镉超标点位3个，超标品种均为白菜，5种重金属综合合格率为97.7%，超标率为2.3%；在198件块茎(根)类蔬菜样品中，镉超标点位13个，5种重金属综合合格率为93.4%，超标率为6.6%；在129件果菜类样品中，镉超标点位有18个，5种重金属综合合格率为86%，超标率为14.0%;在59件水果类样品中，镉超标点位1个，5种重金属综合合格率为98.3%，超标率为1.7%。

2.4 威宁各类农产品样品中镉超标状况

由表7可见，威宁各类超标农产品样品中，玉米镉超标为0.100～1.060 mg/kg、超标1～10倍，铅超标为0.216～1.140 mg/kg、超标1～5.7倍；马铃薯镉超标为0.10～0.20 mg/kg、超标1～2倍，铅超标为0.294 mg/kg、超标1.47倍；叶菜类镉超标为0.246～0.324 mg/kg、超标1.23～1.6倍，无铅超标样品；块茎(根)菜类镉超标为0.105～0.360 mg/kg、超标1～3.6倍，无铅超标样品；果菜类镉超标为0.105～0.586 mg/kg、超标1～5.86倍，无铅超标样品；水果类镉超标为0.128 mg/kg、超标2.56倍，无铅超标样品。

表7 威宁2020年农产品样品中镉含量

按照镉含量平均值划分(表8)，各类农产品样品中镉含量是果菜类>马铃薯>叶菜类>玉米>块茎(根)类>水果类。按照《食品安全国家标准 食品中污染物限量》(GB 2762-2017)分类评价，威宁产水果几乎不超标，仅1件超标；马铃薯、叶菜类有轻微超标；块茎(根)类、果菜类超标严重，但仅限辣椒、魔芋及少数萝卜；玉米极端超标值最高，但是总量超标率最低。

表8 威宁各类农产品样品中镉含量

对3 800件农产品样品与采集耕地类别进行关联分析，采集于优先保护类耕地上的1 426件农产品的重金属超标率为8.7%，采集于安全利用类耕地上的883件农产品的重金属超标率为5.7%，采集于严格管控类耕地上的农产品1 491件农产品的重金属超标率为9.4%。说明无论是污染或是未污染耕地上种植的农产品均会出现部分重金属超标的情况，这种现象已有较多报道[6-7]。

3 强化威宁土壤与农产品重金属风险管控的对策

3.1 严格控制污染源

采取限制性措施，严控工矿企业污染耕地。一是严格控制在优先保护类耕地集中区域新建有色金属矿采选、有色金属冶炼、化工、焦化、电镀、电子废物拆解等企业进驻。二是禁用污水灌溉，农田慎用重金属含量偏高的污泥和规模养殖殖场产出的畜禽粪污。三是化肥农药大量长期使用会导致土壤酸粘化，土壤pH降低，有机质含量减少，重金属活性增高，要严格控制化肥、农药施用[8-9]。

3.2 对污染土壤进行修复

威宁县大部分土壤属于酸性土，且均为旱地，无水田。一是施用石灰调节土壤pH，降低土壤重金属活性[10]。二是筛选适合区域种植且对重金属低吸收积累的作物品种[11]。三是增施有机肥，选用重金属含量低的优质肥料，提高土壤对重金属的固定吸附能力，降低重金属活性。四是施用海泡石、改性膨润土、坡缕石(凹凸棒有机肥)、生物炭、炭基有机肥等土壤调理剂或钝化剂，实现对污染土壤重金属的钝化和阻断。

3.3 调整种植结构

一是对污染较严重区域采用退耕还林还草，划定特定农产品严格管控区方式减少食用农产品种植。二是对轻、中度污染区域采用深翻耕、品种调整、优化施肥、叶面调控、钝化材料、轮作休耕、加强土壤和农产品监测等单项或复合重金属污染耕地综合治理技术，控制土壤中重金属总含量以及有效性含量，进而降低农作物对重金属的吸收积累量。