我国农田土壤重金属污染现状、危害及风险评价研究

刁 杰

(南京大学 环境规划设计研究院集团股份公司，南京 210093)

随着我国现代工业和农业进程的不断加快，工矿业、农业等人为活动造成的重金属污染物通过各种途径进入到农田土壤中[1]，使得全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，部分农田土壤中的重金属含量明显超标，给农作物的生长和人类健康带来了极大的威胁[2]。近年来我国重金属污染事件频繁发生，如陕西省的铅污染事件、云南曲靖南盘江的铬污染以及广西龙江河镉污染等都是由重金属污染引起的[3]。

介绍了我国农田土壤中重金属污染物的现状和危害，对重金属风险评价方法等研究进展进行系统的阐述，评述了常用的重金属风险评价方法，为我国农田土壤重金属污染的预防和控制提供理论借鉴。

1 我国农田土壤重金属污染现状

我国基本农田面积约1亿hm2，研究表明，我国耕地受污染面积达2667万hm2，其中，汞、铬、铅等重金属污染的耕地面积达到2000万hm2[4]。据农业部环境监测系统近些年的调查，污染超标的农作物种植面积为60.6万hm2，占调查总面积的20%，其中重金属含量超标的农作物种植面积约占污染物超标农作物种植面积的80%以上。我国粮食产量每年因土壤重金属污染导致的减产超过1000万吨，而每年被污染的粮食超过1200万吨，合计经济损失达200多亿元[5]。2014年《全国土壤污染状况调查公报》显示[6]，全国耕地土壤点位超标率为19.4%，东南、中南地区土壤重金属污染较重，土壤中主要的重金属污染元素为汞、镉、铅、砷、铬、镍、铜、锌8种，其点位超标率分别为1.6%、7.0%、1.5%、2.7%、1.1%、4.8%、2.1%、0.9%，说明我国农田土壤重金属污染对农业生态环境安全已经构成了严重威胁。

2 重金属污染的危害

众多研究表明，重金属对酶活性具有抑制效应，对人体、动物、微生物、农作物等均具有毒性效应，重金属容易随水体、土壤等迁移、转化，易被植物吸收，影响农作物的生长和发育，造成农作物以及农产品的产量和质量下降，并随食物链富集，通过多种途径(食物、饮水、呼吸)进人人体，和生理高分子物质如蛋白质和酶等发生相互作用而抑制酶的活性，在人体器官中慢性累积，可造成中毒，破坏机体的生理功能并产生毒害作用[7-9]。

3 农田土壤重金属污染风险评价

农田土壤是粮食等农产品最主要的生产载体，为生态系统中生物的生存提供必需的物质和能量，而重金属污染严重影响了农作物的产量和质量，根据重金属风险评价的结果，可以了解该地域农田土壤重金属污染的程度与主要重金属污染物，进而采取适当的防治措施，修复已污染的农田土壤和防止重金属污染面积的进一步扩大。常用的土壤重金属污染风险评价方法与超标评价有单因子指数法、内梅罗综合污染指数法、地累积指数法和生态危害指数法等[10-13]。息朝庄等利用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对湖南株洲市农田土壤中重金属污染状况进行风险评价，结果显示株洲市的农田土壤中重金属Cd污染重污染，Cu、Hg、As污染属于中污染，而Pb、Zn、Cr污染程度属于轻度污染，内梅罗综合污染指数表明该地区农田土壤已达重污染水平[10]。综合污染指数可以全面反映重金属污染物对土壤的不同污染程度，同时也兼顾了高浓度污染物质对土壤质量的影响[11]。孟敏等利用地累积指数法对我国设施农田土壤重金属污染进行风险评价结果显示我国农田土壤中 Cd 污染最严重，其次是Hg[12]。何东明等利用潜在生态风险指数法评价广西某蔗田土壤重金属污染，结果表明该蔗田土壤的重金属污染处于低度危害程度[13]。结合前人研究结果[12-15]。整理出单因子指数法、内梅罗综合污染指数法、地累积指数法和潜在生态危害指数法4种土壤重金属风险评价方法的适用范围和优缺点，如表1所示。

表1 常用风险评价方法的适用范围及优缺点

综上，目前我国所用的土壤重金属污染风险评价方法多是借鉴国外的，没有统一的评价标准，应该结合区域土壤的基本特性和重金属来源、含量以及迁移转化等数据，建立简便、有效、适用的重金属污染风险评价体系。如我国广东省即采用土壤重金属污染风险、农产品重金属风险相结合的评估方法评估耕地土壤重金属污染风险，评估指标分别为土壤重金属污染指数(P)、农产品重金属污染指数(E)；其中以农产品重金属污染指数为第一评定准则对土壤重金属污染风险进行风险分类分级，利用土壤重金属污染指数对单元内重金属污染风险类型和等级进行调整。土壤重金属污染指数(P)为土壤实测浓度均值/土壤重金属含量限值，限值建议采用GB15618中的重金属污染风险筛选值，农产品重金属污染指数(E)采用研究农产品中重金属的实测浓度平均值以及实测浓度的标准误差，并结合GB2762中农产品重金属的限量标准值综合计算。利用农产品重金属污染指数对单元土壤重金属污染风险类型和等级进行调整时，评价单元内对应的农产品样品必须超过3个以上；原则上应采集区域内对重金属最为敏感的作物作为评价对象。根据土壤和农产品污染风险状况(E值和P值)，将耕地划分为三种类型五个等级，I 级风险划分为优先保护类，II级和III级风险划分为安全利用类，IV级 和V级风险划分为严格管控类，并针对性地采取风险管控措施，确保农产品质量安全。

4 结论

结合我国农田土壤重金属污染状况、生物的毒性效应和常用的土壤重金属风险评价方法等方面的内容，介绍了重金属对生态系统中存在的微生物、动植物和人类生命健康的毒性效应及危害，阐述了我国农田土壤重金属污染风险评估常用的污染评价方法，并说明了适用范围及优缺点，同时也指出了目前我国缺乏统一的重金属污染风险评估体系或模型，应该结合区域土壤的基本特性和重金属来源、含量以及迁移转化等数据，建立简便、有效、适用的重金属污染风险评价体系。