农业源新污染物在土壤环境中的污染现状及治理措施

摘 要 随着社会经济的快速发展，工业化学品消耗量剧增，大量的环境内分泌干扰物、抗生素、持久性有机污染物及微塑料等新污染物通过各种渠道进入环境中，并随着含量累积其危害环境与人体健康的效应日趋明显。综述农业源新污染物抗生素、内分泌干扰物、全氟化合物及微塑料在土壤中的污染赋存特征及治理方法，并结合目前环境管理现状提出开展新污染物风险评估、完善标准制度建设、推动顶层设计和法律法规建设等对策建议。

关键词 农业源新污染物；环境管理；风险评估

中图分类号：X53 文献标志码：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.12.052

近年来，随着我国制造业的快速发展及有关化学品的大量使用，环境中的新兴污染物排放量不断增加，污染物的浓度不断上升，给生态环境及人体健康带来潜在的巨大威胁，随之而来的是新污染物治理引起了更大的关注。2022年5月4日，国务院办公厅颁布了《新污染物治理行动方案》，正式拉开了国家关于新污染物防治的序幕。农业源新污染物是新污染物进入农业土壤生态环境的直接来源，使用塑料地膜是微塑料进入土壤环境的直接途径，兽用抗生素可通过粪肥的形式进入土壤环境，除草剂等具有内分泌干扰性的物质可通过喷施直接进入土壤环境，持久性有机污染物可通过污泥农用等形式进入土壤环境，而目前社会对农业源新污染物排放的关注还不够，加之农业源新污染物种类繁多，尚存在监管缺失、排放标准缺乏等问题。

1 新污染物定义

新污染物主要是由人类活动造成的，是在生产建设或其他活动中产生的，已经明确存在，但由于法律法规和标准的不完善，未有效监管的污染物[1]。现阶段，国际上主要关注的新污染物有环境内分泌干扰物（Endocrine Disrupting Chemicals，EDCs）、抗生素、以全氟化合物（Perfluorocarbons，PFCs）为代表的持久性有机污染物（Persistent Organic Pollutants，POPs）及微塑料4类。

2 农业源新污染物在土壤环境中的污染现状

土壤是抗生素进入环境后的主要汇入地之一。赵方凯等研究了长三角地区城市土壤抗生素空间分布规律，发现农田土壤中抗生素残留水平明显高于林地、园地，并且抗生素含量与有机肥的施用频率关系紧密[2]。由于大多数抗生素无法被吸收，有50%～90%的抗生素以原形或代谢物的形式通过尿液或粪便进入土壤环境，沉积物与土壤环境中的抗生素污染目前也有所报道。

EDCs是指外源性干扰人类或动物内分泌系统的化学物质，其可以通过多种途径进入土壤和地表水，甚至深入地下水，使土壤成为EDCs的“汇”和“源”[3]。在河北省污灌区菜地的土壤中，王茜等发现壬基酚（Nonyl Phenol，NP）、对叔辛基酚（4-tert-Octylphenol，OP）和双酚A（Bisphenol A，BPA）的浓度分布分别为0～89.71 μg·kg-1、0～17.95 μg·kg-1和0～6.52 μg·kg-1[4]。

而在北京市东南郊污水灌溉区农用地土壤中，李艳等报道NP、OP和BPA的浓度分别为32.54～295.08 μg·kg-1、0.47～1.43 μg·kg-1和7.19～48.79 μg·kg-1[5]。这些研究表明，土壤中EDCs的污染情况较为严重，需要引起有关部门足够的重视。

PFCs是指有机化合物分子中，氟原子取代与碳原子链接的所有氢原子，且末端带有羧基等官能团的一类有机化合物。研究发现，合氯辛酸（perflurooctanoic acid，PFOA）及全氢辛烷磺酸（perflurooctane sulfonic acid，PFOS）是数百种全氟化工产品在环境中的最终降解产物。在宜兴市的水稻土中，王懿等对其中的11种全氟羧酸类化合物和全氟磺酸类化合物进行分析，结果显示所有采样点均有不同程度的全氟及多氟烷基化合物（per-and polyfluoroalkyl substances，PFASs）污染，11种目标物质的检出率达到100%（质量浓度在0.006～0.780 ng·g-1），且短链全氟丁烷磺酸盐含量较低，而PFOA和PFOS的检出浓度最高[6]。另外，LI等对上海市部分区域土壤样品中的PFCs含量进行了取样分析检测，发现PFASs在土壤中的总浓度范围在141～237 ng·g-1，且主要的污染物仍然是PFOA和PFOS[7]。土壤作为PFASs重要的汇，总体而言，每千克土壤中PFAs的量高可达上百微克，主要来源有大气沉降、降水和污泥农用。

微塑料也广泛检出于农业生产区的土壤，在云南省其丰度可达4.08×104 ind·kg-1[8]。在上海市和武汉市的部分农田土壤中，微塑料的存在水平分别为（10.30±2.22） ind·kg-1和1.6×105 ind·kg-1[9]。这表明微塑料的分布随时空影响差距较大。

3 农业源新污染物对农田作物影响

在土壤环境中，高含量的抗生素会显著减少微生物的数量和种类，导致生物群落发生改变，进而影响植物生长。抗生素存在于农田土壤环境中后，还会在植物体内迁移。有研究显示，抗生素能够大幅提高植物根尖细胞微核率，从而损伤细胞遗传物质，影响植物生长[10]。王磊等研究发现，兽用抗生素土霉素、多西环素、恩诺沙星及氧氟沙星对玉米、小麦和高粱种子具有显著毒性，这些作物的根和芽生长对抗生素较为敏感，抗生素对其起到了显著的抑制作用，且抑制作用随浓度的增加而增强[11]。

内分泌干扰物也对农田作物产生了潜在影响。ADEEL等研究发现，乙炔基雌二醇（17α-ethynylestradiol，EE2）和17β-雌二醇（17β-estradiol，E2）对生菜的生长发育过程也会造成负面影响，发现生菜体内的部分抗氧化酶活性受到影响，其生长速度与类固醇雌激素的浓度呈负相关，说明生菜生长受到了抑制[12]。相关水培试验表明，不同浓度E2对萝卜的生理性状也产生了负面的影响[13]。

周萌研究了PFCs在水-土壤-植物间的迁移，表明低浓度的PFCs并不会影响小麦幼苗生长，但浓度升高后会出现显著的抑制作用，造成株高和生物量降低[14]。然而，植物对PFCs的富集能力极强，易转移到地上部分，植物的富集对生态系统健康和食物链的潜在威胁是明显的。

微塑料对农作物的影响研究也多有报道，ZHOU等在水稻根尖细胞中发现了纳米级的塑料，并发现了其可以通过影响植物的光合作用、呼吸作用等生命活动影响水稻生长，还能吸附在植物种子孔隙表面，阻碍植物吸收营养物质的过程，从而影响植物生长[15]。微塑料在土壤中还可以通过影响土壤的结构，造成植物根系发育困难等负面影响[16]。

4 农业源新污染物在土壤环境中的治理方法

目前，针对抗生素和内分泌干扰物污染土壤后的土地高效修复技术的研究较少，尚处于起步阶段，最主要的有生物降解、吸附剂吸附及光降解等技术[17]。生物降解主要是通过植物-微生物联合作用，利用生化作用将抗生素和内分泌干扰物降解或转化为失活的物质，以减轻其对环境的污染，但该技术周期长，生物选择困难，环境条件要求高，限制了该技术的推广。吸附剂吸附目前大多采用生物炭或者铁锰氧化物等吸附材料吸附土壤的抗生素和内分泌干扰物，但该技术去除效率低，如何开发更高效，回收更便捷的吸附剂是目前研究的重点。光降解主要是利用光照射产生的羟基自由基等强氧化性物质对抗生素及内分泌干扰物产生降解作用，但该作用对表层土壤具有一定的效果，对深层土壤的污染问题目前未能解决[18]。综上所述，目前土壤中抗生素及内分泌干扰物的污染修复方法还存在不足，需要进一步完善和优化现有技术，并研发更高效、更环保的修复方法。

目前，对PFCs降解的研究方向主要集中在水体环境中，而关于土壤环境中的研究报道较为稀少。研究仍然主要围绕物理法、化学法和生物法这3个方向进行。物理法的研究重点在于开发新型高效的吸附剂；化学法则主要探索光催化和高级氧化等方向；生物法则致力于筛选能够降解PFCs的菌种。田爱军等在研究中，探讨了改性分子印迹TiO2纳米管对全氟辛酸的光催化性能，实验结果显示，改性分子印迹TiO2纳米管能够高效去除全氟辛酸，去除率高达84%[19]。另外，谢毓等在研究中从土壤中筛选出了3种能够降解全氟辛烷磺酸的细菌，这些菌分别属于鞘脂菌属、中华根瘤菌属和苍白杆菌属[20]。然而，目前生物法对PFCs的降解效率仍然较低，需要进一步探索和研究。

土壤中微塑料去除技术尚处于空白。研究者们主要关注的是微塑料的分离和检测方法。其中，密度分离法是最常用的方法，结合超声波处理和消解处理可以更有效地提取微塑料。李雯星等研究发现，消解处理对微塑料的鉴别具有重要影响，他们发现使用过氧化氢溶液可以有效消解有机质提取微塑料[21]。而白润昊等则研究了超声波处理在微塑料提取中的应用，结果证明，超声波去除杂质可以满足鉴别要求，回收率也很高[22]。在识别和定量微塑料的方法方面，主要有目视鉴定法、红外光谱和拉曼光谱等分析方法，以及与质谱或色谱联用的热分析方法。高效绿色的去除方法还有待开发。

5 农业源新污染物环境管理机制建设探讨

5.1 开展新污染物风险评估

农业源新污染物在环境中分布广泛，浓度较低时也可能对生态环境和人体健康构成威胁，因此需要对其进行风险评估。研究人员需要通过理论研究和实验来获取参数，以便为土壤介质中的新污染物风险评估提供必要的依据。未来的研究将基于影响人体健康和生态环境安全双尺度上开发新污染物风险评价标准，纳入大范围的新污染物进行评价，评价结果纳入专业数据库，为相关部门开展污染防治工作提供科学性依据。

5.2 完善标准制度建设，加强环境监测

目前，新污染物的评估和筛选机制尚未建立，监测范围和技术也较为有限，导致无法全面了解新污染物的生产、使用和排放情况。因此，相关部门应尽快建立新污染物环境监测体系，并建立适用于这些新污染物的监测技术方法。此外，应加强国际合作，借鉴国际先进经验和技术，共同应对新污染物带来的挑战。同时，应提高公众对新污染物的认识和意识，倡导绿色生产和消费模式，从源头上减少新污染物的产生和排放。

5.3 推动顶层设计和法律法规建设

针对我国环境新污染物风险防范的实际情况，相关部门需要完善顶层设计和系统性规划，尽快编制新污染物防治的国家战略规划和各地的防治规划，开展区域新污染物源头摸查，建立和完善新污染物的环境质量和污染物排放等环境质量标准。推动科研和技术创新，加大科研投入力度，鼓励技术创新。重点研究新污染物的形成机制、环境影响和治理技术，开发高效、环保的新污染物治理技术和设备。

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（责任编辑：刘宁宁）