土壤重金屬鎘污染狀況及其防治措施

方琳娜　方正　鐘豫

摘要 2014年全國土壤污染狀況調(diào)查結(jié)果顯示，部分地區(qū)土壤重金屬超標(biāo)范圍較大，其中以重金屬鎘污染超標(biāo)最為嚴(yán)重。湖南省是我國最大的水稻主產(chǎn)區(qū)，然而，2013年的“鎘米”事件震驚全國，其土壤鎘污染狀況及其來源引起社會(huì)廣泛關(guān)注。以湖南省為例，在調(diào)查基礎(chǔ)上，深入剖析了湖南省土壤鎘污染現(xiàn)狀，分析工業(yè)“三廢”、開礦冶煉、農(nóng)業(yè)投入品超標(biāo)使用等鎘污染來源，提出結(jié)構(gòu)調(diào)整、添加化學(xué)試劑、應(yīng)用生物技術(shù)遷移等鎘污染土壤治理對(duì)策，以期為土壤鎘污染防治提供參考。

關(guān)鍵詞 鎘；污染；土壤；防治措施；湖南省

中圖分類號(hào) S1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2016）07-0212-02

Abstract The national soil survey results in 2014 revealed that heavy metals exceeded the standard in some areas，and the cadmium pollution was the most serious.Hunan Province is the largest rice producing area in China.After the event of “Cd rice” in 2013，the status and countermeasures of Cd-polluted farmland has become a hot social problem in Hunan Province.Based on the investigation and materials，the Cd-polluted status were analyzed，the polluted sources were dissected including industrial "three wastes"，mining and smelting，exceeding the standard for agricultural inputs use，and then the countermeasures of Cd-polluted soil and suggestions on sustainable utilization of farmland were proposed from structural adjustment，addition of chemical reagents and application of biological technology transfer etc，in order to provide reference for the prevention and treatment of cadmium pollution in soil.

Key words cadmium；pollution；soil；countermeasures；Hunan Province

土壤是生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)組成部分，是生物生存發(fā)展最重要、最基本的資源。然而，隨著社會(huì)的發(fā)展，生產(chǎn)、生活中產(chǎn)生的污染物不斷在土壤中累積，形成土壤污染，導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降，影響農(nóng)作物產(chǎn)量與品質(zhì)，危害人體健康，造成生態(tài)環(huán)境惡化，威脅農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

當(dāng)前，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)藥化肥的濫用，土壤污染形勢非常嚴(yán)峻，資源環(huán)境約束趨緊。調(diào)查結(jié)果顯示，長江三角洲、珠江三角洲、東北老工業(yè)基地等3個(gè)區(qū)域情況污染較重，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量不堪重負(fù)，工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問題較為突出，其中西南、中南地區(qū)土壤重金屬超標(biāo)范圍相對(duì)較大，而在重金屬污染中，以鎘超標(biāo)污染最為嚴(yán)重[1]。

2013年媒體報(bào)道湖南鎘米流入廣東事件后，土壤重金屬污染引起社會(huì)廣泛關(guān)注[2]。稻米是我國第一大農(nóng)產(chǎn)品和糧食品種，占全國糧食總產(chǎn)量的42%，然而目前多地市場上卻有約10%的大米中鎘含量超標(biāo)，尤其是媒體公布的8個(gè)批次鎘大米及品牌全部來自湖南讓人震驚[3]。湖南省地域位于長江中游，是我國最大的最主要的水稻主產(chǎn)區(qū)，2014年該省水稻播種面積412萬hm2、總產(chǎn)量2 640萬t，分別占全國水稻播種面積、總產(chǎn)量的13.5%、12.8%[4]。為分析湖南大米被抽檢出鎘超標(biāo)原因，了解湖南省土壤鎘污染狀況，追蹤污染源、污染途徑以及被污染的土壤治理路徑，本文通過實(shí)地調(diào)研，在資料整理、數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上，對(duì)上述問題作出解答，并提出湖南省鎘污染土壤治理建議。

1 土壤鎘污染的危害

鎘是一種重金屬元素，對(duì)動(dòng)物具有強(qiáng)毒性。單質(zhì)鎘在自然界中不能穩(wěn)定存在，主要存在于硫鎘礦和鋅礦中，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年向環(huán)境中釋放高達(dá)3萬t鎘，鎘的遷移性強(qiáng)，其中約87%的鎘會(huì)進(jìn)入到土壤。一旦鎘伴隨污染物進(jìn)入土壤，難以徹底清除，并極易被植物吸收，在植株內(nèi)累積，危害人類和農(nóng)作物[5]。我國每年由工業(yè)廢棄物排放到環(huán)境中的鎘總量約680 t[3]。

1.1 危害人體健康

鎘危害人體健康可以概括為侵害方式廣泛、潛伏時(shí)間漫長、為害形式隱蔽、破壞程度深刻等。鎘侵害方式廣泛，可通過水、大氣、植物等人體必需接觸的介質(zhì)危害人體健康。潛伏時(shí)期漫長，人體長期攝入被鎘嚴(yán)重污染的農(nóng)產(chǎn)品，飲用含鎘量污染的水，鎘慢性中毒癥狀就會(huì)出現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，鎘在人體內(nèi)的半衰期平均達(dá)27.5年。危害形式隱蔽，鎘在長期和高劑量攝入情況下，可引起心腦血管疾病、高血壓，骨骼和肝腎受到影響；損害程度深，鎘污染還會(huì)引起腎衰竭、腰病、脆化骨質(zhì)疏松和脊柱畸形等。

1.2 危害農(nóng)作物生長

農(nóng)作物生長過程需要的元素分為必需元素和非必需元素，鎘屬于后者。鎘控制在一定濃度下，對(duì)農(nóng)作物的影響不大，但達(dá)到一定程度，就會(huì)對(duì)作物產(chǎn)生危害。主要是影響代謝、抑制光合、危害生長、降低產(chǎn)量。從生理代謝上，一定濃度的鎘影響較大[6-10]。湖南省衡陽市衡東縣爐鋪村耕地肥沃，地層深松，稻谷結(jié)實(shí)率高，產(chǎn)量高。在2013年被重金屬鎘污染后，土壤板結(jié)干燥，水稻秕殼率高，產(chǎn)量極低。

2 湖南省鎘污染現(xiàn)狀

2.1 污染覆蓋范圍廣、面積大

湖南省是全國土壤鎘污染最嚴(yán)重的省份之一，具有覆蓋范圍廣、面積大的特點(diǎn)。全省范圍內(nèi)多區(qū)域均出現(xiàn)土壤鎘污染現(xiàn)象，株洲市受害最為嚴(yán)重。據(jù)調(diào)查，2013年該市鎘污染超標(biāo)5倍以上的面積達(dá)1.6萬hm2，重度污染達(dá)34 410 hm2，該范圍內(nèi)的耕地不宜耕種[11]。

2.2 稻米鎘超標(biāo)趨勢上升

近年來，湖南省生產(chǎn)的稻米鎘超標(biāo)趨勢上升。據(jù)財(cái)新網(wǎng)報(bào)道，湖南省2011年稻米重金屬鎘超標(biāo)狀況同比有所增加，湘西地區(qū)上升趨勢最為明顯，同比增長13.8%，達(dá)43.3%[12]。

3 湖南省土壤中的鎘污染來源

3.1 工業(yè)廢水、廢氣、廢渣排放危害

湖南省土壤中的鎘污染來源為工業(yè)廢水、廢氣、廢渣。據(jù)有色米衡東工業(yè)園周圍環(huán)境及稻谷重金屬污染調(diào)查報(bào)告，2011年該省工業(yè)廢水中鎘排放量位居全國前列，占40%[13]。2012年湖南省衡東縣某村受周邊的工業(yè)園廢水排放污染，導(dǎo)致稻谷品質(zhì)差、空殼率高、產(chǎn)量下降嚴(yán)重[11]。據(jù)定點(diǎn)調(diào)查，湖南省長沙縣常樂村部分田塊鎘含量超標(biāo)與此類似。同時(shí)，農(nóng)田土壤的重金屬危害嚴(yán)重程度分布與工業(yè)園廢氣排放方向基本一致，說明工業(yè)園的廢氣排放對(duì)稻田產(chǎn)生了危害。

3.2 采礦冶煉廢水污染

金屬礦山開采是湖南省 “有色金屬之鄉(xiāng)”土壤鎘污染的原因之一，在礦山開采中，產(chǎn)生礦山酸性廢水，含大量鎘離子，廢水進(jìn)入河流、土壤，造成重金屬污染[14]。據(jù)調(diào)查，湖南省株洲市新霞灣地區(qū)排污口下游已形成了高濃度鎘污染源。

3.3 農(nóng)業(yè)投入品污染

農(nóng)資等生產(chǎn)投入品所含污染物質(zhì)進(jìn)入土壤，會(huì)產(chǎn)生土壤鎘污染。在水稻生產(chǎn)中，廣泛使用磷肥，湖南省區(qū)域使用的磷肥主要為4類：磷銨、過磷酸鈣、普通過磷酸鈣、重過磷酸鈣，含鎘量分別為7.6～157.0、83.0～142.0、9.3～10.4、24.8 mg/kg，因此在水稻生產(chǎn)中大量施用含磷肥料，會(huì)導(dǎo)致土壤中的鎘含量超標(biāo)。另一方面，湖南省部分地區(qū)由于施肥習(xí)慣和土壤質(zhì)地等問題，大量施用酸性肥料，導(dǎo)致稻土pH值下降，酸性增強(qiáng)，鎘元素活性隨之增強(qiáng)，提升水稻對(duì)鎘的吸收。

湖南省部分地區(qū)施用有機(jī)肥，在施肥過程中，沒有嚴(yán)格按照操作規(guī)程，或者有機(jī)肥自身質(zhì)量不過關(guān)，導(dǎo)致化學(xué)制劑、電子產(chǎn)品、重金屬等摻入，而這些雜質(zhì)中鎘元素含量較高，成為土壤重金屬鎘超標(biāo)誘因之一。

4 土壤鎘污染防治對(duì)策

實(shí)施土壤鎘污染防治應(yīng)遵循“因地制宜、因土制宜”的原則，根據(jù)區(qū)域、土壤類型的不同特點(diǎn)，針對(duì)土壤鎘污染的嚴(yán)重程度和污染來源，選擇不同防治方式。

4.1 開展結(jié)構(gòu)調(diào)整降低鎘元素危害

不同水稻品種對(duì)鎘的吸收能力不同，研究表明，粳稻對(duì)鎘的吸收能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于秈稻。近年來，臺(tái)灣省在土壤鎘污染地區(qū)推廣種植粳稻，取得良好效果。而湖南地區(qū)種植水稻品種以秈稻為主，其對(duì)鎘的吸收能力很強(qiáng)，導(dǎo)致鎘污染范圍廣、危害大。因此，改換水稻品種，推廣粳稻，可降低鎘污染危害[15]。對(duì)于鎘污染嚴(yán)重、不適宜種植食用性植物（如糧食、蔬果）的土壤，應(yīng)調(diào)整結(jié)構(gòu)，改種其他非食用性作物。

4.2 添加化學(xué)試劑抑制鎘元素吸收

據(jù)研究表明，土壤pH值的高低可直接影響鎘元素在土壤中的溶解度和移動(dòng)性。pH值呈強(qiáng)酸性條件時(shí)，溶解鎘的能力增強(qiáng)，增加釋放量，遷移增強(qiáng)[16]；在pH值呈強(qiáng)堿性條件時(shí)，可固定土壤中的鎘，抑制該元素的流動(dòng)[17]。因此，可以根據(jù)不同的土壤條件，在土壤中添加化學(xué)試劑，提高土壤中的pH值，促使土壤環(huán)境由酸性向堿性轉(zhuǎn)變，從而有效固定土壤中的鎘，降低水稻對(duì)鎘的吸收性[18-19]。

4.3 應(yīng)用生物技術(shù)遷移土壤鎘元素

某些植物、微生物能夠較快吸收或降解土壤中的鎘，印度芥菜、花卉等植物對(duì)鎘的吸收能力很強(qiáng)，修復(fù)鎘污染土壤潛力較大[20]。因此，種植該類植物，培養(yǎng)對(duì)土壤鎘具有很強(qiáng)吸附力的生物，利用其生長代謝過程，促使鎘元素遷移，降低土壤中鎘含量，促進(jìn)土壤鎘污染修復(fù)[21-22]。

5 建議

5.1 建立土壤質(zhì)量監(jiān)測體系

建立全程土壤污染的監(jiān)測體系，包括土壤污染受害標(biāo)準(zhǔn)、土壤質(zhì)量檢測、土壤污染治理與修復(fù)、污染應(yīng)急處理等多項(xiàng)內(nèi)容。開展土壤污染地情地力普查，制定耕地土壤污染標(biāo)準(zhǔn)；提前開展土壤污染風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)體系，建立污染電子實(shí)時(shí)檔案。完善耕地污染質(zhì)量監(jiān)測，超過風(fēng)險(xiǎn)警戒線，強(qiáng)令退出農(nóng)作物種植，積極開展治理修復(fù)過程。多部門聯(lián)合制定本地區(qū)土壤污染事故處置預(yù)案，重點(diǎn)將地理信息監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用于土壤污染事故的預(yù)警及信息處理中，以有效提升應(yīng)急效率。

5.2 加強(qiáng)土壤污染預(yù)防

一是減少工業(yè)“三廢”排放。加快工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，設(shè)定化工行業(yè)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)，加快技術(shù)研發(fā)，推廣先進(jìn)生產(chǎn)工藝，減少“三廢”排放。升級(jí)改造企業(yè)工藝流程，推廣閉路循環(huán)，減少重金屬污染的對(duì)外排放。二是合理使用農(nóng)資。完善包村聯(lián)戶的農(nóng)技推廣機(jī)制，大力發(fā)展新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體，推廣規(guī)模經(jīng)營，開展農(nóng)技人員在關(guān)鍵時(shí)節(jié)、重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行農(nóng)藥肥料的使用培訓(xùn)、指導(dǎo)，推廣高效、低毒、低殘留農(nóng)藥，并指導(dǎo)種植戶合理定量使用。三是加大宣教力度。農(nóng)業(yè)部門要利用“三下鄉(xiāng)”、秸稈禁燒等契機(jī)，充分利用新聞媒體、廣播、條幅等形式，宣傳重金屬對(duì)土壤污染的危害，開展土壤保護(hù)的相關(guān)科學(xué)知識(shí)和法規(guī)政策，在廣大群眾中營造保護(hù)土壤的輿論氛圍。

5.3 完善土壤污染防治相關(guān)法律

目前，我國土壤污染防治的法律不完善，亟須從制度層面保障土壤污染防治的合理性。明確主體責(zé)任，建立“誰污染、誰負(fù)責(zé)、誰治理”的責(zé)任防治體系。在重金屬污染重點(diǎn)高發(fā)區(qū)，建立污染土壤限定擴(kuò)散制度，從政府層面劃定土壤重金屬污染防治區(qū)，控制擴(kuò)散，加大公開透明度，及時(shí)公開污染情況，保證公眾知情權(quán)。加大土壤污染整治資金投入，并進(jìn)行合理使用，確保專項(xiàng)資金用于土壤重金屬防治。

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