京津冀農產品產地土壤污染防治戰略及典型工程案例

姜玉 ，楊予寧 ，李瑞，席北斗，李鳴曉，郝艷，孟繁華，高紹博，陳雷,

（1. 中國環境科學研究院，北京 100020；2. 上海大學，上海 200444；3. 吉林建筑大學，長春 130118；4. 吉林省人大環境與資源保護委員會，長春 130000）

一、前言

京津冀協同發展是我國政治、經濟、科技、文化建設的核心戰略，區域農產品產地環境保護是污染防治攻堅戰的戰略要地。京津冀協同發展區域農產品產地土壤環境保護，是促進農業可持續發展、保障農產品安全、提高農產品質量、滿足城鄉居民日益增長的美好生活需要的客觀需求，是實現農業供給側結構性改革、沖破“綠色堡壘”、擴大農產品出路、提升農產品國際競爭力的必經之路。

二、土壤污染情況

近年來，京津冀農產品產地土壤環境不容樂觀，引起了社會公眾普遍重視。經調查，土壤Cr超標點位分布于遷安縣，點位超標率為0.90%。Pb、Zn超標點位僅分布于天津市，點位超標率分別為0.40%、1.40%。Cu在趙縣、昌黎縣、天津市點位超標率分別為5.70%、5.20%、1.60%。As超標點位在天津市、永清縣周邊零散分布，點位超標率分別為1.1%、3.3%。Cd超標點位密集分布于天津市，點位超標率為11.30%；零散分布于遷西縣、北京市、欒城縣、唐海縣，點位超標率分別為33.30%、1.8%、9.10%、2.50%。Hg超標點位在天津市零散分布，在北京市密集分布，點位超標率分別為5.30%、9.80%。Ni超標點位零散分布在天津市、薊縣、盧龍縣，點位超標率分別為1.60%、1.00%、2.40%。土壤Ni超標點位在遵化縣密集分布，點位超標率為29.53%；尚清潔點位在涿州市、保定市、石家莊市、沙河市一帶連片分布，仍需引起重視[1]。

2015年，京津冀地區廢水排放總量為5.553×109t，占全國的7.55%。其中，廢水中化學需氧量（COD）排放總量為1.579×106t，Hg排放總量為174.8 kg，Cd排放總量為16.2 kg，Pb排放總量為437.1 kg。2014年京津冀地區有涉水工業企業約1.53萬家，其中化工行業污染源對農田土壤污染的相對貢獻率最高（51%），其次為畜禽養殖業（27%）、金屬冶煉加工業（9%）、電鍍業（7%）。同時，京津冀的不同地區又有其特有的污染特點，天津市農業用水極度缺乏，在過去的40多年部分地區常年引污農灌[2]；工礦企業是遷西縣土壤重金屬污染的主要成因[3]；北京各區縣規模相對較大的工業開發區有34個，產業涉及石油化工、醫藥、冶金與機械制造、電子信息、航空物流、食品加工、纖維橡塑與紡織印染、造紙印刷等行業[4]；石家莊市80%以上的污水排入東明渠和洨河[5]，根據計算2010年石家莊的污水產生量約為3.9×108m3，而石家莊市區當時僅有2座污水處理廠，致使其中大量污水未經處理就經污水管網直接排入洨河[6～8]，導致排污河段土壤化學組分含量偏高；欒城縣是一個以農業為主的地區，自20世紀七八十年代起，洨河流域地區曾大面積使用污水灌溉農作物[9]；唐海縣內重點污染源包括造紙、化肥等重污染工業，縣外南臨唐山市南堡化學工業區，農田土壤環境受農業化工原料、工業、交通等影響[10]。

京津冀區域缺乏完善的農產品產地環境安全法規體系，《土壤污染防治法》尚未完成立法工作[11,12]。政策措施和市場運行機制缺失、資金投入有限是制約土壤環境保護的關鍵瓶頸[13]。長期以來，土壤環境受到環保、農業、國土等部門多頭監管，環境監測預警能力不足，相關政策與技術標注、規范、指南缺乏銜接[14]。此外，化工行業、金屬冶煉加工業、電鍍業、畜禽養殖業、垃圾填埋場等重點污染行業技術落后，污染治理能力不足。

本研究針對京津冀農產品產地土壤污染問題，從環境監管能力提升、重點污染源治理等方面提出了區域性土壤污染防治戰略，列舉了典型場地環境污染防治工程案例，旨在為京津冀農產品產地土壤污染防治戰略決策提供參考。

三、污染防治戰略

（一）總體思想

堅持預防為主、保護優先、管控為主、修復為輔、示范引導、因地制宜等原則，形成由法律法規、標準體系、管理體制、公眾參與、科學研究和宣傳教育組成的支撐體系。以全國總體規劃為指導，以京津冀區域環境特征為出發點，從政策法規、技術標準、示范工程等多方面著手，加強區域性突出農產品產地環境污染專項治理。

（二）政策建議和防治對策

1. 健全環保法制體系，建設多部門聯動環境監管機制

在京津冀進一步加強、健全環保法制體系[15]，從源頭上嚴格控制污染。同時，制訂京津冀農產品產地環境保護的技術標準，增強環境保護工作的科學性、實用性和可操作性。健全京津冀農產品產地環境保護規劃體系，界定基于基本農田的生態紅線，全面分析農產品產地環境承載能力。建設生態補償機制[16]，促進污染源頭管控。明確補償責任主體，實行自然資源的有償使用。加強區域部門協作，制定區域性污染應急管理方案，完善地區間、部門間突發事件信息通報、聯動響應制度，建立突發環境污染事件應急監測體系，健全各級應急監測隊伍。

2. 構建“水、土、氣、生、人”一體化環境監測預警體系

建設京津冀地區環境質量動態監測網絡，按照統一規劃、統一監測、統一評價的原則，實行農作物和土壤環境質量協同監測，界定京津冀農產品產地污染區，識別重點污染行業，全面分析京津冀地區農產品產地污染時空分布及變化趨勢，開展農產品質量全程追蹤監控工程示范。建立區域性環境通信網絡系統，實現環境監測數據的公開、共享、透明。目前，京津冀地區環境監測初步具備了網絡化、體系化的監測組織機構和技術體系[17]，建議統籌“水、土、氣、生、人”等環境要素，編制環境監測標準規范與監測網絡布設方案。深入調查土壤重金屬、有毒有機物污染現狀，探究不同污染組分在土壤中的遷移轉化規律，分析污染物在土、水、氣、作物、人體等介質中的交互作用機制，為京津冀農產品產地環境污染防治措施提供客觀的科學手段及理論依據。

3. 淘汰落后產能，鼓勵工礦業清潔生產

開展化工行業、金屬冶煉加工業、電鍍業、畜禽養殖業、垃圾填埋場等重點污染源在線監控預警。以中央環保督察為契機，推進化工、冶金行業清潔生產[18]，堅決淘汰散、亂、污工礦企業及其落后工藝，鼓勵落后生產技術改造，強化行業的環保、能耗、技術、工藝、質量、安全等方面的指標約束，提高準入門檻。推廣應用化工生產過程污染物濃縮、分離、純化、內部資源化循環利用技術。使用濕法冶金工藝逐漸替代火法工藝，減少有害重金屬源頭排放量，提高有害金屬回收率。建議制（修）訂工礦企業污染綜合防控監督管理指南。完善工礦企業環境應急標準化建設規范，定期組織開展有害重金屬環境和健康風險評估，完善工礦污染嚴重企業及落后產能退出機制。

4. 推進畜禽養殖污染綜合治理

根據京津冀畜禽養殖現狀和資源環境特點，因地制宜確定主推技術模式。以源頭減量、過程控制、末端利用為核心，重點推廣經濟適用的通用技術模式。京津冀是我國糧食主產區和畜產品優勢區，應根據土地承載力及環境承載力，優化調控畜禽養殖總量，重點推廣種養結合、糞污資源化還田與沼氣能源化并重的技術模式[19]。科學劃定京津冀畜禽養殖禁養區、限養區、宜養區。加大國家財政專項支持力度，結合以獎促治，解決農村畜禽養殖污染問題。優化畜牧業結構，提升供給質量和效率。

四、典型工程案例

（一）天津某坑塘污染場地調查及風險評估報告、場地環境綜合治理工程

1. 坑塘污染場地基本情況與特征描述

天津某納污坑塘面積約為1 200 m2，水面面積約為800 m2，平均水深約1.5 m，污水總方量約為1 200 m3，水面呈土黃色。根據衛星歷史影像資料，至2017年5月，該納污坑塘西側土地被平整，并出現活動廠房，存在生產作業跡象。緊鄰坑塘北側為鄉村道路，道路北側為閑置農用地，目前坑塘周邊企業都已停止生產作業。當地相關部門采取投加生石灰等措施，以改善水質酸堿性。

該納污坑塘污染疑似工業廢水偷排所致，偷排企業主要為顏料印染及電鍍企業等。顏料生產過程產生的廢水具有高酸度、高COD、高色度、高含鹽量、有機物難生化降解的特點。而電鍍廢水主要分為含鉻廢水、含氰廢水以及其他廢水（包括銅、鎳、鋅等）三類，其水質復雜，成分不易控制，其中含有鉻、鎘、鎳、銅、鋅、金、銀等重金屬離子和氰化物等。根據《天津市生態用地保護紅線劃定方案》，該納污坑塘土地處于天津市生態紅線范疇，屬于農業生產保護綠地，坑塘周邊農田土壤存在較高的環境風險隱患。

2. 坑塘污染場地環境調查與污染風險

由于該納污坑塘廢水、底泥治理周期短，為提高污染源治理效率，在采樣調查的同時進行廢水移出處理，并開展底泥移出暫存。該坑塘石油類物質含量較高，石油類污染物進入土壤后，會破壞土壤結構，分散土粒，使土壤的透水性降低。其富含的反應基能與無機氮、磷結合并限制硝化作用和脫磷酸作用，從而使土壤有效磷、氮的含量減少。特別是其中的多環芳烴，因有致癌、致變、致畸等活性和能通過食物鏈在動植物體內逐級富集，其在土壤中的累積更具危害性。石油類污染物在我國已列入危險廢物名單，該污染物應列入關注污染物。此外，底泥中半揮發性有機物均有鄰苯二甲酸酯類物質檢出。鄰苯二甲酸酯類作為塑料增塑劑，常用于農藥載體、染料助劑以及涂料和潤滑油中，具有種類多、難降解、生物富集性強等特點，對人體、生物體及植物均有較大的毒性，該類污染物對人類的危害主要表現在致癌、致畸性以及免疫抑制性。

在健康風險評估階段，將鋅、銅、鉻、鎳、鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯作為主要關注污染物，并以土壤中最大濃度在不同暴露途徑進行致癌和非致癌風險值的計算，按照污染物的致癌風險可接受值為10–6、非致癌風險可接受值小于1作為污染場地的風險評價基準，得出如下結論：關注污染物中鉻總致癌風險值為2.89×10–7，總非致癌風險大于1，為1.963，具有一定的健康風險性；其他污染物總致癌風險小于10–6，非致癌風險小于1，處于可接受的致癌風險范疇。鉻經直接攝入途徑的非致癌風險值為0.093，占非致癌風險的4.73%；經皮膚接觸暴露途徑的非致癌性風險值為1.87，占非致癌風險的95.27%，健康風險性主要來源于皮膚接觸暴露途徑。

3. 坑塘污染場地污染綜合治理工程

針對坑塘廢水中含有鋅、硒重金屬污染物，先采用堿析沉淀去除，然后采用次氯酸鈉溶液去除廢水中的氨氮，最后在形穩性陽極（DSA）電極的電催化作用下進一步去除廢水中的COD、氨氮、有機氮，確保出水水質達到納管標準。總體工藝為采用堿析+次氯酸鈉氧化+DSA電催化。本著防止二次污染、就近處理及經濟有效等原則，本項目采用了一體化撬裝裝置處理廢水。

坑塘廢水、底泥經應急工程移出處理后，原納污坑塘可進行覆土、平整、綠化，恢復其使用功能。在覆土過程中，可在底層土壤中添加微生物菌劑，利用微生物對土壤中重金屬元素具有特殊吸附、轉化、溶解和沉淀的能力進一步降低重金屬等有毒污染物活性或降解成無毒物質；在綠化植物選擇上，選取對重金屬等有毒污染物有特定吸附作用的修復植物，利用微生物菌劑調節土壤肥力和植物吸收固定協同重金屬等有毒污染物，通過微生物–植物協同修復技術降低坑底土壤污染程度，達到改善土壤環境的目的。

（二）天津某非正規垃圾填埋場場地調查及風險評估報告、場地環境綜合治理工程

1. 垃圾填埋場場地基本情況與特征描述

天津市某非正規垃圾填埋場所處規劃原為農業用地，隨著城市發展生活垃圾產量不斷增加，原農業用地從2013年開始逐漸淪為附近居民生活垃圾的接納場所，該垃圾填埋場占地約240畝（1畝 ≈666.667 m2）， 填 埋 深 度 約 11 m， 垃圾 填 埋 量 約 6×105～7×105m3， 滲 濾 液 總 量 約7×105～8×105m3，地下水埋深較淺，填埋垃圾長期浸泡在地下水中。場地水文地質條件復雜，80 m以淺自上而下可分為潛水含水層、第一層弱透水層、第一至三層承壓水，場地區域潛水含水層頂、底高程分別為–2 m、–16 m。21 m以淺的潛水含水層，其巖心主要以黏性較高的粉土層，滲透性較差，富水量差。場地地下水流向為由北向南，地下水流速約為0.043 cm/d。地下水pH值范圍為7.07～8.54，整體呈現弱堿性。填埋場上游方向300 m的背景點電導率為7.5 mS/cm，氨氮濃度為0.35 mg/L，氯化物濃度為1.71×103mg/L，硝酸鹽濃度為0.39 mg/L，TOC濃度為5.3 mg/L。目前場內垃圾主要分為兩個區域，一區域為垃圾填埋壓實區，該區位于垃圾填埋場西側，占地面積約為3.7×104m2。另一區域主要為垃圾漂浮區域，占地面積約為5.2×104m2，初步判斷漂浮厚度為2～3 m（含有覆土層）。由于沒有防滲、滲濾液處理、填埋氣體導排等環保設施，該非正規垃圾填埋場周邊為永久基本農田，存在極大的生態環境安全隱患。

2. 垃圾填埋場場地環境調查與污染風險

本案例依據《污染場地環境調查技術導則》（HJ25.1—2014）和《污染場地環境監測技術導則》（HJ25.2—2014），對填埋場場地周邊土壤環境進行調查。調查結果表明，土壤中有機物鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二丁芐酯、鄰苯二甲酸（2-乙基己基）酯、鄰苯二甲酸二正辛酯均有不同程度檢出；鉛、鎘、鉻、砷、汞重金屬濃度范圍為12.1～38.5 mg/kg、0.10～0.32 mg/kg、32.1～243.6 mg/kg、5.4～16.0 mg/kg、0～0.50 mg/kg；氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮濃度 范 圍 分 別 為 0.24～27.3 mg/kg、0～1 400 mg/kg、13.5～128 mg/kg。參考《污染場地風險評估技術導則》（HJ25.3—2014），根據污染調查結果對填埋場進行風險評估，表明該場地周邊農田土壤存在較高污染風險，需進一步采取防治措施。

對地下水環境進行調查，地下水pH值范圍為7.07～8.54，氨氮是填埋場周邊地下水中的主要超標特征污染物。從有機物組分分析來看，萘、苊烯、菲、蒽、熒蒽、芘、苯并(b)、熒蒽、茚并(1,2,3-cd)-芘、二苯(a,h)并蒽、苯并(g,h,i)芘、δ-HCH、七氯、鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二丁芐酯、鄰苯二甲酸(2-乙基己基) 酯、鄰苯二甲酸二正辛酯、苯酚、2-甲酚、4-甲酚、4-氯-3-甲基苯酚均有不同程度的檢出。此外，高錳酸鹽指數存在不同程度超標現象。從地下水可生化性來看，填埋場周邊地下水可生化性普遍較差，其生化需氧量/化學需氧量（BOD/COD）比值在0.04～0.54之間。

3. 垃圾填埋場場地污染綜合治理工程

該場地選擇原位封場技術方案，主要包括以下工程措施。

（1）設置10口輸氧曝氣井及曝氣系統進行垃圾原位穩定化處理，加快填埋堆體穩定、嚴防火災爆炸等安全隱患。

（2）設置20口滲濾液導排井并建設500 m3/d處理規模的垃圾滲濾液全量處理工程，核心工藝包括高級氧化耦合強化生化技術（包含臭氧催化氧化系統、生物活性炭反應系統、赤鐵礦生物反應系統和膜生物反應系統、FENTON高級氧化技術、電催化氧化技術等），實現滲濾液全量化（無濃縮液生成）達標外排，從源頭上對污染物進行削減。

（3）建設總長約1 700 m，平均施工深度為14.7 m的止水帷幕工程，并在填埋區域第一層弱透水層頂板以下2 m進行水泥灌漿實施補漏工程，實現污染阻斷。

（4）采用1.5 mm高密度聚乙烯膜對整個垃圾填埋場240畝進行簡易覆膜，其中場內水面區域采用浮床式柔性膜進行覆蓋；鋪設2×104m2草皮，改善填埋場外觀。同時，采取生態綠化種植、防洪與地表徑流導排措施。

（5）建設地下水、填埋氣、垃圾堆體沉降檢測預警設備，實現封場后填埋場地下水監控預警、場區內安全防控。同時，在場區南部地下水污染區域建設漏斗門式滲透性反應墻（PRB）地下水污染原位生物修復工程，對地下水中C、N污染同步去除。

五、結語

京津冀農產品產地土壤重金屬Cd、Hg超標問題較為突出、污染風險不容忽視。Cd污染高風險區域分布在天津市周邊；Hg污染高風險區域分布在天津市與北京市周邊。化工行業、畜禽養殖業、金屬冶煉加工業是京津冀農產品產地土壤重金屬污染的主要潛在污染源。本文提出農產品產地環境污染綜合防治戰略，推進京津冀農田污染治理重點工程。以天津某坑塘污染場地和某非正規垃圾填埋場農產品產地環境污染防治工程為案例，為京津冀農產品產地土壤污染防治戰略決策提供參考。