農用地土壤重金屬污染風險評價標準與風險劃分

高琳琳 周曉天 孟源思 楊慶波 李丁 馬友華

摘 要：該文綜述了近30年有關農用地重金屬污染風險的評價標準及其研究進展，介紹了農用地土地重金屬污染風險劃分方法，將農用地土壤重金屬污染環境劃分為優先保護區、基本安全區、安全利用區、低風險區、中風險區和高風險區6個類別和分區管控措施。

關鍵詞：農用地;重金屬污染;風險評價與劃分;分區管控

中圖分類號 X53文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2021）08-0122-05

Abstract： Analysis of nearly 30 years about the risk of heavy metal pollution of farmland evaluation standard and methods， focus on evaluation standard， Soil heavy metal pollution on agricultural land was divided into six categories： priority protection area， basic safety area， safe utilization area， low risk area， medium risk area and high risk area， and scientific control measures were put forward respectively.

Key words： Agricultural land; Heavy metal pollution; Risk assessment and classification; Zoning control

1 引言

農用地土壤作為農業生產直接或間接利用的土壤，其質量關系生態安全。重金屬通過人類活動進入到農用地土壤中，積累到一定程度，含量超過土壤自身的凈化能力，導致土壤的性狀和質量發生改變，從而對人體健康和生態環境產生負面影響，稱為農用地重金屬污染[1-3]。近年來，隨著我國交通運輸、石油開采和金屬冶煉等行業的迅猛發展，嚴重增加了重金屬的排放，引起工業和城市污染不斷向農業產業滲透[4-7]。同時，我國每年因重金屬污染而減產的糧食量達到數千萬噸，經濟損失逾百億，影響糧食安全[8]。

“土十條”中也明確提出：實施農用地的分類管理工作，保護好未污染土地，加強農用地的保護管理。農用地的污染較為突出，關系著糧食與食品安全，因此，保障農業生產環境安全，根據土壤污染等級不同，對劃分后的土地采用不同的治理修復措施就尤為重要[9]。

《中華人民共和國土壤污染防治法》在第四十九條中對國家建立農用地分類管理制度，依據土壤污染程度與相關標準，將農用地劃分為優先保護類、安全利用類和嚴格管控類等內容也做出了明確規定，并要求各級人民政府層層夯實責任，切實推進當前土壤重金屬污染問題的解決工作[10-11]。受污染耕地安全利用與管控工作也已經納入各級政府考核指標。

21世紀以來，國家對生態環境保護的重視程度日益提高，為改善我國農用地土壤重金屬污染狀況，國務院專門印發了土壤污染防治行動計劃，要求將農用地土壤環境質量類別按污染程度進行劃定[12-13]。因此，修改完善農用地土壤污染風險評價標準與方法，實現對重金屬污染風險的有效劃分，對實現重金屬污染土壤的分類分級治理，提出合理的管控措施，保障人民生命安全，具有重大意義[14-15]。

2 農用地土壤重金屬污染評價標準

2.1 土壤重金屬全量標準 為保護土壤環境，保障農業生產與農產品質量安全，維護國民健康，國家環境保護局（現生態環境部）于1995年首次發布《土壤環境質量標準》。該標準在全國范圍內選取10多個代表性土壤，分3個土壤pH值范圍，檢測不同污染途徑對土壤產生危害的臨界值，得出土壤基準值，并選取最低值定為標準值[17-19]，在我國土壤環境質量評價和保護領域發揮了歷史性作用。但是，受當時我國科學水平及基礎資料不足等因素的限制，該標準也存在污染物指標較少、標準值確定不合理（忽略了土壤個體間的差異）以及未考慮風險評估的方法學等諸多問題[17-20]。21世紀以來，隨著工礦企業增多等原因導致的新的土壤污染問題的出現，完成對該標準的修訂工作迫在眉睫。

該標準于2018年完成第1次修訂，名稱調整為《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（下面簡稱《標準》）[16]。《標準》對規范性引用文件進行了更新[16-18]，以土壤環境基準為主要依據，增加了農用地、農用地土壤污染風險等術語和定義，對農用地土壤中鎘、汞、砷、鉛、鉻、銅、鎳、鋅等基本項目規定了風險篩選值，并規定了鎘、汞、砷、鉛、鉻的風險管制值，同時更新了監測、實施與監督的要求[16]，并將土壤環境質量類別劃分為優先保護類（未超過風險篩選值）、安全利用類（高于風險篩選值而未超過風險管制值）和嚴格管控類（超過風險管制值）3類，便于實現對農用地土壤質量的風險分析與評價[20]。但是，《標準》中鎘、汞、鉛等元素的風險管制值在一定pH范圍內定為風險篩選值的4～5倍，但是未對定值標準進行說明。此外，土壤自然背景值作為制定土壤標準的1個重要依據，在新標準中被省略，這一改變的合理性值得商榷。標準在6.4部分還提到，土壤環境質量類別應該以該標準為基礎，結合食用農產品協同監測結果來劃分，其中并未考慮土壤有效態對類別劃分的重要影響。

2.2 農產品重金屬限量標準 我國農產品在地域、品種和耕作方式等方面具有優勢，完善農產品質量評價標準是促進我國農業質量提升的重要手段。但我國農產品質量評價標準嚴重滯后，農產品分級標準研制工作迫在眉睫，農產品中重金屬評價標準更是幾乎空白[21]。面對這一現狀，制定農產品質量判斷的專屬標準便顯得尤為重要。其實，我國于1981年便出了食品中重金屬汞的允許量標準（GB2762-1981）[22-26]，但是該標準僅針對汞一種重金屬污染物在食品中的允許量進行了限定，其他重金屬污染物的限量標準仍是空白。20世紀90年代開始，食品中其他單項重金屬污染物的限量標準才逐一面世，包括標準（GB2762-1994）[27]、（GB14935-1994）、（GB15201-1994）、（GB4810-1994）和（GB14961-1994）等。2005年1月，食品中污染物限量標準（GB2762-2005）在上述標準的基礎上進行修改后發布，其內容囊括了上述多種重金屬污染物在不同食品中的限量，是當前較為規范的食品中重金屬污染污染限值標準。2012年，衛生部[28]根據《食品安全法》組織修訂了限量標準（GB2762-2012），修訂后的標準以風險評估為基礎，在已有標準的基礎上進行整合，結合食品中污染物的監測結果確定了污染物在對應食品中的限量，重點突出對食品安全性的要求，對我國居民常日食用的諸多種類食品設置了限量規定。另外，該標準還對食品生產和加工者均應采取的控制措施提出要求。該標準于2017年被限量標準（GB2762-2017）[29-30]所代替，2017版標準為當前最新食品安全國家標準。和2005年的標準相比，新標準在刪除稀土限量要求的同時增加了螺旋藻、黃花菜、輔食營養補充品等食品中部分污染物的限量要求，并對應用原則進行了修改，對檢驗標準方法進行了更新，增加了無機砷限量檢驗要求的說明。該標準雖與《食品和飼料中污染物和毒素通用標準》和《食品法典標準》等[31-34]存在不同程度的差異，但對食品安全的管理要求較以往更加嚴格，很大程度上推動了我國食品產業的健康發展[29]。

2.3 土壤重金屬有效態限值研究 重金屬生物有效性[35]是指環境中的重金屬被生物體吸收、在體內積累或產生毒性的程度。近30～40年，國內外學者在該方面開展了大量研究，李宗利[36]等用Sposito提取方法研究了不同形態Cd、Pb對黑麥幼苗吸收量的影響，李冰等[37]以稻谷Cd限量衛生標準為限制條件，發現各活性形態Cd的限量區間限值有極大的差異關系;2012年，薛占軍[38]等學者結合已有土壤環境質量標準與河北省主要污灌土壤中各形態重金屬的分布情況，通過農產品與土壤重金屬不同形態間的回歸關系初步建立了土壤重金屬形態的臨界含量。該研究雖為當地土壤重金屬形態的環境質量標準制定提供了參考依據，但由于不同農產品種類間存在較大差異，未能對土壤重金屬形態的限量進行明確劃分[39];2016年，有學者嘗試對土壤重金屬形態有效性進行了劃分，按照離子吸附的強弱程度，在不同酸性土壤溶液是否被吸附與解吸，嘗試將土壤重金屬離子劃分為游離態、交換態、束縛態和禁錮態[40]，并歸納了傳統形態和離子形態與植物吸收有效性的對應關系。

劉君[41-43]等研究表明，土壤中重金屬的有效態含量除受該金屬元素的總量影響以外，還受到其他諸多因素的影響，尤其是土壤pH值、有機質等土壤理化性質以及土壤類型、管理措施及灌溉水源等[43-46]。同時，受人力、物力等條件限制，重金屬有效態的研究多以室內或小區試驗為主，研究多集中于重金屬含量較高的典型污染區，且樣品數量和類型都相對較少，而且與農田環境存在較大差異，其結論往往不具有普遍適用性[45]，據此對農用地重金屬污染風險進行劃分較為牽強，依據土壤重金屬有效態的劃分標準還需開展更多大田試驗進行支撐。

越來越多的研究證實，農用地土壤中重金屬的生物污染風險除與土壤和農產品中重金屬污染物含量有關，更與其賦存形態和土壤環境關系密切。

3 農用地土壤重金屬污染風險劃分

此前，我國農用地重金屬污染風險劃分工作仍處于探索階段[46-48]，為實現對農用地重金屬污染風險的有效劃分，為進一步的分區修復做好基礎工作，社會各界基于《農用地土壤環境質量標準》（3次征求意見稿）和最新評價標準對農用地重金屬污染的評價和等級劃分結果，依據對農用地土壤和水稻等農產品中重金屬污染物的等級劃分，出現了對農用地重金屬污染風險劃分的不同方式[49]。

2017年，農用地土壤污染狀況詳查[50-52]工作在全國范圍內開展，該工作結合農產品質量評價結果，在土壤環境質量類別劃分的基礎上將農用地土壤環境質量類別劃分為優先保護類、安全利用類和嚴格管控類，并據此對農用地進行區域風險劃分;魏洪斌[1]等學者采用單因子指數綜合法，綜合土壤重金屬污染指數最大值和農作物可食用部分重金屬限量污染評價指數最大值進行了評價，將農用地劃分為5個等級，對應的農用地分區為安全區、基本安全區、低風險區、中風險區和高風險區。這2種環境質量類別劃分方式，第1種的嚴格管控類劃分過于粗糙，不能夠做到精準施策和精準管理;第2種則缺少了對無污染地塊的優先保護。

結合實踐經驗和詳查中的劃分方法，借助單項污染指數法，綜合考慮土壤中某種重金屬污染物的污染指數和農產品中該種污染物的污染指數，可將農用地劃分為6個類別：當土壤中重金屬污染物低于風險篩選值且農產品不超過限量標準值時，將農用地劃分為優先保護區;當土壤中重金屬污染物超過風險篩選值但低于風險管制值，且農產品低于限量標準值時，劃分為基本安全區;當土壤中重金屬污染物超過風險篩選值但低于風險管制值，且農產品低于限量標準值時，劃分為安全利用區;當土壤中重金屬污染物超過風險管制值但農產品低于限量標準值時，劃分為低風險監控區;當土壤中重金屬污染物超過風險篩選值但低于風險管制值，而農產品超過限量標準值時，劃分為中風險管控區;當土壤中重金屬污染物超過風險管制值且農產品超過限量標準值時，劃分為高風險限制區。

4 農用地土壤重金屬污染分區管控措施

4.1 優先保護區 對于優先保護區，其土壤和農產品情況均清潔無污染，說明其所在地區生產環境優良，農產品優質，對于優先保護區不需要施用鈍化劑進行處理，在種植結構上可多種植易積累重金屬的糧食作物，提高這類糧食作物的種植面積和可食用性。從優化施肥、水分調控、葉面調控、深翻耕等農藝調控類措施方面在充分利用的基礎上加以重點保護，避免污染源的引入，實現可持續利用。

4.2 基本安全區 基本安全區的土壤存在一定程度的污染，但污染程度不高，土壤環境未對農產品質量造成威脅，因此可以加以利用，正常種植當地原有的主要糧食作物。但是，區域內耕地在利用時仍需避免加重土壤污染，保證農產品的質量安全。

4.3 安全利用區 該區土壤污染程度較高，說明生產地區土壤環境存在一定的污染風險，但農產品質量尚安全，可以作為農產品產地加以利用[1]。但是，需要避免種植易積累重金屬的糧食作物，可以種植一些不易積累重金屬的糧食作物品種和非食用的經濟作物實現充分利用，同時在生產過程中可以使用相應的農藝調控措施對土體的理化性質進行改善，從而降低土壤中重金屬的污染程度，避免農產品質量安全問題的發生。

4.4 低風險監控區 該區污染情況十分嚴重，土壤中重金屬污染物聚積程度高，產地周邊可能存在污染源，雖然農產品污染物含量尚未超標，但存在污染風險，因此應對該區采取監控措施，排查污染源，斷絕農產品污染的可能，同時改變種植模式，在種植作物選擇上需要格外謹慎。在管理措施上，除了使用農藝手段必要情況下還需加入土壤改良技術，基于土壤化學或微生物原理，通過調節土壤中的氧化還原、吸附、沉淀等過程，促進重金屬污染物由高有效性向低有效性轉化、由高毒性向低毒性轉化，定向控制土壤中重金屬元素的遷移以及農作物的富集，全方位防治重金屬污染。

4.5 中風險管控區 該區土壤存在一定程度污染，且農產品質量安全出現問題，有可能對人和其他動物的健康造成明顯威脅，因此應加大管控力度，切斷污染源，并對該區的生產活動加以限制，同時開展重金屬污染風險評估，采取相應的農藝修復措施[53-54]，減少作物對重金屬的吸收;采用聯合修復等方法進行土壤修復，達到預期修復效果前嚴禁種植任何可食用植物。通過向土壤中添加鈍化材料，如黃鐵礦、海泡石、坡縷石、蒙脫土、黏土礦物粉、鐵錳氧化物、泥炭等，將土壤中有毒有害重（類）金屬離子由有效態轉化為化學性質不活潑形態，降低其在土壤環境中的遷移、植物有效性和生物毒性。

4.6 高風險限制區 該區不僅土壤污染程度高，農產品安全也受到極大威脅，產生的糧食作物對人類的健康和其他動植物的生存產生嚴重影響，應停止該區的糧食作物生產，全面種植非食用經濟作物，尤其是耐重金屬吸收強的非食用經濟作物，充分利用土地資源。并對該區采取綜合治理[55]的方法，將農藝調控措施、土壤改良類措施和生物類措施相結合對土壤污染進行修復，甚至將其轉換為非農業用地加以利用。

5 展望

目前，重金屬全量仍然是農用地土壤重金屬污染風險劃分的主要依據，在以后的研究中，有必要將重金屬生物有效性評價方法標準化，實現重金屬生物有效性的定量化評價，同時將土壤重金屬全量、農產品重金屬含量和土壤重金屬有效態含量評價標準相統一，權衡標準管控和負載容量管控的優劣，以此完善農用地重金屬污染風險劃分研究;根據各地生態環境條件，地方可制定風險劃分技術規范，實現更加科學的農用地的質量類別劃分，并對重金屬污染農用地進行定期監測，根據劃分確定各區管控措施，推進受污染耕地土壤的治理與修復工作，實現不同地區農用地的安全利用，保障農產品的質量安全與人類健康。但是，將3個因素結合為整體實現綜合質量評價的難度極大，包括適用范圍的確定等仍有許多困難，農用地污染土壤風險劃分與管控工作依然任重道遠。

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（責編：王慧晴）