農業源新污染物在土壤環境中的污染現狀及治理措施

摘 要 隨著社會經濟的快速發展，工業化學品消耗量劇增，大量的環境內分泌干擾物、抗生素、持久性有機污染物及微塑料等新污染物通過各種渠道進入環境中，并隨著含量累積其危害環境與人體健康的效應日趨明顯。綜述農業源新污染物抗生素、內分泌干擾物、全氟化合物及微塑料在土壤中的污染賦存特征及治理方法，并結合目前環境管理現狀提出開展新污染物風險評估、完善標準制度建設、推動頂層設計和法律法規建設等對策建議。

關鍵詞 農業源新污染物；環境管理；風險評估

中圖分類號：X53 文獻標志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.12.052

近年來，隨著我國制造業的快速發展及有關化學品的大量使用，環境中的新興污染物排放量不斷增加，污染物的濃度不斷上升，給生態環境及人體健康帶來潛在的巨大威脅，隨之而來的是新污染物治理引起了更大的關注。2022年5月4日，國務院辦公廳頒布了《新污染物治理行動方案》，正式拉開了國家關于新污染物防治的序幕。農業源新污染物是新污染物進入農業土壤生態環境的直接來源，使用塑料地膜是微塑料進入土壤環境的直接途徑，獸用抗生素可通過糞肥的形式進入土壤環境，除草劑等具有內分泌干擾性的物質可通過噴施直接進入土壤環境，持久性有機污染物可通過污泥農用等形式進入土壤環境，而目前社會對農業源新污染物排放的關注還不夠，加之農業源新污染物種類繁多，尚存在監管缺失、排放標準缺乏等問題。

1 新污染物定義

新污染物主要是由人類活動造成的，是在生產建設或其他活動中產生的，已經明確存在，但由于法律法規和標準的不完善，未有效監管的污染物[1]。現階段，國際上主要關注的新污染物有環境內分泌干擾物（Endocrine Disrupting Chemicals，EDCs）、抗生素、以全氟化合物（Perfluorocarbons，PFCs）為代表的持久性有機污染物（Persistent Organic Pollutants，POPs）及微塑料4類。

2 農業源新污染物在土壤環境中的污染現狀

土壤是抗生素進入環境后的主要匯入地之一。趙方凱等研究了長三角地區城市土壤抗生素空間分布規律，發現農田土壤中抗生素殘留水平明顯高于林地、園地，并且抗生素含量與有機肥的施用頻率關系緊密[2]。由于大多數抗生素無法被吸收，有50%～90%的抗生素以原形或代謝物的形式通過尿液或糞便進入土壤環境，沉積物與土壤環境中的抗生素污染目前也有所報道。

EDCs是指外源性干擾人類或動物內分泌系統的化學物質，其可以通過多種途徑進入土壤和地表水，甚至深入地下水，使土壤成為EDCs的“匯”和“源”[3]。在河北省污灌區菜地的土壤中，王茜等發現壬基酚（Nonyl Phenol，NP）、對叔辛基酚（4-tert-Octylphenol，OP）和雙酚A（Bisphenol A，BPA）的濃度分布分別為0～89.71 μg·kg-1、0～17.95 μg·kg-1和0～6.52 μg·kg-1[4]。

而在北京市東南郊污水灌溉區農用地土壤中，李艷等報道NP、OP和BPA的濃度分別為32.54～295.08 μg·kg-1、0.47～1.43 μg·kg-1和7.19～48.79 μg·kg-1[5]。這些研究表明，土壤中EDCs的污染情況較為嚴重，需要引起有關部門足夠的重視。

PFCs是指有機化合物分子中，氟原子取代與碳原子鏈接的所有氫原子，且末端帶有羧基等官能團的一類有機化合物。研究發現，合氯辛酸（perflurooctanoic acid，PFOA）及全氫辛烷磺酸（perflurooctane sulfonic acid，PFOS）是數百種全氟化工產品在環境中的最終降解產物。在宜興市的水稻土中，王懿等對其中的11種全氟羧酸類化合物和全氟磺酸類化合物進行分析，結果顯示所有采樣點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種目標物質的檢出率達到100%（質量濃度在0.006～0.780 ng·g-1），且短鏈全氟丁烷磺酸鹽含量較低，而PFOA和PFOS的檢出濃度最高[6]。另外，LI等對上海市部分區域土壤樣品中的PFCs含量進行了取樣分析檢測，發現PFASs在土壤中的總濃度范圍在141～237 ng·g-1，且主要的污染物仍然是PFOA和PFOS[7]。土壤作為PFASs重要的匯，總體而言，每千克土壤中PFAs的量高可達上百微克，主要來源有大氣沉降、降水和污泥農用。

微塑料也廣泛檢出于農業生產區的土壤，在云南省其豐度可達4.08×104 ind·kg-1[8]。在上海市和武漢市的部分農田土壤中，微塑料的存在水平分別為（10.30±2.22） ind·kg-1和1.6×105 ind·kg-1[9]。這表明微塑料的分布隨時空影響差距較大。

3 農業源新污染物對農田作物影響

在土壤環境中，高含量的抗生素會顯著減少微生物的數量和種類，導致生物群落發生改變，進而影響植物生長。抗生素存在于農田土壤環境中后，還會在植物體內遷移。有研究顯示，抗生素能夠大幅提高植物根尖細胞微核率，從而損傷細胞遺傳物質，影響植物生長[10]。王磊等研究發現，獸用抗生素土霉素、多西環素、恩諾沙星及氧氟沙星對玉米、小麥和高粱種子具有顯著毒性，這些作物的根和芽生長對抗生素較為敏感，抗生素對其起到了顯著的抑制作用，且抑制作用隨濃度的增加而增強[11]。

內分泌干擾物也對農田作物產生了潛在影響。ADEEL等研究發現，乙炔基雌二醇（17α-ethynylestradiol，EE2）和17β-雌二醇（17β-estradiol，E2）對生菜的生長發育過程也會造成負面影響，發現生菜體內的部分抗氧化酶活性受到影響，其生長速度與類固醇雌激素的濃度呈負相關，說明生菜生長受到了抑制[12]。相關水培試驗表明，不同濃度E2對蘿卜的生理性狀也產生了負面的影響[13]。

周萌研究了PFCs在水-土壤-植物間的遷移，表明低濃度的PFCs并不會影響小麥幼苗生長，但濃度升高后會出現顯著的抑制作用，造成株高和生物量降低[14]。然而，植物對PFCs的富集能力極強，易轉移到地上部分，植物的富集對生態系統健康和食物鏈的潛在威脅是明顯的。

微塑料對農作物的影響研究也多有報道，ZHOU等在水稻根尖細胞中發現了納米級的塑料，并發現了其可以通過影響植物的光合作用、呼吸作用等生命活動影響水稻生長，還能吸附在植物種子孔隙表面，阻礙植物吸收營養物質的過程，從而影響植物生長[15]。微塑料在土壤中還可以通過影響土壤的結構，造成植物根系發育困難等負面影響[16]。

4 農業源新污染物在土壤環境中的治理方法

目前，針對抗生素和內分泌干擾物污染土壤后的土地高效修復技術的研究較少，尚處于起步階段，最主要的有生物降解、吸附劑吸附及光降解等技術[17]。生物降解主要是通過植物-微生物聯合作用，利用生化作用將抗生素和內分泌干擾物降解或轉化為失活的物質，以減輕其對環境的污染，但該技術周期長，生物選擇困難，環境條件要求高，限制了該技術的推廣。吸附劑吸附目前大多采用生物炭或者鐵錳氧化物等吸附材料吸附土壤的抗生素和內分泌干擾物，但該技術去除效率低，如何開發更高效，回收更便捷的吸附劑是目前研究的重點。光降解主要是利用光照射產生的羥基自由基等強氧化性物質對抗生素及內分泌干擾物產生降解作用，但該作用對表層土壤具有一定的效果，對深層土壤的污染問題目前未能解決[18]。綜上所述，目前土壤中抗生素及內分泌干擾物的污染修復方法還存在不足，需要進一步完善和優化現有技術，并研發更高效、更環保的修復方法。

目前，對PFCs降解的研究方向主要集中在水體環境中，而關于土壤環境中的研究報道較為稀少。研究仍然主要圍繞物理法、化學法和生物法這3個方向進行。物理法的研究重點在于開發新型高效的吸附劑；化學法則主要探索光催化和高級氧化等方向；生物法則致力于篩選能夠降解PFCs的菌種。田愛軍等在研究中，探討了改性分子印跡TiO2納米管對全氟辛酸的光催化性能，實驗結果顯示，改性分子印跡TiO2納米管能夠高效去除全氟辛酸，去除率高達84%[19]。另外，謝毓等在研究中從土壤中篩選出了3種能夠降解全氟辛烷磺酸的細菌，這些菌分別屬于鞘脂菌屬、中華根瘤菌屬和蒼白桿菌屬[20]。然而，目前生物法對PFCs的降解效率仍然較低，需要進一步探索和研究。

土壤中微塑料去除技術尚處于空白。研究者們主要關注的是微塑料的分離和檢測方法。其中，密度分離法是最常用的方法，結合超聲波處理和消解處理可以更有效地提取微塑料。李雯星等研究發現，消解處理對微塑料的鑒別具有重要影響，他們發現使用過氧化氫溶液可以有效消解有機質提取微塑料[21]。而白潤昊等則研究了超聲波處理在微塑料提取中的應用，結果證明，超聲波去除雜質可以滿足鑒別要求，回收率也很高[22]。在識別和定量微塑料的方法方面，主要有目視鑒定法、紅外光譜和拉曼光譜等分析方法，以及與質譜或色譜聯用的熱分析方法。高效綠色的去除方法還有待開發。

5 農業源新污染物環境管理機制建設探討

5.1 開展新污染物風險評估

農業源新污染物在環境中分布廣泛，濃度較低時也可能對生態環境和人體健康構成威脅，因此需要對其進行風險評估。研究人員需要通過理論研究和實驗來獲取參數，以便為土壤介質中的新污染物風險評估提供必要的依據。未來的研究將基于影響人體健康和生態環境安全雙尺度上開發新污染物風險評價標準，納入大范圍的新污染物進行評價，評價結果納入專業數據庫，為相關部門開展污染防治工作提供科學性依據。

5.2 完善標準制度建設，加強環境監測

目前，新污染物的評估和篩選機制尚未建立，監測范圍和技術也較為有限，導致無法全面了解新污染物的生產、使用和排放情況。因此，相關部門應盡快建立新污染物環境監測體系，并建立適用于這些新污染物的監測技術方法。此外，應加強國際合作，借鑒國際先進經驗和技術，共同應對新污染物帶來的挑戰。同時，應提高公眾對新污染物的認識和意識，倡導綠色生產和消費模式，從源頭上減少新污染物的產生和排放。

5.3 推動頂層設計和法律法規建設

針對我國環境新污染物風險防范的實際情況，相關部門需要完善頂層設計和系統性規劃，盡快編制新污染物防治的國家戰略規劃和各地的防治規劃，開展區域新污染物源頭摸查，建立和完善新污染物的環境質量和污染物排放等環境質量標準。推動科研和技術創新，加大科研投入力度，鼓勵技術創新。重點研究新污染物的形成機制、環境影響和治理技術，開發高效、環保的新污染物治理技術和設備。

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（責任編輯：劉寧寧）