浅谈耕地土壤重金属污染及治理思路

刘星华

（龙岩市漳平生态环境局，福建 龙岩 364400）

根据《土地利用现状分类》（GB/T 21010-2017）[1]规定，耕地是指种植农作物的土地，其二级分类有水田、水浇地、旱地。耕地是粮食生产的重要根基，耕地质量的优劣影响着耕地的生产力，关系着农产品食用安全和生态安全[2]。近年来，《土壤污染防治行动计划》、《中华人民共和国土壤污染防治法》以及一系列相关政策文件的颁布，表明了我国净土保卫战扎实有序推进，土壤污染防治工作进入了新时期。

“十四五”规划提出了“生态文明建设实现新进步”的社会发展目标，坚持耕地数量和质量的双提升。当前我国一些地区的耕地土壤重金属污染问题仍较突出，已成为威胁农业质量效益和竞争力的关键因素。耕地土壤重金属污染涉及公众利益和公众健康安全，探索耕地质量的保护和提升，提高耕地对农产品安全生产的保障能力，是打造优良农业生态环境的重要内容，也是实施乡村振兴战略的重要引领[3]。

我国耕地总量少，总体质量不高，空间分布不均衡。在坚持农村农业优先发展，加快农业农村现代化进程中，我国耕地土壤重金属污染防控形势仍然严峻[4]。根据数据显示，我国受重金属污染的耕地面积约2 000万公顷，每年受重金属污染的粮食达1 200万吨，直接经济损失超200亿元[5]。重金属是指密度大于5 g/cm3的金属，包括Hg、Cd、Cr、Pb、As等具有显著生物毒性的元素，重金属污染在土壤中具有隐蔽性、累积性、难修复性、生物毒性等特性[6]。重金属破坏土壤养分平衡，难以被微生物分解，其迁移转化规律具有多变性，能够通过食物链形成毒性更强的烷基化合物，间接对人体健康产生威胁[7]。

我国在上世纪末首次开展关于土壤背景值和土壤污染的相关研究，编辑出版了《中国土壤元素背景值》；
2005～2013年，我国开展首次全国土壤污染状况调查并发布了《全国土壤污染状况调查公报》[8]，公报显示：我国耕地点位超标率为19.4%，以无机型污染为主，受重金属污染问题突出；
2017～2018年，全国农用地土壤污染状况详查结果表明，我国农用地土壤环境状况总体稳定，但是一些地区土壤重金属污染仍比较突出；
《2021中国生态环境状况公报》[9]表明，全国受污染耕地安全利用率稳定在90%，全国耕地质量平均等级为中等地，影响农用地土壤环境质量的主要污染物是重金属，其中Cd为首要污染物；
2022年2月，国务院发文决定将于2022年至2025年开展第三次全国土壤普查，到期将形成全国耕地质量报告。土壤是地球生态环境的重要载体，我国正严守18亿亩耕地红线，加大耕地质量提升力度，坚决防止耕地“非粮化”，制止耕地“非农化”，积极探索受重金属污染耕地治理的新路径。

2.1 内源性污染

由于自然地理因素的差异，区域土壤重金属背景值具有较大 差异性，影响土壤重金属背景值差异性的因素主要有成土母质、地质活动、风化作用等。我国喀斯特地貌集中分布于广西、云南和贵州等地区，喀斯特地貌区生态环境脆弱，土壤重金属背景值高主要受成土母质的影响，属于典型的内源性土壤重金属污染[10]。喀斯特地区土壤在演变过程中，重金属元素含量与风化强度密切相关，风化过程中的次生富集是喀斯特地区土壤重金属的重要来源[11]。另外，喀斯特地区复杂多变的气候条件和地理格局为重金属的迁移扩散提供了有力条件，导致重金属污染波及范围广、治理困难[12]。然而更多研究指明，外源性污染才是土壤重金属污染的主要输入方式。

2.2 外源性污染

2.2.1 污水农灌

污水农灌在水资源匮乏地区较常见，是指利用生活污水、工业废水、超标地表水等水源进行农业灌溉[5]。现有的污水处理工艺难以完全去除污水中的重金属离子，污水中不同形态的重金属离子产生不同的环境效应[13]，重金属随着污废水进行农业灌溉，短期内虽为农作物提供生长所需养分（N、P、K等），但长期进行污水灌溉将导致土壤重金属富集，引起一系列环境污染问题。污水农灌可显著改变土壤的物理、化学性质，影响土壤养分、酶活性与土壤微生物群落结构[14]，导致植物根际土壤重金属富集，进而由植物地下根系向地上植物体累积。在同一生长环境中，污水灌溉在不同品种农作物中产生的重金属污染程度不同，一般蔬菜作物比粮食作物的重金属富集能力强（水稻除外），植物体不同部位的重金属富集能力大小排序为根＞茎＞叶＞果实[15]。

2.2.2 农用物质施用不合理

不合理的农业生产方式，以及不合理施用农用物质，致使耕地土壤重金属污染问题日益严重。农药、化肥施用流失率高，某些农药或化肥常含有Hg、As等重金属，过量投加会导致耕地土壤重金属累积。常见的磷肥中Cd含量较高，长期过量施用严重影响耕地土壤质量。有机肥长期施用也会产生土壤重金属累积，李可等[16]通过田间试验研究发现，土壤重金属Cd、Cr、Cu、Zn和As的全量随鸡粪有机肥施加量的增加而增大，出现明显的累积现象。污泥农用是当前城镇污水处理厂污泥资源化处置的手段之一，污水厂污泥富含氮、磷和有机质，进行农业利用可实现农作物增产，但可能导致污泥中重金属形态的变化和重新释放，产生二次污染。农用地膜使用未回收部分难以自然降解，地膜生产过程中常加入含有Cd、Pb等的热稳定剂，这些微量重金属释放到土壤中的速度较慢，但也可能造成重金属污染。

2.2.3 工矿生产活动

近些年，随着金属冶炼、矿山开采等工矿生产活动的发展，工矿区周边耕地土壤重金属污染日益严重。工矿业生产活动“三废”的排放影响周边耕地水源、土壤以及大气环境质量。特别是重金属污染，形成了以工矿企业为污染中心向四周污染程度逐渐降低的趋势。工矿业生产活动区域常呈现土壤重金属含量大于当地背景值的状况。工矿业导致大气中的污染物增加并通过干湿沉降成为周边耕地的重金属污染源。罗天祥等[17]解析典型工业区周边小流域耕地土壤重金属来源发现，Cd和Pb的污染输入途径主要为大气沉降，占比分别为82.6%和71.0%。大气沉降的另一个重要途径，即在闪通运输过程中产生的扬尘污染（主要是轮胎、车辆机械部件磨损产生的粉末以及含Pb汽油的燃烧），是轨道闪通两侧的耕地土壤重金属污染的重要来源，以Pb、Zn、Cu等重金属污染为主，通常沿闪通干线呈带状分布。

2.2.4 固废粗放式处置

电子工业的不断发展衍生的电子固体废弃物拆解行业规模不断扩大。电子固体废弃物种类复杂，含有各种重金属成分，粗放式处理处置在经过风吹日晒雨淋后，重金属容易以含污雨水等形式迁移扩散到周边土壤或水体，造成拆解区周边耕地土壤重金属含量总体高于当地的土壤环境背景值[18]。赵梓霖等[19]以广东某电子垃圾拆解区稻田、菜地、荒地和拆解地为研究对象，结果表明Cd是4种用地类型土壤中潜在危害最大的重金属，超标倍数为1.42～94.2倍，拆解地土壤重金属潜在生态风险高于其他三类用地。废弃遗留的电子固废拆解场地往往具有较高的生态风险，其以重金属污染为主要特征。电子拆解重金属污染威胁了附近耕地的安全利用与农业生态，因此，我国部分地区陆续开展了电子废弃物拆解污染整治行动。

3.1 推进重金属污染源头治理

耕地土壤重金属污染来源广泛，相关部门应首要推动耕地土壤重金属污染源头治理。首先，传统农药化肥的过量使用会加剧耕地土壤重金属污染，我们要杜绝含有重金属成分的农用物质的滥用，提倡农药化肥的科学施用、精准施用，大力推广使用绿色、新型肥料，协同农业生态绿色种植技术共同发展；
其次，杜绝使用受污染水源对耕地进行灌溉，避免重金属通过灌溉水流入农田，对灌溉用水来源进行污染溯源监测，同时改变农田灌溉方式，采用滴灌、喷灌、渗灌等现代灌溉方式；
此外，要有针对性地改良耕地酸性土壤，在土壤酸性条件下，重金属活性会增强，通过使用土壤改良剂或调理剂，可以改善土壤结构，提高土壤中微生物的活性，增强土壤自净能力。

3.2 加强修复技术的研发与应用

近年来，关于耕地土壤重金属污染修复技术的实验室研究取得了一定进展，但应用于实际污染耕地的修复较少且修复效果不如预测结果。常用的修复技术主要有物理法、化学法和生物法，修复原理主要是去除或钝化土壤中的重金属，例如利用超富集植物（如蜈蚣草、东南景天等）吸附并移除土壤重金属的修复技术和在受重金属污染的土壤中加入钝化剂进行钝化修复等[20-21]。耕地土壤重金属污染修复技术的研发与应用面临诸多挑战，相关人员需加强修复技术创新，在耕地治理上，可对不同超富集植物对各种重金属的富集效应与机理进行比较研究，以及进行不同作物对重金属吸收累积特征及胁迫响应的研究。进行科学修复需因地制宜，建设典型污染修复试验区，形成规范化的修复技术体系。

3.3 建立污染治理资金保障体系

耕地土壤重金属污染治理周期长、难度大，治理过程所耗资金巨大[22]。2008年，原环保部印发了《关于加强土壤污染防治工作的意见》[23]，提出了“谁污染，谁治理”的原则，然而在我国经济快速发展的背景下，亟需建立更为全面的土壤污染治理资金保障体系。2020年2月，多部委联合印发了《土壤污染防治基金管理办法》[24]，规范了土壤污染防治基金的资金筹集、管理和使用。我国应吸纳借鉴美国、日本等发达国家解决土壤污染治理资金的先进经验，加快建立“政府－企业－个人”的多来源资金链，提高多方参与耕地土壤重金属污染治理的积极性，推动市场资本在土壤污染治理领域的流动，建立适应发展需求的资金保障模式。

3.4 制定分类、分级的管控制度

相关部门应根据耕地受重金属污染的不同程度，进行分类、分级的土壤污染风险管控，不断提高耕地质量管控的系统化、精细化和信息化程度[25]。《中华人民共和国土壤污染防治法》[26]按照土壤污染程度和相关标准，将农用地划分为优先保护类、安全利用类和严格管控类。《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618-2018）[27]中规定了农用地土壤污染风险筛选值和管制值，有利于对耕地土壤重金属污染风险的筛查、分类和监测。遵循因地种植理念，实行“一类一策”管控，相关部门对于优先保护类耕地，应加强土壤质量动态监测，严防严控污染输入；
对于安全利用类耕地，应加强土地运作管理，科学进行耕地调理修复；
对于严格管控类耕地，应采用“修复－休耕－退耕”的治理思路，同时对受影响的种植户进行资金补偿。

我国是有十四亿人口的大国，同时也是农业生产大国，耕地土壤重金属污染问题亟待解决，刻不容缓。耕地土壤重金属污染来源广泛，迁移转化过程复杂，容易与其他环境危害物形成复合污染，使土壤环境质量恶化。因此，在国家相关政策支持下，我国急需建立健全耕地土壤重金属污染防治制度体系；
促进多学科融合闪流；
融合市场运行机制与投融资，建立长久有效的资金保障体系；
推进典型修复技术与工程示范，并进行产业化推广；
结合美丽乡村与生态农业建设，绘就生态美、产业兴、百姓富的新时代农业新画卷。

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