吳丹亞,席杰君,張 慶 ,王 斌 ,王明湖
(寧波市農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)中心,浙江寧波 3 15012)
土壤是一種重要的自然資源,是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。土壤質(zhì)量的好壞,直接影響農(nóng)作物的質(zhì)量和產(chǎn)量,進(jìn)而影響人體健康及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展[1]。但是,隨著工業(yè)的發(fā)展與人類活動(dòng)的加劇,我國(guó)土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀,部分地區(qū)土壤污染較重,耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂,工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問題突出[2]。對(duì)土壤來說,對(duì)其質(zhì)量評(píng)定最重要依據(jù)是土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定是非常復(fù)雜的,需要考慮的因素很多,其中最主要的是環(huán)境因素,同時(shí)兼顧社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件[3-4]??茖W(xué)的土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)是評(píng)價(jià)土壤環(huán)境質(zhì)量的前提條件。
國(guó)家最早發(fā)布的關(guān)于土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是1995年7月13日發(fā)布、1996年3月1日實(shí)施的《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618—1995)。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)農(nóng)業(yè)用地與自然保護(hù)區(qū)土壤中的污染物最高限值做了規(guī)定,涉及8種重金屬與2種有機(jī)氯農(nóng)藥。隨后國(guó)家先后在2001年與2003年發(fā)布了GB/T 18407《農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全》系列標(biāo)準(zhǔn),對(duì)影響無公害蔬菜、水果、水產(chǎn)品、乳與乳制品的土壤環(huán)境質(zhì)量做出了規(guī)定。
截至2014年4月,我國(guó)涉及土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有24個(gè),主要由農(nóng)業(yè)部門與環(huán)保部門制定。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)大都是以GB 15618—1995為基礎(chǔ),結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況對(duì)污染物的控制參數(shù)與其限值作相應(yīng)的調(diào)整,其中環(huán)保部的行標(biāo)HJ332和HJ333增加了稀土總量與全鹽量2個(gè)指標(biāo)。這些標(biāo)準(zhǔn)大多制定于2007年前,只有2個(gè)農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 391—2013與NY/T 1054—2013在2013年得以修訂。
GB 15618—1995的制定對(duì)土壤資源的評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)、保護(hù)和管理起到了積極的作用,但由于土壤的復(fù)雜性等原因,標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)際應(yīng)用中存在一些問題[5]。
我國(guó)地域遼闊,氣候類型復(fù)雜多樣,各地土壤性質(zhì)差異很大。同樣的污染物進(jìn)入不同的土壤,其遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律必然不同,很難以一種標(biāo)準(zhǔn)來界定某種污染物的臨界值。以寧波市土壤Hg背景值為例,據(jù)“七五”國(guó)家科技攻關(guān)成果 (中國(guó)環(huán)境檢測(cè)總站,1990),土壤中Hg元素在寧波市82個(gè)樣點(diǎn) (表層土壤)中,元素含量分布很廣,最小值為0.025 mg·kg-1,最大值為1.231 mg·kg-1,平均值為0.255 mg·kg-1,標(biāo)準(zhǔn)差為0.275 2 mg·kg-1[6]。寧波如此,全國(guó)范圍的含量分布范圍會(huì)更大,變異性更大。采用全國(guó)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)值,在實(shí)際應(yīng)用中,難免會(huì)出現(xiàn)許多地區(qū)的含量會(huì)高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值,即使在土壤未受任何污染的情況下也會(huì)超標(biāo),從而影響土地的正常利用;而有些地方的含量即使低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),也有可能有污染物的積累,卻因沒有超標(biāo)而沒有引起足夠的重視。
由于土壤的復(fù)雜性,重金屬在不同土壤中的存在形態(tài)不同,在同一種土壤中也會(huì)以多種形態(tài)存在。重金屬總量包括各種形態(tài)的總儲(chǔ)量,但是,土壤重金屬總量與植物吸收量相關(guān)性并不顯著,單獨(dú)以重金屬總量來評(píng)價(jià)土壤重金屬污染水平或是以它作為土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的單一指標(biāo)是不夠的[3]。以重金屬總量為指標(biāo),對(duì)重金屬有效態(tài)較高的土壤具有一定的代表性,但對(duì)重金屬有效態(tài)含量較低的土壤則不能反映實(shí)際情況[4]。
普遍認(rèn)為鉛對(duì)兒童與胎兒的危害很大,因而,近年來,美、澳、英等國(guó)研究鉛在土壤中的允許含量時(shí),都不再以食物中鉛的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù),而是以鉛對(duì)兒童的毒害、劑量-效應(yīng)關(guān)系以及血鉛水平和土鉛關(guān)系作為基礎(chǔ),美國(guó)疾控中心和國(guó)際上30多個(gè)國(guó)家將兒童血鉛100μg·L-1定為社會(huì)干預(yù)水平,同時(shí)作為兒童鉛中毒的診斷標(biāo)準(zhǔn)。研究表明,當(dāng)土壤中鉛大于100 mg·kg-1時(shí),血鉛含量就大于150μg·L-1[7],就已對(duì)兒童健康產(chǎn)生了不良影響。張紅振等[8]根據(jù)綜合暴露吸收生物動(dòng)力學(xué)模型和兒童血鉛模型,計(jì)算出我國(guó)居住用地土壤環(huán)境鉛基準(zhǔn)值為 282 mg·kg-1。Abel等[9]也認(rèn)為兒童活動(dòng)場(chǎng)所土壤中鉛濃度超過310 mg·kg-1時(shí),兒童的血鉛將超過100μg·L-1。而我國(guó)現(xiàn)有的土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)中鉛的標(biāo)準(zhǔn)主要基于鉛的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)[10],鉛的限量值為250~350 mg·kg-1,其值過高,不宜保障兒童的健康發(fā)展。沈志群等[11]通過水稻對(duì)土壤鉛的吸收研究,同時(shí)結(jié)合國(guó)外土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),建議將現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)值改為80 mg·kg-1。
我國(guó)的土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施近20年,隨著我國(guó)土壤環(huán)境及土壤污染現(xiàn)狀研究的深入,現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不太適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用的需要,國(guó)家環(huán)保總局早在2004年立項(xiàng)修訂此標(biāo)準(zhǔn),并于2015年1月13日再次發(fā)布《農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》征求意見稿,就標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容征求意見。
重金屬在土壤中以各種形態(tài)存在,對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和人體健康有影響的主要是其有效態(tài)部分。因此,對(duì)土壤中的重金屬來說,其有效態(tài)和質(zhì)量均應(yīng)充分考慮。美國(guó)SHipham礦區(qū)的土壤鎘含量高達(dá)998 mg·kg-1,卻沒有對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦娜梭w健康帶來顯著影響;而廣東韶關(guān)大寶山下的上壩村土壤鎘含量平均在0.5 mg·kg-1,最高不超過1 mg·kg-1,但當(dāng)?shù)鼐用竦逆k攝取量為WHO標(biāo)準(zhǔn)的3.6倍。研究表明,SHipham礦區(qū)的土壤鎘有效性為0.004%,而上壩村土壤鎘的有效性為80%~90%[12]。我國(guó)在“七五”土壤背景值調(diào)查過程中使用了HCl-HNO3-HF-HClO4四酸消解法,將土壤礦物晶格中包含的重金屬也提取出來,而一般認(rèn)為這類形態(tài)的重金屬一般不會(huì)對(duì)植物和環(huán)境造成危害和污染。因此對(duì)于土壤中的重金屬,關(guān)注重金屬有效態(tài)極為重要。
對(duì)于土壤重金屬的有效態(tài),目前尚未達(dá)成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。不同提取劑的提取效率不同、不同土壤類型適用的提取劑不同,在對(duì)有效態(tài)的提取測(cè)定尚無標(biāo)準(zhǔn)方法的情況下,用土壤重金屬有效態(tài)作土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),確實(shí)有一定難度。但可以借鑒其他國(guó)家的經(jīng)驗(yàn),逐步開展這項(xiàng)工作。如日本的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)中就規(guī)定了重金屬的浸出液濃度,而不再統(tǒng)一規(guī)定土壤中的含量[13]。并規(guī)定了提取方法:用鹽酸將純水調(diào)至pH值5.8~6.3作為浸提劑,將土樣和浸提劑按固液比1∶10(g·mL-1)相混合,并使混合液在500 mL以上。將提取瓶放在振蕩器上,常溫 (20℃)、常壓(101.325 kPa)下,以200次·min-1、振幅4~5 cm,連續(xù)振蕩6 h,將污染物浸出[14]。
高背景值土壤是一種特殊情況。根據(jù)土壤污染的定義,它不屬于污染土壤的范疇。但倘若仍遵循現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn),土壤污染的現(xiàn)狀將被擴(kuò)大[15]。仍以寧波市表層土壤Hg背景值為例,順序統(tǒng)計(jì)量的75%值為0.380 mg·kg-1,以0.3 mg·kg-1為標(biāo)準(zhǔn)值,寧波汞超標(biāo)的土壤面積將不少。但土壤汞超標(biāo)農(nóng)產(chǎn)品卻不超標(biāo)的現(xiàn)象也普遍存在。在農(nóng)業(yè)利用中,高背景值土壤只是可能造成某些農(nóng)產(chǎn)品中的一些物質(zhì)含量超過國(guó)家衛(wèi)生限量標(biāo)準(zhǔn),而不是一定造成污染,應(yīng)區(qū)別對(duì)待。因而在評(píng)定這類土壤環(huán)境質(zhì)量時(shí),應(yīng)充分考慮土壤對(duì)農(nóng)作物的生物效應(yīng),要將土壤與農(nóng)產(chǎn)品“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”進(jìn)行分析考慮,從而確認(rèn)該土壤的環(huán)境影響。
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