刁 杰

(南京大學 環(huán)境規(guī)劃設計研究院集團股份公司，南京 210093)

隨著我國現(xiàn)代工業(yè)和農(nóng)業(yè)進程的不斷加快，工礦業(yè)、農(nóng)業(yè)等人為活動造成的重金屬污染物通過各種途徑進入到農(nóng)田土壤中[1]，使得全國土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀，部分地區(qū)土壤污染較重，部分農(nóng)田土壤中的重金屬含量明顯超標，給農(nóng)作物的生長和人類健康帶來了極大的威脅[2]。近年來我國重金屬污染事件頻繁發(fā)生，如陜西省的鉛污染事件、云南曲靖南盤江的鉻污染以及廣西龍江河鎘污染等都是由重金屬污染引起的[3]。

介紹了我國農(nóng)田土壤中重金屬污染物的現(xiàn)狀和危害，對重金屬風險評價方法等研究進展進行系統(tǒng)的闡述，評述了常用的重金屬風險評價方法，為我國農(nóng)田土壤重金屬污染的預防和控制提供理論借鑒。

1 我國農(nóng)田土壤重金屬污染現(xiàn)狀

我國基本農(nóng)田面積約1億hm2，研究表明，我國耕地受污染面積達2667萬hm2，其中，汞、鉻、鉛等重金屬污染的耕地面積達到2000萬hm2[4]。據(jù)農(nóng)業(yè)部環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)近些年的調(diào)查，污染超標的農(nóng)作物種植面積為60.6萬hm2，占調(diào)查總面積的20%，其中重金屬含量超標的農(nóng)作物種植面積約占污染物超標農(nóng)作物種植面積的80%以上。我國糧食產(chǎn)量每年因土壤重金屬污染導致的減產(chǎn)超過1000萬噸，而每年被污染的糧食超過1200萬噸，合計經(jīng)濟損失達200多億元[5]。2014年《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》顯示[6]，全國耕地土壤點位超標率為19.4%，東南、中南地區(qū)土壤重金屬污染較重，土壤中主要的重金屬污染元素為汞、鎘、鉛、砷、鉻、鎳、銅、鋅8種，其點位超標率分別為1.6%、7.0%、1.5%、2.7%、1.1%、4.8%、2.1%、0.9%，說明我國農(nóng)田土壤重金屬污染對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境安全已經(jīng)構(gòu)成了嚴重威脅。

2 重金屬污染的危害

眾多研究表明，重金屬對酶活性具有抑制效應，對人體、動物、微生物、農(nóng)作物等均具有毒性效應，重金屬容易隨水體、土壤等遷移、轉(zhuǎn)化，易被植物吸收，影響農(nóng)作物的生長和發(fā)育，造成農(nóng)作物以及農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量下降，并隨食物鏈富集，通過多種途徑(食物、飲水、呼吸)進人人體，和生理高分子物質(zhì)如蛋白質(zhì)和酶等發(fā)生相互作用而抑制酶的活性，在人體器官中慢性累積，可造成中毒，破壞機體的生理功能并產(chǎn)生毒害作用[7-9]。

3 農(nóng)田土壤重金屬污染風險評價

農(nóng)田土壤是糧食等農(nóng)產(chǎn)品最主要的生產(chǎn)載體，為生態(tài)系統(tǒng)中生物的生存提供必需的物質(zhì)和能量，而重金屬污染嚴重影響了農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，根據(jù)重金屬風險評價的結(jié)果，可以了解該地域農(nóng)田土壤重金屬污染的程度與主要重金屬污染物，進而采取適當?shù)姆乐未胧迯鸵盐廴镜霓r(nóng)田土壤和防止重金屬污染面積的進一步擴大。常用的土壤重金屬污染風險評價方法與超標評價有單因子指數(shù)法、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法、地累積指數(shù)法和生態(tài)危害指數(shù)法等[10-13]。息朝莊等利用單因子污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法對湖南株洲市農(nóng)田土壤中重金屬污染狀況進行風險評價，結(jié)果顯示株洲市的農(nóng)田土壤中重金屬Cd污染重污染，Cu、Hg、As污染屬于中污染，而Pb、Zn、Cr污染程度屬于輕度污染，內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)表明該地區(qū)農(nóng)田土壤已達重污染水平[10]。綜合污染指數(shù)可以全面反映重金屬污染物對土壤的不同污染程度，同時也兼顧了高濃度污染物質(zhì)對土壤質(zhì)量的影響[11]。孟敏等利用地累積指數(shù)法對我國設施農(nóng)田土壤重金屬污染進行風險評價結(jié)果顯示我國農(nóng)田土壤中 Cd 污染最嚴重，其次是Hg[12]。何東明等利用潛在生態(tài)風險指數(shù)法評價廣西某蔗田土壤重金屬污染，結(jié)果表明該蔗田土壤的重金屬污染處于低度危害程度[13]。結(jié)合前人研究結(jié)果[12-15]。整理出單因子指數(shù)法、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法、地累積指數(shù)法和潛在生態(tài)危害指數(shù)法4種土壤重金屬風險評價方法的適用范圍和優(yōu)缺點，如表1所示。

表1 常用風險評價方法的適用范圍及優(yōu)缺點

綜上，目前我國所用的土壤重金屬污染風險評價方法多是借鑒國外的，沒有統(tǒng)一的評價標準，應該結(jié)合區(qū)域土壤的基本特性和重金屬來源、含量以及遷移轉(zhuǎn)化等數(shù)據(jù)，建立簡便、有效、適用的重金屬污染風險評價體系。如我國廣東省即采用土壤重金屬污染風險、農(nóng)產(chǎn)品重金屬風險相結(jié)合的評估方法評估耕地土壤重金屬污染風險，評估指標分別為土壤重金屬污染指數(shù)(P)、農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染指數(shù)(E)；其中以農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染指數(shù)為第一評定準則對土壤重金屬污染風險進行風險分類分級，利用土壤重金屬污染指數(shù)對單元內(nèi)重金屬污染風險類型和等級進行調(diào)整。土壤重金屬污染指數(shù)(P)為土壤實測濃度均值/土壤重金屬含量限值，限值建議采用GB15618中的重金屬污染風險篩選值，農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染指數(shù)(E)采用研究農(nóng)產(chǎn)品中重金屬的實測濃度平均值以及實測濃度的標準誤差，并結(jié)合GB2762中農(nóng)產(chǎn)品重金屬的限量標準值綜合計算。利用農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染指數(shù)對單元土壤重金屬污染風險類型和等級進行調(diào)整時，評價單元內(nèi)對應的農(nóng)產(chǎn)品樣品必須超過3個以上；原則上應采集區(qū)域內(nèi)對重金屬最為敏感的作物作為評價對象。根據(jù)土壤和農(nóng)產(chǎn)品污染風險狀況(E值和P值)，將耕地劃分為三種類型五個等級，I 級風險劃分為優(yōu)先保護類，II級和III級風險劃分為安全利用類，IV級 和V級風險劃分為嚴格管控類，并針對性地采取風險管控措施，確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。

4 結(jié)論

結(jié)合我國農(nóng)田土壤重金屬污染狀況、生物的毒性效應和常用的土壤重金屬風險評價方法等方面的內(nèi)容，介紹了重金屬對生態(tài)系統(tǒng)中存在的微生物、動植物和人類生命健康的毒性效應及危害，闡述了我國農(nóng)田土壤重金屬污染風險評估常用的污染評價方法，并說明了適用范圍及優(yōu)缺點，同時也指出了目前我國缺乏統(tǒng)一的重金屬污染風險評估體系或模型，應該結(jié)合區(qū)域土壤的基本特性和重金屬來源、含量以及遷移轉(zhuǎn)化等數(shù)據(jù)，建立簡便、有效、適用的重金屬污染風險評價體系。