客观地看待我国耕地土壤环境质量的现状——关于《全国土壤污染状况调查公报》中有关问题的讨论和建议

《全国土壤污染状况调查公报》是调查样点真实而表观的反映。之所以说它是真实的,因为它是从大约630万km2实际调查面积中所取土壤样品分析结果所获得的结论;继之说它是表观的,因为它对于数据形成的原因缺乏必要的深度分析,因而对土壤环境质量现状的描述需要客观而理性的对待。文章第一部分就有关标准、耕地超标判别的关键因素、高背景值土壤样点问题、污染或超标点位的溯源性分析等进行了讨论,提出了下列见解:(1)需要明确评价标准。就耕地土壤重金属而言,其标准受到多种因素的影响,故当在公报中表明质量状况时,应该说明评估的标准,它应该与土壤和农作物类型密切相关。(2)需要给出对应土壤样点农产品中有关元素的含量。农产品可食部分重金属含量是判断土壤重金属影响的关键指标,缺乏相关数据则无法判断土壤是否污染。(3)高背景值土壤不应列为污染土壤。根据土壤污染的定义,它不具有污染的特征要素。在一些地区因母质和自然成土过程所形成的高背景值,通常归属于环境异常;在利用方面应属于"土宜学"范畴。(4)污染或超标点位的原因应该慎重甄别。从物料平衡的角度考虑,区域性Cd增量要达到50%或者40%的可能性需要进一步考虑。文章的第二部分讨论了采用负载容量管理法对土壤环境质量管控的优势和可行性。从正常土壤考虑,有利于从单一标准过渡到双标准管理,从而兼顾土壤自然环境质量的可持续性和土壤资源的可持续利用;从污染土壤考虑,有利于修复标准的确定;从污染源影响的赔偿考虑,根据外源物质所消耗的容量值,可量化有偿利用和恢复容量的经济评估;从责任主体考虑,有利于责任主体的认定和保护措施的落实;从方法的简便性和可操作性考虑,简单易行。     

论土壤环境质量重金属标准的独立性与依存性

土壤环境质量重金属标准的独立性与依存性是指其土壤环境标准赋值时的依据。依据土壤背景状况所建议之土壤自然质量保护基准值或目标值,视为赋值的独立性;而将土壤作为资源利用或健康与生态风险评估时所规定之元素的限量值,称为赋值的依存性。文中讨论了土壤环境质量标准制定的原则与方法,论述了独立性、依存性和两者之间的关系。土壤环境质量标准赋值的独立性是主动保护土壤资源的需要,通常以背景值为依据获得土壤自然质量保护基准值,它不以土壤资源利用的差异而改变,是保护土壤自然环境质量的目标值;可以土类为单元制定全国标准,土壤重金属可用总量标示。土壤环境质量标准赋值的依存性是土壤作为资源利用的需要,基准或标准受制于多种因素,因而具有依存性和相对性,很难给出一个全国的统一标准,可由产业部门和地方单位制定,以重金属总量或可提取态标示均可。就农产品产地而言,可从食品污染物限量或其他合适的指标推导土壤临界值。在全面考虑土壤环境质量的独立性和依存性的基础上,建议土壤环境质量的保护应该从简单的依靠质量标准,过渡到以污染物负载容量为依据的管理模式——一个新的土壤环境质量的管理思路,它强调了外源物质的动态平衡,以切实保障土壤资源的可持续利用、坚守18亿亩耕地红线和粮食安全。     

区域土壤重金属风险综合管理框架研究

为满足土壤重金属宏观管理需要,开展人地关系视角下的风险管理研究。在系统梳理土地利用系统中土壤重金属的来源及其物质流循环的基础上,依据社会-生态系统(Social-ecological systems,SESs)理论分析框架,构建了区域土壤重金属风险综合管理模式框架。该框架由外部驱动子系统、内生驱动子系统和土地利用系统表征三部分组成,该框架的资源系统、资源单元、利益相关者和管控系统是区域土壤重金属累积协同演化和不确定问题分析的主体。结合我国土壤重金属管理研究实际,围绕提出的模式框架,建立区域土壤重金属分析控制技术体系,主要包括实现土壤重金属社会-生态类型(孕污环境)分区、制定不同土地利用系统(方式)下的土壤重金属标准系列、构建基于负载容重管理法和土壤重金属清单管理法的污染物定量控制技术、建立基于社会-生态类型区的重金属预警与风险管理体系四部分,并探讨我国在该体系下的相关研究进展。我国在区域土壤重金属风险综合管理研究方面已取得重要进展,但仍有待加强。     

土壤重金属有效态纳入农田土壤环境质量标准探讨

随着食品国家安全标准(GB 2762-2017)和土壤环境质量标准(GB 15618-2018)(试行)的修订,以土壤重金属全量测定值和农产品中重金属含量作为土壤重金属污染风险评价指标的研究已较为丰富,规范体系也较为成熟,而以土壤重金属有效态指标来评价农用地土壤重金属污染风险的研究尚少,土壤重金属有效态指标作为评价标准的规范更是缺乏.该文比较了国内外利用土壤重金属全量和农产品重金属含量对农用地土壤重金属污染进行风险评价的优势与不足,从土壤重金属有效态与重金属毒性、生物利用度及移动性的关系等方面进行分析,指出了土壤重金属有效态作为风险评价指标的优势与可行性,力求为推进基于有效态指标的土壤重金属污染风险评价提供思路与参考.     

农田土壤重金属的污染特征研究

选取镉(Cd)、铬(Cr)、铅(Pb)、砷(As)、汞(Hg)5种重金属分析我国16个地区农田土壤重金属现状,以国家土壤背景值及GB 15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》为参比,运用单因子污染指数和内梅罗污染指数作为农田土壤质量评价指标。结果表明:北方研究区5种重金属含量的变异系数从大到小依次为HgCdPbAsCr,其中Hg的变异系数最高;南方研究区5种重金属含量的变异系数从大到小依次为CdAsPbHgCr,其中Cd的变异系数最高。内梅罗指数法评价结果表明,研究区的土壤重金属污染由大到小依次为CdAsCrHgPb,且南方污染比北方严重。目前的重金属污染修复技术多是针对单一重金属或者少数几种一起修复,多种重金属联合修复技术需要进一步的研究。     

一种农田土壤重金属影响评价的新方法:土壤和农产品综合质量指数法

现有的土壤重金属污染评价方法尚未将土壤和农产品元素含量紧密联系起来,其科学性和可靠性往往受到质疑。本文将农田土壤和农产品中重金属的含量有机地联系在一起,在污染评价中同时考虑了土壤环境质量标准、土壤元素背景值、农产品污染物限量标准和元素价态效应等,提出了适用于土壤重金属复合和单独影响的评价方法。主要步骤包括计算土壤相对影响当量(RIE)、土壤元素测定浓度偏离背景值程度(DDDB)、总体土壤标准偏离背景值程度(DDSB)、农产品品质指数(QIAP),然后在此基础上构建综合质量影响指数(IICQ),它为土壤综合质量影响指数(IICQS)和农产品综合质量指数(IICQAP)之和。同时,文中阐述了评价方法构建的依据和土壤环境质量状态描述与等级划分的建议,将在特定利用条件下的土壤环境质量状况划分为清洁(IICQ≤1)和污染两种状态。在污染中增加了亚污染的描述(土壤和农产品之一超标);而亚污染和污染可根据综合质量指数划分等级,当1IICQ≤2时为轻微污染,2IICQ≤3时为轻度污染,3IICQ≤5时为中度污染,IICQ5时为重度污染。     

广西无公害农产品基地土壤重金属污染评价

[目的]测定广西主要农产品基地土壤重金属Pb、Cd、Cr、Hg、As的含量,并结合土壤重金属评价标准和土壤污染分级标准,采用单因子污染指数法和M．L．内梅罗综合污染指数法进行污染评价。[方法]选取广西6个无公害农产品基地,采样分析土壤中重金属As、Hg、Pb、Cd、Cr含量。[结果]各基地土壤重金属As、Hg、Pb、Cd、Cr含量不一,但均符合有关标准,未出现超标现象。[结论]无公害产地的土壤环境质量良好,未受污染,完全符合评价标准要求。适宜发展无公害农产品。     

西洋参种植土壤重金属含量变化

为研究西洋参种植过程中土壤重金属含量的变化,选取了文登地区西洋参种植1~4 年 的土壤作为样品,对样品中的重金属含量进行测定。结果表明:土壤重金属含量与种植年份之 间没有相关性,符合《土壤环境质量标准农用地土壤污染风险管控标准（试行）》。     

精河县重金属土壤环境容量及近百年趋势预测

[目的]开展重金属土壤环境容量研究,准确了解土壤环境承载力,为土壤环境质量评价、区域重金属污染研究与控制等提供科学依据.[方法]通过土壤环境容量计算模型估算精河县土壤重金属元素的静态和动态环境容量,并预测其发展趋势.[结果]草甸土、林灌草甸土、风沙土和盐土4种土壤类型的各种重金属元素的静态容量排序为:Pb ＞Cr ＞Zn ＞Cu ＞Co.各重金属元素在不同年限下、不同土壤类型中的动态容量排序为:Co和Pb在控制年限20、50、80 a时为盐土＞林灌草甸土＞草甸土＞风沙土;Cr、Cu和Zn在控制年限20、50、80 a时为盐土＞林灌草甸土＞风沙土＞草甸土;5种元素在控制年限100 a时各土壤类型的动态容量基本保持一致.盐土和林灌草甸土的重金属静态容量高于风沙土和草甸土,可以充分利用容量较大的土壤实现经济发展.[结论]精河县土壤综合质量指数为2.354 7,污染级别为Ⅳ级,属中度污染.精河县土壤中的其它重金属元素在保持目前不受污染现状值的情况下,随着土壤自净作用,环境污染现状会趋于好转.     

论土壤重金属毒性临界值

植物因土壤重金属而受害时的土壤有效性重金属浓度,可作为临界指标,因为它对生长在不同土壤上的同类植物其值基本接近,土壤临界浓度所对应的该元素的土壤全量,是土壤对该元素的容量。     

铁营养状况对黄瓜幼苗吸收转运镉和锌的影响

用营养液培养的方法,研究不同铁营养状况对黄瓜幼苗吸收和转运镉、锌的影响。结果表明:不供铁处理的黄瓜不同部位(根、茎、叶)镉含量与供铁处理差异显著,以茎中最为明显,茎中镉含量分别是供铁50、100、200μmol·L-1处理的2.9、2.8、2.4倍,不供铁处理显著增加了黄瓜各部位镉的含量;不供铁处理也显著提高了黄瓜根和叶片中锌的含量,但对茎中锌的含量没有产生显著影响。黄瓜根系吸收镉和锌的总量与吸收铁的总量表现出显著的负相关关系。随着铁供应浓度的升高,镉在根中的分配增加,与缺铁相比,供铁200μmol·L-1处理根中分配系数上升43%,而茎、叶中分别下降59%和44%,其对锌的分配则无显著影响。与供铁相比,不供铁明显促进黄瓜根、茎、叶对镉的吸收,提高镉在黄瓜地上部的分配及由根向茎转运镉的能力。     

耕地土壤重金属污染评价技术研究——以土壤中铅和镉污染为例

在提出将耕地土壤重金属污染评价分为累积性污染评价和农产品产地土壤环境质量适宜性评价两类的基础上,以土壤重金属全量测定值与土壤重金属背景的比值反映土壤累积性污染状况,而以土壤中重金属有效态测定值与土壤中重金属有效态临界值的比值作为评价农产品产地土壤环境质量适宜性的方法,制定了耕地土壤重金属污染监测与评价技术规程,给出了以盆栽试验为基础,小区试验进行验证,以国家食品卫生标准限量值为依据,确定土壤重金属有效态临界值的方法,并将其制定成为耕地土壤重金属临界值技术规范。与目前采用国家《土壤环境质量标准》的评价方法相比,该方法可以更好地反映土壤重金属污染与作物可食部分重金属含量的关系和农产品产地土壤环境质量对种植作物的适宜性。该方法的建立,将为《农产品质量安全法》的实施和我国目前推行的农业标准化生产奠定基础。     

某铅锌尾矿库周边农田土壤重金属污染状况及风险评价

为研究广东省某铅锌尾矿库周边农田土壤重金属污染状况及评价重金属污染对农田土壤的风险,测试分析了土壤中重金属元素Pb、Zn、Cu、Cr、Cd、Ni和As的含量,并采用内梅罗综合污染指数法、潜在生态危害指数法和模糊综合评价法3种评价方法对土壤重金属污染进行风险评价。结果表明,稻田土壤中的重金属含量高于蔬菜地土壤,部分土壤样品中的Pb、Zn、Cu、Cd、Ni、As含量已超过土壤环境质量标准二级标准值,Cr含量均未超标,重金属超标率顺序为:CdZnAsPbNiCu。相关性分析表明农田土壤中各重金属含量之间都有极显著的相关性,主成分分析表明Pb、Zn、Cu、Cd、As是当地农田土壤环境质量的主要影响因子。3种评价方法的结果存在差异,内梅罗综合污染指数法和模糊综合评价法的结果显示农田土壤重金属污染处于重度污染程度;而潜在生态危害指数法评价结果表明土壤重金属污染处于中等潜在生态危害程度。根据分析和评价结果认为农田土壤受到多种重金属的复合污染,其中Cd污染最严重,重金属对农田存在某种程度的风险,评价方法各有其侧重点,人们在评价重金属污染土壤时要根据评价目的选择合适的评价方法。     

农田土壤重金属污染评价研究进展

为科学合理地评价土壤中重金属污染问题,并为土壤污染修复和土地资源可持续利用提供依据,利用文献计量学方法,结合Cite Space软件分析了近25年来国内外土壤重金属污染评价相关领域的研究热点和发展方向的演进,发现人体健康及生态风险评价、重金属在土壤中形态分析及污染源解析等问题受到较为广泛的关注。综合分析了内梅罗综合污染指数法、富集因子法、地累积指数法和潜在生态危害指数法等四种常用的指数评价法在实际评价中的优势与不足,并发现现有的污染指数评价方法侧重土壤重金属超标问题,对农产品质量涉及较少,而土壤和农产品综合质量指数法克服了现有评价方法存在的问题,将土壤重金属污染与农产品品质有机结合,同时考虑到土壤背景值、重金属形态等,可更为全面地评价土壤重金属污染。     

规模化猪场灌区土壤重金属污染特征及风险评价——以重庆市某种猪场为例

为了解长期猪场粪污灌溉带来的土壤重金属污染特征和风险,依托于重庆市某种猪场,采集其粪污灌溉区16个土壤样品,测定了Cu、Zn、Cd、Pb的全量,并运用单因子污染指数法、内梅罗污染指数法、地累积指数法评价了重金属污染状况,同时测定各重金属的分形态含量,评价了重金属的生物有效性和潜在生态风险。结果表明:灌区土壤呈弱碱性,Cu、Zn、Cd、Pb的平均含量分别为30.80、91.33、0.55、29.34 mg·kg~(-1),均超过了区域背景值,但不超过土壤环境质量标准(GB 15618—1995)二级标准。变异系数CdCuZnPb,其中Cd和Cu达强变异性水平。部分采样点的Cd含量高,已达到中等污染水平,土壤未受到Cu、Zn、Pb的污染。土壤中Cu、Zn、Pb主要以残渣态存在,其分别占总量的85.52%、68.40%、56.55%,Cd主要以可还原态存在,占总量的52.65%。土壤重金属生物有效性CdZnPbCu,Cd和Zn的可生物利用风险较大。以土壤质量二级标准为参比值,4种重金属的单项潜在生态风险均为轻微等级;以区域背景值为参比值,Cd的生态风险为中等,其余元素为轻微。研究区重金属综合潜在生态风险为轻微级。     

包头市农田表层土壤重金属含量综合评价

[目的]评价包头市郊区农用地表层土壤重金属镉、铅、铬、锌的环境质量。[方法]对包头市北郊区不同土地类型土壤按照"梅花型"取样,测定包头市郊区菜地、马铃薯地、小麦地、玉米地不同土地类型土壤重金属镉、铅、铬、锌含量,对研究区土壤环境质量进行评价。[结果]评价结果显示,研究区的单项污染指数最大值为0.37,综合污染指数最大值为0.30,说明包头市郊区农用地表层土壤重金属镉、铅、铬、锌环境质量属于清洁级,种植农作物如小麦、玉米等粮食作物和蔬菜均没有安全风险。[结论]该研究为包头市进一步开展无公害农产品基地建设以及土壤重金属污染潜在影响和农用土地资源与环境适宜性评价奠定了基础。     

新疆于田县农田土壤重(类)金属污染及潜在生态风险评价

【目的】基于新疆于田县土地质量地球化学调查数据,分析8种重(类)金属(Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn)元素的含量特征,为该区农田土壤重(类)金属污染防治和风险管控提供科学依据。【方法】依据最新试行的《土壤环境质量-农用地土壤污染风险管控标准(GB15618-2018)》,采用单因子指数法和内梅罗综合指数法进行土壤重(类)金属污染评价,采用潜在生态风险指数法,对土壤中可能存在的潜在生态风险进行定量评价。【结果】于田县484组农田土壤中,有3个取样点超过风险筛选值,无超风险管制值取样点;土壤中除Cd、Cr和Hg元素外,其余重(类)金属元素的平均含量均低于新疆土壤背景值。【结论】土壤中除As元素外,其余重金属单项污染指数均小于1.0,只有As元素在研究区土壤中存在富集现象,土壤可能受到人为污染;内梅罗综合指数结果表明,研究区整体处于安全状态,轻污染和警戒状态分别占0.2%和0.4%;土壤中重(类)金属的潜在生态风险程度都较低,取样点均属于轻微生态风险。     

铜绿山矿区农业土壤重金属污染及生态风险评价

[目的]掌握铜绿山矿区农业土壤中重金属含量、污染程度及分布特征。[方法]对矿区周边农业土壤重金属进行实地采样,并对Cu、Pb、Cd、Zn含量进行分析。采用地累积指数法及潜在生态风险指数法,评价土壤中的重金属污染程度和风险。[结果]矿区农业土壤受到重金属不同程度的污染,重金属的污染程度从大到小依次为Cu、Zn、Pb、Cd;重金属区域污染差异较大,局部区域污染严重;矿区农业土壤中Cu、Pb、Zn和Cd 4种重金属综合的潜在危害程度均为"轻微",Cu是潜在生态危害最大的因子。重金属潜在危害程度从大到小依次为Cu、Pb、Zn、Cd;Pb和Zn有很大相关性,说明Pb和Zn可能属于同源污染物。[结论]该研究可为矿区农业用地重金属污染防治提供科学依据。