2014年4月17日環(huán)保部聯(lián)合國土部公布了《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》(以下簡稱《公報》)，為便于公眾理解《公報》內(nèi)容，新華社記者秦迎編制了“從數(shù)字看我國土壤污染現(xiàn)狀”概要圖(圖1)。但時至今日，仍有很多人對這張圖充滿困惑，有些人將點位超標(biāo)率誤當(dāng)超標(biāo)面積，很多人對鎘的點位超標(biāo)率高達7.0%甚為不解。就此，作者從鎘的特性、標(biāo)準(zhǔn)和時間、空間、糧食超標(biāo)率等角度做一些解讀。  

1從標(biāo)準(zhǔn)角度解讀《公報》的土壤鎘點位超標(biāo)率  

超標(biāo)率的計算基礎(chǔ)是土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(或者特定的評價參比值)，標(biāo)準(zhǔn)的高低影響超標(biāo)率的數(shù)值。自從20世紀(jì)中葉日本發(fā)生因為長期食用鎘超標(biāo)稻米而導(dǎo)致痛痛病的事件之后，很多國家先后對土壤鎘含量制定了標(biāo)準(zhǔn)。目前，在全球所有的土壤標(biāo)準(zhǔn)中，鎘的標(biāo)準(zhǔn)值有400個，最低的是2005年拉脫維亞制定的0.08mg˙kg-1，最高值為美國俄亥俄州環(huán)保局規(guī)定的83000mg˙kg-1，相差6個數(shù)量級(百萬倍)，這些標(biāo)準(zhǔn)值的90%都在100mg˙kg-1以內(nèi)。  

對于農(nóng)田，各個國家的標(biāo)準(zhǔn)也很不一致，我國農(nóng)地鎘標(biāo)準(zhǔn)為鎘總量0.3mg˙kg-1(pH>7.5為0.6mg˙kg-1)，而我國臺灣制定的鎘標(biāo)準(zhǔn)高達5.0mg˙kg-1，相差15.7倍，英國2002年制定的標(biāo)準(zhǔn)為2.0mg˙kg-1也是我國標(biāo)準(zhǔn)的6.7倍。除了丹麥和芬蘭由于實施總量控制法管理土壤重金屬，所定的標(biāo)準(zhǔn)也是0.3mg˙kg-1之外，其他所有國家的耕地鎘含量均高于我國，如捷克為0.4mg˙kg-1，加拿大為0.5mg˙kg-1，瑞士和荷蘭為0.8mg˙kg-1，愛爾蘭為1.0mg˙kg-1，東歐(俄羅斯、烏克蘭、摩爾達維亞和白俄羅斯)為2.0mg˙kg-1，德國沙土設(shè)定0.4mg˙kg-1，黏土設(shè)定1.5mg˙kg-1。大多數(shù)國家以土壤鎘全量為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定依據(jù)，韓國例外，以0.1mol˙L-1鹽酸提取態(tài)鎘設(shè)置管制標(biāo)準(zhǔn)1.5mg˙kg-1、整治標(biāo)準(zhǔn)4.0mg˙kg-1，而日本考慮鎘在土壤-水稻之間關(guān)系的復(fù)雜性，不設(shè)定土壤的鎘標(biāo)準(zhǔn)，而設(shè)定糙米鎘含量1.0mg˙kg-1為標(biāo)準(zhǔn)。不論以何種形式設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，我國和丹麥、芬蘭的耕地鎘標(biāo)準(zhǔn)是最低的，因此我國耕地土壤的鎘超標(biāo)率高達7.0%，其實是與我國實行最低的標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)，以其他國家的土壤鎘標(biāo)準(zhǔn)來計算，則我國耕地土壤的鎘超標(biāo)率會顯著降低。  

2從空間角度解讀《公報》的鎘點位超標(biāo)率  

1990年《中華人民共和國土壤環(huán)境背景值圖集》公布的全國范圍內(nèi)調(diào)查的4095個分析樣點，其鎘算術(shù)平均值為0.097mg˙kg-1，幾何平均值為0.074mg˙kg-1，中位數(shù)為0.079mg˙kg-1,95%置信限為0.017~0.333mg˙kg-1,而在美國1986年發(fā)表的36個州偏遠地區(qū)的作物生產(chǎn)區(qū)農(nóng)業(yè)土壤(刻意避開污染)的3305個點的鎘中位數(shù)為0.2mg˙kg-1，算數(shù)平均值為0.27mg˙kg-1，95%置信限為0.005~2.4mg˙kg-1?？梢钥闯鐾谶@個時期，美國作物生產(chǎn)區(qū)的土壤鎘的含量比我國要高得多，平均值接近我國土壤鎘環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)0.3mg˙kg-1。  

很多國家都對土壤進行了詳細調(diào)查，如英國以5km×5km尺度調(diào)查全英土壤5692個點，鎘的平均值高達0.7mg˙kg-1，荷蘭調(diào)查708個點鎘平均值為0.5mg˙kg-1，中位數(shù)為0.4mg˙kg-1，瑞典調(diào)查5138個點，鎘平均值為0.24mg˙kg-1，中位數(shù)為0.19mg˙kg-1(2010年數(shù)據(jù))，日本稻田土壤的鎘平均值為0.45mg˙kg-1，可以看出這些國家的土壤鎘含量都相當(dāng)高，如果用我國的土壤鎘標(biāo)準(zhǔn)來評價以上國家的土壤鎘含量，則這些國家的土壤都已經(jīng)超標(biāo)。從空間角度來看，以上這些發(fā)達國家“土壤污染”相當(dāng)嚴(yán)重，而相比之下我國的7%的點位超標(biāo)率(其中輕微5.2%，輕度0.8%，中度0.5%，重度0.5%)并不嚴(yán)重。  

3從時間角度解讀《公報》的鎘點位超標(biāo)率  

從時間角度來看，我國與發(fā)達國家土壤污染存在著時間跨度的差異：發(fā)達國家的“土壤污染”發(fā)生在兩百多年來的工業(yè)革命進程中，限于當(dāng)初科學(xué)水平?jīng)]有進行檢測，而我國則發(fā)生在近30多年改革開放過程中。我國土壤鎘含量從1990年算術(shù)平均值0.097mg˙kg-1上升到2014年的點位超標(biāo)(0.3mg˙kg-1)7%，表明有大量的鎘進入土壤。  

有研究表明，我國年排放到大氣中的鎘高達2186t，燃煤排放鎘強度最高可大于0.20kg˙km-2。估算每年進入農(nóng)田的鎘高達1417t，其中來自于大氣沉降的鎘高達493t，占總量的35%;家畜糞便778t，占總量的55%;很多人誤以為化肥是鎘的主要污染源，但來自化肥的鎘為113t，占總量的8%，其中來自復(fù)合肥6%，磷肥2%;由于灌水進入農(nóng)田的鎘為30t，占總量的2%。在進入農(nóng)田的總量為1417t的鎘中，每年通過各種途徑帶走的鎘為178t，也就是每年只有13%的鎘被輸出，而87%滯留在農(nóng)田中。以耕層20cm、土壤容重為1.15g˙cm-3進行計算，則土壤鎘含量年增0.004mg˙kg-1，按照這個速度，從1990年的土壤背景值起算，50年內(nèi)所有耕地土壤都將超過目前的標(biāo)準(zhǔn)(0.3mg˙kg-1)。  

以上數(shù)據(jù)不僅表明了土壤污染源，而且也表明在這數(shù)十年中有大量的鎘進入土壤，造成《公報》中耕地重金屬污染點位超標(biāo)率達19.4%，而鎘的點位超標(biāo)率為7.0%。  

4從鎘的特性角度解讀《公報》的鎘點位超標(biāo)率  

鎘在元素地球化學(xué)中是一種分散元素，難以獨立成礦。鎘同銅、鋅、汞、鉛一樣屬于親硫元素，因此鎘容易與這些元素的硫化物通過同晶替代存在于這些礦產(chǎn)中，鎘與鈣的離子半徑相近，因此在方解石和羥基磷灰石等礦物中鎘可替代鈣，因此磷礦含鎘量較高。此外鎘的沸點為767益，金屬冶煉、燃煤發(fā)電、露天垃圾焚燒乃至吸煙都可以將鎘排放到大氣中。數(shù)十年來，我國作為世界工廠，金屬冶煉的地區(qū)廣泛、數(shù)量龐大，煤為主要能源，加之污染防控的法律和措施執(zhí)行不力，也就不難理解為什么鎘在整個土壤污染的超標(biāo)率變得突出了。  

5從糧食超標(biāo)率看我國土壤重金屬問題的核心  

上述表明，我國土壤的鎘含量和其他發(fā)達國家相比并不很高。但為什么我國的糧食鎘超標(biāo)率在近些年變得很突出，以至于2013年“鎘大米”新聞頻出，而其他國家包括日本、韓國等以水稻為主要作物的國家的大米相對較為安全?這與我國在數(shù)十年來施肥結(jié)構(gòu)發(fā)生變化有很大的關(guān)系。數(shù)十年來我國化肥特別是氮肥施用量不斷攀升，很多學(xué)者指出，化肥施用量超過了世界225kg˙hm-2的警戒線近1倍，其后果是造成了土壤的酸化，加上以燃煤為主要能源導(dǎo)致的酸雨，使我國土壤酸化加劇。有研究表明，我國土壤在1980年到2010年整體pH值下降0.13~0.81個單位，這就意味著土壤酸度最高增加了6倍多，如果是自然界慢慢變化，到這個酸化程度需要好幾萬年的時間。在長三角有些土壤20年間土壤酸度增加了10倍，而在珠三角，30年間耕地土壤pH值從5.7下降到5.4。  

土壤本身對污染物具有緩沖性，土壤膠體對重金屬具有很強的吸附能力。通常進入土壤中的重金屬迅速被土壤膠體固定而“老化”，從而降低其對植物的有效性。但在酸性環(huán)境中，鎘很難被“老化”。有研究者開展了818d的試驗，證明除非土壤pH>6.5,否則外源(污染的)鎘的有效性降低不到20%。因此可以看出我國土壤的重金屬問題不在于重金屬含量本身，而在于污染速度快，且土壤被酸化，導(dǎo)致進入土壤的重金屬對作物的有效性很高。  

歐美、日本等國家及我國臺灣地區(qū)的大量試驗表明，當(dāng)土壤的酸堿度處于4.5~5.5區(qū)間時，最容易產(chǎn)生鎘大米。本文作者的很多試驗結(jié)果也證實了這一結(jié)論，如在pH為5.33，土壤全鎘量為0.22mg˙kg-1，品種篩選試驗中的33個品種的大米鎘含量均超過我國規(guī)定的食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(0.20mg˙kg-1)，也就是在酸性條件下，鎘不超標(biāo)的土壤一樣產(chǎn)生鎘大米。  

6結(jié)語  

綜上所述，我國土壤重金屬污染問題不在于土壤鎘總量，而在于數(shù)十年來大量鎘快速進入土壤，且因土壤酸化導(dǎo)致的外源鎘植物有效性很高，因而很有必要客觀看待土壤污染，高度重視糧食安全。認識到這一問題有助于我國對土壤重金屬污染修復(fù)的方法選擇，也期待目前在向全社會征求意見的《土壤污染防治法》能在污染源削減問題上得到加強，整個土壤污染防治，不僅需要注意土壤重金屬量的減少或者固定，更應(yīng)該重視土壤環(huán)境質(zhì)量的概念，以土壤健康為目標(biāo)，構(gòu)建土壤污染的防治體系。

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