文章分析了工業生產排放、污水灌溉、礦產資源開發、農業投入品施用、大氣顆粒物降塵及固體廢棄物堆放等農產品產地土壤重金屬主要外源污染來源，在此基礎上構建了包括工業過程源、固定燃燒源、灌溉水源、廢棄物堆放源、流動源和農業投入品源的來源清單，并從建立健全源頭預防和強化過程控制2 個方面，提出了加強農產品產地土壤重金屬污染監管的相關建議。
前言
農產品產地是人類賴以生存和發展的物質基礎，也是國家糧食安全和人民群眾健康的根本保障。人類活動及高強度外源物質的輸入擾亂了土壤系統原有的物質循環過程，致使土壤化學性質改變和污染物增加，特別是土壤中Cd、Pb、As 等元素不同程度的積累，不僅破壞了土壤的正常功能，影響環境質量，還會通過食物鏈不斷富集，導致農產品中重金屬含量超標，危害人畜健康。我國農產品產地土壤重金屬污染日益突出，已經成為全社會關注的焦點。據《全國土壤污染狀況調查公報》顯示，我國耕地土壤環境質量堪憂，點位超標率為19. 4%，長江三角洲地區因工業污染造成萬畝連片農田受Cd、Pb、As、Zn 等多種元素污染。
污染物排放或來源清單是研究污染物在環境中物理化學過程和遷移轉化規律的先決條件，也是模擬污染物分布和制定污染物減排的基礎。目前，對土壤中重金屬污染來源的研究多集中在解析方法方面，主要包括化學形態、剖面分布、同位素示蹤及空間分析和多元統計等。而在土壤污染調查、監測和評價工作中，土壤重金屬污染排放的基礎數據不夠全面，通過建立土壤污染來源清單開展土壤污染現狀評價和污染來源解析的相關研究也極少。
因此，構建我國農產品產地土壤重金屬污染來源清單，開展來源解析，提出污染防控策略，對于保障農產品產地環境安全具有重要意義。
1 我國農產品產地土壤重金屬污染來源
農產品產地土壤重金屬污染來源極為復雜，主要受成土母質及人類活動的影響。成土母質是影響農產品產地土壤重金屬含量的內在因素，而隨著經濟社會的發展，人類活動的貢獻已超過自然來源。從國內外多年的研究成果來看，工業污染排放、污水灌溉、大氣沉降，以及污泥、農藥、肥料、農膜、地膜的農田施用等已成為我國農產品產地土壤重金屬污染的主要來源。
1.1工業生產排放
工業生產排放的重金屬隨廢水、雨水、大氣沉降等途徑進入農田是農產品產地土壤重金屬的主要來源( 見表 1 ) 。尤其是大量向城郊和農村轉移的鄉鎮企業，往往存在著對環保不重視、排污設施老化、環保技術水平滯后等問題，導致重金屬排放嚴重超標，進一步加重了農產品產地土壤重金屬污染。據統計，1980 年我國工業排污導致的污染耕地面積達266. 7 萬hm2，1988 年增至666. 7 萬hm2， 1992 年增至1 000 萬hm2。另據《全國環境統計公報》，2013 年全國廢水排放總量695. 4 億t，工業煙( 粉) 塵排放量1 094. 6 萬t，工業固體廢物產生量32. 8 億t。工業“三廢”大量排放的污染物導致農用水源、農田土壤和農區大氣受到嚴重影響，從而直接導致農產品產地土壤重金屬污染。
1.2污水灌溉
我國是一個水資源十分短缺的國家，僅農業每年缺水就達300 億m3，為彌補水源的嚴重不足，利用污水灌溉的現象極為普遍。1976 年—1980 年的普查結果顯示，全國污水灌溉面積為140 萬hm2，占全國耕地面積的1. 4%。到20 世紀80 年代末，我國污水灌溉面積已超過133. 3 萬hm2。1996 年—1999 年的第二次普查結果顯示，全國污水灌溉面積達360 萬hm2，占全國總灌溉面積的7. 3%，到1999 年已經發展到440 萬hm2。污水灌溉引起的農產品產地土壤重金屬污染已經成為我國污灌區的最嚴重問題，20 世紀80 年代初期由于污水灌溉不當造成約62. 9 萬hm2 農田受到不同程度的污染，而1990 年前后全國因污水灌溉造成重金屬污染農田的面積接近上億畝。如天津污灌區以Cd、Hg、As 污染為主；北京污灌區以Zn、Cd、Hg、Pb 污染為主；遼寧張士灌區污水灌溉面積一度曾達2 800 hm2，Cd、Hg、Pb、Ni 等積累處于極高水平；山西污灌區以Hg、Cd、As 污染為主；廣州市郊污灌區土壤中Cd、Pb、Hg 等的濃度為清灌區的1. 8 ~ 4. 5 倍，重金屬積累已有明顯異常；甘肅白銀污灌區農田Cr、Pb、As、Cd 等有害物質已嚴重超標，且有逐年加重的趨勢。據統計，用于灌溉的污水每年向農田土壤貢獻As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn 的總量分別為219 t、30 t、51 t、1 486 t、1. 3 t、237 t、183 t、4 432 t。
1.3礦產資源開發
數千年的采礦史給人類社會帶來了巨大的財富，對于國民經濟發展具有十分重要的意義。然而礦山開采同時也引起了諸多負面問題，隨著礦山開采、冶煉、尾礦、冶煉廢渣和礦渣堆放等帶入的重金屬已造成礦區及其周邊農產品產地土壤重金屬的污染。我國礦產資源豐富，共有大中型礦山9 000 多座，小型礦山26 萬座，采礦活動及其廢棄物排放不僅破壞和占用了大量的土地資源，也帶來一系列影響深遠的環境問題。我國農產品產地土壤重金屬重度污染區基本都集中在礦區周邊，如廣東大寶山礦區、廣西刁江和環江流域、湖南湘江流域、湖北大冶、江西德興、云南個舊、甘肅白銀、浙江富陽、四川攀枝花等。對礦區周邊土壤和農田的調查監測結果顯示，廣東大寶山礦區大部分區域土壤中Cu、Zn、Pb、Cr 等含量高于國家三級標準；廣西刁江沿岸農田受到嚴重的As、Pb、Cd、Zn 復合污染，已不適合農田利用；湖南湘西花垣礦區土壤中Pb、Zn、Cd 含量均超過污染警戒值。
1.4農業投入品施用
近年來，我國化肥、有機肥、農藥、農膜及污泥等農業投入品的濫用和不正當使用也加重了農產品產地土壤重金屬污染。農用化肥中磷酸鹽一般含有較多的Hg、Cd、As、Zn 和Pb，磷肥中Cd 含量往往較高，而氮肥中Pb 含量較高，化肥施用已導致部分地區土壤重金屬含量不同程度的升高。畜禽養殖業使用的配方飼料中往往添加了一定比例的能促進生長和提高飼料利用率的添加劑，除一部分被畜禽吸收外，往往以畜禽糞便的形式被排泄后直接施用于農田或被加工成有機肥，從而導致土壤中重金屬的積累，我國農產品產地土壤中55%的Cd、69%的Cu 和51%的Zn 由有機肥輸入。農膜施用也是導致農產品產地土壤重金屬污染的一個重要原因。我國農膜使用量從1991 年的31. 9 萬t 增加到2004 年的93. 1 萬t，且仍以每年10% 的速度遞增。據統計，我國農膜年殘留量高達35 萬t，殘膜率達42%，大量殘膜遺留在農田0 cm ~ 30 cm 的耕作層。由于農用塑料薄膜生產應用的熱穩定劑中含Cd、Pb 等，在大量使用塑料大棚和地膜的過程中可能造成土壤污染。此外，污泥農用、過量農藥施用等也給農產品產地帶來不同程度的重金屬污染。
1.5大氣顆粒物降塵
大氣顆粒物降塵可載帶多種污染物，如Hg、As、Cd、Pb、Cr、Ni 等，這些污染物的長期塵降累積效應必然導致土壤重金屬含量增加。相關研究表明，大氣降塵對耕地積累總As、Cr、Hg、Ni 和Pb 的貢獻達43% ~ 85%。就廣大農區而言，隨著我國工業的轉移、農村交通事業的發展及農村能源結構的變化，農區面上的污染有不斷加重的趨勢。有研究表明，中國的大氣沉降1 a 對農田土壤Zn、Pb、Cu、Cr、Ni、As、Cd、Hg 的貢獻可達78 973 t、24 658 t、13 145 t、7 392 t、7 092 t、3 451 t、493 t、174 t，應引起足夠重視。
1.6固體廢棄物堆放
固體廢棄物堆放也是直接影響我國農產品產地環境的重要因素。據統計，因固體廢棄物堆存而被占用和毀損的農田面積已達40 萬hm2，造成周邊地區的污染農田面積超過333. 3 萬hm2。廣西南丹礦區每年向刁江排放含As 尾礦1 770 t，直接導致流域范圍內耕地土壤中As 嚴重超標。在浙江、廣東等電子垃圾處置的主要區域，局部區域農田嚴重污染，主要污染物包括Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn 等。對武漢市垃圾堆放場和杭州鉻渣堆放區附近土壤的研究發現，這些區域土壤中的Cd、Hg、Cr 等均高于當地土壤背景值，且其含量隨距離增加而降低。
2 我國農產品產地土壤重金屬污染來源清單構建
根據國內外對農產品產地土壤重金屬污染來源的調查和研究，結合我國實情，初步構建了我國農產品產地土壤重金屬污染來源清單。該清單包括工業過程源、固定燃燒源、灌溉水源、廢棄物堆放源、流動源和農業投入品源等6 大類，每一類來源又根據各自的具體情況和重金屬的產生特征分成2 ~ 3 級。
2.1工業過程源
工業過程源指工業生產和加工過程，即對工業原料進行物理和化學轉化過程中以污水、廢氣等形式排放的重金屬污染物。其一級分類包括鋼鐵、有色冶煉、建材、化工、采礦等5 個行業；二級分類包括上述行業的各種產品生產和加工( 見表 2 ) ；三級分類包括每種產品的主要工藝技術和設備。
2.2固定燃燒源
固定燃燒源指利用燃料燃燒時產生的熱量，為發電、工業生產和生活提供熱能和動力的燃燒設備。其一級分類包括電力、供熱、工業和民用等4 個部門；二級分類包括煤炭、生物質及各種氣體和液體燃料；三級分類涵蓋了各種具體的燃燒設備。
2.3灌溉水源
灌溉水源指農田灌溉的用水來源。其一級分類包括地表水、地下水、污水和再生水等4 類；二級分類包括上述4 類的子類，其中地表水包括河川徑流、湖泊、水庫等，地下水包括淺層地下水和深層地下水，污水包括城市生活污水、工業污水、城市生活和工業污水的混合污水、畜禽糞便污水等，再生水包括城市污水處理廠出水，以及其他經過污水處理設施處理后達到再生水農田回灌標準的出水。
2.4廢棄物堆放源
廢棄物堆放源指在生產建設、日常生活和其他社會活動中，因人類對物品物質的變化規律及其功能演變的認知有限，或是因當前技術水平限制等因素產生的暫時不能被人類使用，導致被丟棄、廢棄的物品資源。其一級分類包括工業廢物、生活垃圾、農業廢棄物等3 個來源；二級分類包括上述3 個來源的各種廢棄材料，其中工業廢物主要指礦場、金屬冶煉廠等產生的廢液、廢渣等，生活垃圾主要包括人類生活產生的廚余垃圾、包裝廢物、建筑廢棄物、電子垃圾、廢棄的生活用品等，農業廢棄物指在農業生產過程中產生的秸稈、糞便、農膜等農資廢棄物。
2.5流動源
流動源指由發動機牽引、能夠移動的各種客運、貨運交通設施和機械設備。其一級分類包括道路流動源和非道路流動源2 類；二級分類包括汽油、柴油、燃料油、天然氣、液化石油氣等主要燃料類型；三級分類包括各種類型的機動車、非道路交通工具和機械等。
2.6農業投入品源
農業投入品源指在農產品生產過程中使用或添加的物質，包括化肥、農藥、各種有機肥、農膜、污泥等。其一級分類包括農藥、肥料、農膜等3 類； 二級分類包括上述3 類的各種產品來源，如肥料可分為有機肥與化肥，有機肥中的重金屬主要來源于畜禽糞便、秸稈、尾菜，化肥中則來源于礦物原料和化工原料，而在生產過程中使用的熱穩定劑所含的Cd 和Pb 會混入農膜。
3 防控策略
3.1加強農產品產地土壤重金屬污染源頭的管控
根據上述我國農產品產地土壤重金屬污染的6 個主要來源，其防控宜遵循“防重于治”的原則。依托現有監測體系，進一步完善監測技術和方法，以清潔生產為目標，對農產品產地土壤重金屬污染來源全程監控，主要包括生產原材料的選擇、生產工藝的改進及進入農產品產地前的消減等3 個方面。
3.2加強農產品產地安全管理
開展農產品產地環境質量普查，通過調查和監測，摸清底數，為管理決策提供依據。同時，做好農產品產地土壤重金屬污染監測預警，開展監控點布設，及時掌握其污染變化動態和趨勢。針對中、低度重金屬污染農產品產地，開展土壤污染修復治理，逐步改善農產品質量安全狀況；針對重度重金屬污染農產品產地，開展禁止生產區劃分和種植品種調整，避免產出被重金屬污染的農產品。
3.3完善農產品產地土壤重金屬污染防治的法律法規及標準體系
進一步完善農產品產地土壤重金屬污染監督管理制度、應急監測和控制制度，以及耕地投入品、農區灌溉用水安全準入制度，制定農藥、化肥的合理使用制度，建立并完善耕地環境分區分類管理制度。此外，還應盡快制定化肥、農藥、地膜、農膜等農業投入品中污染物的限量標準，以及農業投入品清潔生產的使用技術規范等相關技術標準，指導農民規范、合理地使用農業投入品。
3.4構建農產品產地土壤重金屬污染預警信息平臺
構建我國農產品產地土壤重金屬污染預警信息平臺，實現監測信息、污染源信息、農業投入品信息、污染治理與修復技術等農產品產地污染及治理相關信息的共享。建立國家級農產品產地污染信息數據庫，成立預警信息數據加工國家隊，加強污染預測和預警，逐步建立“政府主導、專家撐腰、廠群共謀、社會參與”的農產品產地土壤重金屬污染監控機制。
3.5加強耕地環境保護技術研發和宣傳教育體系
重點加強農產品產地土壤重金屬對人體健康危害的風險評估及污染物溯源和污染預警研究，研發高精度、高效率的檢測技術和設備，以及重金屬污染農田聯合修復技術，建立修復推廣示范基地，研究開發低污染、有機污染農田快速修復技術和設備。同時，各級政府應加大農產品產地土壤污染防治宣傳、教育與培訓力度，發揮輿論導向作用，逐步建立農產品產地土壤環境保護宣傳教育體系，引導廣大群眾積極參與和支持農產品產地土壤污染防治工作。
作者：師榮光1，鄭向群1，龔瓊1，韓建華2，趙玉杰1，周其文1，丁永禎1，王賀程1
單位：1. 農業部環境保護科研監測所；2. 天津市農業環境保護管理監測站
中國鄉村發現網轉自：《環境監測管理與技術》2017年8月
(掃一掃，更多精彩內容！)
