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

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

超標(biāo)率的計(jì)算基礎(chǔ)是土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(或者特定的評(píng)價(jià)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?yàn)殚L(zhǎng)期食用鎘超標(biāo)稻米而導(dǎo)致痛痛病的事件之后，很多國(guó)家先后對(duì)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(gè)，最低的是2005 年拉脫維亞制定的0.08 mg˙kg-1，最高值為美國(guó)俄亥俄州環(huán)保局規(guī)定的83000 mg˙kg-1，相差6 個(gè)數(shù)量級(jí)(百萬(wàn)倍)，這些標(biāo)準(zhǔn)值的90%都在100 mg˙kg-1 以?xún)?nèi)。

對(duì)于農(nóng)田，各個(gè)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)也很不一致，我國(guó)農(nóng)地鎘標(biāo)準(zhǔn)為鎘總量0.3 mg˙kg-1(pH>7.5 為 0.6 mg˙kg-1)，而我國(guó)臺(tái)灣制定的鎘標(biāo)準(zhǔn)高達(dá)5.0 mg˙kg-1，相差15.7 倍，英國(guó)2002 年制定的標(biāo)準(zhǔn)為2.0 mg˙kg -1 也是我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的6.7 倍。除了丹麥和芬蘭由于實(shí)施總量控制法管理土壤重金屬，所定的標(biāo)準(zhǔn)也是0.3 mg˙kg-1 之外，其他所有國(guó)家的耕地鎘含量均高于我國(guó)，如捷克為0.4 mg˙kg-1，加拿大為0.5 mg˙kg-1，瑞士和荷蘭為0.8 mg˙kg-1，愛(ài)爾蘭為1.0 mg˙kg-1，東歐(俄羅斯、烏克蘭、摩爾達(dá)維亞和白俄羅斯)為2.0 mg˙kg-1，德國(guó)沙土設(shè)定0.4 mg˙kg-1，黏土設(shè)定1.5 mg˙kg-1。大多數(shù)國(guó)家以土壤鎘全量為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定依據(jù)，韓國(guó)例外，以0.1 mol˙L-1 鹽酸提取態(tài)鎘設(shè)置管制標(biāo)準(zhǔn)1.5 mg˙kg-1、整治標(biāo)準(zhǔn)4.0 mg˙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1.0 mg˙kg-1 為標(biāo)準(zhǔn)。不論以何種形式設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)和丹麥、芬蘭的耕地鎘標(biāo)準(zhǔn)是最低的，因此我國(guó)耕地土壤的鎘超標(biāo)率高達(dá)7.0%，其實(shí)是與我國(guó)實(shí)行最低的標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)，以其他國(guó)家的土壤鎘標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算，則我國(guó)耕地土壤的鎘超標(biāo)率會(huì)顯著降低。

2.從空間角度解讀《公報(bào)》的鎘點(diǎn)位超標(biāo)率

1990 年《中華人民共和國(guó)土壤環(huán)境背景值圖集》公布的全國(guó)范圍內(nèi)調(diào)查的4095 個(gè)分析樣點(diǎn)，其鎘算術(shù)平均值為0.097 mg˙kg-1，幾何平均值為0.074 mg˙kg -1，中位數(shù)為0.079 mg˙kg-1, 95%置信限為0.017~0.333 mg˙kg-1 , 而在美國(guó)1986 年發(fā)表的36 個(gè)州偏遠(yuǎn)地區(qū)的作物生產(chǎn)區(qū)農(nóng)業(yè)土壤(刻意避開(kāi)污染)的3305 個(gè)點(diǎn)的鎘中位數(shù)為0.2 mg˙kg-1，算數(shù)平均值為0.27mg˙kg-1，95%置信限為0.005~2.4 mg˙kg-1 。可以看出同在這個(gè)時(shí)期，美國(guó)作物生產(chǎn)區(qū)的土壤鎘的含量比我國(guó)要高得多，平均值接近我國(guó)土壤鎘環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)0.3 mg˙kg-1。

很多國(guó)家都對(duì)土壤進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查，如英國(guó)以5 km×5 km 尺度調(diào)查全英土壤5692 個(gè)點(diǎn)，鎘的平均值高達(dá)0.7 mg˙kg-1 ，荷蘭調(diào)查708 個(gè)點(diǎn)鎘平均值為0.5 mg˙kg-1，中位數(shù)為0.4 mg˙kg-1 ，瑞典調(diào)查5138 個(gè)點(diǎn)，鎘平均值為0.24 mg˙kg-1，中位數(shù)為0.19 mg˙kg-1(2010 年數(shù)據(jù))，日本稻田土壤的鎘平均值為0.45 mg˙kg-1，可以看出這些國(guó)家的土壤鎘含量都相當(dāng)高，如果用我國(guó)的土壤鎘標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)價(jià)以上國(guó)家的土壤鎘含量，則這些國(guó)家的土壤都已經(jīng)超標(biāo)。從空間角度來(lái)看，以上這些發(fā)達(dá)國(guó)家“土壤污染”相當(dāng)嚴(yán)重，而相比之下我國(guó)的7%的點(diǎn)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(shí)間角度解讀《公報(bào)》的鎘點(diǎn)位超標(biāo)率

從時(shí)間角度來(lái)看，我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家土壤污染存在著時(shí)間跨度的差異：發(fā)達(dá)國(guó)家的“土壤污染”發(fā)生在兩百多年來(lái)的工業(yè)革命進(jìn)程中，限于當(dāng)初科學(xué)水平?jīng)]有進(jìn)行檢測(cè)，而我國(guó)則發(fā)生在近30 多年改革開(kāi)放過(guò)程中。我國(guó)土壤鎘含量從1990 年算術(shù)平均值0.097 mg˙kg-1 上升到2014 年的點(diǎn)位超標(biāo)(0.3 mg˙kg-1)7%，表明有大量的鎘進(jìn)入土壤。

有研究表明，我國(guó)年排放到大氣中的鎘高達(dá)2186 t，燃煤排放鎘強(qiáng)度最高可大于0.20 kg˙km-2 。估算每年進(jìn)入農(nóng)田的鎘高達(dá)1417 t，其中來(lái)自于大氣沉降的鎘高達(dá)493 t，占總量的35%;家畜糞便 778 t，占總量的 55%;很多人誤以為化肥是鎘的主要污染源，但來(lái)自化肥的鎘為113 t，占總量的 8%，其中來(lái)自復(fù)合肥6%，磷肥2%;由于灌水進(jìn)入農(nóng)田的鎘為30 t，占總量的2%。在進(jìn)入農(nóng)田的總量為1417 t 的鎘中，每年通過(guò)各種途徑帶走的鎘為178 t，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1.15 g˙cm-3 進(jìn)行計(jì)算，則土壤鎘含量年增0.004 mg˙kg-1，按照這個(gè)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(guò)目前的標(biāo)準(zhǔn)(0.3 mg˙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(jìn)入土壤，造成《公報(bào)》中耕地重金屬污染點(diǎn)位超標(biāo)率達(dá)19.4%，而鎘的點(diǎn)位超標(biāo)率為7.0%。

4.從鎘的特性角度解讀《公報(bào)》的鎘點(diǎn)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(dú)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(guò)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(diǎn)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(lái)，我國(guó)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(gè)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(guó)土壤重金屬問(wèn)題的核心

上述表明，我國(guó)土壤的鎘含量和其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比并不很高。但為什么我國(guó)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?lì)l出，而其他國(guó)家包括日本、韓國(guó)等以水稻為主要作物的國(guó)家的大米相對(duì)較為安全?這與我國(guó)在數(shù)十年來(lái)施肥結(jié)構(gòu)發(fā)生變化有很大的關(guān)系。數(shù)十年來(lái)我國(guó)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(guò)了世界225 kg˙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(guó)土壤酸化加劇。有研究表明，我國(guó)土壤在1980 年到 2010 年整體pH 值下降0.13~0.81 個(gè)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(gè)酸化程度需要好幾萬(wàn)年的時(shí)間。在長(zhǎng)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(duì)污染物具有緩沖性，土壤膠體對(duì)重金屬具有很強(qiáng)的吸附能力。通常進(jìn)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(duì)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(kāi)展了818 d 的試驗(yàn)，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(guó)土壤的重金屬問(wèn)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(jìn)入土壤的重金屬對(duì)作物的有效性很高。

歐美、日本等國(guó)家及我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的大量試驗(yàn)表明，當(dāng)土壤的酸堿度處于4.5~5.5 區(qū)間時(shí)，最容易產(chǎn)生鎘大米。本文作者的很多試驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)了這一結(jié)論，如在pH 為5.33，土壤全鎘量為0.22 mg˙kg-1，品種篩選試驗(yàn)中的33 個(gè)品種的大米鎘含量均超過(guò)我國(guó)規(guī)定的食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(0.20 mg˙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(yǔ)

綜上所述，我國(guó)土壤重金屬污染問(wèn)題不在于土壤鎘總量，而在于數(shù)十年來(lái)大量鎘快速進(jìn)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(rèn)識(shí)到這一問(wèn)題有助于我國(guó)對(duì)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(huì)征求意見(jiàn)的《土壤污染防治法》能在污染源削減問(wèn)題上得到加強(qiáng)，整個(gè)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。