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何为土壤污染治理的当务之急?

发布时间:2016-02-16 14:12 来源:网络 浏览次数:

时下,土壤污染问题成为社会热点,但就目前状况客观来说,土壤污染问题并不能单从土壤中的重金属含量来判断,从地质背景、土壤重金属的时空变化、污染源以及土壤自身性质的劣化等来看土壤污染会有另外一个风景。而另一方面,土壤污染和粮食安全并非有固定的相关关系,粮食超标也并非单由土壤污染引起。

客观解读土壤污染

中国土壤污染是这30年经济快速发展的后果,污染源控制是比土壤修复本身更为紧迫的事情。虽然《全国土壤污染状况调查公报》对中国土壤的污染状况给出了一定的数字印象,但从普查精度、标准可用性等来看,这个结果依然是模糊的,所反映的也只是现状,以前及将来态势又如何?这个调查并不能给出太多的信息。

以1990年国家环保局发布的重金属含量来看,镉平均值0.097mg/kg(95%范围为0.017-0.033mg/kg),砷11.2mg/kg(95%范围为2.5-33.5),汞0.065mg/kg(95%范围为0.006-0.272mg/kg),铅36mg/kg(95%范围为10.0-56.1mg/kg),铬61mg/kg(95%范围为19.5-150.2mg/kg),结合1995年制订的土壤环境质量标准来看,可以看出镉、砷、汞的95%范围的上限与这个标准(镉0.30 mg/kg,砷30mg/kg,汞0.30 mg/kg)极为相近,也就意味着镉、砷、汞尤其是镉这个在《全国土壤污染状况调查公报》中点位超标率最高(7.0%)的重金属是这三十年快速经济快速发展背景下镉的大量排放的结果。

每年进入耕地的镉高达1417吨,各种途径排出的只有178吨,净累积1239吨,导致每年0.004mg/kg的增加,按照这个速度,只要50年全部土壤都会超过目前的环境质量标准。

从以上数据可以看出,要控制和改善土壤重金属污染,早日实现粮食安全,当务之急在于污染源控制。以稻米镉标准0.2mg/kg为例,年产1200公斤的稻谷的大米(假定1200公斤稻谷可以得到1000公斤大米),所需要的镉的数量仅为2克而已。但从2010的大气沉降镉来估算,当年仅从大气进入农田的镉就达0.26克(变幅0.03克-1.7克)。不控制如此庞大的污染源,土壤污染治理就失去了意义。

以日本为例,其在1968年确定镉是痛痛病的元凶之后,迅速控制各种污染源的排放。到1974年,镉的使用量从1969年的2253吨下降到927吨,下降了60%,到1975年,关闭了几乎所有的矿山。在2005年以前,日本就关掉了大部分的镍镉电池生产厂。日本环境的镉安全很大程度上就是在这样严格的镉排放控制下实现的。

中国耕地大量施用化肥带来的土壤酸化是土壤污染外的另一主要问题。有文章比较了广东1984年第二次土壤普查取得的24671份土壤样品的pH值和三十年后的数值,发现整体上pH从平均的5.70下降到5.44,也就是土壤中的酸度增加了1.82倍。而2010年《科学》杂志载文表明,三十多年来,中国所有土壤的pH值下降0.13-0.80单位,尤以耕地土壤pH下降最多,也就是说耕地土壤的酸度增加了6倍,这在自然条件下需要数万年的时间。

土壤酸化主要是中国20世纪80年代后施肥结构从传统的农家肥转为化肥造成的,一方面大量施用化肥造成的土壤酸化将很大程度上改变植物对土壤养分的吸收效率,同时造成土壤重金属有效性的提高,另一方面,有机肥施用的减少,降低了土壤中的有机质,减弱了土壤对有效重金属的固定能力。

从以上分析可以看出,对中国土壤问题,不能单看到土壤重金属污染的一面,还有土壤酸化的问题。从时间角度来看,这个污染是三十年来重金属向环境的大量排放所造成的,即使到2010年,大气污染沉降还是一个主要污染源。因此,土壤问题是土壤污染和土壤酸化双重冲击下的结果。

在大气污染严重的情况下,叶片的重金属吸收途径也是作物重金属的一个重要来源。在现实科研中很多科学工作者发现,土壤重金属特别是铅并不超标,但蔬菜中的重金属超标了,结果往往解释为中国土壤的铅标准过高(250mg/kg)之故。

因此,在土壤重金属含量很低、但大气中的重金属含量很高的情况下,作物中的重金属并非只有土壤一个来源。据2010年推算,中国大气沉降中的镉含量高达0.4-25克/公顷/年,这意味着我们似乎忽视或者低估了大气污染对粮食重金属超标的影响,也意味着我们对土壤污染特别是其对粮食安全的影响需要一种更为客观的审视。

高度重视粮食安全

镉等有害重金属并非人体所需的元素,且镉具有极为明确的目标器官,即肾和肝,吸收到体内的镉1/3将蓄积在肾脏,1/4在肝脏,且在体内滞留时间长,肾脏中镉的半衰期可高达17-38年。人体中的镉主要是通过食物链进入的,因此,粮食中的重金属问题亟需得到高度重视。

大米中的镉超标问题

对于大米的镉含量问题,有两组数据被媒体广泛应用。一是2002年,农业部稻米及制品质量监督检验测试中心曾对全国市场稻米进行安全性抽检。结果显示,稻米中超标最严重的重金属是铅,超标率28.4%;其次就是镉,超标率10.3%。

二是2007年,南京农业大学教授潘根兴及其研究团队,在全国六个地区(华东、东北、华中、西南、华南和华北)县级以上市场随机采购大米样品91个,结果同样表明:10%左右的市售大米镉超标。

而在2013年,广州食药监局对18批次的大米检测后样品超标率高达44.4%,随后广东开展全域155批的大规模调查,结果超过0.2mg/kg这一标准的比例也相当高。而据2012年常德市疾病预防控制中心发表的“南方某市2012年市售大米镉污染状况及膳食暴露评估”一文披露,外省超标率为16.1%,本省外市超标50.0%,本市61.1%,大型超市52.4%,农贸市场41.4%。

不超标的土壤产生超标粮食

由于土壤酸化以及水稻生产环境的特殊性,一些地方的检测结果表明,即使我们执行着全世界最为严格的土壤环境质量标准(比如镉0.3mg/kg),但粮食作物(水稻、花生和蔬菜)的可食部位依然会超标。

导致这一问题的原因可能有:土壤外源污染物质的侵入;高强度的大气沉降增加了生长时间长的作物如水稻的吸收;土壤自身酸化等导致吸附于土壤颗粒上活性极低的重金属被活化,从而增加了作物的吸收。在这种情况下,土壤重金属污染问题并非当前时髦的土壤修复方法所能解决,而在于控制污染源和重构土壤健康。

稻米营养低增加了人体镉吸收及随后的健康风险

相对于大豆、小麦和玉米,稻米(特别是精米)中铁、锌和钙的含量都比较低,而大量研究表明,食物中有较高含量的铁、锌和钙或者人体中这些元素充足的情况下都有助于大大降低人体对重金属镉的吸收。

日本痛痛病患者大都发生于贫穷、营养结构单一、多胎生育的老年妇女身上,正是由于这一群体的食物和体内缺乏铁、锌、钙等元素;而在格陵兰高镉海域中生长的环斑海豹体内的镉即使高过哺乳动物肾皮质镉200毫克/千克的临界值三倍,其身体依然很健康而不表现任何痛痛病的症状;新西兰东南部一个小岛的居民嗜吃高镉生蚝,镉摄取量高达目前世界卫生组织设定的镉月耐受量PTMI(25ug/kg人体)的10倍,同样不表现出负面的健康效应,其原因都被解释为其食物中有含量高的铁、锌、钙等物质。大豆、小麦、玉米和稻米间矿物质元素含量的差异被用来解释欧美与亚洲高镉矿区之间人体健康效应差异的原因。

欧美也不乏高镉污染区域,但并没有带来显著的健康负效应,其原因亦被解释为矿区土壤含有较多的锌,大豆、小麦、玉米等食物中含有比水稻更多的锌等元素。

中国65%的人口以粮食为主食,因为生产环境的原因,中国更容易产生镉超标大米,且稻米中铁、钙、锌等元素含量较少。鉴此,我们必须高度重视大米的镉安全。

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