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我国土壤污染严重威胁食品安全
中国环境报 姚伊乐
信息分类:食品安全风险监测评估     2014-05-14 10:09:45     信息来源:食品处




   
福建省安溪县最近建立了国内首个乡镇茶园“土壤医院”,“医生”对茶农送来的土壤样品进行化验分析,据此开出“处方药”,指导施肥和针对性的土壤改良,提高茶叶品质。


河南省济源市环境科学研究所所长卢一富近几年来也一直忙于为土壤做“治疗”。自2011年底至今,他在当地一家铅冶炼企业周边开展了小规模的污染农田修复试点项目,调查并治理了约17亩遭受重金属污染的农田土壤。在这些农田里,铅、砷、镉等重金属在土壤中的累积浓度已超过《土壤环境质量标准》Ⅱ类标准。


    ()土壤确实“生病”了


根据日前发布的《全国土壤污染状况调查公报》(以下简称《公报》),从点位监测来看,我国土壤总超标率达到16.1%,总体不容乐观,其中耕地点位超标率更高达19.4%,耕地土壤环境质量堪忧。过去数十年经济社会迅猛发展对土壤环境的损害,至此明确地显露出来。而在此次全国土壤污染状况调查期间,间或爆出的“镉大米”等食品安全事件,也为我国土壤污染与食品安全敲响了警钟。


不过,早在此次调查之前,全国重金属污染较为严重的一些地区,已开展了为数不少的农田土壤修复实验。在修复过程中积累的相关经验和数据,将为即将开展的土壤污染防治行动计划提供支持。全国范围的土壤污染“诊治”已经拉开了大幕。


(二)土壤污染:冰冻三尺非一日之寒


随着工业化过程中的大量污染物排放,以及农业生产过程中化肥、农药的大量使用,土壤受到严重污染。“其实在三四十年之前,我国农业还是一个创造正外部性的行业。也就是说,农业生产因为和自然性状直接结合,是有利于资源环境保护的。”中国人民大学农业与农村发展学院院长温铁军认为,农业生产除了有利于资源环境保护之外,也带来了第二重正外部性:保障食品安全。“那时候几乎听不到类似今天这么多的食品不安全事件,或者叫食品质量事件。”温铁军说。


但如今,上述两重正外部性已逐渐消失。农业生产不但带来了严重的面源污染,也因此产生了越来越严峻的食品质量安全问题。导致这一变化发生的根源在于土壤。随着工业化过程中大量污染物的排放,以及农业生产过程中化肥、农药的大量使用,土壤受到严重污染。在这一过程中,农业也成为面源污染的主要源头。


“我国土壤污染是在经济社会发展过程中长期累积形成的。”环境保护部相关负责人表示,工矿企业生产经营活动中排放的废气、废水、废渣是造成其周边土壤污染的主要原因。比如尾矿渣、危险废物等各类固体废物堆放导致其周边土壤污染;汽车尾气排放也导致交通干线两侧土壤中铅、锌等重金属和多环芳烃严重超标。农业生产活动也成为了造成耕地土壤污染的重要原因。比如污水灌溉、化肥、农药、农膜等农业投入品的不合理使用和畜禽养殖等,也导致了耕地土壤污染。当然,自然背景值高也是一些区域和流域土壤重金属超标的原因。


“除了污染途径,我们还可以从另外两个维度来看土壤污染。”农业部农村经济研究中心助理研究员金书秦博士表示,从污染物的特性入手,可将其分为持久性污染和非持久性污染。持久性污染物在自然环境中不能或很难被分解、沉淀或挥发掉,一般包括重金属和持久性有机污染物(POPs)。“这类污染物在土壤中长期积累,其后果可能要在相当长的时间内才能反映出来。”金书秦说,我国在上世纪60年代-80年代生产和使用的大多数农药品种,都属POPs的有机氯农药,例如氯丹、七氯、毒杀芬、滴滴涕和六氯代苯等,虽然后来已被禁用,但这些农药在土地中仍有相当量的残留。“最典型的如日本的‘痛痛病’,上世纪60年代发生于富山县神通川流域,直至20多年后,才被证实是当地居民食用被含镉废水污染了的土壤长出来的‘镉米’所致。” 金书秦说。


非持久性污染物则可自然降解转化,如氨氮、CODBOD等污染物质。金书秦表示,虽然非持久性污染物不像持久性污染物的危害那么严重和持久,但过量污染物进入土壤,仍可导致土壤污染,进而危害环境及人体健康。这方面,化肥、农药的污染不可忽视。以氮肥使用为例,如果施用过多,未被植物吸收,大部分残留在土壤中,通过分解转化为硝酸盐,通过食物进入人体后,会转变成具有致癌作用的亚硝胺。另外,过多的硝酸盐通过土壤进入水体后,也会污染地下水和河流。


中国土壤学会副理事长、中国农业科学院研究员张维理提供的数据显示,我国农药使用量达130万吨,是世界平均水平的2.5倍。一位不愿透露姓名的某省级农业监测站站长告诉记者,目前,我国农药和化肥的实际利用率不到30%,其余70%以上都污染环境了。云南农业大学进行的一项相关测算也显示,我国每年大量使用的农药仅有0.1%左右可以作用于目标病虫,绝大部分则进入生态系统,造成大量土壤重金属、激素等污染。


从污染物的来源来看,土壤污染可分为农业农村内生性土壤污染和工、矿、城市转移性污染。金书秦认为,前者主要是由于化学投入品的不当使用和畜禽养殖的大量粪便排放所致;后者来自采掘业、化工、冶金及有色金属冶炼等行业。而湖南、辽宁、甘肃、云南等重金属排放大省的土壤重金属污染,就来自这些地区有色金属的开采和冶炼。“现代城市垃圾的化学组成复杂,含有各种重金属和其他有害物质,随意堆放或不安全填埋,会使不能降解的污染物进入土壤和地下水。”金书秦表示,城市污水处理厂产生的污泥如果随意填埋,会对土壤造成二次污染;部分缺水地区将工业废水作为长期的灌溉用水,导致重金属镉、汞等进入土壤,进而进入农作物,对人和牲畜造成危害。


“土壤污染的污染物类型复杂,既有持久污染,也有非持久性污染;进入环境的形式多元,固、水、气全面污染;来源广泛,既有来自农业内部的化学物品过度投入,也有来自工矿城市的污染转移,但造成重大不良影响的主要是转移性污染。”金书秦总结说。


(三)危害:农田污染严重威胁粮食安全


农田土壤污染,不但导致农产品大量减产或绝收,甚至对长期食用受污染农产品的人群产生严重危害“近几年来,江苏、湖南等农业大省已经开始遭遇土壤污染之困。”环境保护部南京环境科学研究所土壤污染防治研究中心主任林玉琐日前表示。而根据《公报》,目前土壤中最为主要的污染物是镉、汞、砷、铜、铅等重金属。


目前较为一致的看法是,土壤污染将对农产品的产量和品质产生负面影响,进而对长期食用受污染农产品的人群产生危害。同时,土壤污染也影响植物、土壤动物和微生物(如根瘤菌)的生长和繁衍,危及正常的土壤生态过程和生态服务功能,影响土壤的正常功能;而土壤中的污染物可能发生转化和迁移,从而污染饮用水源。另外,对于住宅、商业、工业等建设用地来说,土壤污染可能通过经口摄入、呼吸吸入和皮肤接触等多种方式危害人体健康。


“一般来说,农田污染和粮食生产有直接关系。”卢一富告诉记者,农田污染会引起粮食污染。但就他长期研究和实验过程中的数据来看,也并非是农田土壤污染越重、粮食产品中的污染物含量就越多。农田土壤中的重金属含量超标,那么粮食是否就会重金属超标?对于这个问题,卢一富说不可一概而论。实践中遇到的情况是,即便农田土壤中特征污染物超标比较严重的时候,粮食也不一定超标;而个别地方,粮食产品中出现了某种污染物超标,但农田情况却很好。“对于后者,我们也没找出确切的原因。根据分析,可能是在化肥施用或农作过程中造成的污染。”卢一富说。


这一说法与去年湖南“镉大米”事件中的相关说法不谋而合。湖南省地质研究所教授童潜明曾就湖南“镉大米”事件表示,部分“无污染”地区镉超标的最大因素是“耕地大量使用磷肥”。“不过,在大多数情况下,粮食品质与农田土壤污染状况是相符的。”卢一富补充说。


对此,中国科学院地理科学与资源研究所环境修复研究中心主任陈同斌的解释是,由于土壤自身的缓冲容量以及植物对土壤重金属的耐性,通常土壤重金属污染并不会立刻导致农产品污染,只有当土壤重金属含量超过土壤自身容量或植物对重金属产生选择性吸收时,重金属才会在蔬菜、粮食等植物体内大量累积。但无论如何,土壤污染已经威胁到了粮食安全。


“在一些地区,由于土壤污染,已经导致了农产品减产或绝收。”陈同斌介绍说,在广西某地,由于尾砂库坍塌,周边万亩良田绝收;湖南某地土壤砷污染严重,当地居民头发样本中砷也严重超标。重金属污染的增加,农药、化肥的大量使用,造成土壤有机质含量下降,土壤板结,导致农产品产量与品质下降。农业部有专家认为,由于农药、化肥和工业导致的土壤污染,我国粮食每年因此减产百亿公斤。


  “过量氮元素在土壤中富集,甚至可能致癌。”张维理介绍说,过量施肥现象很难在短期内扭转,土壤中氮、磷养分富集还会持续。氮元素在土壤中转化成硝酸盐,通过水、蔬菜等进入到人体内,积累转化后容易致癌,影响人的生命健康,潜在风险继续扩大。


(四)应对:污染土壤修复仍面临诸多难题


采用植物修复法修复污染土壤,效果也较为明显,但对于土壤中的高浓度污染物来说,这一方法并非上乘之举。


轻微污染区300亩,轻度污染区200亩。这是济源市正准备开展的土壤重金属污染农田修复试点项目确定的亩数。作为修复试点,这500亩农田修复前后的土壤重金属含量对比数据,将用于检验相关技术实践运用效果。“和之前开展的修复试点项目一样,这一试点仍以保证小麦、玉米等粮食安全为目标。”卢一富告诉记者。


过去的3年里,济源市已经开展了一期试点。“2010年准备项目招标,设计了3个标。”卢一富介绍说,分别是植物萃取、重金属稳定化和本地农作物品种筛选。修复的目的是保障粮食作物和农田安全,同时通过对修复前后的土壤进行分析,研究其重金属含量变化情况,检验技术应用效果。另外,他们对适于当地种植的玉米品种进行了筛选,从多个品种中选择抗富集的品种向当地农民推广种植,以减少农产品的安全风险。“在项目开始之初,做技术考察时,我们见到了很多国外技术,但主要侧重于污染场地的修复和治理工作。”卢一富说,具体到农田土壤的修复,大多数地区“还在摸索着做”。


不过,几乎与这一项目同时,广西环江地区、云南个旧、湖南、江西等地已经成规模展开了蜈蚣草修复重金属污染土壤的项目,总修复农田面积达1000余亩。“这已成为世界范围内最大面积的重金属污染农田修复。”陈同斌介绍说,经过修复,不仅能把原来荒芜的不毛之地变成良田,而且收获的农产品也符合国家相关标准的要求。


其实,在更早的2001年,也就是湖南省郴州市苏仙区邓家塘发生严重砷污染事故的后一年,陈同斌便带领重金属污染土壤植物修复团队在湖南郴州建立了世界上第一个砷污染修复基地。“当时受污染的土壤多数是量大面广的中低浓度污染,植物修复法是首选,效果也较为明显。”陈同斌表示,但土壤中的高浓度污染物无法通过植物解决,即便采用植物修复法,时间漫长,也不是上乘之举。


据了解,目前中国市场上的各种修复技术甚多,比如分子键合固化技术、强化生物修复技术、表面活性剂冲洗技术、化学氧化技术和翻土混合稀释技术等。但不同的技术优缺点不同,要解决的问题也不同。虽然已经进行了三四年的修复试点工作,但卢一富仍然心里没底——不同的技术,有的效果好但费用高昂,有的虽然低廉但周期太长。


农田土壤污染修复有没有既经济又高效的灵丹妙药?国家做这项工作到底能拿出多少钱?政府到底有多大决心?这些问题仍困扰着卢一富。


(五)出路:土壤污染治理该如何破题?


除了完善土壤环境保护政策体系、进行分类管理、建立土壤风险评估制度之外,还要从最简单的技术做起。


不管心里多没底,重金属污染耕地修复相关工作将要展开。根据财政部和农业部传出的消息,今年国家将启动重金属污染耕地修复综合治理工作,并将在湖南省长株潭地区开展先期试点。“不过,就土壤耕地污染治理来说,仍有不少问题有待解决。”金书秦说,1995 年的《土壤环境质量标准》为土地建立了3个等级的标准:生态保护区、农业生产用地和森林,包括了重金属和农药(含DDT)的限值要求。但直到上世纪90 年代,随着土壤污染导致的农产品安全等问题持续暴露,土壤保护才成为一项优先议题。


2008年修订后的《土壤环境质量标准》中,污染物由 10 项增加到 76 项,增加了大量的有机污染物指标,包含挥发性有机污染物、半挥发性有机污染物、持久性有机污染物和有机农药等;标准分类由原来以农业用地土壤为主扩展到居住、商业和工业用地土壤。


“总体而言,目前我国在立法层面尚无针对土壤污染的专门法,只是在外围有部分法律法规与土壤污染相关。”金书秦说,这些法律政策大多针对土地管理和利用、土地规划及土地权属问题等方面,虽然对于土壤污染都有涉及,但也只做了原则性规定,都不是以土壤污染控制为主要目标。对于如何防止土壤污染、采取何种手段控制土壤污染、土壤污染的责任认定等都未做出明确的规定。


“尽管近期有关部门阶段性地出台了一些专门的规定或指导意见,然而相对于目前的土地污染控制、修复与再开发中的实际问题,这些文件的指导作用及约束力还远远不够。”


同时,与土壤有关的部门分工上职能分散,且在一定程度上存在实际履行与规定不符的现象。土壤管理的职能分散在环境保护部、国土资源部、水利部和农业部,这些部门职能各不相同,有时还有所重叠,因此对土壤的管理存在着多头管理、权责不明的情况。针对以上问题,金书秦认为,开展土壤污染防治,首先,应完善土壤环境保护政策体系。“我国目前尚未有土壤污染防治的专门立法,外围法律政策对于土壤污染防治虽有所涉及,但对于土壤污染控制仍显不足,在某些特殊领域仍是空白。”对此,金书秦建议,在未来出台的《土壤污染防治法》中,应着重对与土地污染相关的土地利用项目建设土壤环境影响评价、土壤环境质量控制、土壤污染风险评估、土壤污染治理与恢复等进行规定。


而在土壤环境保护标准体系的完善方面,建议继续制(修)订土壤环境质量、污染土壤风险评估、被污染土壤治理与修复、主要土壤污染物分析测试、土壤样品、肥料中重金属等有毒有害物质限量等标准;制订土壤环境质量评估和等级划分、被污染地块环境风险评估、土壤污染治理与修复等技术规范;研究制定土壤环境保护成效评估和考核技术规程。


其次,要区分土壤污染类别,进行有效的分类管理。金书秦表示,在对责任主体的认定、评估、费用承担和管制方式等方面,需要区分农业农村内生性土壤污染和工、矿、城市转移性污染。对于工、矿、城市转移性污染依据“污染者付费”的基本原则进行责任认定和管理,而对于农业生产和农村生活导致的土壤污染治理,地方政府仍应作为责任主体。


“对于农业农村内生性土壤污染防治的最佳方式仍是从源头控制。”金书秦说。


再次,要建立土壤风险评估制度。金书秦表示,近年来,发达国家都对土壤污染防治和风险评估给予了较大关注,尤其对土壤的重金属污染风险评估进行了系统的研究,也建立了评估方法。土壤的风险评估包括两部分,一是对于土壤本身污染对生态环境影响的评估,另一个是土壤污染导致的对人体和动植物健康风险的评估。


最后,要对已有的实用技术进行评估,从最简单的做起。“从一些研究或报道来看,确实存在更高效、环保的肥料或施肥方法,例如测土配方施肥。然而,这些高效肥料和技术却一直得不到广泛的应用,值得深思。”金书秦说,目前迫切需要对这些项目或技术进行全面的评估。不但要确定这些肥料和技术是否具有真正的高效、环保等效果,还要从可操作性、成本收益等角度查究为什么没有得到推广的原因。


“实际上,农户认知、施肥习惯、技术复杂程度等都是影响其采用环境友好型投入品和技术的因素。因此在技术推广过程中,应当从改变农户认知、适应农户种养习惯、简化技术操作流程等方面入手。”金书秦说。

  

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