土壤重金屬污染和糧食安全與人體健康的關(guān)系非常復(fù)雜，隨著土壤立法、標(biāo)準(zhǔn)、各種管理辦法的出臺(tái)，土壤重金屬污染修復(fù)即將逐步展開(kāi)，但污染修復(fù)的目的在于人體健康?？陀^看待修復(fù)后土壤的安全性、糧食的安全性及其與人體健康的關(guān)系有助于我們判斷重金屬超標(biāo)土壤修復(fù)的必要性，認(rèn)識(shí)土壤健康在土壤修復(fù)中的重要性，了解營(yíng)養(yǎng)在人體抗重金屬吸收的作用。
而要理解這一些，我們必須從整體性出發(fā)來(lái)認(rèn)識(shí)，從重金屬在糧食作物的生產(chǎn)體系中的影響因素，從食物加工過(guò)程的營(yíng)養(yǎng)和污染物的變化、膳食結(jié)構(gòu)及其營(yíng)養(yǎng)的人體重金屬吸收的影響、人體的營(yíng)養(yǎng)狀況對(duì)重金屬吸收、代謝的影響等入手全方位地認(rèn)識(shí)重金屬對(duì)人體的風(fēng)險(xiǎn)性。
因此“土壤重金屬和糧食安全”這個(gè)系列旨在從以上幾個(gè)方面入手，解說(shuō)重金屬對(duì)人體的風(fēng)險(xiǎn)性，從而促進(jìn)科學(xué)家、公眾和政府能從整體性的角度來(lái)考慮土壤重金屬污染和超標(biāo)及其后續(xù)修復(fù)的問(wèn)題。
作者：陳能場(chǎng)（廣東省生態(tài)環(huán)境技術(shù)研究所研究員） 鄭煜基（廣東省生態(tài)環(huán)境技術(shù)研究所高級(jí)工程師）
來(lái)源：澎湃新聞（www.thepaper.cn 2017年9月30日）
隨著《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》（2014年）、土壤污染治理行動(dòng)計(jì)劃（2016年）、土壤污染防治法征求意見(jiàn)稿（2017）等的陸續(xù)公布、農(nóng)用地土壤環(huán)境管理辦法（試行）草案審議通過(guò)(2017)，土壤污染問(wèn)題得到全社會(huì)的重視，而且土壤污染調(diào)查和修復(fù)也根據(jù)土壤污染治理行動(dòng)計(jì)劃得到有條不紊地陸續(xù)開(kāi)展。但在基層，很多市縣對(duì)安全利用等依然缺乏理解，一些地方版的土壤污染治理行動(dòng)計(jì)劃大都委托公司或者當(dāng)?shù)丨h(huán)保事業(yè)單位編制，對(duì)于土壤污染行動(dòng)的開(kāi)展缺乏頭緒。我們認(rèn)為，土壤重金屬污染和糧食安全，有必要從整體性來(lái)看其安全性。
單從“土壤中的重金屬含量”看安全性
1995年，在“六五”的土壤重金屬背景值調(diào)查和“七五”的土壤容量研究（這句話沒(méi)看明白）的基礎(chǔ)上，制定出了目前仍在使用的《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，我們?cè)凇啊度珖?guó)土壤污染狀況公報(bào)》探析”一文中對(duì)土壤鎘含量從時(shí)空、標(biāo)準(zhǔn)、鎘的特性進(jìn)行了深刻的分析，指出，1）土壤重金屬的點(diǎn)位超標(biāo)率是個(gè)標(biāo)準(zhǔn)判斷的結(jié)果，由于我國(guó)是世界耕地標(biāo)準(zhǔn)最為嚴(yán)格的國(guó)家之一，因此不能單從點(diǎn)位超標(biāo)率來(lái)看其嚴(yán)重性，如果用我們的標(biāo)準(zhǔn)去衡量日本、英國(guó)甚至美國(guó)、荷蘭、新西蘭等一些國(guó)家的土壤，則這些國(guó)家的耕地土壤也超標(biāo)“嚴(yán)重”，甚至是全部超標(biāo)。2）我國(guó)土壤重金屬污染問(wèn)題不在土壤鎘總量的問(wèn)題上，而在于數(shù)十年快速、大量進(jìn)入土壤且因?yàn)橥寥辣凰峄瘜?dǎo)致的外源鎘的植物有效性很高的問(wèn)題上。單從土壤重金屬的含量難以解釋目前我國(guó)稻米鎘樣品超標(biāo)率偏高的原因。
從“重金屬含量+土壤性質(zhì)”看安全性
筆者曾在兩個(gè)礦區(qū)周邊的土壤（A和B）開(kāi)展土壤污染調(diào)查和修復(fù)活動(dòng)，有趣的是其污染結(jié)局會(huì)顛覆普通人的思維。
A的周邊就是鉛鋅礦區(qū)，尾渣尾礦就堆積在田邊，土壤鎘超標(biāo)十幾倍，其他元素如砷、汞、鉛也1到數(shù)倍不等超標(biāo)。我們對(duì)整個(gè)村莊進(jìn)行44個(gè)稻米鎘含量調(diào)查，平均值為0.11毫克/千克，扣除4個(gè)超標(biāo)之外，平均值則為0.046毫克/千克，開(kāi)展了不同鎘吸收能力的品種試驗(yàn)，則都表現(xiàn)出低吸收能力（0.06毫克/千克）；且在潰壩下的稻田所開(kāi)展的以硅鈣鎂的堿性肥為主要成分的土壤調(diào)理劑改良試驗(yàn)，稻米中的鎘都很低且沒(méi)有差別(都是0.03毫克/千克)，只有在修復(fù)試驗(yàn)中，被認(rèn)為有高吸收能力（地上部可達(dá)70毫克/千克）用來(lái)進(jìn)行土壤鎘去除的水稻品種表現(xiàn)出微微的超標(biāo)（0.23毫克/千克）。
B離礦區(qū)有16公里，礦以鐵硫礦為主，土壤鎘平均值為0.34毫克/千克，最高值也僅僅0.73毫克/千克,但在這樣情況下，其早稻米鎘超標(biāo)一半、晚稻米鎘幾近100%超標(biāo)，隨之帶來(lái)的鎘攝取和人體的健康影響非常顯著，在中年人中的比例非常高，腎結(jié)石發(fā)生率也非常高。我們也曾用以硅鈣鎂的堿性肥為主要成分的土壤調(diào)理劑改良試驗(yàn)，但在水稻生長(zhǎng)后期缺水時(shí)，調(diào)理劑完全失效。
A、B兩地最大的差別在于影響A的礦是堿性鉛鋅礦，而影響B(tài)的礦是鐵硫礦，這導(dǎo)致兩地的pH相差極大，前者高達(dá)7.5，而后者低至4.0，兩地的pH相差大使得土壤中的重金屬活性也出現(xiàn)了很大的差別，后者有效性高達(dá)85%，因此土壤重金屬含量雖然含量很低（平均0.34毫克/千克）,但卻可對(duì)人體健康造成顯著影響，而A區(qū)雖然重金屬含量雖高，從食物鏈角度看卻很安全。
我們對(duì)兩地采取了不同的策略，對(duì)于重金屬高的A區(qū)我們開(kāi)展了農(nóng)民培訓(xùn)，保護(hù)土壤，減少粉塵等污染的人體和作物的影響，而對(duì)重金屬含量低的B區(qū)，以控酸為主的土壤修復(fù)亟待開(kāi)展。
從以上案例來(lái)看，其實(shí)土壤重金屬含量本身并不那么可怕，可怕的土壤性質(zhì)變壞（如變酸）了。
事實(shí)上，我們?cè)诤芏嗝菜坪芨蓛舻耐寥溃ㄦk不超標(biāo)）檢測(cè)到稻米鎘超標(biāo)的案例，其主要原因之一就是土壤過(guò)酸。
從“重金屬含量+土壤性質(zhì)+水稻的生產(chǎn)體系”看安全性
不同水稻品種存在著不同的重金屬能力，但這種差別在水稻不同亞種以及雜交水稻品種間差別較為明顯和表現(xiàn)穩(wěn)定。日本有個(gè)在鎘污染嚴(yán)重的地塊同時(shí)開(kāi)展種植粳稻、秈稻和秈粳雜交稻的試驗(yàn)，其結(jié)果是粳稻米鎘含量為0.66毫克/千克,秈稻米鎘含量為1.67毫克/千克，而秈粳雜交稻米鎘含量則為4.31毫克/千克。事實(shí)上，大陸和臺(tái)灣也有很多類似結(jié)果，也因此臺(tái)灣鼓勵(lì)在有鎘污染疑慮的地塊不種植秈稻以減少鎘的吸收。
因此目前我國(guó)稻米鎘樣品超標(biāo)率偏高的現(xiàn)象與目前普遍種植的品種有很大的關(guān)系。目前，我國(guó)稻米鎘樣品超標(biāo)率偏高的現(xiàn)象與普遍種植的品種有很大的關(guān)系。如我們開(kāi)展的市場(chǎng)稻米調(diào)查中發(fā)現(xiàn)在不超標(biāo)的情況下，粳稻米鎘含量普遍較低，而秈米多多少少含有一些微量的鎘。此外，早在2011年有科學(xué)家撰文指出超級(jí)稻具有較大的鎘風(fēng)險(xiǎn)。筆者在日本關(guān)于水稻對(duì)氮素的吸收研究表明，秈稻具有較強(qiáng)的氮吸收能力，而水稻主要吸收的銨態(tài)氮，水稻吸收銨態(tài)氮越多，其根-土界面酸性越強(qiáng)，重金屬鎘活性越強(qiáng)，也就越容易進(jìn)入水稻植株內(nèi)，同理，超級(jí)稻為了達(dá)到高產(chǎn)，其吸收的氮素比一般水稻要多。
從“重金屬含量+土壤性質(zhì)+水稻+大氣的生產(chǎn)體系”看安全性
稻米中的重金屬有一部分來(lái)自于重金屬污染的大氣，特別是鉛、砷。汞等重金屬，因?yàn)橹亟饘僭谕寥?植物系統(tǒng)中的遷移能力較弱，這方面的結(jié)論從很多的同位素示蹤試驗(yàn)得到了證實(shí)。
筆者曾從基層農(nóng)藝師聽(tīng)到這樣一個(gè)故事，在一條天天載著礦石經(jīng)過(guò)的路邊，土壤鉛雖然只超標(biāo)2倍（我國(guó)土壤鉛標(biāo)準(zhǔn)較高），但稻米鉛竟然會(huì)超標(biāo)20多倍，而當(dāng)這條路封堵之后，土壤未經(jīng)任何整治，但稻米鉛含量在次季稻米中下降到只超標(biāo)5倍。筆者也親身經(jīng)歷一個(gè)案例，在某礦區(qū)，土壤中汞含量雖然超標(biāo)嚴(yán)重，但稻米中汞含量很安全，在44個(gè)樣品中僅為4個(gè)微微超標(biāo)，但在冬季開(kāi)始離村莊3公里外出現(xiàn)了一個(gè)練汞小廠，次年的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，稻米樣品的超標(biāo)率提高了，超標(biāo)的數(shù)值也提高了3倍。
證明重金屬來(lái)自葉片的試驗(yàn)實(shí)際上困難不小。在上個(gè)世紀(jì)70-90年代有很多國(guó)外學(xué)者力圖證明，但大都被指試驗(yàn)不嚴(yán)密。90年代一個(gè)靠譜的試驗(yàn)表明，在土壤含鎘量為0.16-0.29毫克/千克，降塵中鎘的沉降率為1.6-2.1克/公頃/年的條件下，大麥籽粒中的鎘有41%-58%來(lái)自于大氣中的鎘，進(jìn)一步試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鎘的沉降率大于10克/公頃/年，則會(huì)對(duì)所在區(qū)域的作物體內(nèi)的鎘會(huì)有相當(dāng)一部分來(lái)自大氣中。。在一個(gè)大氣重污染區(qū)，印度的一個(gè)試驗(yàn)甚至表明一天的早晚甜菜葉中的重金屬都有很大差異，如早上測(cè)定值為2.49毫克/千克，晚上測(cè)定值則為3.03毫克/千克了，可見(jiàn)大氣重金屬污染對(duì)作物體內(nèi)的含量有相當(dāng)大的影響。
除了大氣中的重金屬含量，作物葉片性質(zhì)和葉孔數(shù)量對(duì)吸收量有很大的影響。有些植物葉孔很少如散尾葵，每平方毫米只有5-7個(gè)，而有研究表明，水稻葉片上的葉孔可以多達(dá)634個(gè)，且大小為22.11 x 17.26微米，在這樣的孔徑下，當(dāng)葉孔開(kāi)張時(shí)，理論上PM2.5的顆粒就可以自由進(jìn)入了。
此外，我國(guó)是世界上三大酸雨區(qū)之一，北美和北歐的酸雨區(qū)在過(guò)去的幾十年的治理中已經(jīng)逐步解決，近年來(lái)，我國(guó)開(kāi)始實(shí)施“氣十條”，取得了一定的效果，但較上個(gè)世紀(jì)80年代，我國(guó)的酸雨問(wèn)題不容忽視，長(zhǎng)期的酸雨會(huì)帶來(lái)土壤重金屬的活化，而且有試驗(yàn)表明，在含重金屬的大氣條件下，酸雨的存在對(duì)于葉片的重金屬吸收起到了加重的效應(yīng)。模擬含鎘的酸雨來(lái)噴在苗期、開(kāi)花期、結(jié)莢期和成果期的花生的葉片上，噴施連續(xù)3天，每天噴施6次，每次噴施50毫升，含鎘0.5毫克/升，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對(duì)鎘敏感的品種Yuhua-15的籽實(shí)鎘含量分別增加了84%，26%，23% 和1%，而普通品種Huayu-23則分布增加了229%，116%，126%和90%。但不管?chē)娛r(shí)期，在酸雨環(huán)境中普通品種花生的鎘增加率顯著高于敏感品種，但敏感品種的花生含鎘量總顯著高于普通品種。
糧食安全性需要從整體性來(lái)看
顯然，我們對(duì)于土壤重金屬污染帶來(lái)的糧食安全性不能單從土壤超標(biāo)的角度來(lái)看，土壤的性質(zhì)、水稻的品種、大氣污染甚至酸雨等都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響，甚至顛覆整個(gè)結(jié)果和健康效應(yīng)。糧食安全性需要從整體性來(lái)看。
要實(shí)現(xiàn)土壤污染行動(dòng)計(jì)劃的“安全利用”，似乎除了充分考慮土壤重金屬的污染程度外，退化的土壤向土壤健康調(diào)整、水稻品種的合理使用、大氣甚至水體環(huán)境的凈化都應(yīng)納入行動(dòng)框架之中。
最后需要指出的是，雖然土壤重金屬污染會(huì)帶來(lái)長(zhǎng)久的糧食的不安全或隱患，但需要考慮土壤重金屬在土壤中主要吸附在顆粒最小的黏粒上，在土壤-植物系統(tǒng)中的遷移能力很弱，實(shí)際上，能夠影響到當(dāng)季糧食重金屬含量的只存在于根系表面數(shù)毫米范圍內(nèi)的重金屬，可以說(shuō)根際外的土壤重金屬和當(dāng)季作物的超不超標(biāo)無(wú)關(guān)，因此在治理土壤重金屬、實(shí)現(xiàn)糧食安全的措施中，如果措施不能影響到根際環(huán)境的重金屬行為、降低其有效性，則這些措施難以湊效。
來(lái)源:固廢觀察 鄭煜基 陳能場(chǎng)
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