鎘污染農(nóng)田土壤安全利用策略及其思考

孟龍，黃涂海，陳謇，鐘福林，施加春*，徐建明

（1.浙江大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院土水資源與環(huán)境研究所，杭州 310058；2.溫嶺市農(nóng)業(yè)林業(yè)局，浙江 溫嶺 317500；

3.溫嶺市澤國(guó)鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心，浙江 溫嶺 317500）

土壤是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，是全球生態(tài)系統(tǒng)中不可或缺的自然資源之一，與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境健康及人類可持續(xù)發(fā)展息息相關(guān)。鎘（Cd）作為一種動(dòng)植物體非必需元素，在成土母質(zhì)發(fā)育過(guò)程中自然地存在于土壤中，往往不會(huì)對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境造成危害[1]。然而，隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加快，污水灌溉、涉重金屬企業(yè)“三廢”的大量排放、農(nóng)藥化肥的不合理使用等導(dǎo)致土壤Cd污染問(wèn)題日益嚴(yán)峻[2]。2014年4月17日，環(huán)境保護(hù)部和國(guó)土資源部聯(lián)合發(fā)布的《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示，全國(guó)土壤總的點(diǎn)位超標(biāo)率為16.1%，耕地點(diǎn)位超標(biāo)率為19.4%。污染類型以無(wú)機(jī)污染為主，其中Cd的點(diǎn)位超標(biāo)率為7%，遠(yuǎn)高于其他污染物超標(biāo)率。土壤Cd污染具有隱蔽性、滯后性及不可降解性等特征，外源Cd一旦進(jìn)入土壤后會(huì)逐漸積累并長(zhǎng)期危害土壤及農(nóng)作物，并通過(guò)食物鏈的傳遞作用危及人體健康。20世紀(jì)50年代，日本出現(xiàn)了“痛痛病”事件，人們長(zhǎng)期食用含Cd大米和飲用含Cd的水而得病[3]。近年來(lái)，我國(guó)湖南省和廣東省等地也陸續(xù)出現(xiàn)了“Cd大米”事件，土壤Cd污染及食品安全問(wèn)題已逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)[4-6]。

近年來(lái)，黨中央和國(guó)務(wù)院高度重視土壤重金屬污染防治與糧食安全生產(chǎn)工作。2016年5月28日，國(guó)務(wù)院印發(fā)《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（簡(jiǎn)稱“土十條”），提出到2020年農(nóng)用地環(huán)境安全得到基本保障，受污染耕地安全利用率達(dá)到90%左右；到2030年，受污染耕地安全利用率達(dá)到95%以上。黨的十九大提出了“強(qiáng)化土壤污染管控與修復(fù)”“確保國(guó)家糧食安全”“實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略”和“推進(jìn)綠色發(fā)展”等戰(zhàn)略。因此，如何管控和治理受重金屬污染的農(nóng)田土壤，保障糧食作物安全生產(chǎn)，已成為當(dāng)前土壤及環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)?，F(xiàn)階段，我國(guó)農(nóng)田土壤Cd污染防治工作以安全利用為主，在充分利用土地資源的同時(shí)保障農(nóng)產(chǎn)品的安全生產(chǎn)，旨在探索并形成可大面積示范及推廣的“邊生產(chǎn)邊修復(fù)”的技術(shù)模式。目前，部分地區(qū)已形成安全利用關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用的體系與模式，如中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所等單位在湖南長(zhǎng)株潭地區(qū)建立的“VIP+n”（品種-灌溉-酸度調(diào)節(jié)）稻米降Cd技術(shù)模式[7]。完整的農(nóng)田土壤Cd污染安全利用工作應(yīng)包括污染源解析與源頭管控、污染過(guò)程攔截及末端治理等環(huán)節(jié)，然而，現(xiàn)有的研究工作多集中于末端治理環(huán)節(jié)，且大多處于實(shí)驗(yàn)室或田間小區(qū)研究尺度上，因此尚存在一定問(wèn)題。鑒于此，本文通過(guò)檢索國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，并結(jié)合我們的研究與探索，總結(jié)了我國(guó)農(nóng)田土壤Cd污染研究現(xiàn)狀及其安全利用方面的關(guān)鍵技術(shù)與方法，分析了Cd污染農(nóng)田土壤在安全利用過(guò)程中存在的問(wèn)題，并提出了相應(yīng)的防治對(duì)策，以期為Cd污染農(nóng)田土壤的安全利用及糧食安全生產(chǎn)提供參考。

1 我國(guó)農(nóng)田土壤Cd污染現(xiàn)狀

1.1 農(nóng)田土壤Cd污染來(lái)源

在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，土壤是各類污染物循環(huán)的最終歸宿。進(jìn)入土壤中的Cd主要分為自然來(lái)源及人為來(lái)源兩部分。在陸地表面天然存在的礦物中含有不同含量的Cd，這些礦物在風(fēng)化過(guò)程中不可避免地會(huì)將Cd帶入土壤中[8]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)土壤的自然含Cd量平均為0.163 mg/kg（0.01～1.80 mg/kg），低于世界多數(shù)土壤的平均含Cd量（0.35 mg/kg）[9]。全國(guó)“七五”土壤背景值調(diào)查結(jié)果表明，我國(guó)土壤表層含Cd量為0.001～13.430 mg/kg，貴州、廣西、云南等南方?。ㄗ灾螀^(qū)）的土壤背景值超過(guò)全國(guó)均值（0.074 mg/kg），可見(jiàn)不同地區(qū)的土壤因其成土母質(zhì)不同導(dǎo)致Cd含量差異較大[10]。我國(guó)大部分農(nóng)田土壤Cd污染主要由以下人為因素造成：一是重工礦業(yè)的發(fā)展。在早期的礦物開(kāi)采及金屬冶煉過(guò)程中，高濃度的鎘（Cd）、鉛（Pb）、鋅（Zn）等元素通過(guò)大氣沉降、直接排放等途徑進(jìn)入農(nóng)田中，造成農(nóng)田重金屬污染[11-15]。二是農(nóng)藥化肥的施用。已有的研究表明，磷肥中往往含有較高的Cd等重金屬，其長(zhǎng)期施用難免會(huì)引起土壤中Cd含量超標(biāo)[16-17]。三是污水灌溉。由于我國(guó)水資源短缺，含有重金屬的污水常被用于農(nóng)田灌溉，從而造成部分地區(qū)的土壤Cd污染[18-19]。四是畜禽糞便的不合理施用。在畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中所使用的動(dòng)物飼料往往含有較高的重金屬，導(dǎo)致畜禽糞便中的重金屬含量也較高，而這些未經(jīng)處理過(guò)的畜禽糞便常常被當(dāng)作“綠肥”施用到農(nóng)田中[20-21]。

1.2 農(nóng)田土壤Cd污染現(xiàn)狀

過(guò)去30年來(lái)，隨著工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展，大量的重金屬被排放到土壤環(huán)境中。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)家和地方政府陸續(xù)開(kāi)展了針對(duì)不同區(qū)域的土壤重金屬污染調(diào)查監(jiān)測(cè)工作，但大多數(shù)集中在工礦企業(yè)周邊、污灌地區(qū)及城郊農(nóng)用地等，關(guān)于我國(guó)系統(tǒng)性的農(nóng)田重金屬污染情況尚未見(jiàn)報(bào)道[22]。盡管如此，根據(jù)不同尺度或地區(qū)的研究報(bào)道，我國(guó)大部分地區(qū)普遍存在不同程度的土壤Cd污染問(wèn)題，其中以西南、中南、長(zhǎng)江三角洲及珠江三角洲等地區(qū)污染最為突出[23]。據(jù)估計(jì)，我國(guó)約有2 000萬(wàn)hm2的耕地受到重金屬Cd和Pb的污染，其中Cd污染耕地面積達(dá)1 300萬(wàn)hm2[24-25]。也有研究指出，我國(guó)農(nóng)田土壤中的Cd平均以0.004 mg/（kg·a）的速度增長(zhǎng)，遠(yuǎn)高于歐洲地區(qū)土壤中Cd的增長(zhǎng)速度[0.000 33 mg/（kg·a）]，在Cd輸入與輸出比例維持不變的情況下，到21世紀(jì)中期土壤中Cd濃度將增加1倍[12]。宋偉等[26]對(duì)我國(guó)138個(gè)典型區(qū)域的耕地土壤重金屬數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了收集分析，結(jié)果表明，有16.66%的耕地受到了重金屬污染，耕地土壤Cd污染概率為25.20%，遠(yuǎn)高于其余幾種重金屬元素。ZHANG等[27]收集了486篇關(guān)于我國(guó)耕地土壤Cd含量的研究，分析表明，我國(guó)耕地土壤平均含Cd量為0.27 mg/kg，南方地區(qū)耕地Cd含量高于北方，且Cd含量較高的區(qū)域多集中于受礦山、冶煉及污灌等影響的區(qū)域。LIU等[28]通過(guò)文獻(xiàn)檢索方式收集了我國(guó)22個(gè)省份187個(gè)水稻土重金屬數(shù)據(jù)，分析表明：水稻土中Cd平均值為0.45 mg/kg，其中湖南省水稻土平均含Cd量最高（1.12 mg/kg），其次為廣東（0.92 mg/kg）、四川（0.86 mg/kg）等地。盡管這些研究結(jié)果具有點(diǎn)位特異性，且研究區(qū)域往往集中于受重金屬污染區(qū)域，不能代表我國(guó)整體的農(nóng)田土壤Cd分布范圍，但總體來(lái)看，我國(guó)農(nóng)田土壤Cd污染的形勢(shì)較為嚴(yán)峻。

2 Cd污染農(nóng)田土壤安全利用現(xiàn)狀

鑒于我國(guó)人均耕地資源較少，為了滿足糧食生產(chǎn)的需要，污染耕地不可能像工業(yè)污染場(chǎng)地一樣來(lái)全面進(jìn)行修復(fù)治理，且我國(guó)目前針對(duì)大面積農(nóng)田污染治理的技術(shù)儲(chǔ)備相對(duì)薄弱，因此，基于技術(shù)儲(chǔ)備和資金投入的考慮，針對(duì)大面積中輕度Cd污染農(nóng)田土壤的防治工作主要從安全利用的角度出發(fā)，采用Cd低積累作物品種篩選、原位鈍化技術(shù)、農(nóng)藝措施調(diào)控及綜合防控-安全利用模式等技術(shù)措施，既充分利用耕地資源，又可避免農(nóng)產(chǎn)品可食部分Cd超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。

2.1 Cd低積累作物品種篩選

不同作物及同一作物的不同品種對(duì)Cd的吸收、富集能力存在很大差異。以水稻為例，盡管水稻基因型不是唯一的影響因素，氣候、降雨等因素也會(huì)影響水稻對(duì)Cd的吸收、富集能力[29]，但就目前的研究結(jié)果來(lái)看，秈稻對(duì)Cd的富集能力一般高于粳稻，雜交稻比常規(guī)稻（非雜交稻）更容易富集Cd[30-31]。根據(jù)PINSON等[32]對(duì)田間采集的1 763種不同基因型水稻的調(diào)查結(jié)果，在淹水與非淹水情況下水稻籽粒Cd含量呈現(xiàn)41倍及154倍的差異。CAO等[33]對(duì)浙江省12個(gè)地區(qū)的158個(gè)水稻樣品的分析結(jié)果表明，不同品種水稻Cd含量存在顯著性差異，其中秀水817及嘉優(yōu)08-1具有Cd低積累特征。DUAN等[34]在湖南省和浙江省開(kāi)展的2年定位監(jiān)測(cè)試驗(yàn)表明，471份常規(guī)水稻品種對(duì)Cd富集量呈現(xiàn)10～32倍的差異，并篩選出8種低Cd積累品種。

現(xiàn)有研究表明，通過(guò)篩選Cd低積累水稻品種可以實(shí)現(xiàn)輕中度Cd污染農(nóng)田土壤的安全利用，但品種篩選從實(shí)驗(yàn)室到田間小區(qū)尺度再到大田應(yīng)用的過(guò)程耗時(shí)較長(zhǎng)，且不同地區(qū)篩選出的低Cd品種具有一定的地域種植限制，是否可以全面持續(xù)推廣還有待驗(yàn)證。

2.2 原位鈍化技術(shù)

原位鈍化技術(shù)是指向土壤中加入一種或多種鈍化劑，促進(jìn)土壤中的重金屬發(fā)生吸附、沉淀、絡(luò)合、離子交換及氧化還原等一系列反應(yīng)，通過(guò)改變土壤中重金屬形態(tài)及降低重金屬在土壤中的有效性，從而減少作物對(duì)重金屬的吸收，以達(dá)到污染土壤安全利用的目的[35]。影響土壤中Cd有效性的因素包括土壤pH、氧化還原電位、有機(jī)質(zhì)、土壤質(zhì)地及共存離子等[36-40]，基于這些影響因素，目前已研發(fā)并應(yīng)用的鈍化劑主要包括無(wú)機(jī)類鈍化劑、有機(jī)類鈍化劑及新型鈍化劑等。無(wú)機(jī)類鈍化劑主要包括硅鈣材料（石灰、赤泥、硅酸鹽類礦物等）、含磷材料（磷灰石、磷酸二氫鈣等）及黏土礦物（海泡石、膨潤(rùn)土等），主要通過(guò)調(diào)節(jié)土壤酸堿度及與Cd發(fā)生拮抗、吸附、絡(luò)合、共沉淀等作用降低重金屬離子的活性。有機(jī)類鈍化劑，如秸稈、城市污泥、動(dòng)物糞肥等，施用于土壤后可以增加土壤有機(jī)質(zhì)及陽(yáng)離子交換量（cation exchange capacity,CEC），進(jìn)而增強(qiáng)土壤對(duì)Cd的吸附作用，同時(shí)有機(jī)物料對(duì)Cd也有一定的絡(luò)合作用。此外，還有一些新型鈍化劑，如生物炭、納米材料等，這類鈍化劑由于具有極為豐富的比表面積及孔隙結(jié)構(gòu)，同時(shí)含有植物生長(zhǎng)所需的大量及微量元素，對(duì)Cd污染土壤有較好的修復(fù)效果。然而，這類鈍化劑生產(chǎn)成本過(guò)高，用量較大，可能存在二次污染的風(fēng)險(xiǎn)，因此其實(shí)際應(yīng)用受到限制。

原位鈍化技術(shù)相對(duì)于其他技術(shù)具有操作簡(jiǎn)便、見(jiàn)效快等特點(diǎn)，然而，目前對(duì)鈍化技術(shù)的研究多集中于實(shí)驗(yàn)室研究階段，盡管已有部分大田試驗(yàn)研究，但仍缺乏大田應(yīng)用的長(zhǎng)期效果評(píng)估研究，且針對(duì)不同鈍化劑的使用規(guī)范和規(guī)程還有待進(jìn)一步研究。

2.3 農(nóng)藝措施調(diào)控

農(nóng)藝調(diào)控是指利用農(nóng)藝措施對(duì)土壤中的重金屬有效性進(jìn)行調(diào)控，減少重金屬向作物可食部分的轉(zhuǎn)移，從而保障農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)受污染耕地安全利用，主要包括調(diào)節(jié)土壤理化性狀、科學(xué)管理水分及施用功能性肥料等措施。土壤淹水與排水會(huì)改變土壤氧化還原電位，進(jìn)而影響土壤Cd的形態(tài)及有效性。與常規(guī)灌溉相比，在全生育期淹水條件下土壤氧化還原電位大幅降低，土壤中硫酸鹽被還原為硫化物，進(jìn)而與Cd結(jié)合形成CdS沉淀[41]。研究表明，在輕中度及部分重度Cd污染農(nóng)田土壤中，全生育期淹水處理可以使水稻糙米含Cd量降至0.2 mg/kg以下[42-44]。施肥對(duì)作物吸收Cd的影響也不容忽視。目前，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)存在施肥結(jié)構(gòu)單一且過(guò)量施用的問(wèn)題，尤其是銨態(tài)氮肥的長(zhǎng)期過(guò)量施用導(dǎo)致農(nóng)田土壤加速酸化，使得作物對(duì)重金屬的吸收量增加。以硝態(tài)氮肥替代銨態(tài)氮肥可提高作物根系土壤pH，降低根際土壤Cd的有效性，減少作物對(duì)Cd的吸收[45]。此外，含鉀、硅、鈣、錳、鐵等元素的功能性肥料對(duì)作物吸收Cd也有一定的抑制作用。近年的研究結(jié)果表明，在輕中度Cd污染酸性水稻土中，施用螯合態(tài)鐵肥可以將水稻糙米中的含Cd量顯著降低至0.2 mg/kg以下，且可以增加稻米中的Fe含量，達(dá)到稻米安全生產(chǎn)與品質(zhì)提升的“雙贏”目標(biāo)[46]。土壤錳（Mn）與水稻吸收轉(zhuǎn)運(yùn)Cd也密切相關(guān)。研究指出，土壤中無(wú)定形Mn含量過(guò)低會(huì)引起稻米Cd富集風(fēng)險(xiǎn)升高，提升無(wú)定形Mn含量可顯著降低稻米Cd富集風(fēng)險(xiǎn)，大田試驗(yàn)也表明，增施Mn肥可以有效降低稻米Cd超標(biāo)率[47]。

農(nóng)藝措施調(diào)控對(duì)土壤環(huán)境的破壞及潛在風(fēng)險(xiǎn)較小，更適宜進(jìn)行大面積推廣應(yīng)用，但其長(zhǎng)期可持續(xù)應(yīng)用效果還有待進(jìn)一步的大田試驗(yàn)驗(yàn)證。

2.4 綜合防控-安全利用模式

在部分土壤污染成因復(fù)雜、土壤Cd濃度較高的情況下，單一的阻控措施難以保障糧食安全生產(chǎn)，采用多種措施綜合防控更為有效。根據(jù)LIANG等[48]和CHEN等[49]在湖南的田間試驗(yàn)結(jié)果，原位鈍化技術(shù)結(jié)合Cd低積累水稻可以保障Cd污染土壤安全利用及水稻的安全生產(chǎn)。LI等[42]研究表明，單一施用坡縷石難以將糙米含Cd量降至0.2 mg/kg以下，結(jié)合水分管理（持續(xù)灌溉）可以保障稻米安全生產(chǎn)。近年來(lái)，在湖南長(zhǎng)株潭Cd污染稻田開(kāi)展的“VIP+n”模式對(duì)我國(guó)農(nóng)田Cd污染修復(fù)治理提供了經(jīng)驗(yàn)和借鑒。

3 Cd污染農(nóng)田土壤在安全利用過(guò)程中存在的問(wèn)題

3.1 區(qū)域差異顯著

由于土壤類型、土壤Cd背景值、Cd污染成因及積累過(guò)程等多種因素的差異，從田塊尺度到區(qū)域尺度的農(nóng)田土壤Cd污染均存在較強(qiáng)的空間異質(zhì)性[50]。此外，不同地方的土地利用類型及農(nóng)作物品種不盡一致，現(xiàn)有的污染防治技術(shù)及模式在實(shí)際應(yīng)用時(shí)也因地而異。因此，我國(guó)農(nóng)田土壤Cd污染及安全利用技術(shù)的應(yīng)用效果均呈現(xiàn)顯著的區(qū)域差異。

3.2 源頭管控不足

源頭管控是遏制土壤污染趨勢(shì)及開(kāi)展土壤污染防治的前提。由于農(nóng)田土壤Cd污染成因復(fù)雜，往往受到多個(gè)因素的影響，如大氣沉降、污水灌溉、固廢應(yīng)用等，且土壤污染是一個(gè)時(shí)空變化的過(guò)程，因此，如何精確地找出污染來(lái)源并進(jìn)行源頭管控尚有一定難度。此外，現(xiàn)階段有關(guān)農(nóng)田土壤Cd污染的研究工作多集中于末端治理環(huán)節(jié)，缺乏在源頭管控方面的研究及應(yīng)用。

3.3 過(guò)程攔截不到位

3.3.1 農(nóng)業(yè)投入品的安全與二次污染問(wèn)題

目前，市場(chǎng)上的農(nóng)業(yè)投入品類型繁多，包括化肥農(nóng)藥、鈍化劑和土壤調(diào)理劑等，而人們很少關(guān)注農(nóng)業(yè)投入品本身含有的無(wú)機(jī)、有機(jī)及抗生素等污染物。已有報(bào)道指出，礦物磷肥、有機(jī)肥（尤其是畜禽糞便）等本身的重金屬含量過(guò)高，較為突出的是重金屬元素Cd，長(zhǎng)期施用含Cd的肥料會(huì)導(dǎo)致土壤中的Cd含量升高[50]。此外，部分鈍化劑來(lái)自于城市污泥、畜禽糞便、工業(yè)廢棄物等原料的二次加工，用于Cd污染農(nóng)田土壤修復(fù)尚存在二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。

3.3.2 化肥過(guò)量施用問(wèn)題

我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)長(zhǎng)期面臨著化肥使用過(guò)量和養(yǎng)分利用效率低等問(wèn)題。研究表明，我國(guó)主要糧食作物（水稻、玉米和小麥）對(duì)氮肥的利用率僅為27.5%[51]。此外，由于化學(xué)氮肥的長(zhǎng)期過(guò)量施用導(dǎo)致我國(guó)農(nóng)田土壤加速酸化，從而使土壤中Cd等重金屬的活性增加，農(nóng)作物對(duì)Cd的吸收量增加，因此，由化肥過(guò)量施用引起的土壤酸化問(wèn)題也是導(dǎo)致我國(guó)南方地區(qū)Cd大米產(chǎn)生的原因之一[52]。

3.3.3 農(nóng)田灌溉水的有效保障問(wèn)題

土壤含水量變化會(huì)影響農(nóng)作物生長(zhǎng)及其對(duì)Cd的吸收，且淹水可以有效降低水稻對(duì)Cd的富集量。研究指出，氣候干旱、降雨減少時(shí)，土壤含水量不足導(dǎo)致水稻Cd超標(biāo)嚴(yán)重[29,53]，而降雨充沛時(shí)水稻Cd含量有較為明顯的下降[49,54]。我們?cè)谡憬∧虫?zhèn)的大田試驗(yàn)結(jié)果表明，夏季降雨量不足時(shí)，保障充足的灌溉水可以有效地降低糙米Cd含量（數(shù)據(jù)未發(fā)表）。因此，農(nóng)田灌溉水的有效保障也是確保農(nóng)產(chǎn)品安全的關(guān)鍵因素。

3.4 末端治理技術(shù)的局限性

3.4.1 低Cd作物品種篩選的局限性

目前，關(guān)于Cd低積累水稻品種的篩選已有較多研究，從實(shí)驗(yàn)室到田間尺度下的研究表明，通過(guò)篩選并種植Cd低積累水稻可以保障水稻安全生產(chǎn)。我們?cè)谡憬∧虫?zhèn)開(kāi)展的大田研究結(jié)果表明，在中度Cd污染水稻土上種植Cd低積累水稻品種（甬優(yōu)538）后，稻米含Cd量可由超標(biāo)降至0.2 mg/kg以下，能夠滿足稻米安全生產(chǎn)的要求（數(shù)據(jù)未發(fā)表）。然而，由于我國(guó)農(nóng)田土壤Cd污染區(qū)域差異顯著，不同地方的土壤類型、氣候特征、作物品種等差異明顯，且存在農(nóng)作物品種更新?lián)Q代較快等問(wèn)題，有時(shí)篩選出的低Cd品種不具有推廣性及穩(wěn)定性。

3.4.2 鈍化劑的安全性、穩(wěn)定性及時(shí)效性

目前，原位鈍化技術(shù)應(yīng)用最多的材料主要是無(wú)機(jī)類鈍化劑。相較于有機(jī)類、微生物類及新型鈍化劑，無(wú)機(jī)類鈍化劑具有見(jiàn)效快、操作簡(jiǎn)便、成本相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)。然而，關(guān)于原位鈍化技術(shù)的研究多集中于鈍化材料對(duì)Cd污染土壤的鈍化效果方面，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)還應(yīng)著重考慮鈍化材料的安全性，長(zhǎng)期施用鈍化劑是否會(huì)給土壤帶來(lái)二次污染，以及是否會(huì)造成土壤理化性質(zhì)的變化，不利于土壤的生態(tài)健康；還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)成本及用量等問(wèn)題，成本較高且用量大的鈍化劑不易于操作且難以被農(nóng)民接受；同時(shí)，還應(yīng)重視鈍化材料的穩(wěn)定性及時(shí)效性。

3.4.3 農(nóng)作物秸稈還田問(wèn)題

在我國(guó)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，作物秸稈還田是秸稈綜合利用和增加土壤有機(jī)質(zhì)及CEC的主要措施。研究表明，我國(guó)秸稈年均產(chǎn)量達(dá)4.5億t，其中直接還田量占30%左右[55]。但由于受重金屬污染農(nóng)田土壤中生產(chǎn)的作物秸稈重金屬含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其籽粒中的含量，部分作物可以高達(dá)10倍以上，因此作物秸稈直接還田會(huì)將作物吸收的重金屬重新帶入土壤中，導(dǎo)致修復(fù)效率大大降低。

3.5 修復(fù)治理評(píng)價(jià)機(jī)制缺失

目前，我國(guó)農(nóng)田土壤Cd污染防治工作側(cè)重于相關(guān)理論與技術(shù)的研究，缺乏針對(duì)不同技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的效果評(píng)估機(jī)制，且現(xiàn)有技術(shù)多是從保障農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)的角度出發(fā)，并未兼顧農(nóng)產(chǎn)品及土壤質(zhì)量的整體變化。例如，化學(xué)鈍化是目前輕中度Cd污染農(nóng)田土壤安全利用采用的主要技術(shù)，在保障農(nóng)產(chǎn)品可食部分安全的同時(shí)也會(huì)引起鈣（Ca）、鎂（Mg）和錳（Mn）等中微量營(yíng)養(yǎng)元素的缺失，造成農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降[56]。此外，從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度考慮，鈍化劑的施用勢(shì)必會(huì)引起土壤理化性質(zhì)發(fā)生改變，從而影響土壤環(huán)境及肥力質(zhì)量等。

4 農(nóng)田土壤Cd污染防治對(duì)策

當(dāng)前，我國(guó)農(nóng)田土壤重金屬污染問(wèn)題已經(jīng)制約了經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展及生態(tài)文明建設(shè)。自2015年以來(lái)，黨中央和國(guó)務(wù)院陸續(xù)出臺(tái)了《全國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃（2015—2030年）》《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》和《中華人民共和國(guó)土壤污染防治法》等文件?？梢?jiàn)，土壤污染防治工作逐步受到了國(guó)家的高度重視。同時(shí)，我國(guó)在農(nóng)田土壤Cd污染防治方面的研究已取得一定成效，但尚存在技術(shù)零散、集成度低、難以推廣等問(wèn)題。因此，結(jié)合我國(guó)國(guó)情、農(nóng)田土壤Cd污染現(xiàn)狀和安全利用過(guò)程中存在的問(wèn)題，建議對(duì)農(nóng)田土壤Cd污染防治應(yīng)重視并加強(qiáng)以下幾方面的工作，從而全面推進(jìn)我國(guó)農(nóng)田土壤Cd污染防治工作。

4.1 建立分區(qū)分類污染防治體系

鑒于我國(guó)農(nóng)田土壤Cd污染區(qū)域差異顯著，應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)并支持地方政府建立區(qū)域土壤污染防治體系，在全國(guó)土壤污染防治工作的標(biāo)準(zhǔn)和基礎(chǔ)上，結(jié)合地方土壤污染特征，因地制宜地制定地方土壤污染防治法律法規(guī)及相關(guān)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[50]。在建立分區(qū)修復(fù)治理策略的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實(shí)行分類管控。在制定具體的土壤安全利用策略時(shí)，充分考慮土壤類型、耕作制度、土壤Cd與農(nóng)作物吸收的耦合機(jī)制，結(jié)合不同技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，篩選并制定最佳的Cd污染農(nóng)田土壤安全利用模式，充分體現(xiàn)“一區(qū)一策”及“一土一策”的防治理念。

4.2 重視污染源解析與源頭管控

定性識(shí)別污染源并量化各源類對(duì)土壤Cd的貢獻(xiàn)是開(kāi)展土壤污染防治的前提。因此，應(yīng)根據(jù)農(nóng)田土壤Cd污染特征，結(jié)合Pb、Cd等重金屬同位素指紋特征分析、多元統(tǒng)計(jì)分析、源解析受體模型和貝葉斯不確定分析等技術(shù)定性識(shí)別污染物來(lái)源和定量解析污染來(lái)源貢獻(xiàn)。只有在摸清污染源的基礎(chǔ)上開(kāi)展源頭管控，嚴(yán)格切斷污染來(lái)源，減少農(nóng)田污染物的輸入，才能保障后續(xù)的治理修復(fù)措施有效的發(fā)揮作用[57]。

4.3 規(guī)范農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程管理

現(xiàn)階段，我國(guó)陸續(xù)出臺(tái)和發(fā)布了《農(nóng)用地土壤環(huán)境管理辦法（試行）》《中華人民共和國(guó)土壤污染防治法》等文件，強(qiáng)調(diào)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)科學(xué)、合理的使用農(nóng)業(yè)投入品。然而，關(guān)于農(nóng)業(yè)投入品的安全標(biāo)準(zhǔn)及使用規(guī)范尚未成文。因此，應(yīng)當(dāng)盡快制定農(nóng)業(yè)投入品及農(nóng)田灌溉用水等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)程，以適應(yīng)土壤污染防治的要求，保障土壤生態(tài)健康，實(shí)現(xiàn)土壤的可持續(xù)利用。

鑒于銨態(tài)氮肥的長(zhǎng)期過(guò)量施用導(dǎo)致土壤酸化，應(yīng)逐步減少銨態(tài)氮肥的施用量，增加有機(jī)肥的施用量。此外，肥料合理施用應(yīng)根據(jù)土壤地力狀況、元素豐缺情況和作物需肥規(guī)律，通過(guò)基肥加多次追肥方式合理配置施肥方案，合理減量施用氮肥，平衡施用有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)混肥，合理補(bǔ)充作物所需中微量元素，全面提高作物肥料利用效率。

作物生產(chǎn)應(yīng)當(dāng)重視農(nóng)田灌溉水的有效保障問(wèn)題，尤其是在水資源缺乏或灌溉不方便的地區(qū)，這是實(shí)現(xiàn)Cd污染農(nóng)田土壤安全利用的前提。

4.4 技術(shù)完善、集成與應(yīng)用

針對(duì)Cd低積累作物篩選的局限性，徐建明等[22]提出，應(yīng)建立不同作物的重金屬低積累品種資源庫(kù)，并分類制定其栽培調(diào)控措施及田間應(yīng)用規(guī)范。因此，針對(duì)糧食作物的Cd低積累品種篩選工作應(yīng)當(dāng)考慮品種的區(qū)域特色及穩(wěn)定性，從當(dāng)?shù)刂魍破贩N中進(jìn)行篩選更符合實(shí)際的生產(chǎn)情況，也易于被農(nóng)民接受及推廣。

建立鈍化劑產(chǎn)品建議使用名錄，加快鈍化劑的機(jī)械化應(yīng)用。首先，從鈍化劑的安全性、經(jīng)濟(jì)性等方面考量各類鈍化劑的實(shí)用性，選擇安全、經(jīng)濟(jì)、易于推廣應(yīng)用的鈍化劑；其次，結(jié)合不同區(qū)域的土壤污染特征，明確與其相適用的鈍化劑種類、施用時(shí)間及施用量，并關(guān)注鈍化劑的時(shí)效性。在此基礎(chǔ)上建立鈍化劑產(chǎn)品建議使用名錄。此外，目前鈍化劑的施用主要以人力為主，成本高且施用過(guò)程中易對(duì)人體安全造成一定的影響，因此，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)鈍化劑施用機(jī)械設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用。

在對(duì)Cd污染農(nóng)田土壤進(jìn)行安全利用的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)農(nóng)作物秸稈進(jìn)行移除并適當(dāng)處理，以實(shí)現(xiàn)資源化利用。例如，可將秸稈進(jìn)行炭化處理后還田，既可以改良我國(guó)南方土壤酸化問(wèn)題，同時(shí)又提高了土壤有機(jī)質(zhì)及CEC，進(jìn)而提升土壤肥力。

此外，現(xiàn)階段的各種防治技術(shù)較為單一，且較多集中在實(shí)驗(yàn)室或田間小區(qū)尺度上，存在技術(shù)耦合集成度低、實(shí)際應(yīng)用及推廣難度大等問(wèn)題。因此，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)農(nóng)田土壤Cd污染防治技術(shù)的研發(fā)，創(chuàng)建高效、低成本、環(huán)境友好的修復(fù)治理技術(shù)，同時(shí)應(yīng)注重對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)化集成研發(fā)，對(duì)尚處于研究階段的措施進(jìn)行工程化改造，鼓勵(lì)企業(yè)加強(qiáng)重大集成技術(shù)與設(shè)備研發(fā)的力度，推動(dòng)修復(fù)治理技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化與工程化。

4.5 建立健全的防治效果評(píng)估機(jī)制

不同的防治技術(shù)側(cè)重點(diǎn)不同，其應(yīng)用效果也不盡一致。在對(duì)各類技術(shù)的應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)估時(shí)，應(yīng)當(dāng)兼顧土壤及農(nóng)產(chǎn)品兩者的協(xié)同關(guān)系，建立健全的防治效果評(píng)估機(jī)制。從土壤理化性質(zhì)變化、土壤微生物健康及土壤肥力等方面評(píng)估土壤環(huán)境質(zhì)量的變化，從農(nóng)產(chǎn)品安全、品質(zhì)及產(chǎn)量等方面評(píng)估農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的變化，例如可以引入良好農(nóng)業(yè)規(guī)范認(rèn)證（good agricultural practices,GAP），從農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境保護(hù)要求及食品安全危害管理等方面評(píng)估各類防治技術(shù)的應(yīng)用效果，以實(shí)現(xiàn)土壤-作物-人體完整生態(tài)體系的良性發(fā)展。