云南省農(nóng)用地土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)建立的思考及建議

郎笛，王宇琴，張芷夢(mèng)，陶健橋

昆明理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，云南省土壤固碳與污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明 650500

土壤環(huán)境是國(guó)家資源環(huán)境安全保障體系的重要部分，它與水、大氣和生物等環(huán)境要素緊密相關(guān)，直接關(guān)系到環(huán)境質(zhì)量、生態(tài)安全和人體健康[1]。其中，農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量與人們的關(guān)系更為密切，不僅是保證食品質(zhì)量安全的源頭，也是環(huán)境污染物暴露的途徑。隨著工業(yè)化、城市化和農(nóng)業(yè)集約化的快速發(fā)展，大量未經(jīng)處理的污染物向土壤中轉(zhuǎn)移，并在自然因素的作用下匯集、殘留于土壤環(huán)境中，導(dǎo)致土壤質(zhì)量直線下滑。因此，亟待完善農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的土壤環(huán)境保護(hù)法規(guī)體系，保障農(nóng)用地土壤環(huán)境安全[2-4]。

土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)家落實(shí)土壤環(huán)境保護(hù)的政策和技術(shù)體現(xiàn)，其對(duì)土壤中的污染物容許量做出規(guī)定，是評(píng)價(jià)和衡量土壤環(huán)境質(zhì)量的標(biāo)尺[5-7]。制定土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的主要依據(jù)是土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)[2]，是指人或其他生物不受土壤中污染物威脅的最大劑量(無作用劑量)或濃度，超過這個(gè)值就會(huì)對(duì)人或者其他生物產(chǎn)生有害的效應(yīng)。農(nóng)用地土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)一般是指土壤中的污染物既不影響農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和生物的生存發(fā)展，又不致使水體污染的閾值[2,8-10]。土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定需要建立綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，需考慮土壤理化性質(zhì)、生態(tài)受體、地下水以及污染物的擴(kuò)散和遷移等眾多環(huán)境因素，同時(shí)還需參考社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、政治和科學(xué)技術(shù)條件等因素[11-17]。我國(guó)幅員遼闊，橫跨多個(gè)氣候帶，地形地貌多樣，土地利用方式和耕作歷史差異大，造成各區(qū)域土壤類型和性質(zhì)差別較大。因此，許多研究者提出土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與大氣和水標(biāo)準(zhǔn)不同，應(yīng)根據(jù)區(qū)域土壤特點(diǎn)，制定更加具體細(xì)致的地級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。地級(jí)標(biāo)準(zhǔn)不僅可以滿足不同地區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)的需要，也可以為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展與完善提供數(shù)據(jù)支撐。

云南地處我國(guó)西南，屬低緯度內(nèi)陸中海拔區(qū)域，立體氣候顯著，紅壤面積占全省土地面積的50%，素有“紅土高原”之稱。云南省結(jié)合氣候優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，正大力發(fā)展高原特色農(nóng)業(yè)，因此，土壤質(zhì)量的保障是其長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的重中之重。云南省常用耕地面積423.01萬hm2，有茶葉、花卉、水果、蔬菜、中藥和咖啡等重點(diǎn)種植產(chǎn)業(yè)?？傮w而言，土地利用方式和農(nóng)作措施多樣，土壤受污染狀況目前未得到系統(tǒng)全面的調(diào)查，農(nóng)藥和化肥帶來的污染應(yīng)充分關(guān)注。盡管少部分農(nóng)業(yè)用地可能受到來自礦區(qū)排放的重金屬污染，但云南省土壤重金屬污染問題不能以偏概全，需要考慮多方面因素影響。2014年我國(guó)原環(huán)境保護(hù)部和國(guó)土資源部公布了《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》，公報(bào)顯示西南地區(qū)重金屬污染土壤范圍較大[18]。云南省礦產(chǎn)資源分布較廣，伴隨而來的是土壤中金屬自然背景值偏高的問題，屬于典型的高背景值土壤地區(qū)。根據(jù)污染土壤的定義，它并不在污染土壤的范疇，如果仍遵循現(xiàn)階段土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，污染土壤面積可能被高估[19]。云南省正在大力推進(jìn)綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展，需要做系統(tǒng)的土壤調(diào)查和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，為建立更為嚴(yán)格和科學(xué)的農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)。本文通過對(duì)我國(guó)土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)體系建立的方法及依據(jù)展開研究，結(jié)合云南省農(nóng)用土壤現(xiàn)狀和特點(diǎn)，提出建立本省農(nóng)用地土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的研究需求及建議。

1 中國(guó)農(nóng)用地土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)體系現(xiàn)狀及存在的不足(Current situation and deficiency of soil environmental standard system for agricultural land in China)

中國(guó)的土壤環(huán)境保護(hù)管理體系建設(shè)起步較晚，2016年出臺(tái)的《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(土十條)標(biāo)志著土壤污染防治工作已納入國(guó)家環(huán)境治理體系[20]，其宗旨是保護(hù)人體健康和生態(tài)安全，并明確提出“系統(tǒng)構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)體系”的要求。為進(jìn)一步完善土壤污染防治工作的制度建設(shè)，2017年頒布了《建設(shè)用地土壤環(huán)境調(diào)查評(píng)估技術(shù)指南》[21]《農(nóng)用地土壤環(huán)境管理辦法(試行)》[22]《污染地塊土壤環(huán)境管理辦法(試行)》[23]，2018年生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB 15618—2018)[24]《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB36600—2018)[25]，2018年8月《中華人民共和國(guó)土壤污染防治法》[26]出臺(tái)，從2019年1月1日起正式實(shí)施?？梢娊?年來，我國(guó)在推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)過程中，正加大力度解決日趨嚴(yán)峻的土壤問題。

2018年8月以前，我國(guó)以《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618—1995)[27]作為土壤環(huán)境保護(hù)工作的基準(zhǔn)。為了貫徹落實(shí)《中華人民共和國(guó)土壤污染防治法》[26]，保護(hù)農(nóng)用地土壤環(huán)境安全，管控農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)，保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、農(nóng)作物正常生長(zhǎng)和土壤生態(tài)環(huán)境，采用GB 15618—2018代替GB 15618—1995實(shí)施，其規(guī)定了農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值和管制值，以及監(jiān)測(cè)、實(shí)施與監(jiān)督要求。《中華人民共和國(guó)土壤污染防治法》[26]第十二條指出“國(guó)務(wù)院生態(tài)環(huán)境主管部門根據(jù)土壤污染狀況、公眾健康風(fēng)險(xiǎn)、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和科學(xué)技術(shù)水平，并按照土地用途，制定國(guó)家土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)土壤污染防治標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)”；“省級(jí)人民政府對(duì)國(guó)家土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)中未作規(guī)定的項(xiàng)目，可以制定地方土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)國(guó)家土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)中已作規(guī)定的項(xiàng)目，可以制定嚴(yán)于國(guó)家土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)的地方土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)”；同時(shí)，國(guó)家支持對(duì)土壤環(huán)境背景值和生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)的研究。隨著科研的深入和管理理念的更新，土壤環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系在以下幾方面有待完善。

1.1 土壤環(huán)境背景值

土壤環(huán)境背景值是判斷土壤是否受污染和污染物累積程度的基礎(chǔ)，土壤背景值的測(cè)定需根據(jù)土壤采樣監(jiān)測(cè)并結(jié)合成土過程判斷。若僅根據(jù)土壤中某一污染物含量來界定土壤的受污染狀況，很多區(qū)高背景值地區(qū)的土壤無法達(dá)標(biāo)[11, 19, 28]。判定土壤受污染程度根據(jù)土壤累積性評(píng)價(jià)更為合理，也就是利用土壤環(huán)境背景值來界定污染物進(jìn)入土壤的含量變化，這樣可以減少無謂的修復(fù)工作和不必要的財(cái)政開支。因此，針對(duì)土壤環(huán)境背景值和生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)的研究，建議制定出有區(qū)分的背景值環(huán)境基準(zhǔn)，合理規(guī)劃土地利用方式?，F(xiàn)階段我國(guó)地方土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的研究較為缺乏，僅福建省于2008年出臺(tái)了《福建省農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染分類標(biāo)準(zhǔn)》(DB35/T 859—2008)[29]。對(duì)于湖南省、云南省和貴州省等重金屬高背景值地區(qū)，如果沒有充分的土壤調(diào)查確定土壤環(huán)境背景值，將難以反映土壤實(shí)際受污染情況。因此，各省份地方土壤環(huán)境背景值的系統(tǒng)完善對(duì)我國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系的建立尤為重要。

1.2 污染物種類

我國(guó)現(xiàn)行的《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB 15618—2018)[24]包含8種無機(jī)元素、2種有機(jī)氯農(nóng)藥和1種多環(huán)芳烴。與其他國(guó)家相比，污染物指標(biāo)相對(duì)較少，特別是農(nóng)藥及有機(jī)污染物，對(duì)保護(hù)土壤生態(tài)安全而言覆蓋面不夠。由于化肥、農(nóng)藥及污灌在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大規(guī)模使用，使得有機(jī)磷、有機(jī)氯和硫化物等污染物在土壤中累積。目前，土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)僅給出六六六和滴滴涕2種有機(jī)氯農(nóng)藥指標(biāo)，硫化物和有機(jī)磷等農(nóng)藥指標(biāo)嚴(yán)重缺乏管控。此外，標(biāo)準(zhǔn)的制定還應(yīng)考慮土壤污染對(duì)水體、大氣等其他環(huán)境介質(zhì)的影響。以加拿大的土壤質(zhì)量指導(dǎo)值為例，標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)苯并[a]芘、五氯苯酚和苯酚等有機(jī)污染物進(jìn)入地下水和大氣中的遷移規(guī)律建模并量化表征。

重金屬作為評(píng)價(jià)土壤污染程度的一項(xiàng)重要指標(biāo)，各國(guó)和地區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)注的重金屬多達(dá)16項(xiàng)(表1)。在我國(guó)現(xiàn)行土壤污染物標(biāo)準(zhǔn)中，重金屬污染指標(biāo)相對(duì)較少，包含8種，并且主要關(guān)注重金屬在土壤中的總量，并未對(duì)重金屬的賦存狀態(tài)進(jìn)行具體的描述。

表1 部分國(guó)家和地區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的重金屬污染指標(biāo)[24,30-37]

土壤中重金屬的總量與生物的吸收量相關(guān)性不大，只有被生物吸收利用的重金屬形態(tài)(即重金屬有效態(tài))才能與生物受重金屬的影響程度形成關(guān)聯(lián)[19]。由于我國(guó)土壤類型差異顯著，重金屬形態(tài)在不同土壤類型中不同，其生物有效性也存在很大的差異，土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)也大相徑庭[38]。故僅以土壤中重金屬總量為依據(jù)來衡量土壤中重金屬污染程度或是以它作為土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)的污染指標(biāo)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的[11,28]。重金屬總量指標(biāo)可以用來評(píng)價(jià)重金屬有效態(tài)含量較高的土壤的污染情況，但對(duì)重金屬有效態(tài)含量低而總量高的土壤并不適用[39-40]。

1.3 生態(tài)毒理研究

我國(guó)土壤環(huán)境保護(hù)的根本目標(biāo)是保護(hù)人體健康和土壤生態(tài)環(huán)境安全。土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)應(yīng)通過健康風(fēng)險(xiǎn)和土壤生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的研究來確立。與國(guó)外制定的土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值的數(shù)據(jù)相比，支撐我國(guó)土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)的研究數(shù)據(jù)較為缺乏。例如，《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選指導(dǎo)值(三次征求意見稿》[41]仍然以國(guó)外環(huán)境基準(zhǔn)研究的篩選值作為主要依據(jù)。現(xiàn)行農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)主要以耕地為主，園地、牧草地參考執(zhí)行。牧草地所采取的生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)并未考慮污染物的食物鏈運(yùn)移?，F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)值的制定方法主要是根據(jù)作物的回歸模型和物種敏感分布法(species sensitivity distributions, SSD)推導(dǎo)土壤閾值，主要以水稻、小麥、玉米和根莖類蔬菜作為受試物種來制定。物種敏感分布方法所采用的生態(tài)受體也僅考慮了農(nóng)作物受體，尚未考慮其他具有生態(tài)環(huán)境敏感性的物種，土壤動(dòng)物及微生物的生態(tài)毒性研究數(shù)據(jù)較為缺乏。

1.4 污染土壤修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)近年來已在污染土壤修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)中開展了一系列工作，并在《中華人民共和國(guó)土壤污染防治法》[26]中指出，對(duì)土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控和修復(fù)，需對(duì)污染土壤的修復(fù)及風(fēng)險(xiǎn)管控效果進(jìn)行評(píng)估。與土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值的確定類似，土壤修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)也需根據(jù)土壤保護(hù)目標(biāo)和土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)的研究結(jié)果來確立。但目前國(guó)家尚未制定關(guān)于污染土壤修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指導(dǎo)[42]。盡管污染土壤修復(fù)技術(shù)研究取得了一定的成果，并出臺(tái)了相應(yīng)的技術(shù)文件，但由于污染土壤修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)并未建立，標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施和監(jiān)管存在很大的難度[43-48]。

2 制定云南省農(nóng)用地土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的建議(Suggestions on establishing soil eco-environmental criteria and quality standards for agricultural land in Yunnan Province)

2.1 增加土壤背景值調(diào)查

云南省金屬礦物種類豐富，有色金屬礦產(chǎn)和開采量均處于全國(guó)領(lǐng)先地位，素有“有色金屬王國(guó)”之稱。1990年出版的《中國(guó)土壤元素背景值》一書對(duì)云南土壤重金屬元素背景值進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)(表2)[49]。對(duì)比全國(guó)土壤元素背景值的算術(shù)平均值和幾何平均值，可觀察到云南省大部分重金屬元素的土壤背景值大于全國(guó)平均值，部分地區(qū)重金屬自然背景值甚至超過國(guó)家農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值，屬于典型的高背景值地區(qū)，這與云南省礦產(chǎn)資源的分布密切相關(guān)[50-51]。

表2 云南省土壤背景值與全國(guó)土壤背景值對(duì)比

土壤元素自然背景值通常采用土壤環(huán)境地球化學(xué)法測(cè)定，主要反映了土壤未受外來物質(zhì)污染的一個(gè)原始情況，根據(jù)成土母質(zhì)分布和土壤類型的特點(diǎn)，采集遠(yuǎn)離已知污染源的具有代表性的土壤樣品，獲得較為可靠的土壤背景值。我國(guó)“七五”期間開展的土壤調(diào)查對(duì)全國(guó)土壤元素背景值做了寬泛的了解，并不能體現(xiàn)云南省土壤的具體狀況?，F(xiàn)階段關(guān)于云南省的土壤環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)仍較為缺乏，因此首要任務(wù)是開展土壤調(diào)查，利用土壤環(huán)境地球化學(xué)法確定各區(qū)域的土壤元素環(huán)境背景值，這是制定土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及合理布局工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等必不可少的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)?？蛇m當(dāng)增加土壤采樣布點(diǎn)范圍，重點(diǎn)覆蓋新開發(fā)或未被調(diào)查的農(nóng)業(yè)種植區(qū)。對(duì)于重金屬背景值特別高的土壤區(qū)域，考慮改變土地利用方式。

2.2 增加重金屬有效態(tài)指標(biāo)

在農(nóng)業(yè)用地中如果檢測(cè)到重金屬背景值偏高的情況，僅以重金屬總量作為污染指標(biāo)監(jiān)測(cè)土壤重金屬是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，重金屬對(duì)生物的危害是由重金屬有效態(tài)所決定[19]。建議在制定農(nóng)用地土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可在現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)上增加重金屬有效態(tài)指標(biāo)，考慮多種重金屬價(jià)態(tài)。但也需注意不能片面強(qiáng)調(diào)植物對(duì)重金屬的吸收利用，富集了一定金屬的植物也不一定會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生威脅，后期還可增加動(dòng)物或人體的吸收效率研究。根據(jù)重金屬在農(nóng)作物不同部位的富集程度不同，也可根據(jù)農(nóng)作物特點(diǎn)細(xì)化種植不同農(nóng)作物的土壤重金屬指標(biāo)，例如小白菜對(duì)鎘元素的富集主要在根部，可主要考慮其莖葉部分重金屬不超標(biāo)下的土壤重金屬指標(biāo)。

云南省外源性土壤重金屬污染主要集中在礦區(qū)、集約化農(nóng)區(qū)和城市郊區(qū)。礦產(chǎn)資源開發(fā)利用方式不當(dāng)是增加土壤重金屬含量的一個(gè)因素。由于先前礦產(chǎn)資源管理體系和體制未規(guī)范，礦產(chǎn)資源開發(fā)方式粗放、礦山生態(tài)環(huán)境破壞等問題給周邊水、空氣和土壤環(huán)境造成了不同程度的影響[52-53]。陳建軍等[54]調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，昆明市西郊工業(yè)區(qū)周邊土壤中的銅、鉛、鎘、汞和砷元素含量都高于當(dāng)?shù)乇尘爸?。由于礦業(yè)的開采，淋溶滲透水及廢水排放可能會(huì)直接污染農(nóng)業(yè)灌溉用水，使得農(nóng)用地土壤重金屬含量增加。嚴(yán)紅梅等[55]對(duì)云南省曲靖市、玉溪市和大理州等工礦業(yè)周邊農(nóng)田及污灌農(nóng)田進(jìn)行抽樣調(diào)查，結(jié)果表明，大米中砷元素含量超標(biāo)嚴(yán)重。集約化農(nóng)區(qū)化肥及農(nóng)藥的過度使用是增加農(nóng)田重金屬污染的主要來源。部分設(shè)施農(nóng)業(yè)土壤已檢出鎘元素含量超標(biāo)，這是由于農(nóng)藥和化肥中攜帶的少量鎘、砷等元素在土壤中累積造成的[56-58]。段永蕙等[58]對(duì)云南大棚土壤重金屬含量進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大棚土壤中重金屬鉛、鋅、鎳和砷含量低于背景值，銅與背景值持平，而汞、鉻和鎘含量則高于背景值。且隨著大棚栽培年限的延長(zhǎng)，由于農(nóng)用化肥和農(nóng)藥的大量投入、耕作強(qiáng)度大和復(fù)種指數(shù)高，也會(huì)使土壤中重金屬含量呈現(xiàn)不同幅度的增長(zhǎng)趨勢(shì)[57]。針對(duì)外源重金屬污染物，應(yīng)采用重金屬總量指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以防止土壤污染進(jìn)一步擴(kuò)大，以總量控制增量，做好土壤污染防控，禁止工業(yè)排放三廢進(jìn)入農(nóng)用地。由于土壤性質(zhì)對(duì)土壤重金屬有效性影響較大，輸入的重金屬在土壤中經(jīng)過遷移轉(zhuǎn)化后其賦存形態(tài)可能會(huì)發(fā)生變化，因此也同樣建議對(duì)重金屬的生物有效性進(jìn)行評(píng)價(jià)，嚴(yán)格保障土壤環(huán)境質(zhì)量安全。

2.3 增加有機(jī)污染物指標(biāo)

高原特色農(nóng)業(yè)是云南省的重要產(chǎn)業(yè)之一，許多農(nóng)產(chǎn)品面向國(guó)際市場(chǎng)，需經(jīng)受更為嚴(yán)格的農(nóng)藥殘留檢測(cè)。但在《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB 15618—2018)[21]中，有機(jī)污染物指標(biāo)僅有六六六、滴滴涕和苯并[a]芘。這3種有機(jī)污染物指標(biāo)并不能全面衡量土壤的有機(jī)污染狀況。土壤中還有其他一些農(nóng)藥，如狄氏劑和有機(jī)磷在土壤中被檢出[59-60]。除草劑的使用和生活垃圾的焚燒所產(chǎn)生的二噁英類物質(zhì)也是嚴(yán)重的污染物來源[61]。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量使用的地膜和棚膜，導(dǎo)致塑化劑類有機(jī)物進(jìn)入土壤，已有研究報(bào)道，鄰苯二甲酸酯在土壤和農(nóng)產(chǎn)品中被普遍檢出[62]。這些有機(jī)污染物都危害著生態(tài)及食品安全。因此，無論是地方還是國(guó)家的土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，都應(yīng)適當(dāng)增加有機(jī)污染物指標(biāo)種類，更全面和科學(xué)地關(guān)注土壤污染問題。

土壤中的有機(jī)污染物除了定性及定量以外，同樣需要對(duì)其進(jìn)行有效態(tài)指標(biāo)的評(píng)估。進(jìn)入土壤中的有機(jī)污染物，會(huì)與土壤中無機(jī)及有機(jī)組分發(fā)生一系列耦合作用，從而影響其生物有效性和遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律[63]。Harris[64]在不同土壤類型和土壤濕度條件下研究殺蟲劑對(duì)昆蟲的毒性影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，殺蟲劑在濕潤(rùn)的砂土中的毒性大于干燥的砂土中，而在有機(jī)土中的毒性遠(yuǎn)小于砂土。這是因?yàn)橛袡C(jī)污染物的生物有效性主要取決于其在土壤中的賦存形態(tài)，以吸附或溶解形式存在于土壤有機(jī)質(zhì)和土壤孔隙水的游離態(tài)更容易被生物吸收利用，而有機(jī)污染物在土壤有機(jī)質(zhì)中的結(jié)合態(tài)及鎖定在土壤組分中的殘?jiān)鼞B(tài)則很難被生物吸收和利用[65]。有機(jī)污染物更易與有機(jī)質(zhì)相結(jié)合，其在土壤組分中存在分配作用。故在確定有機(jī)污染物土壤環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)值時(shí)，應(yīng)考慮其在土壤中的分配作用，將有機(jī)污染物賦存形態(tài)和生物有效性建立關(guān)系，最后結(jié)合物種敏感分布法制定出更合理的有機(jī)污染物指標(biāo)。

2.4 增加人群暴露的健康風(fēng)險(xiǎn)及生態(tài)安全評(píng)估

從環(huán)境毒理學(xué)角度出發(fā)，生物體遭受的污染物暴露來自多種途徑。例如，某重金屬重度污染區(qū)的人群健康流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果表明，該區(qū)域兒童血鉛嚴(yán)重超標(biāo)的根源在于當(dāng)?shù)赝寥乐秀U含量超標(biāo)，含鉛灰塵污染十分嚴(yán)重，塵土和蔬菜是該區(qū)域兒童鉛攝入的主要來源[66]。在考慮人體健康風(fēng)險(xiǎn)的情況下，農(nóng)用地土壤中的污染物在農(nóng)作物體內(nèi)富集，通過食物鏈的暴露途徑影響人體健康。除此之外，還有其他直接或間接的暴露途徑也同樣威脅人體健康安全，例如，人在農(nóng)田耕作時(shí)，污染物通過口腔攝入、皮膚接觸和吸入土壤顆粒等方式被人體攝入。因此，除了檢測(cè)農(nóng)田土壤，還應(yīng)綜合考慮環(huán)境要素、生態(tài)受體及其他暴露途徑判斷污染物來源。

在考慮人體健康風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，還需考慮生態(tài)安全，保護(hù)農(nóng)業(yè)環(huán)境中的重要生態(tài)受體不受損害。加拿大在制定保護(hù)生態(tài)環(huán)境安全的土壤指導(dǎo)值(Environmental Soil Quality Guidelines, SQGE)時(shí)，不僅要確認(rèn)污染物對(duì)生態(tài)受體的威脅，還要考慮食物鏈上每一級(jí)生態(tài)受體的安全及食物鏈安全。在確定云南省地級(jí)土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)時(shí)，可以參照加拿大土壤指導(dǎo)值的建立方法，根據(jù)云南省當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境特點(diǎn)和基礎(chǔ)毒理學(xué)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)本土化。增加對(duì)生態(tài)受體的研究。選取典型的本土生態(tài)受體(作物、家畜和土壤無脊椎動(dòng)物等)，并在此基礎(chǔ)上選取當(dāng)?shù)孛舾形锓N進(jìn)行毒理學(xué)試驗(yàn)收集生態(tài)毒理數(shù)據(jù)，運(yùn)用物種敏感分布法擬合生態(tài)毒理學(xué)數(shù)據(jù)，求出概率分布模型。由于土壤的理化性質(zhì)是影響重金屬生物有效性的關(guān)鍵因素，確定土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)值時(shí)，應(yīng)盡可能采取云南省本土實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)[28]。在缺乏本土生態(tài)毒理數(shù)據(jù)的情況下，可利用其他地區(qū)的生態(tài)毒理學(xué)數(shù)據(jù)，將土壤理化性質(zhì)與污染物的毒害效應(yīng)關(guān)系進(jìn)行量化，歸一化處理生態(tài)毒理學(xué)數(shù)據(jù)，消除土壤理化性質(zhì)差異帶來的影響，體現(xiàn)物種敏感性差異[67]。

2.5 建立與水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的相互關(guān)聯(lián)

土壤環(huán)境與水環(huán)境密切相關(guān)，土壤中的污染物很容易遷移到水環(huán)境中。我國(guó)已有《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GBT 14848—2017)[68]，但該標(biāo)準(zhǔn)僅對(duì)地下水污染情況做監(jiān)測(cè)及評(píng)價(jià)，沒有與其他圈層污染情況形成關(guān)聯(lián)。同時(shí)我國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也相對(duì)獨(dú)立，可能會(huì)出現(xiàn)土壤環(huán)境達(dá)標(biāo)而地下水環(huán)境超標(biāo)的情況。例如，滴滴涕在《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)[69]中，滴滴涕的基準(zhǔn)值為0.001 mg·L-1，而在《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB 15618—2018)[24]中，其風(fēng)險(xiǎn)篩選值為0.10 mg·kg-1。若根據(jù)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)標(biāo)土壤中的污染物濃度相對(duì)于水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)而言嚴(yán)重超標(biāo)。換言之，相較之水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不夠嚴(yán)謹(jǐn)，起不到保護(hù)地下水或其他水環(huán)境不受土壤環(huán)境威脅的作用。水、土環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的相對(duì)獨(dú)立和矛盾，還可能會(huì)為相關(guān)部門監(jiān)管污染方時(shí)埋下糾紛產(chǎn)生的隱患。因此，在建立無論是地方還是國(guó)家農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)聯(lián)合考慮水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，采用地下水保護(hù)目標(biāo)法為土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)值的確定提供參考，對(duì)土壤中的污染物進(jìn)入地下水的容許量進(jìn)行限制，保護(hù)農(nóng)用地下水和與之交匯的地表水。

目前，美國(guó)、加拿大、奧地利、丹麥、德國(guó)、波蘭和瑞典等國(guó)家，在制定土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，均將保護(hù)地下水作為敏感受體或暴露途徑進(jìn)行考慮，進(jìn)而確定其土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)值。運(yùn)用地下水保護(hù)目標(biāo)法制定土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)值，主要依據(jù)地下水水質(zhì)要求達(dá)標(biāo)地點(diǎn)不同而劃分為場(chǎng)內(nèi)和場(chǎng)外2種情況。場(chǎng)內(nèi)指目標(biāo)地點(diǎn)為污染土壤下方地下水，場(chǎng)外指目標(biāo)地點(diǎn)為污染土壤下游地點(diǎn)的地下水[70]。由于國(guó)內(nèi)尚未建立以地下水為目標(biāo)的土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)值，若云南省開展這方面的工作，可借鑒國(guó)外使用的地下水保護(hù)目標(biāo)法，以建立土壤-地下水之間的聯(lián)系。

3 建立云南省農(nóng)用地土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)的方法建議(Methods for setting soil environmental eco-environmental criteria for agricultural land in Yunnan Province)

自20世紀(jì)90年代以來，許多發(fā)達(dá)國(guó)家相繼開展了基于土壤環(huán)境背景值、人體健康風(fēng)險(xiǎn)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的土壤環(huán)境基準(zhǔn)研究。方法體系主要包括：土壤環(huán)境地球化學(xué)法、健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估法、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估法及地下水保護(hù)目標(biāo)法等。在建立云南省農(nóng)用地土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)時(shí)，需先利用土壤環(huán)境地球化學(xué)法確定云南省省內(nèi)土壤中污染物的土壤環(huán)境背景值，繼而開展生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和健康風(fēng)險(xiǎn)的農(nóng)用地土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)研究，并與水環(huán)境建立聯(lián)系，利用地下水保護(hù)目標(biāo)法，推導(dǎo)出全面細(xì)致的土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)值，如圖1所示。為建立一個(gè)更為科學(xué)和嚴(yán)格的地方農(nóng)用地土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)，可重點(diǎn)關(guān)注以下方法。

圖1 云南省農(nóng)用地土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)推導(dǎo)路線

3.1 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估法

20世紀(jì)90年代以來，美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、加拿大、荷蘭和澳大利亞等國(guó)家陸續(xù)制定了土壤篩選值或指導(dǎo)值，為現(xiàn)階段開展土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)研究的國(guó)家和地區(qū)提供了參照。其中大多數(shù)國(guó)家基于人體健康采用健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估法來制定土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)值。健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估法是根據(jù)污染物對(duì)人體健康安全的可接受風(fēng)險(xiǎn)水平，收集毒理學(xué)數(shù)據(jù)、人群特征、病理學(xué)數(shù)據(jù)、活動(dòng)環(huán)境及暴露行為等因素，建立健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型來制定土壤環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)[71]。根據(jù)土地利用方式的不同，所考慮的主要暴露途徑也有所不同，在農(nóng)用地的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過程中，應(yīng)重點(diǎn)考慮食物鏈暴露途徑。

云南省有較長(zhǎng)的礦業(yè)發(fā)展史，可能存在土壤重金屬污染的隱患，建議重點(diǎn)研究重金屬的暴露來源、暴露途徑，明確云南省地區(qū)人體暴露標(biāo)志物和效應(yīng)標(biāo)志物的關(guān)系、生物標(biāo)志物與健康效應(yīng)的關(guān)系及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)參數(shù)，建立人群復(fù)合暴露健康風(fēng)險(xiǎn)與特異性生物標(biāo)志物關(guān)系模型，用以評(píng)估重金屬污染物對(duì)人體的健康風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，還需建立重金屬污染物劑量與人體健康效應(yīng)之間的劑量-效應(yīng)關(guān)系，用以推導(dǎo)土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)。由于健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估法僅以人作為目標(biāo)受體來制定標(biāo)準(zhǔn)，并不能保護(hù)其他物種及生態(tài)系統(tǒng)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展來看，僅采用健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估法并不利于人與自然和諧發(fā)展及保障土壤生態(tài)安全。故在制定云南省農(nóng)用地質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，還需綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估法以確定土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)值。

3.2 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估法

基于土壤生態(tài)安全的保護(hù)目標(biāo)，可運(yùn)用物種敏感分布法對(duì)土壤環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。該方法認(rèn)為不同物種對(duì)污染物的毒性效應(yīng)會(huì)遵循特定概率分布的敏感度差異規(guī)律，利用統(tǒng)計(jì)概率分布函數(shù)來表征生態(tài)物種對(duì)污染物的敏感性分布規(guī)律，并擬合物種敏感度曲線，進(jìn)而外推獲得保護(hù)95%生態(tài)物種的環(huán)境基準(zhǔn)值(hazardous concentration for 5% of species, HC5)或可接受的最大危害物種百分比(potentially affected fraction, PAF)[72]。

土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)是基于生態(tài)毒理試驗(yàn)獲得的毒理學(xué)數(shù)據(jù)通過SSD法來建立的，生態(tài)受體的選取及其對(duì)污染物的敏感度會(huì)直接影響物種敏感度分布推導(dǎo)[73-74]。進(jìn)入土壤中的污染物對(duì)生物的毒性大小取決于其生物有效性，不同物種對(duì)污染物的毒害響應(yīng)各不相同，故借助單一物種的生態(tài)毒理學(xué)數(shù)據(jù)外推其他物種以制定生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)有極大的不確定性。與此同時(shí)，SSD法并未考慮生態(tài)受體間的食物鏈的影響，物種間的關(guān)系及食物鏈引起的間接效應(yīng)值得重點(diǎn)關(guān)注，倘若某生態(tài)受體是食物鏈中關(guān)鍵一環(huán)，卻剛好為可接受損失的5%，則會(huì)導(dǎo)致所得風(fēng)險(xiǎn)水平與實(shí)際相差甚遠(yuǎn)。為建立更為準(zhǔn)確的土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)值，應(yīng)選取多個(gè)生態(tài)物種，采用物種敏感分布法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)[75-76]。同時(shí)，土壤自身的理化性質(zhì)是影響生物有效性的主要因素，因此，還需要考慮土壤理化性質(zhì)與物種敏感度之間存在的差異。目前，我國(guó)關(guān)于土壤生態(tài)毒理學(xué)的系統(tǒng)性研究依然較為薄弱，對(duì)建立用于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的毒理學(xué)數(shù)據(jù)庫還有一段距離，故該方面的研究需求較大。就云南省而言，根據(jù)當(dāng)?shù)靥攸c(diǎn)選取多種典型生態(tài)受體，開展生態(tài)毒理學(xué)研究，將為地方建立生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)提供重要數(shù)據(jù)支撐。

4 結(jié)論與建議(Conclusions and suggestions)

云南省高原特色農(nóng)業(yè)發(fā)展前景廣闊，但也面臨農(nóng)業(yè)用地土壤污染，以及金屬背景值偏高等問題。如何定義土壤污染、評(píng)價(jià)土壤污染風(fēng)險(xiǎn)和制定污染土壤修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)，都應(yīng)建立在系統(tǒng)的土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)之上。首先，圍繞云南省土壤環(huán)境質(zhì)量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)開展系統(tǒng)研究：(1)根據(jù)國(guó)家現(xiàn)有政策，制定云南省土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)體系發(fā)展路線圖；(2)開展更細(xì)致的土壤調(diào)查，運(yùn)用土壤環(huán)境地球化學(xué)法確定各區(qū)域的土壤背景值，了解云南省內(nèi)土壤污染現(xiàn)狀；(3)根據(jù)土壤污染狀況，適當(dāng)增加農(nóng)用地土壤的重金屬及有機(jī)污染物指標(biāo)。其次，科學(xué)制定土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)：(1)調(diào)查特定地區(qū)的人群生活習(xí)慣和土壤污染物綜合暴露特征，建立人群暴露的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法和模型，以制定基于健康風(fēng)險(xiǎn)的土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)；(2)選取多種典型的土壤生態(tài)受體，開展生態(tài)毒理學(xué)研究，利用物種敏感分布法制定土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)；(3)綜合考慮健康風(fēng)險(xiǎn)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，制定適合云南省的農(nóng)用地土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)值。最后，綜合考慮法律法規(guī)、科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及社會(huì)等因素完善云南省農(nóng)用地土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)體系：(1)考慮采用地下水保護(hù)目標(biāo)法建立土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)；(2)在土壤生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上研究并建立污染土壤修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)。