土壤重金属污染的危害及特征

2014年12月1日，有媒体刊发《湖南湘江流域重金属砷超标最高达715倍，官方暂无表态》报道，文中称环保组织“曙光环保”工作人员采集包括土壤样、稻谷样等164个样本，其中郴州三十六湾矿区甘溪河底泥中，砷含量超标715．73倍;郴州三十六湾矿区甘溪村稻田中，镉含量超标206．67倍;岳阳桃林铅锌矿区汀畈村稻田铅含量最高值达1527．8毫克/千克(即每千克含有1．5克)，超标5.093倍。据湖南媒体报道，3日，湖南省环保厅召开新闻发布会，回应称，报道标题从“湘江流域重金属污染区”逐步演变为“湘江流域”，以点带面、以偏概全，是虚假新闻。湖南省环保厅还指“曙光环保”监测方法不科学，质疑其数据的合法性和准确性。长期致力于土壤重金属污染研究的广东省生态环境与土壤研究所研究员陈能场给澎湃新闻发来这篇文章，陈能场认为，缺乏对土壤重金属数据的科学解读应该是造成“谈重金属色变”的主要原因。全文如下:

土壤重金属超标几百倍，这种新闻一出来就足够吸引眼球，令普罗大众震惊。事实上土壤重金属的数据解读是个极为困难的事情，这也是土壤污染调查曾经被视为“保密”的原因之一。

早在大学上“土壤农业化学分析”这门课时，老师就谆谆教导我们在进行土壤分析时，采样误差会远远大于分析误差，这是因为土壤本身的不均一性，所采集的土壤样品存在着代表性问题。在土壤重金属分析中，测定方法也很关键，早在2012年美国曾经有一位大学教授用XRF测定来自亚洲的大米含铅超高，并将此结果提交给美国化学学会发表且接受BBC采访，但后来这个结果因为不可重复，文章撤销了，也成为一个笑柄。且不说大米测定的笑话了，说说如何看待土壤的重金属数据超标的问题。土壤污染数据的解读比数据测定远远来得复杂。

(1)重金属在土壤中以各种形态和价态存在。各种重金属、同一种的不同形态、不同价态不仅毒性不同，在土壤中的物理、化学和生物学的行为也不同，在土壤—受体(作物、人体、动物)中的迁移能力也不同。不谈及重金属的形态、价态和曝露途径，土壤重金属的数据其实是个“死”数据。重金属本身就是环境中的一种客观存在，看到污染超标多少倍而受到惊吓其实是不必要的。

(2)土壤重金属污染问题必须和粮食安全和人体健康联系起来。食物链污染是土壤重金属带来人体健康风险最主要的途径，土壤重金属污染问题的解析必须和人体健康、粮食中重金属超标等联系起来考虑才有意义，根植于以上三者相关关系的政策和治理才能得到最有效、最经济地确保粮食安全和人体健康。同时粮食重金属的积累问题涉及品种问题、土壤自身的条件和污染特征、甚至气候和大气污染物等等。土壤重金属污染本身的确是个问题，但粮食安全、人体健康问题是更大的问题。

(3)土壤污染倍数的判断是基于标准基础上的判断。土壤污染倍数的意义本身受到标准使用的范围、标准本身的合理性的制约。我国的土壤环境质量标准制定于1995年，根据土壤应用功能和保护目标，划分为三类:Ⅰ类为主要适用于国家规定的自然保护区(原有背景重金属含量高的除外)、集中式生活饮用水源地、茶园、牧场和其他保护地区的土壤，土壤质量基本上保持自然背景水平;Ⅱ类主要适用于一般农田、蔬菜地、茶园果园、牧场等到土壤，土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染;Ⅲ类主要适用于林地土壤及污染物容量较大的高背景值土壤和矿产附近等地的农田土壤(蔬菜地除外)。土壤质量基本上对植物和环境不造成危害和污染。目前公认这套全国划一的标准早已不合时宜。用它来作判断标准其实仅能用来作参考而已，而很多研究或报道用这套标准甚至用Ⅱ类标准来判断底泥等土壤外的环境物质则是显得张冠李戴，当然这恐怕是处于找不到底泥重金属含量的判断标准下的无奈之举。以镉为例，用农业生产的耕地镉标准来判断日本的耕地，则日本的耕地土壤几乎全部都超标，而用台湾的农田土壤的镉标准来判断中国大陆的耕地，则中国大陆的土壤镉超标的百分数将大大降低，当然这并非说中国大陆土壤不存在镉的问题，相反从食物链传递和人体健康风险来看，中国大陆耕地土壤的最大的重金属隐患就是镉。

(4)农业生产中，土壤重金属的风险性很大程度上决定于重金属的有效性，而后者又在很大程度上受制于土壤本身的性质。世界上土壤镉含量最高的矿区当属英国Shipham矿区，镉含量高达998毫克/千克，按照我国的土壤环境质量标准，其超标3326倍。但其并没有带来很大的人体健康效应，但与之相反日本痛痛病区土壤镉最高在6毫克/千克，大宝山“癌症村”土壤镉含量最高不到1毫克/千克。之所以有如此大的差别在于英国的矿区是碱性矿区，同时矿体主要是碳酸锌，而日本的是单纯的铅锌矿，大宝山矿是铁铜矿且含有大量的硫，这些物质大量进入下游的土壤在干旱条件下会造成强烈的酸性。

(5)重金属在土壤中的含量具有高度的不均一性，有时受到灌溉的影响，一块田的进水口和出水口都可以相差好几倍或者几十倍，受到翻动或者犁耙的影响上下层也可以相差好几倍。因此在土壤样品采集时需要多点采样或者多点混合采样以取得可靠的含量指标。

近年来，我国的土壤污染问题被炒得火热，甚至造成一定程度上的恐慌。这30年快速的经济发展和环保措施不配套固然带来了强度污染，给土壤带来了重金属等污染物的积累，但缺乏对土壤重金属数据的科学解读应该是造成“谈重金属色变”的主要原因。当然土壤问题不单单就是个污染问题，粮食安全问题更不单单受制于土壤污染问题本身，本文在此不展开深入讨论。