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中领土壤情形质量标准中重金属指标的筛选研究

时间：2017-06-08 泉源：《土壤学报》2014 年第 3 期

我领土壤重金属污染问题十分严重，，，但现在国家的土壤情形质量标准已不顺应目今土壤情形治理的需求，，，在指标系统上主要体现在重金属污染物项目过少，，，对一些新泛起的污染问题无法有用羁系。。。

本研究通过深入调研美国、加拿大、荷兰、德国、澳大利亚、日本、中国台湾和香港等蓬勃国家和地区的土壤情形标准，，，并将他们的重金属指标与我国现行的土壤情形质量标准中的重金属指标举行系统较量剖析，，，提出我领土壤情形质量标准中重金属指标的修订建议。。。主要是要增补六价铬、有机汞等高迫害重金属价态和形态的标准;新增铍、锑、铊、钒等新型重金属污染物的土壤情形质量标准;同时，，，连系石灰(岩)土高配景区土壤，，，探索建设基于有用性的土壤重金属浸提态标准系统;为实现我领土壤重金属污染的危害治理提供科学依据。。。

前言

重金属污染是我国主要的土壤情形污染问题。。。据不完全预计，，，我国受重金属污染的耕地约有1000 万 hm2，，，占18 亿亩(折合1.2 亿 hm2 )耕地的8% 以上，，，每年直接镌汰粮食产量约100 亿kg;同时，，，还保存数以万计的重金属污染矿区和工业企业园地，，，危及饮用水源和人居情形。。。2009 年以来，，，一连爆发与重金属污染相关的损害农业产量、农产品质量、饮用水清静及群众康健的特大情形事务抵达30 多起，，，呈高发态势。。。我国工业化、都会化、农业集约化将一连快速生长，，，差别泉源的含重金属污染物质还将一直进入土壤情形。。。因此，，，要在有用阻止土壤重金属污染源的基础上，，，起劲使用《土壤情形质量标准》举行土壤重金属污染的评价，，，确定污染危害，，，为重金属污染土壤的修复提供治理依据。。。我国现行的1995 年制订的国家《土壤情形质量标准》(GB15618-1995)至今已近20 年，，，已不顺应目今土壤情形治理的需求，，，在指标系统上主要体现在重金属污染物项目过少，，，对一些新泛起的污染问题无法有用羁系。。。2009 年国家情形�；；げ靠萍急曜妓咎岢鲆韵中斜曜季傩行薅�，，，并且在果真征求意见通知中提到了对现行标准中划定的污染物项目调解等问题。。。因此，，，本文希望综合较量蓬勃国家和地区土壤情形标准中重金属的指标系统，，，并比照我领土壤重金属污染保存的问题，，，提出针对土壤重金属标准的指标调解建议，，，为我领土壤情形质量标准的修订提供科学的依据。。。

1 国际土壤情形标准中重金属指标较量

目今，，，许多蓬勃国家和地区均建设了基于危害评估的土壤情形基准与标准系统，，，但差别的国家和地区在标准的名称和定位上有所区别。。。好比，，，美国情形�；；な鸬耐寥郎秆≈岛拖愀鄣厍男薷茨康闹稻匀颂蹇到∥：偷叵滤；；の康闹贫�，，，英国的指导值则主要以人体康健危害为目的制订，，，荷兰的目的值和干预值、加拿大的指导值和澳大利亚的视察值则同时思量了人体康健危害和生态危害，，，德国的触发值和行动值则将人体康健危害、生态危害、饮用地下水三个�；；つ康耐彼剂�。。。在标准应用方面，，，大都国家都有针对工商业和栖身园地的土壤情形标准;同时，，，英国、加拿大、德国、日本和我国台湾地区还制订了针对农业用地(或有作物莳植土壤)的标准。。。

我国现在的《土壤情形质量标准》(GB 15618-1995)主要是针对农业和自然�；；で寥�，，，以土壤情形质量评价为目的。。。只管各个国家和地区在土壤情形标准定位和名称上有所区别，，，但他们均将重金属作为一类主要的污问鼎标列入，，，其指标数最多抵达16 项。。。这也反应了重金属污染已成为普遍的土壤污染问题，，，是现在全球土壤情形治理的重点之一。。。我们也因此将国际上在土壤情形标准相关研究和治理方面较有代表性的9 个国家和地区的重金属指标举行了系统梳理(表 1 )。。。这些国家和地区划分代表北美洲(美国、加拿大)、欧洲(英国、荷兰、德国) 、澳洲( 澳大利亚)和亚洲(日本、中国台湾地区、香港特殊行政区)的土壤情形标准制订情形。。。

1.1 土壤中砷、镉、汞等高迫害重金属普遍受到关注

情形标准制订历程中指标筛选的一个主要依据是污染物的康健与情形效应。。。好比，，，污染物的致死剂量水平、致癌效应、急性毒性效应以及在差别情形介质中的漫衍传输等。。。因此，，，一些毒性较大、又在情形中经常被检出的污染物通常被选为“情形优控污染物”。。。通过对表 1 所列的这些国家和地区的土壤情形标准中重金属指标较量发明，，，砷、镉、汞这三种元素在所有国家和地区的土壤标准中均被列为其中的重金属指标，，，成为全球关注的重金属污染物。。。澳大利亚土壤情形标准还划分对有机汞和无机汞制订了标准。。。这三种元素的配合特点是对人体康健与生态情形都具有极高的迫害性。。。砷和镉均被国际癌症研究机构( IARC)定为1 类致癌物质，，，即确定对人体具有致癌作用的物质。。。砷污染已经成为全球性问题，，，现在有70 多个国家1.4 亿人受到饮用水砷污染威胁，，，中国也是砷污染较为突出的国家之一。。。土壤砷可被水稻吸收并在籽粒中富集，，，导致食物链污染，，，危害人体康健。。。

土壤镉污染主要泉源于工矿业“三废”排放、磷肥和有机肥施用等。。。1955 年至1972 年爆发在日本富山县神通川流域的骨痛病事务就是由于外地农田土壤受到炼锌厂污水污染，，，爆发大宗“镉米”被外地住民食用，，，成为20 世纪天下著名的公害事务之一，，，也因此使土壤镉污染问题成为全球关注的主要情形问题之一。。。天下卫生组织(WHO)制订稻米镉标准为0.4 mg˙kg-1，，，我国更严酷，，，定为0.2 mg˙kg-1。。。现在我国南方土壤镉污染以及由此引起的稻米镉污染问题已经凸显。。。

汞虽被定为2B 类致癌物质，，，即可能对人体具有致癌作用的物质。。。但汞具有较强的神经毒性，，，且能够在全球规模内迁徙，，，因此受到普遍关注。。。汞成为全球关注的污染物最先于20 世纪50 年月日本的“水俣病”事务。。。同时，，，在常温常压下，，，汞可以通过气态形式长距离传输，，，其中土壤和其他陆地生态系统汞挥发对大气汞的传输具有主要孝顺。。。Mason 和Sheu 预计，，，全球陆地生态系统每年汞排放量达1600 Mg˙a-1 以上，，，与每年人为汞的排放量2200 Mg˙a-1 相当。。。除上述三种元素外，，，铅、铬、镍在土壤情形标准的重金属指标中泛起频率也较高，，，上述国家和地区中这三种元素均只有一个国家没有列入，，，我国的土壤情形质量标准中也制订了这三种元素的标准。。。其中，，，铬(Ⅵ)和镍均为1 级致癌物质，，，铅为2A 级致癌物质(对动物具有致癌性，，，对人体可能致癌)，，，儿童铅中毒等铅污染事务频发，，，使情形铅污染越来越受到关注。。。

1.2 差别价态和形态的铬、汞划分制订标准值

重金属的生物毒性不但与其总量有关，，，并且主要由其在介质中的形态漫衍决议。。。因此现在对重金属毒性关注的重点集中到确定重金属的活性形态及其影响。。。重金属的形态包括化合态、价态、结构态和连系态等。。。通过表 1 可以看出，，，一些国家和地区在制订土壤情形标准时，，，已经思量了污染物差别形态和价态的差别，，，并划分制订了标准。。。大大都蓬勃国家和地区的土壤情形标准中均制订了六价铬限值，，，也有一些制订了三价铬和总铬的限值。。。如表 2 所示，，，以统一�；；つ康奈�，，，六价铬的标准要远远低于三价铬和总铬的标准，，，因此从情形意义而言，，，控制六价铬的污染更为主要。。。特殊是由于六价铬在土壤中以CrO42-、HCrO4- 或Cr2O72- 等形式保存，，，禁止易被土壤颗粒吸附，，，因而极易向下迁徙进入地下水。。。而关于汞，，，由于引起水俣病的主要为烷基汞，，，因这天本、荷兰、澳大利亚等国也确定了有机汞的限值，，，并且与无机汞和总汞相比，，，其限值也要小些( 表 2 ) 。。。Qiu 等对贵州汞矿区污染土壤和谷物中甲基汞剖析发明，，，稻米对甲基汞具有很强的生物富集性，，，因此对人体康健的危害更大。。。

1.3 部分重金属标准在总量的基础上增添了浸提形态指标

现在各国和地区的无机元素的标准限值总体照旧以总量为主，，，如接纳“王水”消解后测试的含量。。。如前所述，，，重金属的生物毒性不但与其总量有关，，，更洪流平上由其形态漫衍决议，，，因此接纳重金属的生物有用态含量来评价土壤污染危害更为确切。。�；；诮昀炊灾亟鹗羟樾涡形蜕镄вΩ钊氲氖煜�，，，生物有用性看法逐渐受到情形治理者的重视，，，现在已最先在实践中应用。。。如日本接纳水浸提态的溶出量标准来羁系土壤污染对地下水的影响;德国标准中土壤-作物袒露途径下镉、铅、铊的触发值接纳硝酸铵浸提态标准;瑞士的土壤重金属标准(指导值、触发值和扫除值)中总量接纳2 mol˙L-1 硝酸提取态，，，浸提态接纳0. 1 mol˙L-1 NaNO3 来表征。。。表 3 是研究报道中通常用到的表征土壤重金属植物有用性的一些中性盐提取剂。。。可是，，，由于土壤性子、重金属元素性子以及植物吸收性等差别，，，接纳简单提取态表征所有的重金属元素的生物有用性具有很大的局限性，，，这也是现在土壤情形标准中重金属浸提态指标未能周全普及的主要缘故原由。。。

2 我领土壤情形质量标准中重金属指标的修订建议

我国现行的土壤情形质量标准制订于20 世纪90 年月。。。其时由于土壤情形方面基础资料积累缺乏，，，以及海内土壤情形剖析条件的匮乏，，，在土壤重金属指标的选取方面与其他蓬勃国家和地区有一定差别。。。但只管云云，，，我领土壤情形质量标准中重金属指标照旧包括了国际上普遍关注的8 种元素，，，这对土壤重金属污染的防控起到了一定作用。。。与澳大利亚、美国、荷兰、加拿大等国的土壤情形标准相比，，，我领土壤情形质量标准在重金属指标数目上要少1 /3~1 /2 左右。。。这一方面是365速发国际标准中未区分铬、汞等重金属的价态与形态差别;另一方面是已往我们较少关注的一些重金属如铊、锑、钒、铍等元素，，，在蓬勃国家和地区的土壤情形标准已制订了响应的标准。。。在2007 年国家情形�；；げ恐贫┑摹墩估阑嵊玫赝寥狼樾沃柿科兰郾曜�(暂行)》(HJ350-2007)中，，，重金属指标已增添至13 个;而北京市2011 年宣布的《园地土壤情形危害评价筛选值》(DB11 /T811-2011)中，，，重金属指标增添至11 个，，，并且总铬和六价铬划分制订了筛选值。。。这批注，，，土壤情形标准中重金属指标的增添以及对一些高毒性价态、形态重金属的关注是未来我领土壤情形质量标准修订的生长趋势。。。鉴于此，，，对我领土壤情形质量标准指标的修订，，，提出如下三个方面的建议。。。

2. 1 新增铍、锑、铊、钒等重金属指标

铍、锑、铊、钒这几种重金属在情形污染物中的关注度只管相对较低，，，但对人体康健均具有迫害效应。。。表 4 归纳了这4 种元素及其化合物对人体的康健效应。。。浚浚�？？？梢钥闯�，，，这4 种元素均具有急性毒性效应，，，其中铍照旧1 级致癌物，，，锑为2B 级致癌物，，，铍和铊对人还具有致死性。。。除此之外，，，这些元素对免疫、神经和发育系统等均具有一定的迫害作用。。。随着现代工业和科学手艺的生长，，，铍、铍合金及铍化合物已被普遍应用于原子能、火箭、航空、电子、陶瓷等行业的手艺领域，，，并且铍的应用正随着尖端科学手艺的生长而日益普遍。。。因此，，，铍的情形污染问题将日渐突出，，，其对人群康健造成的危害日益受到社会的关注。。。张玉玺等对珠江三角洲地区浅层地下水中铍含量举行视察剖析以为，，，广州、深圳、东莞等局部地区地下水铍超标，，，并且与人为污染和土壤情形条件等均有亲近关系。。。

锑、铊和钒在我国长江以南地区(如湖南、广西、贵州、云南等地)显著偏高，，，并且在一些地区形成地球化学高配景区。。。如图 1 所示，，，将天下差别土类中上述元素的配景点平均值做直方统计图剖析发明，，，与石灰(岩)土中铍的配景值漫衍差别，，，该土类中的锑、铊和钒平均值显着偏离数据集的总体漫衍趋势，，，成为这些视察土类中的极高值。。。因此，，，石灰(岩)土地区这三种元素的高配景评价问题值得进一步研究。。。浚浚�？？？笊娇伞⒁绷兜刃纬纱笞诘墓烫宸牌�(如废矿石、废矿渣、尾矿泥)则是一些地区锑、铊、钒严重污染的主要缘故原由，，，并对外地住民人体康健造成极大危害。。。如在湖南某锑矿区土壤中锑浓度规模为97~4490 mg kg-1，，，远高于我领土壤锑的配景浓度，，，并且有相当部分以生物可使用形态保存。。。我国黔西南地区由于金汞矿(伴生有铊)资源开发使用，，，大宗的矿渣废物中的铊经雨水的淋滤作用迁徙进入土壤造成了情形铊污染，，，并进一步污染蔬菜等农作物，，，使外地住民由于恒久食用这些蔬菜从而导致人群慢性铊中毒事务。。。四川攀枝花-西昌地区是我国钒钛磁铁矿的主要成矿带，，，一些冶炼厂周围的土壤含钒量为比照样的16.5 倍，，，植物为比照样的6.6 倍，，，钒钛磁铁矿采矿区和冶炼区所在区域的儿童血钒含量较其他地区高。。。因此，，，针对这些正在形成的或已经形成的土壤铍、锑、铊和钒污染，，，亟需举行相关土壤标准的制订，，，并在此基础上举行危害评估和修复治理。。。

2. 2 在铬、汞总量基础上提出六价铬、有机汞等高毒性价态和形态指标

我国的土壤重金属质量标准现在照旧以总量制订限值。。。但六价铬、甲基汞等危害大，，，且在我国的污染也较为普遍。。。铬渣堆放形成的园地土壤六价铬污染已十分严重。。。我国现在已累计生产铬盐200 万吨，，，爆发铬渣400 余万吨。。。一些铬渣堆场土壤总铬含量在上万mg˙kg-1，，，六价铬含量也在数千mg˙kg-1。。。同时，，，六价铬向下迁徙污染地下水。。。如对青海省铬渣堆场的视察发明，，，铬渣堆引起的铬污染随着土壤深度加深，，，污染水平愈加严重。。。我国的《危险废物判别标准浸出毒性判别》(GB5085. 3-2007)中对六价铬的浓度有明确划定，，，浸出液中六价铬凌驾5 mg˙L-1、总铬凌驾15 mg˙L-1，，，此固体废物即为具有浸出毒性的危险废物。。。凭证此标准，，，许多铬渣堆场的土壤中六价铬和总铬均凌驾此标准，，，应将其视为危险放弃物。。。甲基汞污染在一些矿冶区及其周边地区很是严重，，，并且稻米对甲基汞具有很强的富集性。。。Li 等通过对贵州、湖南、广东三地矿区周边的水稻莳植作育试验批注，，，三个地区糙米中甲基汞占总汞的比例平均划分为39.2%、45.8%和16.2%，，，最高可达96.4%;并且土壤甲基汞污染是稻米甲基汞污染的主要缘故原由。。。因此，，，制订农田土壤甲基汞的标准尤为须要。。。

2.3 局部地区探索建设基于有用性的土壤重金属浸提态指标

如前所述，，，土壤重金属的总量并不代表植物可使用的含量。。。只管我国现行的标准中已经思量到土壤性子差别对重金属有用性的影响，，，并将农田土壤重金属的二级标准凭证pH 划分为三段，，，但仍然难以反应重金属对植物的效应。。。因此，，，探索接纳土壤重金属的浸提态指标显得尤为须要，，，特殊是对一些高配景地区的土壤更是云云。。。由于这些地区土壤中的高含量重金属主要来自成土母质，，，只管总量很高，，，但可能有用态含量并不高，，，难以被作物吸收使用，，，对人体康健的危害也较小。。。我们以贵州碳酸盐岩高配景区土壤为例，，，通过差别土壤镉污染水平的蔬菜莳植试验，，，并连系土壤镉的DTPA 和0.01 mol˙L-1CaCl2 提取态镉的含量剖析高配景地区土壤镉污染与蔬菜镉污染的关系，，，效果如表 5 所示。。。虽然贵州碳酸盐岩高配景地区土壤镉总量均凌驾现在的土壤情形质量标准( pH>7.5，，，0.6 mg˙kg-1 ) ，，，但所有青菜样品和部学生菜样品并未凌驾国家的食物卫生标准( 0.2 mg˙kg-1 ) 。。。因此，，，凭证现在的土壤镉总量标准无法判断外地土壤镉的污染危害。。。而较量DTPA 和0.01 mol˙L-1 CaCl2 提取态的含量，，，发明DTPA 能够较好地反应蔬菜中镉的积累转变趋势。。。因此，，，建议进一步在西南石灰(岩)土高配景地区开展更为普遍的视察与田间试验研究。。。从�；；な澄锪辞寰埠偷叵滤是寰步嵌瘸龇�，，，筛选出适合该类型土壤的重金属有用态提取剂，，，并在此基础上举行试验条件的优化和规范化，，，建设标准的参比样品研制要领，，，形成要领学规范，，，为建设石灰(岩)土高配景区土壤重金属有用态基准值涤讪基础，，，并为其他地区土壤重金属有用态基准的研究和实验提供树模。。。

3 结论

我国现行的土壤情形质量标准系统已不顺应目今土壤情形治理的需求，，，其中标准指标偏少是现行标准保存的要害问题之一。。。通过借鉴蓬勃国家和地区土壤情形标准制订的先进理念，，，连系我领土壤污染的现真相形，，，在充分比照剖析研究基础上，，，修订我领土壤情形的镉、汞、铅、砷等元素的质量标准，，，新建六价铬、甲基汞等高迫害重金属价态和形态以及铍、锑、铊、钒等新型重金属污染物的土壤情形质量标准;同时，，，连系石灰(岩)土高配景区土壤，，，探索建设基于有用性指标的土壤重金属浸提态标准系统;为我领土壤重金属污染的危害治理提供科学依据。。。

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