农产品产地土壤环境质量适宜性评价研究_刘凤枝

农产品产地土壤环境质量适宜性评价研究

刘凤枝，师荣光，徐亚平，蔡彦明，刘铭，战新华，王跃华，刘保锋，赵玉杰，郑向群

（农业部环境监测总站，天津３００１９１）

摘要：结合《农产品质量安全法》及《农产品产地安全管理办法》的实施，提出将耕地土壤重金属污染评价分为累积性污染评价和

适宜性评价两类。以土壤重金属全量测定值与土壤重金属背景值的比值反映土壤累积性污染状况，而以土壤中重金属有效态测定值与有效态临界值的比值作为评价农产品产地土壤环境质量适宜性的方法。为此，制定了耕地土壤重金属污染与评价技术规程，给出了以盆栽实验为基础，小区实验进行验证，以国家食品卫生标准限量值为依据，确定土壤重金属有效态临界值的方法，并将其制定成为耕地土壤重金属临界值制定技术规范。与目前采用国家《土壤环境质量标准》的评价方法相比，本文提出的适宜性评价方法，可以更好地反映土壤重金属污染与作物可食部分重金属含量的关系，并对农产品产地土壤环境质量对种植作物的适宜性做出科学的评价。该方法的建立，将对实施《农产品质量安全法》的禁产区划分提供科学依据，为我国推行农业标准化生产奠定基础。关键词：农产品产地；土壤环境；适宜性评价；重金属有效态中图分类号：Ｘ８２５

文献标识码：Ａ

文章编号：１６７２－２０４３（２００７）０１－０００６－０９

ＳｔｕｄｙｏｎＳｏｉｌＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｕｉｔａｂｉｌｉｔｙＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔｆｏｒＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＰｒｏｄｕｃｉｎｇＡｒｅａ

ＬＩＵＦｅｎｇ－ｚｈｉ，ＳＨＩＲｏｎｇ－ｇｕａｎｇ，ＸＵＹａ－ｐｉｎｇ，ＣＡＩＹａｎ－ｍｉｎｇ，ＬＩＵ－ｍｉｎｇ，ＺＨＡＮＸｉｎ－ｈｕａ，ＷＡＮＧＹｕｅ－ｈｕａ，ＬＩＵＢａｏ－ｆｅｎｇ，ＺＨＡＯＹｕｅ－ｊｉｅ，ＺＨＥＮＧＸｉａｎｇ－ｑｕｎ

（ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＣｅｎｔｒｅｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＭｉｎｉｓｔｒｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１９１，Ｃｈｉｎａ）

Ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆ＂ｃｏｄｅｏｆｐｒｉｍａｒｙｐｒｏｄｕｃｔｓｑｕａｌｉｔｙｓｅｃｕｒｉｔｙ＂ａｎｄ＂ｓａｆｅｔｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓｏｆａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＡｂｓｔｒａｃｔ：

ｐｒｏｄｕｃｉｎｇａｒｅａ＂，ｔｗｏｆａｒｍｌａｎｄｓｏｉｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓｗｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ，ｗｈｉｃｈｗｅｒｅｔｈｅｓｏｉｌｈｅａｖｙｍｅｔａｌａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎａｓｓｅｓｓｍｅｎｔａｎｄｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ．Ｔｈｅｒａｔｉｏｏｆｄｅｔｅｃｔｉｎｇｖａｌｕｅｏｆｔｏｔａｌｓｏｉｌｈｅａｖｙｍｅｔａｌｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｏｉｌｈｅａｖｙｍｅｔａｌｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｓｗａｓｕｓｅｄｔｏｒｅｆｌｅｃｔｔｈｅｓｏｉｌａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｐｏｌｌｕｔｉｏｎｓｔａｔｕｓ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｕｔｉｌｉｚｅｄｔｈｅｒａｔｉｏｏｆａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｏｆｓｏｉｌｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｌｉｍｉｔｓｏｆａｖａｉｌａｂｌｅｓｏｉｌｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｅｓｔｕｄｉｅｓ，ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｒｕｌｅｓｆｏｒｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆａｒｍｌａｎｄｗｅｒｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅｄ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｓｏｆｄｅｔｅｃｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｗｅｒｅａｌｓｏｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅｄｔｏｐｒｏｖｉｄｅｂａｓｉｓｆｏｒｓｏｉｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ．Ｂｙｃｏｎｔｒａｓｔｔｏｔｈｅｍｅｔｈｏｄｕｓｅｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｑｕａｌｉｔｙｓｔａｎｄａｒｄｆｏｒｓｏｉｌｓ，ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｃａｎｂｅｔｔｅｒｒｅｆｌｅｃｔｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｓｏｉｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎａｎｄｅｄｉｂｌｅｐａｒｔｓｏｆｃｒｏｐａｎｄｔｈｅｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｓｏｉｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｔｏｃｒｏｐ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｃａｎａｆｆｅｃｔｅｄｌｙｏｎｓｏｉｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｐｒｏｄｕｃｉｎｇａｒｅａａｎｄｃｒｏｐｐｌａｎｔｉｎｇ．Ｔｈｅｓｅｍｅｔｈｏｄｓｐｒｏｖｉｄｅｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｓｃｉ－ｅｎｔｉｆｉｃｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｄｉｖｉｓｉｏｎｏｆｎｏｎ－ｐｒｏｄｕｃｉｎｇａｒｅａｓｒｅｌａｔｅｄｔｏ＂ｃｏｄｅｏｆｐｒｉｍａｒｙｐｒｏｄｕｃｔｓｑｕａｌｉｔｙｓｅｃｕｒｉｔｙ＂ａｎｄｐｒｏｍｏｔｉｏｎｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｏｆａｇｒｉ－ｃｕｌｔｕｒａｌｐｒｏｄｕｃｉｎｇ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｐｒｏｄｕｃｉｎｇａｒｅａ；ｓｏｉｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ；ｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ；ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓ

收稿日期：２００６－１１－０８基金项目：中国工程院咨询项目：农业环境污染的系统分析和综合治理；科技部重要技术标准研究专项“农产品产地环境控制与安全技术标准研

究”（２００２ＢＡ９０６Ａ７６）

作者简介：刘凤枝（１９５５—），女，天津市人，研究员，研究方向为农业环境监测。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｆｅｎｇｚｈｉ＠ｃａｅ．ｏｒｇ．ｃｎ第２６卷第１期农业环境科学学报

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１开展耕地土壤重金属污染评价研究是实施《农产品质量安全法》的需要

２００６年４月２９日第十届全国人民代表大会常务委员会第二十一次会议通过了《农产品质量安全法》。《农产品质量安全法》第三章第十五条规定，“县级以上地方人民政府农业行政主管部门按照保障农产品质量安全的要求，根据农产品品种特性和生产区域大气、土壤、水体中有毒有害物质状况等因素，认为不适宜特定农产品生产的，提出禁止生产的区域，报本级人民政府批准后公布。”

在农产品产地环境要素———大气、土壤、水体中，大气和水体都是流动的，其质量状况的优劣是随着周边污染源排污情况对其产生的影响决定的，而土壤是固定的，一经污染是很难修复的，对农产品生产将产生持久的影响。因此，研究制定出具有科学性的土壤污染监测与评价技术，对农产品产地土壤环境质量进行科学的评价至关重要。

然而，现行的《土壤环境质量标准》（ＧＢ１５６１８—１９９５）并不能满足我国农产品产地禁产区划分的需要。《土壤环境质量标准》完成人夏家淇先生近日在《生态与农村环境学报》（１）发表的“关于土壤２００６，２２

污染的概念和３类评价指标的探讨”中对《土壤环境质量标准》作了进一步解释：“土壤环境质量标准是国家为防止土壤污染、保护生态系统、维护人体健康所制定的土壤中污染物在一定的时间和空间范围内的容许含量值。“虽然在ＧＢ１５６１８－１９９５土壤环境质量”

标准第二级标准值的制订中，将土壤按ｐＨ值划分为

分别依据各自诸多的土壤质量基准值，取其中３组，

最低值制订标准值，然而，土壤性质中质地（颗粒粗细）、有机质等因素对污染物活性影响也很大。但是，同样因缺乏资料而难以在标准中有所反映。从全国范围来讲，对于那些土壤基准值较高的土壤，超标不一定有危害。”由此可见，《土壤环境质量标准》中的限量值只是土壤环境质量的“筛选值、指导值或目标值”，并不能作为农产品产地禁产区划分的依据。

因此，开展耕地土壤污染监测与评价技术研究，建立一套适合于我国国情的耕地土壤污染评价标准体系，将为《农产品质量安全法》顺利实施提供科学依据。

２．１．１以土壤重金属背景值为标准的污染评价

我国早在２０世纪７０年代就开始了土壤背景值的调查研究工作，在国家环保总局、农业部、中科院以及大专院校等多家科研、教学单位的共同努力下，２０世纪８０年代中期完成了我国各省（自治区、直辖市）主要土壤类型的背景值调查工作，编辑出版了《中国土壤元素背景值》和《中华人民共和国土壤环境背景值图集》等，为我国土壤污染评价奠定了基础。近年来，进一步开展了土壤重金属背景值的调查和土壤环境容量研究，并取得了一些研究成果。陈慧选［７］等开展了以太原市南郊为单位，以土属为单元的８种重金属元素背景值分布特征的研究，将土壤背景值的研究工作推向了更深入的阶段。

然而，以土壤背景值为标准对土壤重金属污染进行评价，仅是相对于背景水平的一种比较意义上的评价，虽然在单一污染物评价时能够说明污染物是否增多的状况，以及相对于背景增大的程度，也能够比较不同污染物间相对增大的程度。但由于背景值缺少环境和生态意义，并不能真正体现污染程度对于农作物的产量和安全质量造成危害的程度和水平。另一方面，据一些科学工作者对土壤重金属元素背景值及土壤重金属生物影响临界值的研究表明，不同地区、不同元素间的背景值与临界值之比并不相同，有的甚至

因此，如果只用背景值作为标尺去衡量土相差极大［８］。

壤环境质量的好坏，尤其是在进行农产品产地土壤环境质量的适宜性评价时，很可能会得出一些混乱和错误的结论。

《土壤环境质量标准》为依据的土壤重金２．１．２以国家

属污染评价

我国于１９９５年颁布了中华人民共和国《土壤环境质量标准》（ＧＢ１５６１８－１９９５）。该标准根据土壤应用功能和保护目标将土壤环境质量分为三类，同时进行了三级标准的划分。这一标准的颁布实施，无疑为我国土壤污染的分级提供了新的依据。国内一些学者以《土壤环境质量标准》为依据开展了相应的土壤污染分级评价的研究工作，如吴志峰等［５］根据国家《土壤环境质量标准》的二级标准对广州长虹苗圃土壤环境质量进行分析，得出了相应的评价结果。

但由于我国幅员辽阔，土壤种类众多，种植作物品种差异很大，土壤类型、作物品种、土壤ｐＨ值、阳离子代换量以及气候条件、有机值含量等众多因素均会影响作物对土壤中重金属的吸收。因此，全国制定统一的土壤中重金属限量值，作为评价农产品产地土２国内外耕地土壤污染评价的主要方法

２．１我国土壤中重金属污染评价的主要方法８

刘凤枝等：农产品产地土壤环境质量适宜性评价研究

２００７年１月

壤中重金属污染的标准往往产生较大的误差，得出与

实际情况不相符合的结论。此外，由于国家《土壤环境质量标准》给出的仅是土壤中８项重金属总量的最高允许含量，只能提供重金属在土壤中潜在储量的信息，并不能反映土壤中重金属进入植物体有毒离子的量，而考虑土壤重金属污染对农产品的影响，必须要揭示其有效态含量状况［９］。

２．１．３以土壤重金属有效态临界值进行土壤环境质量评价

在２０世纪８０年代我国一些科学家就对土壤重金属环境容量及其临界值进行了研究。如夏增禄［６］首次制定了我国主要土类的Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ａｓ四种重金属元素的土壤临界含量；叶嗣宗［１０］即以土壤的背景值和临界值为基本参数，根据污染物在农田土壤中转化迁移的规律和对作物、人畜等可能造成的健康风险，将土壤环境质量分成五个级别，对农田土壤的环境质量进行评价。

本项目组在总结前人研究成果的基础上，结合目前的工作需要，为解决在耕地土壤重金属污染监测评价中存在的问题，做了大量的研究工作，提出用重金属有效态临界值作为评价农产品产地土壤环境质量适宜性的依据，并制定了《耕地土壤重金属污染评价技术规程》《菜田、（稻田）土壤有效态镉（铅）临界值制

—《土壤定技术规范》，以及与之相匹配的检测方法——

中重金属有效态测定方法》等，基本形成了一套耕地土壤重金属污染监测与评价技术体系。２．２国外耕地土壤污染评价的主要方法２．２．１土壤污染风险评价

近年来，世界各国对土壤污染防治及污染评价都给予了高度的关注，特别是发达国家在土壤重金属污染评价方面做了大量深入细致的工作，形成了一套风险评价体系。对于土壤污染的评价主要集中在两个方面，一是土壤污染对生态环境影响的评价，另一方面是土壤污染对于人体健康的评价，这两种评价统称为土壤污染的风险评价。

土壤污染的风险评价共分４步：重金属的危害鉴定；重金属毒性剂量－反应分析；重金属的暴露估计；风险评定。

重金属的危害鉴定就是分析重金属的危害，如致癌、致畸等。

重金属的剂量－反应分析，是指其暴露所导致的健康影响的因果关系。这种暴露有两种表示方法：一种是传统的表示方法，即以总量表示；另一种为有效态表示，英文名称为（Ｂｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ），它的定义为可

以被生物利用吸收或能引起生物负面反映的那一部分污染物质的含量。对于土壤污染评价来讲，也就是可以从土壤中溶解、解离或释放出来，可能被作物或人类吸收利用的那一部分。

以重金属总量表示的土壤剂量－反应关系是国外

这种方法的缺２０世纪９０年代中期以前常用的方法，

点不言而喻。９０年代后期，各国的科研机构都加大了利用有效态进行土壤污染风险评价方法的研究。如美国的Ｓｔａｎｆｏｒｄ大学，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ州立大学，Ｍｉｃｈｉｇａｎ大学等，他们还成立了“土壤及污泥污染物生物有效性研究委员会”（ＣｏｍｍｉｔｔｅｅｏｎＢｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｏｆＣｏｎ－ｔａｍｉｎａｎｔｓｉｎＳｏｉｌｓａｎｄＳｅｄｉｍｅｎｔｓ），出版了相关专著，详细说明生物有效性污染的定义，测定方法及在土壤污染评价中的实际应用等。美国海军设备及工程研究中心在２０００年编制了利用生物有效性评价土壤污染与人体健康方法指南。美国Ｆｌｏｒｉｄａ州环保局的研究人员以该州的土壤类型为基础对当地土壤中的Ａｓ的有效性进行了研究，并利用研究成果，对该州土壤重金属污染情况（以Ａｓ元素为例）进行了评价。

暴露评价是对人群暴露的风险因子的方式、强度、频率及时间的定性及定量评价。这种评价同样也是以有效态为基础的，只有有效的暴露才能对人体产生危害。土壤中的重金属含量再高，如果对作物、对暴露的人群来说是无效态的，则不会产生什么危害。

第３步的研究结果进行总风险评定就是对第２、

结，给出评价结论。

２．２．２土壤污染对植物危害研究

在土壤污染对植物危害方面，德国联邦政府作了更为细致的工作。德国联邦政府颁布的“土壤保护和污染区管理法规”的附件（技术性文件）中，将土壤分为农田（栽培大田作物的）、菜地、花园、草场和绿地，根据不同的用途给出了相应的重金属含量警戒值和限量值，并特别强调在某种特定环境条件（土壤环境容量较低）下或某种对重金属有强富集作用的农作物的产区，土壤中的重金属含量限值应予以相应的调整。比如，在种植小麦和强富集镉的蔬菜产区，土壤中的限量值应用０．０４ｍｇ・ｋｇ－１，而其他情况下应用０．１・ｍｇｋｇ－１。德国在土壤污染防治及评价方面做了很多深入细致的工作，为了保证农产品安全，对耕地的不同用途进行分类管理，制定出不同的警戒值和限量值，还根据作物对重金属不同的吸收特性和不同土壤的环境容量，对限量值予以相应的调整，以确保农产第２６卷第１期农业环境科学学报

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品安全和标准的可操作性。

由此可见，在一些发达国家，无论是政府的正式评价报告，还是各地知名大学、研究机构都在土壤有效态污染评价中做了大量的研究工作，其中的一些经验是很值得我们借鉴的。我国在这方面的研究相对较少，因此还有大量的工作要做。

监测国控点１４８８个，建立样点档案６７８份（见表１）。

根据多年的长期定点追踪发现：横向比较，全国范围内的一般农区、城市郊区和工矿企业区的污染程度呈递增趋势，即一般农区＜城市郊区＜工矿企业区；纵向比较，三个区域的污染状况随年份的增加均有加重趋势。监测结果基本能反映我国基本农田的耕地环境质量状况，并能看出我国耕地环境质量发展的趋势，为我国耕地环境质量保护工作提供了科学的决策依据。３．１．２重点区域调查监测工作

多年来，全国农业环境监测体系在各级农业环境行政主管部门的协助下，选择全国有代表性的重点农业生产区域，积极开展农用水、农田土壤、农区空气、农副产品污染等调查监测工作，准确把握和及时报告我国耕地环境质量状况及发展趋势。１９７８年开展了“全国污水灌区农业环境质量状况调查”，１９８２年开展了全国“农业环境土壤和主要农作物背景值调查”，

３土壤污染调查的工作积累和遇到的问题

３．１在土壤污染调查方面的工作积累

３．１．１全国耕地土壤例行监测

根据《全国基本农田保护区土壤环境质量监测规划纲要》要求，从１９９９年开始，全国农业环境监测体系有步骤地开展了全国基本农田保护区土壤及农副产品环境质量例行监测工作，建立国控监测点和样点档案，按年度开展监测工作，追踪耕地环境质量发展变化趋势。到２００３年为止，全国共布设基本农田土壤

表１全国基本农田土壤定点监测汇总表（２０００—２００３年）

Ｔａｂｌｅ１Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅｓｏｉｌｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｆｏｒｔｈｅｂａｓｉｃｆａｒｍｌａｎｄａｌｌｏｖｅｒｔｈｅｃｏｕｎｔｒｙ

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刘凤枝等：农产品产地土壤环境质量适宜性评价研究

２００７年１月

，１９８６年开展了“全国农业环境质量状况调查”１９９４

年开展了“全国农畜产品质量（有害物质残留）状况调查”，“淮河流域农业环境污染调查”，１９９５年开展了

１９９６年开展了“全国第二次污水灌区农业环境质量状况调查”，１９９９年启动了作为例行监测的“全国基本农田保护区土壤环境质量状况调查”，２０００年开展了“蔬菜中重金属及农药残留检测”工作，２００１年对北京、天津、上海、深圳等４个全国无公害食品试点城市及河北定州等１００个国家级无公害农产品（种植业）生产示范基地县的环境质量开展了调查监测，天津、上海、重庆四个直辖市和旅游２００２年对北京、

城市桂林的蔬菜基地及湖北大冶、广西河池、辽宁张士灌区的基本农田开展调查监测，２００３年对强筋小麦、高油大豆优势农产品在１０省市主要产区开展区域环境监测评价工作，玉米、水稻、大２００４年对小麦、

豆四大优势农产品在１３省主要生产区域进行环境质量调查评价等。通过上述大量调查工作，使我们对全国具有代表性的重点区域耕地环境质量状况有了较全面的了解。

由例行监测和重点区域调查监测结果可以看出，我国的农业环境污染严重，耕地环境质量状况不容乐观。尽管一般农区耕地环境质量较好，但土壤污染有逐渐加重的趋势，需要加强保护；城市郊区耕地污染严重；工矿企业区耕地环境质量更需要引起高度关注；由于耕地环境污染造成的污染事故频发，严重影响了社会稳定。因此，需要进一步加强农业环境监测队伍建设和法规标准体系建设，开展耕地土壤环境质量普查和例行监测，大力发展农业资源循环利用，提高环境监测的信息处理和预警能力等措施，在保证农业增产增收的前提下稳步提升我国耕地资源的环境质量，确保农产品的质量安全。３．２在耕地土壤污染评价中遇到的问题

我国于１９９５年颁布了中华人民共和国《土壤环境质量标准》（ＧＢ１５６１８—１９９５），成为土壤污染评价的依据。包括：绿色食品、无公害食品、有机食品产地环境条件等标准，土壤中污染物的限量值均是以此为依据制定的。但是在工作中我们遇到了以下问题。

农产品不超标３．２．１土壤超标，

全国无公害基地县环境质量评价中，云南、广西、广东、四川等几个省，土壤中重金属含量属于高背景区，但生产的农产品并不超标，一些地方生产的农产品甚至是多年来出口创汇的主打产品，该产品经得起发达国家在食品卫生方面的严格检查。然而，在产地环境质量评价中却不合格，被排除在无公害生产基地以外。

农产品超标３．２．２土壤不超标，

在我国南方一些省份是酸性土，土壤ｐＨ值较低，有些元素土壤容量很小，甚至低于《土壤环境质量标准》中的二级标准值。造成虽然土壤环境质量符合《土壤环境质量标准》，但生产的农产品却超过食品卫生标准。例如我们在科技部“重要技术标准研究”项目中的盆栽和小区实验结果显示：湖北大冶红壤区，种植小白菜的土壤中镉的含量达到０．２３ｍｇ・ｋｇ－１，小白菜中镉的含量就会超过食品卫生标准。

４耕地土壤重金属污染评价技术研究

通过上述大量的实际工作积累，对我国土壤污染的特点和作物吸收的特性有了一定的了解，有针对性的进行研究，取得了一些进展，为解决我国耕地土壤污染评价这个复杂的问题向前迈进了一步。２００１—２００３年完成了科技部基础性研究项目《耕地资源污染监测与评估技术研究》；２００３－２００５年完成了科技部“重要技术标准研究”项目《农产品产地环境质量控制技术标准研究》，并均通过科技部组织的验收。在上述两项研究工作中，就农产品产地土壤环境质量的监测与评价工作，做了大量的盆栽、小区实验和基础性调查工作，获得了大量的有价值的数据，为农产品产地土壤环境质量标准的制定奠定了基础。

提出将耕地土壤重金属污染评价分为两大类，即耕地土壤累积性污染评价（适用于土壤污染发展趋势分析）和农产品产地土壤环境质量适宜性评价（适用于土壤污染现状评价）。４．１耕地土壤累积性污染评价

累积性污染评价：用当地同一种类土壤背景值（或对照点测定值）作为评价指标值，用其土壤重金属全量（或王水消解液）测定值与当地同一种类土壤背景值（或对照点测定值）比较，以反映耕地土壤累积性污染程度。

比较单一污染物污染程度用单项污染指数法，欲全面反映各污染物的污染程度，比较多种污染物综合污染程度用综合污染指数法（这里采用内梅罗污染指数法）。

单项污染指数等级划分按表２规定进行。综合污染指数等级划分按表３规定进行。４．２农产品产地土壤环境质量适宜性评价第２６卷第１期农业环境科学学报

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表２耕地土壤重金属累积性污染单项污染指数等级划分标准

Ｔａｂｌｅ２Ｓｔａｎｄａｒｄｏｆｓｉｎｇｌｅｉｎｄｅｘｇｒａｄｅｆｏｒｆａｒｍｌａｎｄｓｏｉｌｈｅａｖｙｍｅｔａｌｃｕｍｕｌａｔｉｎｇｐｏｌｌｕｔｉｏｎ

表３耕地土壤重金属累积性污染综合污染指数等级划分标准

Ｔａｂｌｅ３Ｓｔａｎｄａｒｄｏｆｃｏｍｐｌｅｘｉｎｄｅｘｇｒａｄｅｆｏｒｆａｒｍｌａｎｄｓｏｉｌｈｅａｖｙｍｅｔａｌｃｕｍｕｌａｔｉｎｇｐｏｌｌｕｔｉｏｎ

农产品产地土壤环境质量适宜性评价：用与测定值相同的土壤类型、作物种类土壤重金属有效态临界值作为评价指标值，以反映土壤污染与作物可食部分污染物含量的关系及农产品产地土壤环境质量对种植作物的适宜性。其计算公式为：

Ｐｉ有效＝Ｃｉ有效／Ｓｉ有效式中：Ｐｉ有效－耕地土壤中污染物ｉ有效态的环境质量指数

Ｃｉ有效－耕地土壤中污染物ｉ有效态的实测值（ｍｇ・ｋｇ－１）

・Ｓｉ有效－耕地土壤中污染物ｉ有效态临界值（ｍｇ

ｋｇ－１）

Ｐｉ有效≤１表示土壤重金属有效态没有超过土壤的临界值，也就是说该种土壤种植该种农产品是适宜的（安全的）；Ｐｉ有效＞１表示土壤中该重金属有效态已经超过该类土壤的临界值，土壤已经受到该重金属的污染并可能导致种植的农产品可食部分超标，也就是说，该种土壤种植该农产品是不适宜的（该土壤应划为该种农产品的禁止产区）；Ｐｉ有效越大表示土壤受重金属污染程度越高，对该种植作物的适宜性就越差。

由于不同种类的农作物对土壤中重金属吸收能力差异很大，为了更好地对农产品产地土壤环境质量

适宜性合理地进行评价，并考虑实际操作中的可能性，本研究中将农产品分为大田作物和蔬菜两大类。

在大田作物（水稻、小麦、玉米、大豆、高粱等粮食作物）中，选择对重金属吸收较为敏感、实际调查中污染面积相对较大的水稻作为代表作物，研究重金属有效态临界值确定方法；在蔬菜作物中，选择既对重金属吸收敏感，又普遍种植的大宗蔬菜品种———小白菜作为代表作物品种，研究重金属有效态临界值确定方法。

根据不同种类农产品对土壤环境质量的要求，以土壤重金属含量对农作物生长或农产品质量安全所构成威胁的程度，以土壤重金属（ＤＴＰＡ提取）有效态单项污染指数评价结果为依据，将农产品产地土壤环境质量划分为三个等级。等级划分标准见表４。

５耕地土壤重金属铅和镉的临界值制定

农产品产地土壤环境质量适宜性评价的临界值，即是保证种植农产品能够达到食品卫生标准的土壤中重金属的限量值。由于该问题极其复杂，影响因素众多，土壤类型、作物种类、污染元素之间差异很大，本研究选择了我国有代表性的三种土壤，二种作物（代表二类作物），二个污染元素。制定了《菜田（稻田）

表４农产品产地土壤环境质量等级划分标准

Ｔａｂｌｅ４Ｓｔａｎｄａｒｄｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｑｕａｌｉｔｙｇｒａｄｅｆｏｒｓｏｉｌｏｆａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｐｒｏｄｕｃｉｎｇａｒｅａ

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刘凤枝等：农产品产地土壤环境质量适宜性评价研究

２００７年１月

土壤中有效态镉（铅）临界值制定技术规范》，以规定

盆栽试验和田间小区试验的设计和测定，即通过盆栽实验初步确定菜田（稻田）土壤中有效态铅和镉的临界值，经小区调查验证后形成最终有效态的临界值，并用以农产品产地土壤环境质量适宜性评价，以确保较敏感的种植作物水稻和小白菜可食用部分中污染物铅和镉不超过ＧＢ２７６２规定的食品中污染物限量值。

５．１试验设计５．１．１盆栽实验

盆栽试验选择待评价地区的土壤类型，采集接近背景值的试验土壤进行盆栽试验。本研究中，供试土壤来自辽宁张士灌区、天津东丽和湖北大冶三个地区，盆栽实验的种植作物选择对重金属相对敏感的、当地种植量较大的小白菜和水稻。盆栽实验污染物浓度梯度根据实验地土壤类型和土壤环境质量普查、例行监测的结果，设计８个浓度梯度，以使临界含量在这８个浓度范围之间。同时为避免盆栽实验的偶然性与不稳定性，盆栽实验每个浓度梯度设计４个平行。５．１．２临界值确定

根据盆栽实验土壤有效态和作物中重金属的测定结果，拟合土壤中重金属有效态和作物中重金属的相关关系，根据国家食品污染物限量标准分别得出三区水稻和小白菜种植土壤中Ｐｂ和Ｃｄ的临界含量的相关关系分别见表５和表６。５．１．３小区验证试验

根据前期盆栽的实验结果，在上述三区分别选择污染程度基本均匀一致的蔬菜地和水稻田，土壤和种植作物（小白菜或水稻）同步、同地采集，小区土壤采集０～每个点位采水稻和小白菜２２０ｃｍ耕作层土壤，水稻全株保留，土壤和作物样品统一编号。每个小ｋｇ，

区取５个样品，点位用ＧＰＳ定位。测定采集的小区土壤和种植作物的重金属有效态含量，对盆栽实验得出的重金属有效态临界值进行验证。

５．２农产品产地环境质量适宜性评价标准值确定根据盆栽实验和三个小区验证试验的分析结果，最终确定三区水稻和小白菜种植土壤的适宜性评价标准，见表７所示。

目前，国家标准化管理委员会以“国标委计划

文，下达了第二批“重要技术标准研究”［２００５］１２号”

专项制修订计划，其中包括：“耕地土壤重金属污染评价技术规程”“菜田土壤中有效态镉的临界值制定技、术规范”“菜田土壤中有效态铅的临界值制定技术规、表５三区水稻土中重金属Ｐｂ和Ｃｄ的临界含量（ｍｇ・ｋｇ－１）Ｔａｂｌｅ５ＴｈｅｌｉｍｉｔｖａｌｕｅｏｆＰｂａｎｄＣｄｉｎｐａｄｄｙｓｏｉｌｏｆｆｉｖｅａｒｅａ

注：临界含量分别根据Ｃｄ的粮食卫生标准０．２ｍｇ・ｋｇ－１和Ｐｂ的粮・食卫生标准０．２ｍｇｋｇ－１计算。

表６三区小白菜土壤中重金属Ｐｂ和Ｃｄ的临界含量（ｍｇ・ｋｇ－１）Ｔａｂｌｅ６ＴｈｅｌｉｍｉｔｖａｌｕｅｏｆＰｂａｎｄＣｄｉｎｃａｂｂａｇｅｓｏｉｌｏｆｆｉｖｅａｒｅａ

注：临界值的确定，分别根据Ｃｄ的蔬菜卫生标准０．２ｍｇ・ｋｇ－１和Ｐｂ的蔬菜卫生标准０．３ｍｇ・ｋｇ－１计算。

表７我国三区耕地土壤适宜性评价标准值

Ｔａｂｌｅ７Ｓｔａｎｄａｒｄｖａｌｕｅｏｆｏｐｔｉｍａｌａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｉｎｆｉｖｅｔｙｐｅｌａｎｄｓｏｉｌ

范”“稻田土壤中有效态镉的临界值制定技术规范”、、

“稻田土壤中有效态铅的临界值制定技术规范”、“农产品产地环境监测的登记、统计、评价和检索技术规范”“土壤中有效态铅和镉的测定方法”等标准的制、

定计划。这一系列标准的制定，将对有效地监测与评价农产品产地土壤环境质量提供更加准确、可靠的依据。

６研究成果推广的可行性

按照上述《农田土壤重金属污染评价技术规程》和《土壤中重金属有效态临界值制定技术规范》，进行耕地土壤重金属的临界值制定，需要进行盆栽和小区实验，带有研究性质，操作起来是有一定难度的。但鉴于标准的研究单位（农业部环境监测总站）所具有的技术储备和农业环境监测体系的工作积累，标准的实施是完全可行的。第２６卷第１期农业环境科学学报

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６．１总站的技术储备

农业部环境监测总站作为农业环境监测网的网头单位，对整个体系在技术上起着重要的支撑作用，同时对农产品产地安全，尤其是对耕地土壤污染监测、评价，耕地环境质量等级划分等在技术上提供科学、可靠的依据，有着不可推卸的责任。多年来，始终密切关注着耕地土壤环境质量监测与评价技术的发展，并积极地做着相关的研究工作和技术储备。包括：相关标准的制修订、检测方法的开发、标准样品的研制、土壤污染评价方法的研究、大规模多家联合作战时的质量控制、样品分析测试中的不确定度研究、实验室信息管理系统建设（ＬＩＭＳ）、３Ｓ技术在农业环境监测中的应用等。并积极组织本系统内的人员培训，及时介绍先进的监测技术、方法，以提高本系统的工作能力和水平。

６．１．１标准的制修订工作

近年来，农业环境监测系统共制定农业行业标准（其中总站制定４６项），内容涉及农业环境监测７３项

技术规范、评价规程、方法标准、农业环境质量标准、农业环境中污染物影响评价技术导则等多方面，从技术和管理角度规范了农业环境监测与评价行为，并编辑出版《农业环境监测实用手册》，该手册已经变成了农业环境污染监测与评价常用工具书。通过科技部资助的国家科技攻关计划《重要技术标准研究》项目：“农产品产地环境控制与安全技术标准”课题，形成了“耕地土壤重１３项国内急需的标准草案，其中包括：金属评价技术规程”“耕地土壤重金属有限态临界值、制定技术规范”（４项）、“土壤中有效态铅、镉的监测方法”“土壤中重金属测定——、—王水回流消解等离子发射／质谱法”、“农产品产地环境质量登记、检索、检测和评价规范”等多项与土壤重金属污染监测与评价相关的国家标准。

６．１．２土壤重金属污染监测方法的开发

土壤污染监测调查中往往要测试大量的样品，对检测方法提出了更高的要求。原有的全消解／原子吸收法测定土壤中的重金属，不仅操作烦琐，而且费时费力，不适于大批样品的测定。因此，我们研制开发了“王水回流消解等离子发射／质谱法测定土壤中的重金属的方法”，显著提高了工作效率和检测的准确度，为完成大规模的土壤普查奠定了基础。

另一方面，为了对土壤进行适宜性评价，我们还开发了“土壤中重金属有效态检测方法”，能够更好地反映土壤中重金属含量与作物吸收的关系。６．１．３标准样品的研制

为满足“王水回流消解等离子发射／质谱法测定土壤中的重金属的方法”的需要，我们用国家标准样品ＥＳＳ系列的８个土壤标准样品和王水消解液的方法，在十几家实验室进行检测，确定了标准值，为该检测方法实施中的质控提供了依据。

（ＬＩＭＳ）６．１．４实验室信息管理系统建设

为了提升耕地土壤测试能力和分析评价效率，农业部环境监测总站早在１９９９年就将计算机辅助检测软件引进到土壤监测与评价工作中，并于２００３年开始着手建设实验室信息管理系统（ＬＩＭＳ）。该系统以工作流的概念对耕地土壤采样、样品前处理、上机测试、数据分析与评价、质量控制等方面实现了全过程自动化管理，极大减少了人为干涉造成的误差，提高了检测效率，缩短了评价时间，保证了数据质量，增加了评价结果的可信度，为耕地土壤重金属污染评价研究创造了极好的软硬件条件。

６．１．５３Ｓ技术在农业环境监测中的应用

传统的耕地土壤重金属污染评价工作中，基本是依靠检测人员的经验来划分监测单元，选取监测点位，因此具有较大的随意性，使监测与评价结果代表性差，可比性不强。农业部环境监测总站积极尝试利用３Ｓ（ＧＰＳ、技术来优化监测单元的划分和ＧＩＳ、ＲＳ）点位选择，从而保证了土壤样品的代表性。在评价结果表达上，传统的做法是通过列表和文字描述等方式来完成，造成评价数据难以理解，评价缺乏说服力，农业部环境监测总站利用ＧＩＳ技术来绘制评价成果图件，将评价的一维数字结果转化为二维图形，将复杂的数据说明转化为简单的图形表达，使评价结果更加直观。截止目前，农业部环境监测总站联合全国农业环境监测体系内的部分农业环保站，已经开发完成了

“四市百县”２００１年全国无公害农产品试点示范基地

的监测结果图件、“五市三区”的蔬菜基地监２００２年测成果图件、２００３—２００４年我国１３省市优势农产品生产区域监测成果图件等。６．２农业环境监测体系建设情况

全国农业环境监测体系是依据《全国农业环境监测工作条例》（１９８４年６月３０日农牧渔业部颁布）建立起来的，上级主管部门为现农业部科技教育司。全国农业环境监测网络体系属于国家环境监测网的二级网，负责我国农业生态环境的调查和监测，了解和掌握农业生态环境质量状况和发展趋势。近十年来，全国农业环境监测网络体系建设取得长足的发展，逐

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刘凤枝等：农产品产地土壤环境质量适宜性评价研究

２００７年１月

步建成了从农业部至各省、重点地县的网络系统，基

本形成了以农业部科技教育司为领导，以农业部环境监测总站为网头，省级站，县级站三个层次的农业环境监测网络，拥有国内一流的检测设备和一支多年从事农业环境环境保护工作的专家队伍，具有很强的科研监测能力和管理实力。

截止目前，全国农业环境监测体系共有农业环境监测站１４９５个（不含总站），其中省级站３３个，地级站２７０个，县级站１１９２个。共有从业人员９５９１人，价值万元以上仪器设备有１４４１台，拥有ＩＣＰ－ＭＳ、质谱、气谱、气质联用、液谱等，先进程度居全国同行的前列。全国已有２３个二级农业环保站通过了省级计量认证，其中，１４个农业环保站通过了部级“双认证”。

多年来，在农业部科技教育司的领导下，全国农业环境监测体系在耕地土壤例行监测、农业环境污染重点区域专项调查、监测技术引进与推广、污染事故处理与仲裁、农业环境信息服务等方面开展了大量工作。为实施《农产品质量安全法》禁产区划分积累了一定的工作经验，在技术上奠定了基础。

关部门决策服务。

然而，耕地土壤环境质量监测与评价体系的建立，是一项复杂的系统工程，要将其不断地补充完善，需要有很多的研究成果做支撑，还需要做很多的工作，需要大家的共同努力。

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ＮＦＥＳＣＵｓｅｒ＇

ｓＧｕｉｄｅＵＧ－２０４１－ＥＮＶ．ＧｕｉｄｅｆｏｒＩｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ

ＢｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙＡｄｊｕｓｔｍｅｎｔｓｉｎｔｏＨｕｍａｎＨｅａｌｔｈａｎｄＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＲｉｓｋＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔｓａｔＵ．Ｓ．ＮａｖｙａｎｄＭａｒｉｎｅＣｏｒｐｓＦａｃｉｌｉｔｉｅｓ［１３］

ＦｌｏｒｉｄａＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＳｔｕｄｙ．ＢｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｆｒｏｍＦｌｏｒｉｄａＳｏｉｌｓ．

Ｋｌａｕｓ－ＨｏｌｇｅｒＭｅｂｅｓ，ＪｕｌｉａｎｅＦｉｌｓｅｒ．Ａｓｓｅｓｓ－［１４］Ｄｉｐｌ．－Ｂｉｏｌ．ＴｏｂｉａｓＦｒｉｓｃｈｅ，

ｉｎｇｔｈｅｂｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓｉｎｓｏｉｌｓ：ａｒｅｖｉｅｗｏｎｒｅｃｅｎｔｃｏｎ－ｃｅｐｔｓ．ＲｅｓｅａｒｃｈＲｅｐｏｒｔ２０１６４２１４．

Ａｒｓｅｎｉｃ

７结语

我国是一个耕地资源紧缺的国家，保护耕地早已成为我国的一项基本国策。建立一套较完善的耕地土壤监测与评价体系，随时掌握我国耕地土壤环境质量状况，根据不同的种植需要对其产地环境的适宜性做出恰当的评价，将有力推动我国《农产品质量安全法》的顺利实施，而将农产品产地根据土壤环境质量状况进行分等分级，既能合理有效地使用宝贵的耕地资源，又可避免生产出不符合食品卫生标准的农产品。此外，还要建立全国耕地土壤环境质量状况信息平台，建立长期定位监测点，掌握耕地土壤环境污染状况及发展趋势，建立预警系统，防患于未然，为政府有