土壤是人類生產(chǎn)和生活中珍貴的自然資源,是人類賴以生存的基礎(chǔ)。過去幾十年,中國用不到全球9%的土地,養(yǎng)活了近20%的人口,創(chuàng)造了糧食自給的偉大奇跡。
然而,隨著人類對(duì)土地需求的增大,過度開發(fā)利用對(duì)土地資源造成了嚴(yán)重威脅。我國耕地?cái)?shù)量大幅減少趨勢(shì)已持續(xù)30年,耕地資源形勢(shì)嚴(yán)峻。第三次全國土地調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,全國耕地19.18億畝,逼近保障糧食安全的18億畝耕地紅線。
在耕地?cái)?shù)量下降的同時(shí),耕地質(zhì)量問題也不容樂觀。據(jù)《焦點(diǎn)訪談》報(bào)道,我國耕地質(zhì)量出現(xiàn)下降趨勢(shì)的面積已達(dá)6.6億畝,主要表現(xiàn)為東北黑土地的退化、南方耕地的酸化和北方耕地的鹽堿化。
土壤重金屬污染問題尤為突出。2014年《全國土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示,全國土壤總的采樣點(diǎn)位污染超標(biāo)率為16.1%。污染類型以重金屬(鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳)為主,占全部超標(biāo)點(diǎn)位的82.8%。
重金屬是一類難降解的有害有毒污染物,它們進(jìn)入土壤后不僅會(huì)造成土壤質(zhì)量退化,導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量降低,還可以通過食物鏈傳遞進(jìn)入人體,嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境和人類的健康。
習(xí)近平總書記高度重視土壤污染防治問題,多次強(qiáng)調(diào)“切斷污染物進(jìn)入農(nóng)田的鏈條”,“讓老百姓吃得放心、住得安心”。
2021年11月2日,中共中央、國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于深入打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的意見》,提出要深入推進(jìn)農(nóng)用地土壤污染防治和安全利用,實(shí)施農(nóng)用地土壤鎘(Cd)等重金屬污染源頭防治行動(dòng)。
開展土壤重金屬污染途徑識(shí)別是實(shí)現(xiàn)污染源頭追溯的科學(xué)基礎(chǔ)。
農(nóng)田土壤重金屬的主要輸入途徑包括大氣沉降、灌溉水、畜禽糞便、化肥施用和市政污泥等。《農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)》2022年8月20日刊發(fā)的最新一期論文研究了華北地區(qū)農(nóng)田土壤鎘來源及大氣沉降的貢獻(xiàn)。
該論文基于文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)和源清單法對(duì)華北地區(qū)(北京、天津、河北和山東)農(nóng)田土壤Cd的上述5種輸入源進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,旨在量化各污染源對(duì)農(nóng)田土壤Cd的輸入量和貢獻(xiàn)率及其時(shí)空變化,以期為華北地區(qū)農(nóng)田重金屬污染防治提供科學(xué)參考。
結(jié)果表明:2005—2009年華北農(nóng)田土壤Cd的輸入量范圍為1.56~2.63mg·m-2·a-1,其中灌溉水輸入貢獻(xiàn)最大(63.0%),其次為大氣沉降(30.9%)、畜禽糞便(5.2%)、化肥施用(0.6%)和市政污泥(0.3%)。
到了2015—2019年,華北農(nóng)田Cd的輸入量減小為0.22~0.35mg·m-2·a-1,其主要來源變?yōu)榇髿獬两担暙I(xiàn)占比56.5%;灌溉水、畜禽糞便、化肥施用和市政污泥占比分別為13.7%、23.8%、3.9%和2.1%。
在過去15年間,除了化肥施用以外,其他4種源的Cd輸入量均呈現(xiàn)不同程度的下降趨勢(shì),大氣沉降取代灌溉水成為近年來華北地區(qū)農(nóng)田土壤Cd的主要來源,是最主要的輸入途徑和外來源。
大氣中的Cd主要來自燃煤、化石燃料和生物質(zhì)燃燒、冶金、機(jī)動(dòng)車排放、揚(yáng)塵和機(jī)械磨損等過程。這些來源在京津冀城市地區(qū)、工業(yè)地區(qū)、背景區(qū)和農(nóng)業(yè)區(qū)的顆粒物或大氣沉降源解析結(jié)果中均有發(fā)現(xiàn),是需要重點(diǎn)管控的行業(yè)類型。
同時(shí),華北大氣中的Cd主要存在于粗粒子中,很容易發(fā)生近源沉降,因而可以針對(duì)農(nóng)田周圍的重點(diǎn)排放源進(jìn)行防控。但在霧霾污染期間,Cd更容易富集在細(xì)顆粒物中而發(fā)生遠(yuǎn)距離的大氣傳輸,需要在區(qū)域尺度上進(jìn)行協(xié)同減排。
令人欣慰的是,隨著我國大氣污染防治力度的加強(qiáng),近年來華北大氣Cd沉降量已進(jìn)入下降通道。2016-2020年華北農(nóng)田大氣Cd的沉降量平均為0.03mg·m-2·a-1,顯著低于2008-2010年測(cè)量結(jié)果(0.54mg·m-2·a-1)。
為更有針對(duì)性的削減大氣Cd沉降,建議加強(qiáng)大氣顆粒物Cd的排放規(guī)律、粒徑分布、相態(tài)變化、區(qū)域輸送、沉降過程和溯源研究。
引用本文:劉進(jìn),潘月鵬,師華定.華北地區(qū)農(nóng)田土壤鎘來源及大氣沉降的貢獻(xiàn)[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2022,41(8):1698-1708.
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