第二节 土壤重金属的污染现状
一、国外土壤重金属污染情况及经验借鉴
2011年11月，联合国粮食及农业组织报告称，全球25%的耕地严重退化，其中来自污染方面的退化原因不可忽视［12］。
世界其他国家面对土壤重金属污染的环境保护做法与经验如下。
美国有两部主要的法律来防治土壤污染，其中《资源保护与恢复法》（RCRA）通过有效治理避免废物进入环境，属于源头控制；而《综合环境反应、补偿和责任法》（CERCLA，又称“超级基金法”）则是针对有害废物已经进入环境、如何清除土壤环境中的废物，属于末端控制。为保障土壤污染防治体系的顺利运行，美国还制定了一些技术导则，专门指导和规范土壤环境调查和修复［13，14］。
日本非常重视土壤污染的预防与治理，制定了《农业用地土壤污染防治法》、《土壤污染对策法》、《农药控制法》等法律，在《土壤污染对策法》中，规定了委派促进法律实体不仅提供与土壤污染有关的咨询、建议等服务，还通过建立基金的方式向实施特定土壤污染治理等措施的地方公共机构提供资金。此外，日本还对其《土壤污染环境标准》进行了三次修订，适时地追加多项新出现的污染物标准［15］。
欧盟有关土壤污染防治的立法是先由欧盟作出原则性规定，然后各成员国在该框架下再进一步细化。1972年欧盟颁布了《欧洲土壤宪章》，1986年发布了土壤保护指令，2004年制定了土壤保护战略，包括在欧盟范围内建立土壤信息和监测系统以及未来应采取措施的详细建议。
德国涉及土壤污染防治方面的法律法规主要有《联邦土壤保护法》、《联邦土壤保护与污染地条例》和《建设条例》，并制定了土壤处理细则方面的基本指南［16，17］。
上述国家在土壤污染防治方面都是通过专门立法和外围法相结合来形成完整的防治体系，各有侧重、相互补充，发挥了较好的作用，值得我国借鉴和参考。
二、我国土壤重金属污染现状
耕地土壤重金属污染比较隐蔽，不易引起人们的关注，近几年是随着食品安全和人体健康问题的报道才逐渐暴露出来的。我国曾组织开展过两次规模较大的全国土壤调查，一次是20世纪70年代的土壤背景值调查，编辑出版了《中国土壤元素背景值》；另一次就是2006—2013年环保部和国土资源部联合开展的全国土壤污染状况专项调查，发布了《全国土壤污染状况调查公报》。
我国面临着相当严峻的土壤重金属污染问题。2002年，南京环境科学研究所主持开展了《典型区域土壤环境质量状况探查研究》，调查范围包括广东、江苏、浙江、河北和辽宁5个省。调查显示，珠三角部分城市有近40%的农田菜地土壤重金属污染超标，其中10%严重超标。长三角有的城市连片农田受多种重金属污染，致使10%的土壤基本丧失生产力。其中，受镉污染和砷污染的比例最大，分别占受污染耕地的40%左右，超过4.0×107hm2良田。农业环境质量定位监测结果表明，湘江流域农产品产地受重金属污染的面积已逾7.87×104hm2，其中重度污染的约1.27×104hm2，占16%；中度污染的约2.6×104hm2，占33%；轻度污染的超过4×104hm2，占50%多。农业部农产品污染防治重点实验室对全国3.0×105hm2基本农田保护区调查显示，重金属超标率12.1%，粮食重金属超标率10%以上［18］。
2014年4月17日，环保部和国土资源部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，我国耕地土壤环境质量堪忧，点位超标率为19.4%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为13.7%、2.8%、1.8%和1.1%，重金属污染问题比较突出。
农业部环保监测系统对全国320个严重污染区土壤调查发现，大田类农产品超标面积占污染区农田面积的20%，其中重金属超标占污染土壤和农作物的80%。目前，我国污灌区面积约1.40×105hm2，遭受重金属污染的土地面积占污染总面积的64.8%，其中轻度污染占46.7%，中度污染占9.7%，严重污染面积占 8.4% ［19］。据有关资料表明，我国重金属污染的农业土地面积为2500hm2左右，导致粮食减产逾1.0×107t，并造成1.2×107t以上的粮食被重金属污染，将各项经济损失进行合计，至少高于200亿元［20］。在受污染的土地中，受As、Cd、Cr、Pb等重金属污染的耕地，约占总耕地面积的1/5，其中，Cd和Hg的污染面积最大，全国目前约有1.3×104hm2耕地受到Cd的污染，涉及11个省市的25个地区；约有3.2×104hm2的耕地受到Hg的污染，涉及15个省市的21个地区［21］。
例如，某污灌区土壤中Pb的积累量，近年来不断升高；Cd、Hg的浓度也上升明显；甚至一些地区Hg含量已经超过了国家《土壤环境质量标准》（GB 15618—1995）的最高值。长期的污水灌溉，导致稻米、小麦等粮食作物中积累了高浓度的Cd等重金属，个别地区的蔬菜重金属含量甚至超过国家食品污染物限量标准（GB 2762—2005）［22］。天津市为重度缺水城市，从1957年开始，污水灌溉已经有50多年的历史了。天津市的3条主要排污河分别为，北（北塘）排污河、南（大沽）排污河和北京排污河。天津市某些污灌区的农田土壤重金属中多种元素超过国家《土壤环境质量标准》［23］。河北省B市污水灌区Zn、Cu、Pb、Cd的检出超标率分别达到100.0%、27.5%、50.0%、87.5%［24］。此外，我国菜地土壤重金属污染也较为严重［25］。南方某市蔬菜地Pb污染最为普遍，As污染次之；西南某市近郊蔬菜基地土壤重金属Hg和Cd出现超标，超标率分别为6.7%和36.7%；珠三角地区近40%菜地重金属污染超标，其中10%属严重超标［26，27］。根据中科院南京土壤研究所2006年在南京郊区蔬菜基地的定点测试，南京城市土壤受到了不同程度的Mn、Cr、Cu、Zn、Pb污染［28，29］。
工业生产上重金属释放到环境中的主要途径有采矿、冶炼、燃煤、镀镉工业、化学工业、肥料制造、废物的焚化处理、尾矿堆、垃圾堆的冲刷与溶解［30］。矿山开采过程中释放出大量的酸性废水并浸滤出大量的有毒有害重金属离子，严重地危害矿区及河流的生态环境。付善明［31］发现某尾砂库中重金属元素 Pb、Zn、Cd、Cu、Ni、Cr含量平均分别高达637.404mg/kg、5330.374mg/kg、17.761mg/kg、421.123mg/kg、61.145mg/kg和67.541mg/kg，它们和其他元素被释放出来，随着废水排入河流之中。在尾砂库周围土壤和废水流经过的周围表层土壤中都被检测出严重的重金属污染，其中，可交换态Pb成为含量最多的形态，在最高的采样点含量达到61%。林君锋等［32］以钢铁厂附近废地的重金属土壤为对象，发现交换态Cd占总Cd的18.7%，交换态Pb占17%，交换态Cu占10.5%，交换态Zn占41%。许雅玲等［33］发现尾矿堆放是铜矿区的主要污染源之一，并针对尾矿中的堆浸矿和堆浸泥这2种典型土壤中的Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni 6种重金属进行了化学形态的分析，特别是在堆浸矿中，6种重金属除Cu外，交换态都成为最主要的污染形态，其中 Cu含量为 353.28mg/kg，Zn含量为112.72mg/kg，Pb含量为53.88mg/kg。而上海化学工业园区的表层土壤中，Cd的可交换态含量高达 41.5%［34］。廖国礼等［35］在调查某有色金属矿山坑内废水污灌区河流污染状况中发现，排污口处的重金属离子浓度铅超标40倍，锌超标4倍，镉超标20倍。
电镀厂是长江三角洲地区较为常见的企业，也是产生重金属废水的主要产业之一，电镀生产过程中可产生大量含有高浓度、毒性较强的重金属废水，如 Cr、Ni、Zn和Cu等重金属废水。杭小帅等［36］发现苏南某电镀厂向河流中排放Zn、Mn、Cr、Cu和Ni等酸性污染物，浓度分别达到1.34mg/L、3.77mg/L、28.1mg/L、6.40mg/L和9.37mg/L，pH为2.32，除Zn外皆超过国家污水综合排放标准，是构成下游河流中重金属沿程分布的主要原因。钟雪梅等［37］采用五级化学连续提取法测定电镀废水污染的土壤中 Cu、Cr、Ni、Pb及Mn等重金属的5 种形态，发现Ni和Pb主要以残留态为主，不易被吸收；大部分Cr来源于电镀废水污染；电镀废水污染的土壤中Mn对植物的影响最为直接；Cu、Cr和Mn的有效态含量较高；在有效态中，Mn和Pb则以可交换态含量最高，分别占有效态含量的38.19%和39.16%，是最多的重金属形态。王建玲等［38］对长期灌溉电池废水的麦田土壤重金属含量及形态分布研究表明，污灌土壤中 Cd、Ni、Zn和Cu含量分别是国家土壤环境质量二级标准的209.92倍、35.59倍、12.49倍和2.86倍，只有Cr含量能达标；在 4种超标元素中，由于Cd可交换态含量所占比例最高，其向小麦大量迁移造成污染的风险最高。马祥爱等［39］通过野外调查和试验分析，对某市污灌区土壤中Ni、Cr、Pb、Cu、Zn、Cd 6种重金属的含量、形态分布和生物活性进行了研究发现，Cd在残留态中比例最小，碳酸盐结合态和交换态含量比例很高；与对照区土壤相比，污灌降低了重金属残留态所占的比例，改变了土壤中重金属的存在形态，提高了重金属的生物有效性和迁移能力；相对Ni、Cr、Zn，土壤中交换态的Cd、Pb、Cu含量所占的比例较高，与对照区土壤相比，污灌区土壤中Cr、Pb、Cu和Cd的交换态都有所提高。