中国土壤污染现状及环境管理研究进展——以镉污染为例

江西省南昌市生态环境监测中心 肖玮

一、引言

镉是自然界中的一种天然化学元素，它可以在环境中持续地生物积累和生物老化[1]。它是一种全球性的污染物，已经引起了世界各地的关注。自19世纪以来，随着镉产量和使用量的增加，镉污染越来越严重。后工业时期的人类活动一般使土壤和沉积物中的镉含量增加了3-10倍[2]。采矿活动和工业生产通常是造成土壤中镉污染的主要原因。天然和人工排放源是土壤中镉的主要来源。对于前者镉主要来自岩石风化和地热活动，极少量的镉以液态金属的形式存在。由于无机镉的溶解度低于有机镉化合物，大多数镉与其他元素结合形成氯化镉、硫镉锑和其他矿物。通过湿、干沉降进入土壤，从而增加了土壤中的镉含量。人为镉的排放主要来自工业界，根据全球镉评估，手工和小规模金矿导致的镉排放量最大，几乎占全球排放总量的38%[3]。

土壤中过量的镉会影响种子萌发、植物发病率和微生物活性。土壤中的镉不仅影响植物和微生物，而且还通过食物链、皮肤接触、呼吸吸入和其他接触通道进入人体，危害人体健康[4]。镉在水稻和动物中具有更强的生物富集特性和更大的营养水平扩增系数，增加了对人类健康的风险。镉暴露的主要来源是饮食，其次是饮用水、土壤和空气。镉对人体健康的毒性与其形式密切相关。土壤中的镉主要分为元素镉、无机镉和有机镉。元素镉通常被人体通过口腔或以蒸汽的形式摄入。口服元素镉一般不容易被消化道吸收。镉蒸气通过呼吸道从肺部进入血液影响身体功能，它对人体严重有毒。美国环境保护署认为它是D类致癌物。无机镉是水溶性的，可通过皮肤接触和口服进入人体胃肠道。所有形式的镉都会引发肾脏问题，而过量的镉则会导致肾脏功能障碍、神经系统问题、睡眠障碍、听力损失、生殖功能受损和心脏问题。

近年来，对镉污染土壤的研究引起了世界各地的关注。中国调查了镉污染的评估、处理、恢复和环境管理。本文系统地讨论了我国镉污染土壤的土壤环境条件和相关的环境管理措施。具体讨论了镉污染的来源和排放特征、镉污染土壤的处理和修复技术，以及镉污染土壤缓解策略的实施情况。我们希望这项工作可以为镉污染的防治提供参考。

二、我国镉污染土壤的土壤处理修复技术及其应用

对镉污染土壤的国际处理和修复已经发展了几十年。已验证的修复镉污染土壤的方法包括固化、土壤浸出（或酸提取）、植物修复、热处理、玻璃化、纳米技术、生物修复和电动力学修复。据报道，所有的补救技术都能有效地处理受镉污染的土壤[5]。我国对镉污染土壤采用的修复技术一般分为物理、化学和生物修复技术，不同的技术效果不同。一些修复技术对镉的去除率超过90%。随着社会的不断发展，凝固稳定技术已应用于镉污染土壤修复项目，高浓度镉污染土壤热分析修复技术逐渐成熟。在中国，大多数受镉污染的土壤修复项目采用凝固稳定技术。现如今，中国镉污染土壤的分布范围更广，热分析消耗了相当多的能源。高温热解破坏了土壤的性质，在我国不应用于热分析技术。然而，固化稳定化技术也适用于中国和其他发达国家。这项技术价格低廉、效率高、无二次污染。因此，它适合用于镉污染土壤的修复。然而，采用污染物固化稳定化技术所选择的材料尤为重要。例如，它们的材料成本低、没有二次污染。

由于我国不同地区土壤特性、气候条件、镉污染浓度和中国土地利用的不同，固化稳定化技术可能并不适用于所有土壤，因此可以考虑更有效的稳定材料来提高固化稳定化技术[6]。同时，根据受污染土壤的不同特性，可以结合其他修复技术。还可以考虑采用更经济、更有效和更环保的维修技术。例如，植物修复和生物修复可以结合起来，创造出转基因植物。中国是镉的主要生产国和消费国。因此，受镉污染的土壤是一个突出的问题，特别是在矿山和工业周围的土壤中。采矿和工业产生的镉主要通过大气传播，并通过大气沉积污染周围土壤。我国土壤的平均镉含量与大气中镉排放量相似。我国土壤镉含量较高的地区分布在东南沿海地区，土壤镉含量由东南向西北方向逐渐下降。土壤中过量的镉可能对动物、植物和人类以及生态环境都有害，因此必须对受镉污染的土壤进行适当的修复和管理。固化稳定化技术可用于修复受镉污染的土壤。这种技术价格便宜、高效，而且不会造成二次污染。但同时也存在稳定剂材料选择严格、使用量高等缺点。对于不同地区和气候条件不同、镉污染性质和浓度不同的土壤，没有一种单一的修复技术是最好的。因此，开发固化稳定剂新技术，研究新型高效的稳定剂材料和联合修复技术具有重要意义。

三、中国土壤镉污染的环境管理

在20世纪90年代，人们提出了镉作为一种全球污染物的概念，土壤污染受到了广泛的关注。由于镉土壤污染主要是通过从空气、水和废物迁移到土壤，因此镉污染必须从其来源得到解决，污染物管理政策需要立法。关于镉污染的国际管理政策、法律和法规经历了不同的阶段，旨在控制和减少全球镉排放。它包括管理镉污染土壤的有关要求，包括减少小型金矿，逐步开展对镉污染土壤的管理。

（一）镉污染土壤的环境管理阶段

我国镉污染土壤管理分了四个阶段：制定土壤保持原则、土壤污染防治、土壤恢复快速发展，恢复重金属污染进行环境管理。在这些不同的阶段，中国提出了不同的管理要求，体现在标准、政策和监管文件中。制定标准是镉相关环境管理的一个重要组成部分。世界上许多国家已经为镉污染土壤建立了基于风险的与镉相关的环境质量标准。目前我国对土壤环境基准的研究相对较晚。最早的土壤环境基准是基于土壤环境质量标准，该标准保护了土壤背景和生态系统。但由于应用范围较短，项目指标较少，执行情况不令人满意，不再满足目前土壤环境管理的需求。目前，中国根据国情最新研究和其他国家的经验，充分考虑了土壤污染。制定了符合当前我国健康风险污染分布危害要求的土壤标准，这些新标准构成了一个更有针对性的土壤环境质量评价标准。此外，它们还更严格地限制了土壤污染物。除了污染物管理的变化外，这些新标准还为土壤污染的监测、实施和监督提供了最新的要求，充分反映了中国土壤环境管理的进展。

（二）镉污染土壤的环境管理政策

为了有效减少镉的排放，中国制定了一系列的政策和法规。通过限制含镉产品的进出口，间接减少了镉的产量。我国镉的早期环境管理专门与危险废物和电子产品的控制和预防有关。例如，中国宣布了防治危险废物污染的技术政策，以及含镉废物管理、荧光灯回收、无害处置的内容。另一项政策是防止和控制电池的浪费，逐渐减少并最终消除一次性电池中的镉含量。与镉有关的政策侧重于电子产品中镉的危害。然而，中国的镉矿、金矿、氯碱厂和有色金属冶炼厂（用于生产和使用镉）使镉环境污染成为一个值得关注的问题。因此，中国政府对镉作为加工原料的生产进行了规范，以加强对镉源相关企业的管理。已经为镉相关企业制定了减排控制、清洁生产、综合预防和控制等政策，如在冶炼行业释放铅、锌的政策。应严格控制原料中镉的含量，提高铅锌冶炼各工艺中镉的回收率，并尽量减少排放量。医药行业污染防治技术政策，以及加强电石及相关行业聚氯乙烯生产中镉污染防治的政策也是如此。这些政策包括严格控制原材料中的镉含量，最大限度地回收和利用镉资源，实现对含镉废物的安全处理和处置，防止镉的损失，有效控制镉污染。为实施上述政策和法规，中国限制了各种环境介质和排放源中的镉的浓度，并提出了监测要求。最初，中国限制了空气、渔业、海洋、城镇和住宅水资源中的镉浓度。由于空气、水、土壤中的镉污染是由各种工农业企业造成的，镉不经管理就排放到环境，制定大气、水、土壤中的镉控制标准不能从根本上解决镉污染问题。因此，中国政府提出了镉相关行业的空气、水、土壤排放标准。制定了化学合成制药企业、烧碱企业、聚氯乙烯工业企业、热电厂企业、电池工业企业、镉工业企业、农业污泥中空气、水、土壤中镉的排放控制标准。确保大气、水、土壤的良好状态，促进镉工业生产技术和污染控制技术的进步。除汞外，甲基汞一直是一些国家关注的焦点，并确立了土壤标准值。美国住宅和工业用地的甲基汞限值分别为7.8mg/kg和100mg/kg。英国住宅和商业用地的土壤甲基汞限值分别为11mg/kg和410mg/kg。2018年，中国还颁布了《土壤环境质量建设用地土壤污染风险控制标准(试行)》（GB36600-2018），规定了第一类土地（含居住用地）的土壤甲基汞筛查值（5mg/kg）和控制值（10mg/kg）。第二类土地（含工业用地）的甲基汞筛选值为45mg/kg，控制值为120mg/kg。与其他国家的土壤甲基汞标准相比，中国制定的土壤甲基汞标准更为严格。该政策的试行是判断是否对汞污染场地土壤进行详细调查或开展风险评估以更好地保护人类健康的依据。与其他国家相比，中国加强了对主要汞排放源的监测和管理，完善了汞流动管理机制，推动了汞相关行业的整体减排，对汞相关产品的生产、贸易和使用实施可追溯管理，在与汞相关的行业实施与汞有关的物料流动管理。虽然中国汞污染的管理和治理值得称赞，但是，中国的汞污染管理体系仍相对薄弱，存在一些不足。

四、中国土壤镉污染的环境管理体系相对薄弱

由于土壤均质性差，不同区域之间存在着重要的差异，不同区域的土壤特征和土地利用功能也不同。因此，国家统一的强制性土壤汞环境质量标准限值未必适用于每个地区。因此，根据不同区域土壤的详细信息建立不同的土壤汞环境限值具有重要意义。由于场地土壤的汞污染是一个长期累积的过程，但这个过程可能是许多作业人员共同破坏造成的，具体的损害无法确定。对土壤中的汞污染负责的人可能会破产。拥有土地权利的经营者可能不是责任人，也可能没有对土壤造成任何损害。或者，污染者可能是国有企业。即使负责的人通常会积极响应国家的政策和支持，也很难找出谁是负责的人，谁应该承担修复和治疗的责任。因此，完善土壤汞污染的环境管理责任机制也将被考虑。需要处理的污染土壤数量较大，修复污染土壤的成本包括资金成本、运行维护成本（修复行动后的运行维护成本）和常规成本。当污染场地治理责任人分散，或者责任主体不明确时，往往导致土地污染治理成本由政府部门承担。在受污染地区的土壤中有多种形式的汞。不同形态的汞，具有不同的物理化学性质和迁移路径。此外，人体健康危害的接触途径、毒性作用和毒性机制差异很大。然而，中国目前只制定了工业场所汞和甲基汞的土壤标准，缺乏其他形式汞的管理标准。因此，迫切需要在保护人类健康的前提下，制定相应的各种形态汞土壤环境标准。

由于汞污染场地的类型、特征和重点区域分布尚不明确，许多土壤修复技术无法有效地有针对性地进行修复。目前中国的修复技术价格昂贵，没有有效的具有中国特色的实用技术。此外，污染场地土壤环境修复技术没有评价体系或推荐实用修复技术目录。场地污染往往会给周围居民带来焦虑，尤其是场地已经对人类健康和环境造成一些不利影响时。这往往会加剧公众的不满。此外，在现场勘察、评估、管理和修复的过程中，如气味排放、粉尘排放、污水排放、噪音产生、机械和车辆运行、交通拥堵、财产干扰等，可能会引起公众对现场管理或开发的反对。因此，公众参与污染场地土壤汞管理决策可以安抚公众，帮助公众获取土壤汞的管理知识，同时促进中国以人为本的进程。此外，还应建立责任机制。发现污染的，由污染者承担相应责任。土地经营者每年应对地块进行详细的调查和风险评估，并提交政府。政府应始终对污染土地的数量、位置、污染程度、使用权进行监督，并建立污染土地使用权专项管理档案，以便今后跟踪污染责任人。无法确定土壤汞污染责任人的，土地使用权人应当与土地权利人私下协商，公平承担土壤污染修复和风险管理责任。在土地开发过程中，土地使用权人与实际生产经营者应当依法共同承担造成土壤汞污染的责任。当主体发生变更时，继承债权和变更后债务的单位应当履行相应的补救义务。收回土地使用权的，由当地人民政府承担有关责任和费用。建立汞污染土壤专项资金机制。继续坚持中央财政设立土壤汞污染防治专项资金，用于环境调查、监督管理和土壤污染修复。鼓励相关企业与政府合作，鼓励符合条件的整治公司发行股份，通过绿色金融、社会捐赠等方式获取社会资金参与土壤防治。政府也可以征收环境税。中国有大量的汞污染土壤，应该积极争取国际合作。

五、结论

在对镉污染土壤的管理方面，中国已经采取了一些法律、法规、标准和具体行动方面的措施来限制镉的使用和释放。此外，中国还提出了有关农业、工业、采矿用地的土壤污染防治标准。土壤污染对农场和建设用地的风险需要进行环境调查、风险评估、风险控制、处理和补偿。中国镉污染管理体系取得了成功，但仍存在不足。例如，管理体系薄弱、责任机制不明确、公众意识较低、不考虑其他形式的镉问题、资金不足等。今后，我国应因地制宜地调整措施，完善各省、市、自治区土壤标准的制定。此外，我国应系统地对镉污染土壤状况进行全国详细调查，以确定土壤环境质量。以确保作物安全和人类健康为出发点，制定适合不同地区的土壤镉及其化合物的环境质量标准。加强对汞污染土壤中汞形态分布、环境过程、迁移转化、健康效应和生物有效性的研究。进一步阐明土壤汞的环境行为和危害特征，建立土壤汞迁移和扩散模型，预测汞污染土壤对周围环境的影响范围和特征。从而制定出各种形态汞的标准修复值，为后续风险管理的科学研究提供参考。