我国土壤重金属污染问题十分严重，但目前国家的土壤环境质量尺度已不适应当前土壤环境管理的需求，在指标体系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效监管。
本研究通过深入调研美国、加拿大、荷兰、德国、澳大利亚、日本、中国台湾和香港等发达国家和地域的土壤环境尺度，并将他们的重金属指标与我国现行的土壤环境质量尺度中的重金属指标进行系统比力分析，提出我国土壤环境质量尺度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尺度;新增铍、锑、铊、钒等新型重金属污染物的土壤环境质量尺度;同时，结合石灰(岩)土高配景区土壤，探索建立基于有效性的土壤重金属浸提态尺度体系;为实现我国土壤重金属污染的风险管理提供科学依据。
前言
重金属污染是我国主要的土壤环境污染问题。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，每年直接减少粮食产量约100 亿kg;同时，还存在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环境。2009 年以来，连续发生与重金属污染相关的损害农业产量、农产物质量、饮用水宁静及群众健康的特大环境事件到达30 多起，呈高发态势。我国工业化、都市化、农业集约化将连续快速生长，差异来源的含重金属污染物质还将不停进入土壤环境。因此，要在有效停止土壤重金属污染源的基础上，积极利用《土壤环境质量尺度》进行土壤重金属污染的评价，确定污染风险，为重金属污染土壤的修复提供管理依据。我国现行的1995 年制定的国家《土壤环境质量尺度》(GB15618-1995)至今已近20 年，已不适应当前土壤环境管理的需求，在指标体系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效监管。2009 年国家环境�；げ靠萍汲叨人咎岢鲆韵中谐叨冉行薅�，而且在果然征求意见通知中提到了对现行尺度中规定的污染物项目调整等问题。因此，本文希望综合比力发达国家和地域土壤环境尺度中重金属的指标体系，并对照我国土壤重金属污染存在的问题，提出针对土壤重金属尺度的指标调整建议，为我国土壤环境质量尺度的修订提供科学的依据。
1 国际土壤环境尺度中重金属指标比力
当前，许多发达国家和地域均建立了基于风险评估的土壤环境基准与尺度体系，但差异的国家和地域在尺度的名称和定位上有所区别。好比，美国环境�；な鸬耐寥郎秆≈岛拖愀鄣赜虻男薷茨勘曛稻匀颂褰】捣缦蘸偷叵滤；の勘曛贫�，英国的指导值则主要以人体健康风险为目标制定，荷兰的目标值和干预值、加拿大的指导值和澳大利亚的视察值则同时考虑了人体健康风险和生态风险，德国的触发值和行动值则将人体健康风险、生态风险、饮用地下水三个�；つ勘晖笨悸�。在尺度应用方面，多数国家都有针对工商业和居住园地的土壤环境尺度;同时，英国、加拿大、德国、日本和我国台湾地域还制定了针对农业用地(或有作物种植土壤)的尺度。
我国目前的《土壤环境质量尺度》(GB 15618-1995)主要是针对农业和自然�；で寥�，以土壤环境质量评价为目的。尽管各个国家和地域在土壤环境尺度定位和名称上有所区别，但他们均将重金属作为一类重要的污染指标列入，其指标数最多到达16 项。这也反映了重金属污染已成为普遍的土壤污染问题，是目前全球土壤环境管理的重点之一。我们也因此将国际上在土壤环境尺度相关研究和管理方面较有代表性的9 个国家和地域的重金属指标进行了系统梳理(表 1 )。这些国家和地域分别代表北美洲(美国、加拿大)、欧洲(英国、荷兰、德国) 、澳洲( 澳大利亚)和亚洲(日本、中国台湾地域、香港特别行政区)的土壤环境尺度制定情况。
1.1 土壤中砷、镉、汞等高迫害重金属普遍受到关注
环境尺度制定过程中指标筛选的一个重要依据是污染物的健康与环境效应。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异环境介质中的漫衍传输等。因此，一些毒性较大、又在环境中经常被检出的污染物通常被选为“环境优控污染物”。通过对表 1 所列的这些国家和地域的土壤环境尺度中重金属指标比力发现，砷、镉、汞这三种元素在所有国家和地域的土壤尺度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。澳大利亚土壤环境尺度还分别对有机汞和无机汞制定了尺度。这三种元素的配合特点是对人体健康与生态环境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，目前有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，危害人体健康。
土壤镉污染主要来源于工矿业“三废”排放、磷肥和有机肥施用等。1955 年至1972 年发生在日本富山县神通川流域的骨痛病事件就是由于当地农田土壤受到炼锌厂污水污染，发生大量“镉米”被当地居民食用，成为20 世纪世界闻名的公害事件之一，也因此使土壤镉污染问题成为全球关注的重要环境问题之一。世界卫生组织(WHO)制定稻米镉尺度为0.4 mg˙kg-1，我国更严格，定为0.2 mg˙kg-1。目前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，且能够在全球范围内迁移，因此受到普遍关注。汞成为全球关注的污染物开始于20 世纪50 年代日本的“水俣病”事件。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重要孝敬。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、镍在土壤环境尺度的重金属指标中泛起频率也较高，上述国家和地域中这三种元素均只有一个国家没有列入，我国的土壤环境质量尺度中也制定了这三种元素的尺度。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件频发，使环境铅污染越来越受到关注。
1.2 差异价态和形态的铬、汞分别制定尺度值
重金属的生物毒性不仅与其总量有关，而且主要由其在介质中的形态漫衍决定。因此目前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。重金属的形态包罗化合态、价态、结构态和结合态等。通过表 1 可以看出，一些国家和地域在制定土壤环境尺度时，已经考虑了污染物差异形态和价态的差异，并分别制定了尺度。大多数发达国家和地域的土壤环境尺度中均制定了六价铬限值，也有一些制定了三价铬和总铬的限值。如表 2 所示，以同一�；つ勘晡�，六价铬的尺度要远远低于三价铬和总铬的尺度，因此从环境意义而言，控制六价铬的污染更为重要。特别是由于六价铬在土壤中以CrO42-、HCrO4- 或Cr2O72- 等形式存在，不容易被土壤颗粒吸附，因而极易向下迁移进入地下水。而对于汞，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，而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分析发现，稻米对甲基汞具有很强的生物富集性，因此对人体健康的风险更大。
1.3 部门重金属尺度在总量的基础上增加了浸提形态指标
目前各国和地域的无机元素的尺度限值总体还是以总量为主，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仅与其总量有关，更洪流平上由其形态漫衍决定，因此接纳重金属的生物有效态含量来评价土壤污染风险更为确切�；诮昀炊灾亟鹗艋肪承形蜕镄вΩ钊氲娜鲜�，生物有效性看法逐渐受到环境管理者的重视，目前已开始在实践中应用。如日本接纳水浸提态的溶出量尺度来监管土壤污染对地下水的影响;德国尺度中土壤-作物袒露途径下镉、铅、铊的触发值接纳硝酸铵浸提态尺度;瑞士的土壤重金属尺度(指导值、触发值和清除值)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效性的一些中性盐提取剂。但是，由于土壤性质、重金属元素性质以及植物吸收性等差异，接纳单一提取态表征所有的重金属元素的生物有效性具有很大的局限性，这也是目前土壤环境尺度中重金属浸提态指标未能全面普及的重要原因。
2 我国土壤环境质量尺度中重金属指标的修订建议
我国现行的土壤环境质量尺度制定于20 世纪90 年代。其时由于土壤环境方面基础资料积累不足，以及国内土壤环境分析条件的匮乏，在土壤重金属指标的选取方面与其他发达国家和地域有一定差距。但尽管如此，我国土壤环境质量尺度中重金属指标还是包罗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、加拿大等国的土壤环境尺度相比，我国土壤环境质量尺度在重金属指标数量上要少1 /3~1 /2 左右。这一方面是我们的尺度中未区分铬、汞等重金属的价态与形态差异;另一方面是过去我们较少关注的一些重金属如铊、锑、钒、铍等元素，在发达国家和地域的土壤环境尺度已制定了相应的尺度。在2007 年国家环境�；げ恐贫ǖ摹墩估阑嵊玫赝寥阑肪持柿科兰鄢叨�(暂行)》(HJ350-2007)中，重金属指标已增加至13 个;而北京市2011 年宣布的《园地土壤环境风险评价筛选值》(DB11 /T811-2011)中，重金属指标增加至11 个，而且总铬和六价铬分别制定了筛选值。这表明，土壤环境尺度中重金属指标的增加以及对一些高毒性价态、形态重金属的关注是未来我国土壤环境质量尺度修订的生长趋势。鉴于此，对我国土壤环境质量尺度指标的修订，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、钒这几种重金属在环境污染物中的关注度尽管相对较低，但对人体健康均具有迫害效应。表 4 归纳了这4 种元素及其化合物对人体的健康效应� ？梢钥闯�，这4 种元素均具有急性毒性效应，其中铍还是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技术的生长，铍、铍合金及铍化合物已被广泛应用于原子能、火箭、航空、电子、陶瓷等行业的技术领域，而且铍的应用正随着尖端科学技术的生长而日益广泛。因此，铍的环境污染问题将日渐突出，其对人群健康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域浅层地下水中铍含量进行视察分析认为，广州、深圳、东莞等局部地域地下水铍超标，而且与人为污染和土壤环境条件等均有密切关系。
锑、铊和钒在我国长江以南地域(如湖南、广西、贵州、云南等地)显著偏高，而且在一些地域形成地球化学高配景区。如图 1 所示，将全国差异土类中上述元素的配景点平均值做直方统计图分析发现，与石灰(岩)土中铍的配景值漫衍差异，该土类中的锑、铊和钒平均值明显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)土地域这三种元素的高配景评价问题值得进一步研究� ？笊娇伞⒁绷兜刃纬纱罅康墓烫宸掀�(如废矿石、废矿渣、尾矿泥)则是一些地域锑、铊、钒严重污染的主要原因，并对当地居民人体健康造成极大危害。如在湖南某锑矿区土壤中锑浓度范围为97~4490 mg kg-1，远高于我国土壤锑的配景浓度，而且有相当部门以生物可利用形态存在。我国黔西南地域由于金汞矿(伴生有铊)资源开发利用，大量的矿渣废物中的铊经雨水的淋滤作用迁移进入土壤造成了环境铊污染，并进一步污染蔬菜等农作物，使当地居民由于恒久食用这些蔬菜从而导致人群慢性铊中毒事件。四川攀枝花-西昌地域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对照样的16.5 倍，植物为对照样的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域高。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，亟需进行相关土壤尺度的制定，并在此基础上进行风险评估和修复治理。
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尺度目前还是以总量制定限值。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。我国目前已累计生产铬盐200 万吨，发生铬渣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，六价铬向下迁移污染地下水。如对青海省铬渣堆场的视察发现，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《危险废物鉴别尺度浸出毒性鉴别》(GB5085. 3-2007)中对六价铬的浓度有明确规定，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。凭据此尺度，许多铬渣堆场的土壤中六价铬和总铬均凌驾此尺度，应将其视为危险废弃物。甲基汞污染在一些矿冶区及其周边地域非常严重，而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栽培培养试验表明，三个地域糙米中甲基汞占总汞的比例平均分别为39.2%、45.8%和16.2%，最高可达96.4%;而且土壤甲基汞污染是稻米甲基汞污染的主要原因。因此，制定农田土壤甲基汞的尺度尤为须要。
2.3 局部地域探索建立基于有效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利用的含量。尽管我国现行的尺度中已经考虑到土壤性质差异对重金属有效性的影响，并将农田土壤重金属的二级尺度凭据pH 划分为三段，但仍然难以反映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，特别是对一些高配景地域的土壤更是如此。因为这些地域土壤中的高含量重金属主要来自成土母质，尽管总量很高，但可能有效态含量并不高，难以被作物吸收利用，对人体健康的风险也较小。我们以贵州碳酸盐岩高配景区土壤为例，通过差异土壤镉污染水平的蔬菜栽培试验，并结合土壤镉的DTPA 和0.01 mol˙L-1CaCl2 提取态镉的含量分析高配景地域土壤镉污染与蔬菜镉污染的关系，结果如表 5 所示。虽然贵州碳酸盐岩高配景地域土壤镉总量均凌驾目前的土壤环境质量尺度( pH>7.5，0.6 mg˙kg-1 ) ，但全部青菜样品和部门生菜样品并未凌驾国家的食品卫生尺度( 0.2 mg˙kg-1 ) 。因此，凭据目前的土壤镉总量尺度无法判断当地土壤镉的污染危害。而比力DTPA 和0.01 mol˙L-1 CaCl2 提取态的含量，发现DTPA 能够较好地反映蔬菜中镉的积累变化趋势。因此，建议进一步在西南石灰(岩)土高配景地域开展更为广泛的视察与田间试验研究。从�；な澄锪茨埠偷叵滤誓步嵌瘸龇�，筛选出适合该类型土壤的重金属有效态提取剂，并在此基础上进行试验条件的优化和规范化，建立尺度的参比样品研制要领，形成要领学规范，为建立石灰(岩)土高配景区土壤重金属有效态基准值奠基基础，并为其他地域土壤重金属有效态基准的研究和实施提供示范。
3 结 论
我国现行的土壤环境质量尺度体系已不适应当前土壤环境管理的需求，其中尺度指标偏少是现行尺度存在的要害问题之一。通过借鉴发达国家和地域土壤环境尺度制定的先进理念，结合我国土壤污染的实际情况，在充实对比分析研究基础上，修订我国土壤环境的镉、汞、铅、砷等元素的质量尺度，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环境质量尺度;同时，结合石灰(岩)土高配景区土壤，探索建立基于有效性指标的土壤重金属浸提态尺度体系;为我国土壤重金属污染的风险管理提供科学依据。