2020-11-02 17:07:36
生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學(xué)研究所研究員 王國慶
開欄的話 因飼料中銅、鋅等微量元素(重金屬)的添加和使用,畜禽糞污中必然殘留一定的重金屬,對土壤和農(nóng)作物會產(chǎn)生怎樣的影響呢?由于缺乏科學(xué)認(rèn)識,畜禽糞污的危害被片面夸大,困擾著畜禽糞污還田利用,影響了農(nóng)民糞肥使用的積極性。那么,如何科學(xué)看待飼料中銅、鋅等微量元素的影響?我國采取了哪些措施,確保飼料中不過量添加?如何科學(xué)確定商品有機(jī)肥中重金屬的限量值?在畜禽糞污處理和還田利用過程中,應(yīng)采取哪些措施降低重金屬污染風(fēng)險?為回答公眾關(guān)心的普遍問題,使大家理性看待畜禽糞污重金屬殘留,本刊特別開設(shè)“科學(xué)看待畜禽糞污重金屬殘留”專欄,邀請相關(guān)領(lǐng)域權(quán)威專家從不同角度撰寫科普文章,解疑釋惑的同時,促進(jìn)畜禽糞污還田利用,敬請關(guān)注。
銅、鋅是土壤中自然存在的金屬元素,主要來源有大氣沉降、工業(yè)污染、施肥帶入等。根據(jù)我國“七五”土壤環(huán)境背景值調(diào)查結(jié)果,我國土壤銅和鋅的環(huán)境背景含量范圍分別為0.33-272mg/kg和2.60-593mg/kg,不同省份土壤中兩種金屬背景含量差異較大。一般情況下,因人為活動進(jìn)入土壤中的銅和鋅有一個緩慢累積的過程,達(dá)到一定含量后,可對作物生長、土壤微生物等產(chǎn)生負(fù)面影響,銅鋅含量特別高之后,也可能造成部分農(nóng)產(chǎn)品中銅鋅含量異常。調(diào)查研究表明,土壤中的銅和鋅主要影響作物生長,對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的影響總體可忽略。
土壤是一個復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng),影響土壤環(huán)境質(zhì)量的因素很多。銅、鋅等重金屬一旦進(jìn)入土壤后不易降解,部分重金屬可被植物吸收移除,相當(dāng)一部分在土壤中積累。土壤中的銅大部分與土壤組分以牢固地結(jié)合態(tài)存在,少部分銅可被植物根系吸收;土壤中鋅大部分是以結(jié)合態(tài)存在,植物主要吸收水溶性、可交換態(tài)或部分酸溶性的鋅。銅和鋅均是植物生長必需的微量營養(yǎng)元素,土壤中銅、鋅含量過低,會影響植物正常生長,但過多又會危害作物生長。
2018年發(fā)布實(shí)施的《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB15618-2018),針對銅和鋅制定了土壤污染風(fēng)險篩選值標(biāo)準(zhǔn),銅和鋅的篩選值沿用了《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB15618-1995》中銅和鋅的二級標(biāo)準(zhǔn)值,主要考慮因素是銅和鋅對作物產(chǎn)量的影響。土壤中銅和鋅含量超過污染篩選值時,表明農(nóng)用地土壤污染可能對作物生長、土壤微生物等存在生態(tài)風(fēng)險,而非影響農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全,是否存在生態(tài)風(fēng)險需開展進(jìn)一步調(diào)查研究,依據(jù)結(jié)果確定是否采取土壤污染修復(fù)等管制措施。土壤標(biāo)準(zhǔn)與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)不同,農(nóng)產(chǎn)品超標(biāo)了,人群食用后可影響身體健康,土壤污染超篩選值(標(biāo)準(zhǔn))了,農(nóng)產(chǎn)品不一定都超標(biāo)(與重金屬生物有效態(tài)、作物品種、農(nóng)藝措施等有關(guān)),需具體情況具體分析,土壤標(biāo)準(zhǔn)是風(fēng)險篩查的作用,所以叫篩選值。
研究表明,土壤中銅和鋅含量異常增高會明顯影響作物產(chǎn)量。銅和鋅對作物產(chǎn)量的影響與土壤類型有關(guān)。石灰性土壤、中性土壤和酸性土壤中引起作物產(chǎn)量(下降10%)的土壤銅的臨界含量分別為100mg/kg、100mg/kg和50mg/kg,而顯著影響微生物效應(yīng)的土壤銅臨界含量分別為160mg/kg、130mg/kg和60mg/kg,制定銅的土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值時,主要依據(jù)我國土壤銅對作物產(chǎn)量影響的研究。對于土壤鋅,石灰性土壤上導(dǎo)致作物減產(chǎn)10%的土壤鋅臨界含量為300-1000mg/kg,中性土壤約為600mg/kg。在制定石灰性土壤鋅的標(biāo)準(zhǔn)值時,主要依據(jù)我國土壤鋅對作物產(chǎn)量影響的研究,在制定中性和酸性土壤中鋅的標(biāo)準(zhǔn)值時,參考了國外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)值和鋅對蔬菜質(zhì)量的影響研究結(jié)果。
土壤銅和鋅對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全又會有怎樣的影響呢?研究表明,不同作物對土壤中銅和鋅的吸收能力不同,蔬菜吸收能力較強(qiáng),糧食吸收能力較弱。土壤中銅、鋅含量異常時,通常其生長毒害作用優(yōu)先顯現(xiàn),導(dǎo)致作物生長障礙、減產(chǎn)或絕收。
銅、鋅是人體的必須微量元素,但過量攝入會對人體產(chǎn)生一定的危害。1982年,國際糧農(nóng)組織(FAO)/世界衛(wèi)生組織(WHO)食品添加劑聯(lián)合專家委員會(JECFA)評估認(rèn)為人群對鋅的每日最大耐受量范圍(PMTDI)是0.3-1mg/kgbw(毫克鋅每千克體重,下同),即:每人每天膳食鋅的需要量為0.3mg/kgdw,最大耐受量為1mg/kgdw。食品添加劑聯(lián)合專家委員會對銅進(jìn)行評估后認(rèn)為每日最大耐受量范圍為0.05-0.5mg/kgbw。2009年,《中華人民共和國食品安全法》頒布實(shí)施,原衛(wèi)生部結(jié)合1982-2002年間中國營養(yǎng)與健康調(diào)查結(jié)果進(jìn)行評估,結(jié)果表明我國居民鋅的攝入量呈下降趨勢,銅、鋅的攝入量遠(yuǎn)低于可耐受的最高攝入量。2011年1月10日,原衛(wèi)生部和國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會決定廢止食品中銅、鋅的限量衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),表明銅、鋅對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的影響已不再是管理關(guān)注的首要問題。
當(dāng)前,我國部分有色金屬采礦、冶煉活動影響區(qū)和高背景值地區(qū),土壤銅、鋅對作物生長等的毒性危害,是農(nóng)用地土壤環(huán)境風(fēng)險管控的工作重點(diǎn)。銅和鋅被廣泛應(yīng)用于飼料添加劑,為促進(jìn)畜牧業(yè)發(fā)展發(fā)揮了重要作用,但其對環(huán)境的影響也日益受到重視,需要進(jìn)行系統(tǒng)科學(xué)的分析和評估。調(diào)查發(fā)現(xiàn),動物僅能有效利用飼料中銅和鋅的10%左右,其他部分隨糞便排出體外。研究人員利用2015年統(tǒng)計數(shù)據(jù),開展了華東地區(qū)土壤施用畜禽糞肥相關(guān)研究,據(jù)報道數(shù)據(jù)測算:每年因畜禽糞肥施用可造成表層土壤(0-20cm)的銅、鋅的增量分別約為0.06mg/kg和0.14mg/kg;另一方面,作物生長會吸收移除土壤中銅和鋅,移除量跟作物種類和生物量有關(guān)。我國土壤復(fù)種指數(shù)較高,作物能夠帶走的量也相對較高,據(jù)此,達(dá)到土壤銅和鋅污染風(fēng)險篩選值一般需要經(jīng)過若干年的時間。
2017年,新的飼料添加劑安全使用規(guī)范進(jìn)一步調(diào)低了銅和鋅的限量值。從嚴(yán)格農(nóng)用地土壤環(huán)境保護(hù)考慮,應(yīng)該嚴(yán)格畜禽糞便中銅鋅的源頭管控,規(guī)范畜禽糞肥施用與土壤環(huán)境監(jiān)測預(yù)警,更好保障農(nóng)作物產(chǎn)量安全,有效遏制銅、鋅長期累積造成的土壤污染生態(tài)風(fēng)險。