觀點摘要

奚小環(huán)（中國地質(zhì)調(diào)查局教授級高工）：

基礎(chǔ)性公益性地質(zhì)工作，應(yīng)用生態(tài)地球化學(xué)理論和方法，研究解決與土壤環(huán)境質(zhì)量有關(guān)的問題，為建設(shè)生態(tài)文明提供堅實支撐。

成杭新（中國地質(zhì)科學(xué)院物化探所研究員）：

全國土壤污染狀況調(diào)查獲取的土壤環(huán)境質(zhì)量信息僅僅是宏觀尺度上的環(huán)境信息。

楊忠芳（中國地質(zhì)大學(xué)（北京）教授）：

人體中必需微量元素的攝入量都有兩個閾值，輸入過多或過少，都會對人體產(chǎn)生影響，導(dǎo)致疾病。

季峻峰（南京大學(xué)教授）:

土壤中的重金屬只有易溶于水和弱酸的那部分能直接被植物吸收。

給土地打上格子

主持人：公眾期盼良久的全國土壤污染狀況調(diào)查公報今天（注：是指今年4月17日）正式公布了，這意味著我國在重重困難中跋涉多年的土壤污染治理工作，走入了一個更加科學(xué)、透明、全面、立體的快速推進期。本期特邀四位專家，從地球化學(xué)角度，談一談土壤污染。

關(guān)于全國土壤污染調(diào)查是如何進行的？怎樣才能較大程度地保證調(diào)查結(jié)果的準(zhǔn)確性？今天我們邀請的第一位嘉賓是來自中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所的成杭新研究員。請他來談?wù)?，全國土壤污染狀況調(diào)查是如何進行的？

成杭新：簡單說，就是給大地打上格子，在格子中采集最能代表格子內(nèi)平均化學(xué)組成的土壤樣品，分析測試該樣品中的化學(xué)元素及化合物含量，由此判斷其是否受到污染，如果已被污染，則可檢測出污染物種類及含量。這種方法也被稱為“勘查地球化學(xué)”。

“勘查地球化學(xué)”最早用于礦產(chǎn)勘查。為了達到在地球中找尋金屬礦產(chǎn)的目的，一個最常用的方法就是將地球打上格子，在格子中采集最具代表性的樣品，分析其化學(xué)元素組成，并將所有格子中各種元素以不同的含量間隔制成地圖，即地球化學(xué)圖，從而能快速、一目了然地從大片地區(qū)聚焦到高含量地區(qū)。

之后，可在已經(jīng)圈出的高含量地區(qū)，打成面積更小的格子，再次取樣分析測試，直至礦床發(fā)現(xiàn)。這樣的過程在勘查地球化學(xué)中稱之為“迅速掌握全局，逐步縮小靶區(qū)”。

顯然，這樣的方法也適用于土壤等環(huán)境質(zhì)量的調(diào)查，即通過大格子采樣，了解整體的趨勢，再在重點污染區(qū)，有針對性地通過小格子采樣，詳細了解掌握污染地的污染源和污染物遷徙過程。這次覆蓋全國的土壤污染調(diào)查還屬于摸底普查階段，是大尺度的。

主持人：那土壤污染調(diào)查的格子應(yīng)該打成多大？又如何從格子內(nèi)選擇“采樣代表”呢？

成杭新：理論上格子的大小通常與所研究的目標(biāo)體大小和要達到的目的有關(guān)。早期我們進行的全球地球化學(xué)填圖，目的是要獲取全球尺度的地球化學(xué)概貌，其采用的采樣格子為160km×160km，這樣大的采樣格子得出的一定是一種宏觀概貌，不能精細刻畫內(nèi)部細節(jié)。

格子大小還與采樣介質(zhì)有密切關(guān)系。比如大氣的化學(xué)組成一般比較均勻，研究大氣的元素組成時采樣的格子可以大些，采樣密度小些。而土壤的化學(xué)組成相對來說比較不均勻，采樣的格子就要相應(yīng)小一些，采樣密度大一些。

針對本次全國土壤污染狀況調(diào)查，為快速獲取我國土壤環(huán)境質(zhì)量狀況，根據(jù)不同的土地利用類型采用了不同大小的采樣格子：耕地8km×8km、林地16km×16km、草地32km×32km、未利用地64km×64km。即便是最小的格子，也很粗略，如6400公頃即9.6萬畝的面積上布設(shè)一個點位。

因此，大家一定要明確，調(diào)查公報中采用點位超標(biāo)率來粗略描述我國土壤的環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀，其獲取和公布的土壤環(huán)境質(zhì)量信息僅僅是宏觀尺度上的環(huán)境信息。隨著未來調(diào)查采樣密度逐漸加大，土壤環(huán)境質(zhì)量的信息會更為準(zhǔn)確，土壤超標(biāo)率和超標(biāo)面積的數(shù)據(jù)也會發(fā)生變化。

要獲取可靠的結(jié)論，格子采樣的另一個關(guān)鍵問題是采樣代表性問題。

格子內(nèi)的采樣方法有兩種基本思路，一種是不帶任何主觀認識的無偏采樣模式，即在格子內(nèi)均勻采樣，以采集格子內(nèi)分布面積最大的主要地質(zhì)體為主，如一個采樣格子內(nèi)有80%的土壤類型為紅壤，10%為黃棕壤，10%為潮土，則以采集紅壤為主。另一種是以事先具有某種專門考慮的專屬性采樣，如需獲取一個廠礦企業(yè)可能給周邊土壤帶來影響的信息，則可能以采集工廠附近的土壤樣品為主。

我國是一個實行耕地嚴(yán)格保護措施的國家，耕地的保護已落實到地塊，各地各農(nóng)戶的耕種習(xí)慣存在巨大差異。因此，要精確獲取我國土壤的污染面積信息，最可靠的采樣密度就是在每個地塊均有樣品分布，也只有在獲取精確的土壤質(zhì)量的信息后，才能真正落實土地的數(shù)量、質(zhì)量和生態(tài)三位一體的綜合管護。

土壤重金屬含量≠生物有效態(tài)含量

主持人：近年來，有關(guān)土壤重金屬污染的事件及報道，引起了社會公眾的強烈反響。全國土壤污染狀況調(diào)查公報也顯示出我國土壤重金屬污染形勢的嚴(yán)峻。那么，目前我國土壤重金屬污染的主要來源有哪些呢？有請南京大學(xué)的季峻峰教授為大家解讀一下土壤中的重金屬。

季峻峰：土壤中重金屬的來源可以簡單分成地質(zhì)過程內(nèi)源和人為活動外源。地質(zhì)過程內(nèi)源主要是指在土壤形成過程中，繼承了當(dāng)?shù)貛r石和地表物質(zhì)風(fēng)化遺留物中那部分重金屬。

土壤重金屬的人為活動外源主要是在土壤形成之后，通過人類活動給土壤帶來的伴隨性重金屬輸入，比如：采礦、工業(yè)廢棄物堆放及擴散、污水灌溉、交通運輸、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等。

人類活動中的采礦、冶金、電鍍等工業(yè)排放是土壤最主要的人為源重金屬輸入。汽車尾氣排放及輪胎磨損產(chǎn)生的大量含重金屬的有害氣體和粉塵的沉降是道路兩側(cè)土壤重金屬的主要來源，這些重金屬元素主要為鉛、銅、鋅等。煤和石油燃料在燃燒時，重金屬隨煙塵進入大氣，通過干濕沉降進入土壤。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中復(fù)合肥的過量使用，尤其是磷肥，也能向土壤帶入重金屬。

土壤中過量的人為活動源重金屬，往往能改變地區(qū)原有的土壤物質(zhì)平衡，形成土壤生態(tài)環(huán)境安全風(fēng)險，甚至引起土壤和農(nóng)作物重金屬污染。

主持人：我們知道土壤污染的重金屬主要有鉛、砷、鎘、鉻、汞等，這些可怕的物質(zhì)一旦在土壤中聚集，就會通過食物鏈跑到我們的餐桌上，對人類健康造成巨大的危害！

季峻峰：不要如此恐慌。并不是土壤中重金屬含量高，就一定會毒害農(nóng)作物，進而威脅人類健康。

土壤中的重金屬不僅有著不同的來源，其存在形式也多種多樣。重金屬在土壤中常見的存在形式主要包括：交換態(tài)、酸可溶態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機物及硫化物結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)等。不同來源的重金屬在土壤中存在形式十分復(fù)雜。

土壤中重金屬存在形式雖有多種，但只有易溶于水和弱酸的那部分重金屬能直接被植物吸收，因此，這部分重金屬與生物的關(guān)系最為密切，被定義為土壤重金屬生物有效態(tài)。

土壤重金屬生物有效態(tài)含量才是反映重金屬生物有效性的直接指標(biāo)。

在重金屬生物有效態(tài)含量高的土壤，即使土壤重金屬總量不高，植物也可能會出現(xiàn)重金屬含量超標(biāo)現(xiàn)象。對于農(nóng)田土壤，土壤重金屬的生物有效性主要受重金屬本身、土壤酸堿度、有機物含量及種類、黏土礦物含量、碳酸鹽礦物含量、鈣鎂等主要陽離子元素含量等因素控制。一般情況下，保持土壤酸度處于中性或弱堿性有助于降低重金屬的生物有效性。

生命元素不可或缺，也不可過多

主持人：公報顯示，這次調(diào)查的土壤污染物主要包括13種污染物和3類有機污染物。在無機污染物中，除了我們熟知的重金屬元素，還有鈷、銅、氟、錳、鎳、硒、釩、鋅等微量元素。今天，我們請來了中國地質(zhì)大學(xué)（北京）的楊忠芳教授，請她講講這些元素與人類健康有著怎樣的關(guān)系。

楊忠芳：化學(xué)元素把人和生存環(huán)境緊密地聯(lián)系在一起。迄今為止，在人體中所發(fā)現(xiàn)的60余種元素中，99.95%由氫、氧、氮、碳、磷、硫、氯、鉀、鈉、鈣、鎂和鐵等大量元素組成，而余下0.05%是由硒、氟、鋅、碘、銅、釩、錳、鎳、鈷、鉻和鉬等含量很少的元素組成，通常人們把含量低于0.01%的元素稱為微量元素。

微量元素對人體健康有著不可忽視的作用，可分幾類：

一類是生命必需元素，它們是人體維持正常機能所必需的，且必須通過食物攝取的微量元素。必需微量元素在人體中的不足或過剩都會影響健康，甚至危及生命，因此，對于動植物而言，攝入的必需元素量應(yīng)維持在最適營養(yǎng)濃度范圍。

另一類是非必需的有毒元素，它們對生物有毒性而無生物功能，如砷、鎘、鉛、汞、銻、鉈等，這些元素人體攝入量越少越好。一旦超標(biāo)，就會引發(fā)砷中毒、痛痛病、水俁病、鉛中毒等影響人類健康、甚至危及生命的重大環(huán)境問題。

還有一類為無毒性穩(wěn)定性元素，如鉑族元素，該類元素的地球化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，多呈氧化礦物或自然元素狀態(tài)產(chǎn)出。由于它們在地殼中含量極低，故在生物體內(nèi)的含量極微，至今未見到它們對生物體有毒性的報道。

主持人：如此看來，雖然都被稱為土壤污染物，但有的元素是對人有益的？

楊忠芳：科學(xué)地說，人體中必需微量元素的攝入量都有兩個閾值。輸入過多或過少，都會對人體產(chǎn)生影響，導(dǎo)致疾病。

如低碘可引起地方性甲狀腺腫，生長發(fā)育停滯，體力和智商水平下降，中樞神經(jīng)發(fā)育不全，重者導(dǎo)致呆傻癥（克汀?。?，高碘也可導(dǎo)致甲狀腺腫；適量銅可保證造血機能正常活動，缺銅會引起貧血、造成局部皮膚脫色（白癜風(fēng)）、引起白發(fā)，還與癌癥發(fā)病率關(guān)系密切；缺鋅可導(dǎo)致生殖力下降，形成性發(fā)育不全的侏儒，引起味覺不靈敏，食欲不振，視力減退，形成暗視盲，鋅過多卻會使高密度脂蛋白明顯降低，而膽固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白等明顯升高，促進動脈硬化，還可引起惡心、嘔吐、痙攣等。

因此，人體內(nèi)必需微量元素不能缺少，但也不能過量，合理膳食、營養(yǎng)平衡是保障身體健康的前提。

必需微量元素在人體中都有神奇的生理功能。如硒是生物體多種酶和蛋白質(zhì)的重要組成成分，具有很強的生物活性，參與多種生理生化作用。硒可參與輔酶A、輔酶Q的合成，刺激免疫球蛋白的產(chǎn)生，有保護心臟、肝、腎和增強免疫的功能；可抑制癌細胞的生長；降低鉛、鎘、汞、鉈、砷、鉻等毒物的毒性；注射適量硒化物或服用含硒高的食物，能提高視力。

人體缺硒或硒營養(yǎng)不足，會誘發(fā)疾病。缺硒可致肝壞死；硒營養(yǎng)不足，可降低機體抵抗力，影響視力，嚴(yán)重者誘發(fā)心血管疾病和癌癥；地方性缺硒，可導(dǎo)致“克山病”和“大骨節(jié)病”。

如果人體硒攝入過量，也可中毒。硒中毒類似砷中毒，引起呼吸道刺激和全身性反應(yīng)，肝、腎損傷最嚴(yán)重。目前，許多國家都頒布了土壤和食品中硒的限量標(biāo)準(zhǔn)。

相對全球而言，我國是一個缺硒國家，約有72%的國土面積為缺硒區(qū)，主要分布在自東北至西南的低硒帶上，在這個帶上“大骨節(jié)病”和“克山病”為高發(fā)區(qū)。因此，開發(fā)富硒農(nóng)產(chǎn)品不但在缺硒地區(qū)可降低地方性疾病的發(fā)病率，適當(dāng)補硒，還可以提高人民的生活質(zhì)量；同時對于科學(xué)利用土地資源，提升農(nóng)產(chǎn)品價值都具有重要意義。

我國的土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是1995年頒布的，其中只對砷、鎘、鉻、銅、汞、鉛、鎳和鋅八個元素給出了不同類型土壤的限量值。實際上，對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康有影響的微量元素還有不少。

如研究表明，人體中鈹?shù)男罘e愈高，患骨癌的可能性就愈大。因此，我們要加強元素的環(huán)境地球化學(xué)研究，對可能對人體產(chǎn)生危害的元素嚴(yán)格控制“三廢”排放量，而有益元素利用得好，則有利于因地制宜進行土地資源的科學(xué)開發(fā)與高效利用。

主持人：我們也希望，地球化學(xué)工作者能在這次全國土壤污染狀況調(diào)查成果的基礎(chǔ)上，加強元素的環(huán)境地球化學(xué)研究，讓污染早日遠離我們的餐桌和生活。

用生態(tài)地球化學(xué)理論研究土壤問題

主持人：下一位專家是來自中國地質(zhì)調(diào)查局教授級高工奚小環(huán)，他將解讀基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查能為解決我國的土壤污染問題做些什么？

奚小環(huán)：目前我們所關(guān)注的土壤重金屬元素污染，一部分可能來自富含這些元素的巖石，一部分則來自人類活動，也可能兩者綜合作用。因此，要弄清楚土壤中重金屬的“前世今生”，就需要了解從巖石到成土母質(zhì)再到土壤的演化過程中這些重金屬元素到底發(fā)生了怎樣的變化，從而來分析這些重金屬的存在對我們今天的生態(tài)環(huán)境又會產(chǎn)生什么樣的影響。

決定這些變化的根本的正是元素的地球化學(xué)行為。而元素地球化學(xué)行為恰恰是地質(zhì)學(xué)從學(xué)科形成以來一直研究的重要內(nèi)容，它幫助我們不斷地認識賴以生存的地球，并且尋找到支撐經(jīng)濟社會發(fā)展的各類能源和礦產(chǎn)資源。

我國地域廣大，地理景觀多樣，地質(zhì)背景與地球化學(xué)特征各不相同。針對我國成因復(fù)雜的土壤重金屬超標(biāo)問題，地質(zhì)學(xué)應(yīng)充分發(fā)揮其獨特優(yōu)勢，構(gòu)建科學(xué)的調(diào)查評價、監(jiān)測預(yù)警、保護修復(fù)體系，解決影響土壤環(huán)境的重要科學(xué)問題。

主持人：那么，將具體研究哪些內(nèi)容？

奚小環(huán)：在元素生態(tài)地球化學(xué)過程與行為機理研究方面，主要研究不同景觀條件下有害、有益元素生態(tài)地球化學(xué)遷移轉(zhuǎn)化及其控制因素，演化過程及其生態(tài)效應(yīng)。

在土地質(zhì)量與生態(tài)地球化學(xué)評價方面，主要研究影響土地質(zhì)量和生態(tài)安全的地球化學(xué)因素，建立不同尺度的評價方法技術(shù)體系，為土地資源科學(xué)規(guī)劃利用與保障耕地質(zhì)量安全提供依據(jù)。

在生態(tài)地球化學(xué)監(jiān)測及預(yù)測預(yù)警體系研究方面，研究土壤重金屬元素時空演化規(guī)律及其控制因素，建立環(huán)境質(zhì)量評價、生態(tài)風(fēng)險評估和預(yù)測預(yù)警模型，提出降低生態(tài)風(fēng)險和阻斷危害措施。

在礦山環(huán)境地球化學(xué)研究方面，研究不同類型礦床礦石礦物、圍巖、土壤、水體、水系沉積物、尾礦壩等不同地質(zhì)體中有害元素含量、組合特征及其賦存狀態(tài)，研究表生風(fēng)化過程及其采冶過程中元素的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，查明影響元素活化的主控因素，評價有害元素由內(nèi)生作用到表生作用、從自然過程到礦山采冶等不同階段的環(huán)境效應(yīng)，建立監(jiān)測預(yù)警體系，為礦產(chǎn)資源的科學(xué)利用提供科學(xué)依據(jù)。

在土壤污染地球化學(xué)修復(fù)治理研究方面，針對土地資源的不同用途，以地球化學(xué)工程學(xué)為主，研究土壤污染修復(fù)機理和方法，研究制定經(jīng)濟、有效和適用的地球化學(xué)治理技術(shù)及修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)。

國土資源是生態(tài)文明建設(shè)的空間載體、物質(zhì)基礎(chǔ)和基本要素；地質(zhì)科學(xué)是認識自然規(guī)律與合理開發(fā)自然資源的重要領(lǐng)域。我相信，基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查和研究將在加強國土生態(tài)建設(shè)中發(fā)揮日益重要作用，為建設(shè)生態(tài)文明提供堅實支撐。

文章來源：中國國土資源報

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