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(xiǎn)？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(xiǎn)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(xiǎn)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(xiǎn)，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(xiǎn)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(xiǎn)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(xiǎn)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(jì)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(bào)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(xiǎn)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(xiǎn)。
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