劉子青，劉菁，劉寒冰，樊飛躍，蘇春利，孫在金*，師華定，梁家輝

（1.生態(tài)環(huán)境部土壤與農(nóng)業(yè)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境監(jiān)管技術(shù)中心，北京 100012；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院，武漢 430078）

耕地土壤是農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的基礎(chǔ)，當(dāng)土壤被重金屬污染時(shí)，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降，并通過(guò)食物鏈危害人類(lèi)健康。我國(guó)耕地土壤重金屬含量總體低于風(fēng)險(xiǎn)管控值，但湖南、廣東、新疆、甘肅、陜西等地的污染較為嚴(yán)重，主要污染物為Cd、Hg 和Ni[1]。目前已有許多省市開(kāi)展了耕地土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)管控工作[2]。

分析土壤重金屬的輸入輸出平衡，了解土壤重金屬的主要來(lái)源途徑，可以更有針對(duì)性地進(jìn)行土壤重金屬污染源頭防治和風(fēng)險(xiǎn)管控。目前，已有許多學(xué)者對(duì)國(guó)內(nèi)外耕地土壤重金屬輸入輸出平衡進(jìn)行了分析。Salman 等[3]、Karami 等[4]、Belon 等[5]、Nicholson 等[6]分別研究了埃及索哈杰南部、伊朗中部、法國(guó)、英國(guó)耕地土壤重金屬的輸入輸出平衡。我國(guó)研究者對(duì)浙江省[7]、海南島[8]、長(zhǎng)株潭[9]和珠三角地區(qū)[10]制定了輸入輸出清單來(lái)評(píng)估耕地土壤中重金屬的平衡。Luo 等[11]、Ni等[12]、Shi 等[13]對(duì)我國(guó)耕地土壤編制了全國(guó)范圍的重金屬輸入輸出清單，分析了我國(guó)耕地土壤重金屬的輸入輸出平衡。全國(guó)范圍內(nèi)的重金屬輸入輸出平衡清單在耕地土壤重金屬污染源頭防治和環(huán)境管理中發(fā)揮了重要作用。

本研究根據(jù)2015—2020 年公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)和國(guó)家統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，建立了我國(guó)耕地土壤重金屬輸入輸出清單，輸入途徑包括大氣沉降、灌溉水、化肥、畜禽糞便及市政污泥，輸出途徑包括作物移除、地表徑流和地下滲濾。土壤中重金屬的揮發(fā)和降解損失可以忽略不計(jì)，不作為輸出途徑考慮[14]。此外，與Ni 等[12]建立的2006—2015 年的清單進(jìn)行對(duì)比，分析我國(guó)耕地土壤重金屬輸入輸出的現(xiàn)狀、變化及其原因，以期準(zhǔn)確掌握我國(guó)耕地土壤重金屬的累積狀況，為耕地土壤環(huán)境管理提供基礎(chǔ)支撐。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

檢索Web of Science、Science Direct、中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)和維普中文科技期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)，收集上述途徑對(duì)耕地土壤重金屬（Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni）的輸入輸出通量以及灌溉水、化肥、畜禽糞便、市政污泥、農(nóng)作物中重金屬含量的數(shù)據(jù)。文獻(xiàn)篩選原則為：①文獻(xiàn)發(fā)表時(shí)間為2015—2020 年；②采樣區(qū)域遠(yuǎn)離工礦企業(yè)；③能夠從文獻(xiàn)的文字或圖表中提取出不同途徑的輸入輸出通量或灌溉水、化肥、畜禽糞便、市政污泥、農(nóng)作物中重金屬含量的均值、范圍、標(biāo)準(zhǔn)差。經(jīng)篩選，共選出135 篇文獻(xiàn)，包含全國(guó)29 個(gè)省市的110個(gè)城市的相關(guān)數(shù)據(jù)（由于文獻(xiàn)資料有限，統(tǒng)計(jì)地區(qū)不包括西藏自治區(qū)、中國(guó)香港、澳門(mén)特別行政區(qū)、中國(guó)臺(tái)灣省和南海諸島），各個(gè)省份的文獻(xiàn)數(shù)量和城市分布見(jiàn)表1。由表1 可知，前人的研究集中在人類(lèi)活動(dòng)密集區(qū)，因此本研究統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)主要反映我國(guó)人類(lèi)活動(dòng)密集區(qū)耕地土壤重金屬輸入輸出平衡變化情況。利用耕地面積、灌溉面積、單位面積耕地灌溉用水量、化肥年施用量、畜禽的年飼養(yǎng)量、污泥農(nóng)用量、農(nóng)作物產(chǎn)量等公開(kāi)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，參考倪潤(rùn)祥[15]和石陶然[16]的計(jì)算公式，重新計(jì)算文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出不同途徑對(duì)耕地土壤重金屬的輸入輸出量。

表1 研究區(qū)分布及文獻(xiàn)數(shù)量Table 1 Distribution of study areas and paper amount

1.2 質(zhì)量平衡模型

利用質(zhì)量平衡模型分析耕地土壤重金屬的輸入輸出平衡，即通過(guò)計(jì)算耕地土壤重金屬的總輸入量和總輸出量之差來(lái)分析重金屬的輸入輸出平衡。耕地土壤重金屬的輸入輸出量按照如下公式計(jì)算：

式中：Fin和Fout為所有途徑的總輸入量和總輸出量（t·a-1）。Fatm、Firr、Ffer、Fman和Fslu是大氣沉降、灌溉水、化肥、畜禽糞便和市政污泥對(duì)土壤重金屬的輸入量（t·a-1）。Fcrop、Frof和Flea是通過(guò)作物移除、地表徑流和地下滲濾的輸出量（t·a-1）。ΔF為重金屬的凈輸入量（t·a-1）。

2 結(jié)果與討論

2.1 輸入輸出平衡變化

2006—2015 年和2015—2020 年我國(guó)耕地土壤重金屬輸入輸出量如表2 所示。重金屬總輸入量由高到低的順序?yàn)椋篫n>Cu>Pb>Cr>Ni>As>Cd>Hg，與法國(guó)和英國(guó)重金屬總輸入量的排序一致[5-6]。選取2006—2015 年我國(guó)耕地土壤重金屬輸入輸出清單進(jìn)行比較[12]，并將重金屬輸入量的變化率列于表3。結(jié)果顯示，Cd、Hg、As、Pb、Cr、Ni 的總輸入量分別下降了19.4%、50.1%、34.1%、43.2%、56.6%、47.0%，Cu 和Zn分別增加了0.8%和11.5%。

表2 我國(guó)耕地土壤重金屬輸入輸出量（t·a-1）Table 2 Annual heavy metals inputs and outputs to agricultural soils in China（t·a-1）

表3 2006—2015年和2015—2020年我國(guó)耕地土壤重金屬輸入輸出量的變化率（%）Table 3 Change of heavy metals inputs to agricultural soils in China from 2006—2015 to 2015—2020（%）

與2006—2015 年相比[12]，我國(guó)耕地土壤Cu 和Zn的凈輸入量略微升高，Cd、Hg、As、Pb、Cr、Ni的凈輸入量分別下降了28.0%、54.1%、43.7%、47.8%、60.7%、48.4%。目前，我國(guó)耕地土壤重金屬的輸入大于輸出，重金屬呈累積狀態(tài)，但累積量呈下降趨勢(shì)。這些結(jié)果將有助于了解耕地土壤重金屬污染的整個(gè)過(guò)程，為耕地土壤環(huán)境管理和政策制定提供依據(jù)。

每個(gè)輸入途徑在總輸入途徑中的占比即為不同輸入途徑對(duì)耕地土壤重金屬的貢獻(xiàn)率，如圖1 所示。2015—2020 年，畜禽糞便對(duì)Cu 和Zn 的總輸入量貢獻(xiàn)最大，分別為74.6%和62.6%，大氣沉降對(duì)其他重金屬的貢獻(xiàn)最大，市政污泥的貢獻(xiàn)最小。然而，2006—2015年，除Cu主要來(lái)源于畜禽糞便，其他重金屬主要來(lái)源于大氣沉降。這與部分國(guó)外研究區(qū)存在差異。例如，在法國(guó)，除Cd 和Cr 外，其他重金屬主要來(lái)源于畜禽糞便[5]；在英國(guó)，除Cu 和Cr 外，其他重金屬主要來(lái)源于大氣沉降[6]，這種差異可能是由不同的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)和工業(yè)活動(dòng)造成的。

圖1 我國(guó)耕地土壤重金屬主要輸入途徑貢獻(xiàn)率Figure 1 Relative contributions of different input flux pathways of heavy metals in agricultural soils in China

除作物移除外，本研究還考慮了地表徑流和地下滲濾對(duì)耕地土壤重金屬的輸出。不同輸出途徑對(duì)耕地土壤重金屬的輸出存在差異，如表2 所示。作物移除是Cd、Hg、Cu、Ni輸出的主要途徑，地表徑流是As、Pb、Cr、Zn 輸出的主要途徑，地下滲濾對(duì)重金屬的輸出貢獻(xiàn)最小。由表3 可知，除了Cu 和Ni，其他重金屬的總輸出量均上升，這可能是由輸出途徑的增加以及農(nóng)作物產(chǎn)量的增加所導(dǎo)致。與2006—2015 年相比，2015—2020 年我國(guó)農(nóng)作物的年均產(chǎn)量增加了13.0%[17]，這可能導(dǎo)致作物收獲對(duì)耕地土壤重金屬的輸出量增加，從而造成總輸出量增加。土壤中Cu 主要通過(guò)作物移除輸出，而由表4 可知灌溉水中Cu 的含量呈下降趨勢(shì)，當(dāng)灌溉水中Cu的含量降低時(shí)，作物對(duì)Cu 的吸收量也會(huì)隨之降低，因此猜測(cè)Cu 的總輸出量降低可能是由灌溉水中Cu 的含量降低所導(dǎo)致。Ni主要通過(guò)作物移除從土壤中輸出，由表5 可知氮肥、鉀肥、磷肥和復(fù)合肥中Cu的含量均呈下降趨勢(shì)，當(dāng)化肥中Cu 的含量降低時(shí)，農(nóng)作物對(duì)Cu 的吸收量也會(huì)隨之降低，因此推測(cè)Cu 的總輸出量降低可能是由化肥中Cu的含量降低所導(dǎo)致的。

表4 灌溉水中重金屬的含量（μg·L-1）Table 4 Concentrations of heavy metals in irrigation water（μg·L-1）

表5 化肥中重金屬的含量（mg·kg-1）Table 5 Content of heavy metals in fertilizers（mg·kg-1）

在2015—2020 年公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)中，關(guān)于耕地土壤重金屬輸出的文獻(xiàn)較少，部分重金屬的輸出量評(píng)估結(jié)果可能存在偏差。本研究通過(guò)多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)廣泛收集相關(guān)文獻(xiàn)，減少了單一數(shù)據(jù)庫(kù)收錄文獻(xiàn)不全面的影響，盡可能減少偏差。

2.2 不同途徑輸入量變化

2.2.1 大氣沉降

大氣沉降對(duì)耕地土壤Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni的輸入量分別降低了15.8%、63.9%、36.7%、43.6%、65.4%、28.8%、28.5%、56.3%，這與大氣污染物排放量的下降有關(guān)。工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、化石燃料燃燒等產(chǎn)生大量的有害氣體和粉塵，經(jīng)過(guò)自身重力沉降和降雨進(jìn)入土壤[18]。大氣顆粒物的質(zhì)量濃度與大氣重金屬沉降量的變化基本一致，相比于2006—2015年[12]，2015—2020 年P(guān)M10的濃度下降了25.8%；從2013 年到2020年，PM2.5的濃度不斷下降[19]（圖2）。2015—2020年，我國(guó)規(guī)模以上采礦企業(yè)和金屬冶煉企業(yè)的數(shù)量分別減少了26.2%和22.9%，煤炭、煤油、液化石油氣的生活消耗量分別下降了32.0%、20.7%、42.5%，其中煤炭在能源消耗總量中的比下降了7%[17]。這些變化最終導(dǎo)致大氣重金屬沉降通量的降低。

圖2 2006—2020年我國(guó)大氣顆粒物質(zhì)量濃度變化趨勢(shì)Figure 2 Change of atmospheric particulate concentration in China from 2006 to 2020

通過(guò)文獻(xiàn)搜集得到英國(guó)、法國(guó)、美國(guó)等31 個(gè)國(guó)家的大氣重金屬沉降通量，并將這31 個(gè)國(guó)家的大氣重金屬沉降通量的幾何均值用于表示國(guó)外研究區(qū)大氣重金屬沉降通量[20-35]。與國(guó)外研究區(qū)相比，我國(guó)的大氣沉降通量仍較高，其中As 和Cr 的大氣沉降通量約比國(guó)外研究區(qū)高1 個(gè)數(shù)量級(jí)，如圖3 所示。受人為活動(dòng)的影響，我國(guó)有大量的重金屬通過(guò)大氣排放進(jìn)入生物圈，這些排放物遠(yuǎn)超過(guò)其他國(guó)家[31]。造成這種差異的主要原因可能是我國(guó)的工業(yè)活動(dòng)較多以及大氣沉降通量的監(jiān)測(cè)方法不同[5，31]。德國(guó)、挪威、美國(guó)等國(guó)家廣泛應(yīng)用苔蘚被動(dòng)采樣技術(shù)進(jìn)行大氣重金屬環(huán)境監(jiān)測(cè)[32-35]，而我國(guó)主要采用傳統(tǒng)的被動(dòng)采集技術(shù)[18]，利用苔蘚植物評(píng)估大氣沉降通量的方法尚未完善，標(biāo)準(zhǔn)化程度較低，且其準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性受苔蘚植物的生境條件影響，這可能是造成監(jiān)測(cè)的大氣沉降通量偏低的原因[3，36]。

圖3 我國(guó)和國(guó)外不同重金屬大氣沉降通量Figure 3 Atmospheric deposition flux of heavy metals in China and oversea countries

2.2.2 灌溉水

與2006—2015 年相比[12]，除Hg 外，灌溉水對(duì)Cd、As、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni 的輸入量分別下降了15.3%、61.6%、72.8%、32.9%、50.0%、18.8%、18.4%。這與灌溉水中重金屬的含量和灌溉用水量的變化有關(guān)。灌溉水中As、Pb、Cu 的含量降低，其他重金屬的含量升高，故灌溉用水量是控制重金屬輸入量的最主要因素?！吨袊?guó)水資源公報(bào)2020》顯示，2015—2020 年，我國(guó)農(nóng)業(yè)用水總量下降了6.2%，農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)提高了5.04%，使得重金屬的輸入量降低。

在污水灌溉被全面禁止后，我國(guó)主要利用地表徑流和地下水灌溉農(nóng)田，但農(nóng)藥化肥的不合理使用以及廢水的隨意排放均會(huì)對(duì)灌溉水造成污染。與2006—2015 年相比[12]，灌溉水對(duì)Hg 的輸入量增加了86.8%，其主要原因是灌溉水中Hg 的含量增加。與2006—2015 年相比，我國(guó)耕地灌溉水中Hg 的含量增加了140.54%，但未超過(guò)GB 5084—2021《農(nóng)田灌溉水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中的最低限值。農(nóng)藥施用通常采用噴霧方式，在此過(guò)程中部分農(nóng)藥會(huì)落到水生作物的水體當(dāng)中，且這些殘留的農(nóng)藥會(huì)隨水體遷移到溝渠或河流等灌溉水中。根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2015—2020 年 我 國(guó) 農(nóng) 藥 施 用 量 從177.24 萬(wàn)t·a-1增 加 到177.37 萬(wàn)t·a-1[37]，水體殘留農(nóng)藥的量也會(huì)隨之增加。雖然有機(jī)汞農(nóng)藥已被禁用，但常用的殺蟲(chóng)劑和除草劑中仍含有微量的Hg[38]，因此推測(cè)農(nóng)藥施用量的增加可能會(huì)導(dǎo)致灌溉水對(duì)土壤Hg輸入量的增加。2016—2019 年，我國(guó)制造業(yè)增長(zhǎng)了26.1%，燒堿和氯這類(lèi)生產(chǎn)原材料的需求也隨之增大[17]。Hg 可以從燒堿和氯的生產(chǎn)過(guò)程中釋放出來(lái)，并進(jìn)入溝渠和灌溉渠中[39]。2015—2020 年我國(guó)廢水中Hg 的排放量增長(zhǎng)了4.5%[40]。因此，當(dāng)?shù)乇韽搅骱偷叵滤艿焦I(yè)廢水及生活廢水的污染時(shí)，灌溉水對(duì)耕地土壤Hg 的輸入量增加。工業(yè)廢水是向自然水體排放Hg的主要人為來(lái)源[41]，所以應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)工業(yè)廢水排放的管控，防止工業(yè)廢水的隨意排放對(duì)灌溉水造成污染?！丁笆奈濉惫I(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》提出到2025 年，重點(diǎn)行業(yè)主要污染物排放強(qiáng)度降低10%，所以應(yīng)降低工業(yè)廢水的排放強(qiáng)度，從源頭上控制污染物的產(chǎn)生，降低灌溉水被污染的風(fēng)險(xiǎn)。

由表4 可知，2015—2020 年，灌溉水中8 種重金屬的含量均顯著低于《農(nóng)田灌溉水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5084—2021）中的最低限值，但長(zhǎng)期輸入仍會(huì)造成重金屬在耕地土壤中的不斷累積?！掇r(nóng)田灌溉水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5084—2021）中增加了總鎳的限值，明確了農(nóng)田灌溉水質(zhì)監(jiān)督管理主體，明確了禁止向農(nóng)田灌溉渠道排放工業(yè)廢水或醫(yī)療污水。同時(shí)，為推動(dòng)農(nóng)村生活污水資源化利用，將處理后的農(nóng)村生活污水納入標(biāo)準(zhǔn)適用范圍。新標(biāo)準(zhǔn)加強(qiáng)了對(duì)農(nóng)田灌溉水的監(jiān)督管理，對(duì)促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和保障土壤生態(tài)環(huán)境安全意義重大。

2.2.3 化肥

化肥對(duì)Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni 的輸入量降低了 38.8%、33.0%、16.2%、36.3%、11.3%、20.9%、52.2%，這與化肥中重金屬的含量及化肥施用量的變化有關(guān)。2015—2020 年，氮肥、磷肥、鉀肥的年施用量降低了15.63%~22.45%，復(fù)合肥的年施用量增加了2.08%[17]?；手兄亟饘俚暮咳绫? 所示。除氮肥中的Cr、鉀肥中的Cr和Cu、磷肥中的Zn 外，化肥中重金屬的含量均降低。磷肥和復(fù)合肥中Cr、Cu 的含量遠(yuǎn)高于氮肥和鉀肥，所以氮肥和鉀肥對(duì)Cr、Cu 輸入量變化的貢獻(xiàn)可忽略不計(jì)?！斗柿系怯浌芾磙k法》對(duì)申請(qǐng)登記的肥料產(chǎn)品重金屬含量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，降低了化肥對(duì)部分重金屬的輸入量。此外，施肥技術(shù)的不斷改進(jìn)和化肥生產(chǎn)工藝的不斷優(yōu)化也使得化肥對(duì)耕地土壤重金屬的輸入量降低。

化肥對(duì)Zn 的輸入量增加了5.9%，這與磷肥中Zn含量的升高以及復(fù)合肥年施用量的增加有關(guān)。磷礦石與濃硫酸生產(chǎn)濕法磷肥的過(guò)程會(huì)改變Zn的賦存形態(tài)，促使Zn 活化，最終導(dǎo)致磷肥中Zn 的有效性和活性增加[42]。此外，《肥料中有毒有害物質(zhì)的限量要求》（GB 38400—2019）中缺少對(duì)Zn的限制，導(dǎo)致化肥中Zn的含量增加，從而導(dǎo)致化肥對(duì)土壤Zn的輸入量增加。

2022年1月發(fā)布了最新修訂的《肥料登記管理辦法》，推廣緩釋肥、水溶肥等新型肥料，改進(jìn)施肥措施，減少化肥施用量，以保證肥料產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展[43]?！丁笆奈濉比珖?guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》提出，到2025 年，化肥施用量持續(xù)減少，主要農(nóng)作物化肥利用率從2020 年的40.2%，提高到2025 年的43%[44]。這些政策有助于降低化肥對(duì)耕地土壤重金屬的輸入。

2.2.4 畜禽糞便

畜禽糞便對(duì)Cd、Hg、As、Pb、Cr 的輸入量分別降低了32.7%、30.8%、9.9%、18.5%、9.0%。由表6 可知，畜禽糞便中Cd、Hg、Pb 的含量均下降。2015—2020年，我國(guó)家禽的飼養(yǎng)量增加了15.5%[17]，其他畜禽的飼養(yǎng)量均下降。因此，畜禽糞便重金屬的含量是控制重金屬輸入的主要因素?！缎笄菀?guī)模化養(yǎng)殖污染防治條例》的嚴(yán)格實(shí)施，控制了畜禽糞便中重金屬的含量，從源頭上控制了畜禽糞便對(duì)耕地土壤重金屬的輸入量。

表6 畜禽糞便中重金屬的含量（mg·kg-1）Table 6 Content of heavy metals in livestock manures（mg·kg-1）

畜禽糞便中Cu、Zn、Ni 的含量升高，導(dǎo)致它們的輸入量增加。Cu 和Zn 常被用作飼料添加劑，以提升畜禽的養(yǎng)殖效率。Ni 具有調(diào)節(jié)核酸和蛋白質(zhì)代謝，參與反芻動(dòng)物消化代謝調(diào)節(jié)等功能，是動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)中的必需微量元素，因此也常被用作飼料添加劑[45]。在豬飼料中添加CuSO4可提升豬的抗病菌能力。Zn 是酶的組分，能加快畜禽的代謝，促進(jìn)畜禽的生長(zhǎng)[46-47]。但只有少量重金屬可以被動(dòng)物吸收，大部分會(huì)隨其糞便排出[48-49]，從而造成重金屬的累積。此外，《生物有機(jī)肥料》（NY 884—2012）未限制畜禽糞便中Cu、Zn、Ni的含量，缺少對(duì)Cu、Zn、Ni的控制，使其通過(guò)畜禽糞便進(jìn)入土壤的風(fēng)險(xiǎn)增大。

2.2.5 市政污泥

與2006—2015 年相比[12]，市政污泥對(duì)土壤As、Cr的輸入量增加了22.8%、3.5%，對(duì)Cd、Hg、Pb、Cu、Zn、Ni 的輸入量分別下降了2.4%、18.6%、19.4%、29.8%、8.7%、2.3%。Ni 等[12]利用1999—2006 年的數(shù)據(jù)，估算的2006—2015 年的輸入量可能偏小。污泥的施用量和污泥重金屬的含量是影響重金屬輸入量的主要因素[50]。市政污泥中8 種重金屬的平均含量均低于《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB4284—2018）、《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置農(nóng)用泥質(zhì)》（GB 24188—2009）的最低限值，如表7所示。

表7 市政污泥中重金屬的含量（mg·kg-1）Table 7 Content of heavy metals in sewage sludge（mg·kg-1）

工業(yè)廢水、生活污水、降雨是城鎮(zhèn)污水處理廠污水中的重金屬的主要來(lái)源。生活污水中的As和Cr主要來(lái)源于油漆、洗滌用品、防腐劑、潤(rùn)滑油等[51]。隨著居民消費(fèi)水平的提升，生活污水中的As 和Cr 的含量增加，最終導(dǎo)致污泥對(duì)As 和Cr 的輸入量增加。2015—2020 年市政污泥的產(chǎn)量增長(zhǎng)了22.6%[41]。土地利用是我國(guó)污泥的主要處置方式[52]。因此，為降低污泥農(nóng)用的危害，需改善污泥的生產(chǎn)工藝，降低其重金屬含量，并加強(qiáng)對(duì)污泥重金屬的管控。

2.3 變化原因及對(duì)策

與2006—2015 年相比，2015—2020 年我國(guó)耕地土壤Cd、Hg、As、Pb、Cr、Ni 的凈輸入量分別大幅下降了28.0%、54.1%、43.7%、47.8%、60.7%、48.4%，初步判斷這是由于我國(guó)對(duì)大氣污染物排放、廢水排放、化肥生產(chǎn)、污泥的凈化進(jìn)行了嚴(yán)格管控，有效控制了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和工業(yè)活動(dòng)對(duì)耕地土壤重金屬的輸入。同時(shí)，農(nóng)作物產(chǎn)量的增加也是重金屬凈輸入量降低的原因。Cu 和Zn 的凈輸入量分別略微升高了2.4%和7.2%，這主要是由于畜禽糞便中Cu 和Zn 含量的升高。建議完善《飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，增設(shè)Cu 和Zn 的最高限量標(biāo)準(zhǔn)，控制我國(guó)飼料中Cu 和Zn 的添加量，從源頭上減少Cu 和Zn 的輸入。在畜禽糞便的堆肥過(guò)程中加入鈍化劑，優(yōu)化堆肥工藝參數(shù)，可降低畜禽糞便中重金屬的生物有效性，從輸入過(guò)程中降低畜禽糞便的還田風(fēng)險(xiǎn)[53]。此外，還需加強(qiáng)對(duì)化肥中Cu和Zn的限制，完善《肥料中有毒有害物質(zhì)的限量要求》中Cu 和Zn 的最高限量標(biāo)準(zhǔn)，提升化肥生產(chǎn)中原材料的質(zhì)量，優(yōu)化化肥的生產(chǎn)工藝，降低化肥中重金屬的含量[42]。

3 結(jié)論與展望

（1）與2006—2015 年相比，2015—2020 年我國(guó)耕地土壤Cu 和Zn 的總輸入量分別增加了0.8%和11.5%，其他重金屬的總輸入量均下降；2015—2020年，除了Cu 和Ni，其他重金屬的總輸出量均上升。2015—2020 年，大氣沉降對(duì)除Cu 和Zn 以外的重金屬的貢獻(xiàn)最大，市政污泥的貢獻(xiàn)率最小。2006—2015年，除Cu主要來(lái)源于畜禽糞便，其他重金屬主要來(lái)源于大氣沉降。

（2）與2006—2015 年相比，2015—2020 年大氣沉降對(duì)我國(guó)耕地土壤重金屬的輸入量均降低，灌溉水對(duì)Hg 的輸入量增加了86.8%，化肥對(duì)Zn 的輸入量增加了5.9%，畜禽糞便對(duì)Cu、Zn、Ni 的輸入量增加了6.6%~64.7%，市政污泥對(duì)As、Cr的輸入量分別增加了22.8%、3.5%。

（3）2015—2020 年我國(guó)耕地土壤Cu 和Zn 的凈輸入量均升高，其他重金屬的凈輸入量大幅下降。目前，我國(guó)耕地土壤重金屬的輸入量大于輸出量，重金屬呈累積狀態(tài)，但累積量不斷降低。

值得注意的是，本研究統(tǒng)計(jì)了2015—2020 年的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，時(shí)間相對(duì)較短，文獻(xiàn)資料有限，部分地區(qū)未發(fā)表相關(guān)文獻(xiàn)，因此統(tǒng)計(jì)的研究區(qū)無(wú)法與Ni等[12]完全保持一致，可能導(dǎo)致對(duì)比結(jié)果存在偏差，后續(xù)研究可擴(kuò)大統(tǒng)計(jì)的時(shí)間范圍，補(bǔ)充收集最新相關(guān)文獻(xiàn)，增加數(shù)據(jù)對(duì)比的可靠性。除了大氣沉降、灌溉水、化肥、畜禽糞便及市政污泥，農(nóng)藥施用也會(huì)使部分重金屬進(jìn)入土壤中，因此后續(xù)可考慮農(nóng)藥施用對(duì)土壤重金屬的輸入量。此外，本研究利用全國(guó)畜禽糞便和污泥農(nóng)用率的平均值計(jì)算這兩個(gè)途徑土壤重金屬的輸入量，結(jié)果存在不確定性。因此，后續(xù)可補(bǔ)充收集2015—2020年與2006—2015 年土壤重金屬含量的數(shù)據(jù)來(lái)檢驗(yàn)結(jié)果的可靠性。