农产品重金属超标风险_发生过程与预警防控

Contaminated Soil Remediation by Bio-physicochemical Synergistic Process, Shenyang 110016, China; 3.Guangdong Institute of Eco-envi Abstract： In this paper, taking the heavy metal in the soil as risk source and agricultural product as risk receptor, risk of heavy metal con -
要作用。首先， 土壤重金属中易于生物吸收的比例不 同。 研究表明， 不同性质土壤中有效态比例差别较大， 南 方 酸 性 水 稻 土 中 重金属 有 效 态 比 例 达 到 60% 以
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Risk of heavy metal concentration in agricultural product exceeding the safe standard： Occurrence process, forewarning and control
（1.Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China; 2.National-Local Joint Engineering Laboratory of ronment and Soil Sciences, Guangzhou 510650, China） GUO Shu-hai1,2*, WU Bo1,2, ZHANG Ling-yan1,2, CHEN Neng-chang3
2018-01-02 2018-01-05 收稿日期： 录用日期： shuhaiguo@iae.ac.cn 作者简介： 郭书海 （1964—） ， 男， 辽宁沈阳人， 研究员， 从事污染土壤修复与风险防控研究。E-mail： （2015BAD05B03） 基金项目： 国家科技支撑计划课题 Project supported： The National Key Technology Research and Development Program of the Ministry of Science and Technology of China （2015BAD05B03）
来看， 现有的土壤环境质量标准和粮食卫生标准呈现 “单超” 和 出了趋势上的一致性。 但土壤和稻米中镉的 “双超” 现象并存， 也反映了以土壤标准预判农产品是 “单超” 结果 否达标的 不确定性。对于 稻米 镉含 量的 （Ⅱ象限） ， 说明土壤总镉含量即使达标也不能保障稻
如图 1 和表 1 所示， 四个象限中土壤与稻米镉的 超标情况不同。 从土壤和稻米的双达标数量 （Ⅲ象限）
soil cadmium pollution and prediction result for remediation. It provides a scientific basis for risk control of cadmium content in agricultural Keywords： heavy metal; agricultural product; risk occurrence process; risk relationship tree; risk probability assessment; affine coordinate
摘
分类解析了风险源与受体之间的非线性响应关系； 然后通过系 属超标问题进行了综合分析。 首先采用基于质量标准的四象限分区， 最后， 建立了 “直角-广义仿射” 双坐标 主要影响因素； 再通过贝叶斯分类概率统计方法， 提出了农产品重金属超标风险的预警方法； X53 中图分类号： A 文献标志码： 1672-2043 01-0001-08 文章编号： （2018） doi:10.11654/jaes.2018-0006
2015 年湖南省某区域农用地土壤和对应稻米的 数据来源： 样本量=208 成对镉含量数据， Data： Cadmium concentration in farmland soil and rice in Hunan Province in 2015. Sample size is 208
Figure 1 Four-quadrant zoning of Cd concentration in the
图 1 土壤镉含量与稻米镉含量的象限图 soil and crop
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土壤和稻米的镉含量及相互关系
农产品 假定不存 在 大气、 灌溉 等 其他污染 途径， 以镉 与土壤重金属含量之间是极为复杂的对应关系。 不论是 盆栽 实验 还是 野外 为例， 大量研究结果表 明 ， 大田实验， 两者之间均表现为无显著的线性关系[4]。 因 定 性描述稻米含镉 对 此， 本文采用分类对应的 方法， 土壤含镉的响应关系。首先以土壤镉含量为横坐标、 0） 原点为 （0， 以稻米中镉含量为纵坐标， ， 构建直角坐 [ 粮食卫生标准》 ]， （GB 2715—2005） 《 将土壤和稻米镉 即通过数据分类表征 含量的成对数据分为四个区域， 建立以 了 “单超” 、 “双超 ” 现象。 如 果 将坐 标 轴 平移， F） 新直角坐 （S， 为原点的 “土壤镉含量- 稻米 镉含 量” （图 1） 标系， 就形成了Ⅰ~Ⅳ四个象限 。 [ 土壤 环境质量标 标系； 然后根据土壤 镉 污染标准 S《 ] 和 农产品 镉含 量 安 全 标准 F 准》 （GB 15618 — 1995）
1-8. 等. 农产品重金属超标风险： 发生过程与预警防控[J]. 农业环境科学学报, 2018, 37 波， 张玲妍， （1） ：
发生过程与预警防控 农产品重金属超标风险：
2* 郭书海 1， ， 吴 2 2 波 1， ， 张玲妍 1， ， 陈能场 3
2.污染土壤生物-物化协同修复技术国家地方联合工程实验室， （1.中国科学院沈阳应用生态研究所， 沈阳 110016； 沈阳 110016； 3.广东省生态环境技术研究所， 广州 510650）
第 37 卷第 1 期
Ⅰ象限： 双超
土壤镉含量/ mg kg-1 ·
Ⅲ象限： 达标
Ⅳ象限： 单超
这些因素造成了农产品 土壤理化性质等因素的影响。 重金属超标风险发生的不确定性[4-5]。本文以镉为例，
通过分析农产品与土壤重金属含量之间的响应关系， 建 探讨农产品重金属超标风险发生过程及影响因素， 针 立受多因子影响的风险发生关系树。以此为基础， 对风险发生的不确定性， 提出基于概率评估的风险预 为农产 警模型， 构建 多 因 子的风险控制集成信息图， 品重金属超标风险管控提供新的借鉴和途径。
between risk source and risk receptor was analyzed. Secondly, by analysis of the risk occurrence process of cadmium content in the agricul -
ture product exceeding the safe standard, the risk occurrence relationship tree was drawn according to the transfer and accumulation of cad -
要： 以土壤重金属为风险源， 以农产品为风险受体， 从风险发生过程→风险概率预测→风险控制与适宜性评估， 对农产品重金
构建了基于重金属在土壤-作物系统转移与积累的风险发生关系树， 刻画了风险发生过程及 统分析农产品重金属超标的发生过程， 为农产品重金属超标风险管控提供科学依据。 系， 以此来表征和评估土壤重金属污染现状与修复措施的预期结果， 风险概率评估； 广义仿射坐标系 关键词： 重金属； 农产品； 风险发生过程； 风险关系树；
2018， 37 :1-8 （1）
郭书海， 吴
农 业 环 境 科 学 学 报
Journal of Agro-Environment Science
2018 年 1 月
GUO Shu-hai, WU Bo, ZHANG Ling-yan, et al. Risk of heavy metal concentration in agricultural product exceeding the safe standard： Occurrence process, forewarning and control[J]. Journal of Agro-Environment Science , 2018, 37 : 1-8. （1）
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农业环境科学学报
kg-1 稻米镉含量/mg · Ⅱ象限： 单超 坐标系原点 F） （S，
农产品重金属超标目 前已成为 我 国 农 业环 保领 域的热点问题， 引发了全社会的高度关注。但这一问 题产生的 原因 极 为 复 杂，是多个 因素 共 同 作用的 结 明确关键环节、 提出相应对 果。因此， 分析主要成因、 策对 管 控农产品重金属超标风险具有 重要 意义。首 先， 土壤重金属含量水平对农产品重金属超标有着直 接的影响，据 估 算 ， 我国 耕 地 土壤重金属超标率 约 14%[1]， 在空间分布上与农产品超标频发区高度吻合[2]。 对土壤中重金属的吸收/ 其次， 农产品作为风险受体， 积累存在显著的种间和种内差异[2-3]。再次， 重金属在 土壤-作物系统中的迁 移受 到 重金属生物可利 用性、
镉的总量超标不意味 说明在现有土壤镉标准条件下， 对于农产 着稻米镉含量的必然超标。据此推而广之， 还 有其他 因素 起 着 重 品镉含量， 除 了土壤镉 总 含 量，
米镉含量达标， 除非将土壤标准 S 左 移， 即将 标准 值 （Ⅳ 象限） ， 调整至低值下 限。 对于土壤 镉 单 超 结果
上[6]， 北方农田中重金属有效态比例仅为 30%左右[7-8]。 其次 ， 不 同 作物品 种 对重金属 吸收/积累的生 理 机 制
centration in agricultural product exceeding the safe standard was analyzed in aspect of risk occurrence process, risk probability prediction,
risk control and suitability assessment. Firstly, through four-quadrant zoning based on quality standards, the nonlinear response relationship mium in the soil-crop system, and the risk occurrence process and major influence factors were clarified. Thirdly, with the classification and probability statistics based Bayes theory, a forewarning method for risk assessment of cadmium content in the agriculture product exceeding product exceeding the safe standard. system the safe standard was proposed. Finally, a "rectangular-generalized affine" double coordinate system was established in order to assess the