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user: 2. 农田土壤重金属风险预警 生态环境部和自然资源部在2014年发布的《全国土壤污染状况调查公报》 [ 7 ] 显示，全国土壤环境质量不容乐观，局部地区土壤污染较为严重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业周边土壤环境问题突出 [ 8 ] ，全国土壤总污染率达到16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染率分别为11.2%、2.3%、1.5%、1.1%。 2.1. 矿区农田土壤重金属风险预警 矿产资源开采、冶炼和利用为工业化和城市化发展提供了物质基础，但矿产资源开发利用在推动国民经济增长的同时，也导致矿区土壤重金属富集，造成严重的土壤污染问题 [ 9 ] 。然而，金属矿产资源开采、冶炼与利用过程是引发重金属污染问题的关键，常常造成开采与冶炼区域农田土壤重金属污染，还导致周边流域灌溉区土壤重金属污染 [ 10 ] [ 11 ] ，导致地表及地下水重金属含量严重超标，矿区流域的下游受到重金属危害在不断增大，导致灌溉区域农田土壤的环境质量堪忧 [ 12 ] ，并通过食物链进入人体，危害当地居民健康。 矿山开采与冶炼是导致矿产区周边土壤受到重金属污染的主要原因，其污染源主要是矿山开采、冶炼粉尘及冶炼污水随意排放，尾矿不合理堆积 [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] 。由图1可以看出矿区农田土壤重金属污染从上个世纪年代受到80年代开始受到科研工作者的注意 [ 16 ] ，从21世纪开始研究呈现指数增长，在2003~2007比1998~2002增长13倍，2008~2012比2003~2007增长2.9倍，2013~2017比2008~2012增长1.3倍。 2.1.1. 铅锌矿农田土壤重金属风险预警 铅锌矿的开采、冶炼与利用导致周边农田及流域土壤重金属污染，降低了当地土壤的生产力和危及粮食的生产安全 [ 17 ] ，增加了当地居民健康风险指数，降低了生活水平。重金属在土壤中以多种的形态存在，且每一种形态的生物有效性不同，导致被植物吸收利用的能力不同，因此，土壤中重金属的存在形态决定了重金属的潜在危害 [ 18 ] 。经徐芹磊 [ 13 ] 对福建某铅锌矿区农田土壤Cd、Pb、Zn和Cu的含量进行调查，得出Cd、Pb、Zn和Cu含量均超过福建省的土壤背景值，并运用潜在生态风险指数法，对调查区域农田土壤潜在生态风险进行评价，得出调查区潜在生态风险程度Cd > Pb > Zn > Cu，表明土壤中Cd的潜在生态危害风险较高，Pb、Zn和Cu次之。经周艳 [ 19 ] 对西南某铅锌矿区农田土壤As，Cd，Cr，Hg，Pb和Zn进行研究，得出6种重金属含量均超过了土壤背景值，并运用潜在生态风险指数法，对农田土壤潜在生态风险进行评价，结果表明，研究区农田土壤重金属Cd、Pb和Zn含量相对处于极高水平，污染十分严重，相对潜在生态危害风险极高，Hg、Cr和As含量属于中度污染，潜在生态危害风险较高，这与邹小冷 [ 20 ] 、李忠义 [ 18 ] 和覃朝科 [ 21 ] 研究结果一致，虽然是铅锌矿区，但是污染最严重的是Cd，均到达了重度风险预警。 图1. 矿区农田土壤重金属研究情况 2.1.2. 铜矿农田土壤重金属风险预警 铜是记载中最早被广泛运用的金属，具有悠久的开采历史，自石器时代进入青铜器时代开始，青铜矿就被广泛地用于铸造钟鼎、兵器、乐器以及农耕工具 [ 22 ] 。如今对铜的依赖越来越大，铜制品用于各行各业，因此对铜的需求量也在不断增加，然而铜矿的开采给矿区周边农田土壤造成了严重污染 [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] 。迪娜·吐尔生江 [ 23 ] 在研究中表明农田土壤Cu，Cd，Pd，Zn和Cr只有Cu超过了土壤背景值，土壤生态风险值较低。窦智勇 [ 24 ] 对铜陵矿区农田土壤Cd、Cu、Pb和Zn共4种重金属元素的单项潜在生态危害指数进行研究，得出4种重金属单项潜在生态危害指数依次为Cd > Cu > Pb > Zn，研究区农田土壤重金属存在潜在中度生态风险，Cd为最主要的潜在生态危害因子。涂常青 [ 25 ] 对硫化铜矿区周边农田土壤重金属潜在生态风险指数评价结果表明，污染区中重金属污染物对硫化铜矿区周边农田土壤构成的潜在生态危害程度由强至弱依次为：Pb > Cu > Zn。由此可见，硫铜矿矿区周边农田土壤中受Pb的污染占主导地位。 2.1.3. 金矿区农田土壤重金属风险预警 自然界金矿常与许多矿物共生或伴生，可形成多种多样的矿物共生体。其中最主要的共生伴生矿物是石英和黄铁矿 [ 26 ] [ 27 ] ，石英与黄铁矿常伴随着有毒金属Cd、Pd、Ag、Cr、Cu等等。陈璐 [ 28 ] 在平度市金矿研究中得出农田土壤中4种重金属潜在风险程度依次为Cd > Zn > Pb > Cr均表现出中等及以上污染风险，其中Cd呈极严重污染风险。陈友宁 [ 29 ] 在研究金矿区土壤Cd含量时得出：农田土壤重金属Cd的主要来源是伴随在金矿中的Cd，在金矿开采中没有做好矿渣、污水与粉尘的处理导致周边农田土壤重金属严重超标，Cd呈现极严重污染风险。 2.1.4. 煤矿区农田土壤重金属风险预警 煤矿区周围农田土壤的重金属污染主要来源于煤矿在开采、冶炼与利用过程中产生的粉尘，粉尘在风力的作用下，飘散在空气中，通过降雨淋溶渗透作用进入土壤中，造成土壤的重金属污染 [ 30 ] 。目前，国内外学者对煤矿区周边的土壤与水作了大量的研究，Teixeira [ 31 ] 对巴西煤矿区河流底部沉积物重金属污染状况进行分析；Clark [ 32 ] 对澳大利亚某矿区地表水重金属污染状况进行分析。另外，美国 [ 33 ] 意大利 [ 34 ] 印度 [ 35 ] 等国针对煤矿区重金属污染也开展了大量的研究工作；我国的学者王丽 [ 30 ] 、朱玉高 [ 36 ] 和袁新田 [ 37 ] 等对部分煤矿区农田土壤重金属污染进行了研究，结果表明煤矿区农田土壤均受到不同程度的重金属污染，主要污染元素是Cd、Pd、Cu和Hg，且Cd的污染最为严重，存在极严重的污染风险。 2.1.5. 其他矿区农田土壤重金属风险预警 目前国内外对铅锌矿、铜矿、金矿及煤矿的农田土壤重金属污染风险预警研究较多，其他矿石研究较少，王帅 [ 38 ] 在铀矿的研究中表明：农田土壤中Cd，Pd，Cu，U的均超出全国土壤背景值，且Cd是背景值的11倍，存在极严重污染风险预警。湛天丽 [ 39 ] 对万山汞矿区农田土壤重金属进行污染评价时发现，土壤重金属综合污染指数为469.0，生态风险强，Hg的贡献率达到78.3%。杨涛 [ 40 ] 对赣南钨矿区土壤重金属风险评价，发现Cd的风险程度最大，其次是Hg > As > Cu > Ar > Pd > Zn。顾秉谦 [ 41 ] 发现贵州遵义多金属矿区受到不同程度的Tl污染。矿区旱地土Tl的评价等级为中等生态危害、强生态危害、很强生态危害的样品分别占18%、64%、18%；矿区水稻土样品Tl的评价等级为中等生态危害和强生态危害的样品分别占33%和67%，由此可以看出铊在淹水条件下活性更强。 2.2. 非矿区农田土壤重金属风险预警 农田生态系统中重金属污染的来源主要有自然因素和人类活动两大途径。自然因素主要是成土母质和成土过程中所形成的土壤重金属元素背景值，人类活动引起重金属污染来源主要是农药、肥料、污水污泥和大气沉降等 [ 42 ] [ 43 ] 。目前国家有关部门对我国农田土壤重金属普查时发现，目前我国土壤污染的总体形势不容乐观，其中以西南、中南、长江三角洲及珠江三角洲等地区污染最为突出 [ 44 ] ，西南地区土壤重金属污染主要是由于地质高背景导致的，而于中南、长江三角洲及珠江三角洲重金属主要来源是由于工业生产。吴洋 [ 45 ] 对广西都安县耕地土壤重金属风险评价，发现该区重金属超标严重，其中以Cd的超标率最高，生态风险最大，总体呈中度生态风险。麦麦提吐尔逊·艾则孜 [ 46 ] 对新疆焉耆盆地辣椒地土壤重金属污染及生态风险预警，发现土壤潜在生态风险指数平均值为18.40，属于轻微生态风险态势，生态风险指数平均值为−4.78，属于无警态势。石磊 [ 47 ] 、阿吉古丽·马木提 [ 48 ] 、胡尊芳 [ 49 ] 等对农田土壤重金属Cd、Pd、Cu、Hg和Zn进行风险评估，发现研究区均存在不同程度的风险预警，且Cd的风险程度最大。