图 8 安徽省不同地区农用地土壤重金属单项污染指数
三、长三角地区农用地土壤重金属污染的来源分析
课题组搜集了近 20 年发表的长三角地区农用地土壤重金属相关文献，对典型重金属 Cd、Ni、 Cu、As、Hg、Pb、Cr 和 Zn 的变异系数（VC）进行汇总，据此获得不同重金属元素变异系数的平均值（见图 9）。从区域分布来看，江苏省重金属Cd 和 Pb 以及上海市重金属 Hg 的变异系数均超过 100%，江苏省重金属 Hg、浙江省重金属 Cd 和 Hg 以及安徽省重金属 Cd、Cu 和 Hg 的变异系数也均超过 50%。这表明，长三角地区农用地土壤中重金属 Cd、Pb、Hg 和 Cu 都具有极强的空间分异性，不同区域的重金属含量差异较大；整个长三角地区的农用地土壤重金属受人为活动因素影响显著。工业“三废”（废气、废水、固体废弃物）排放，交通运输污染，化肥、农药、粪肥、农用膜等的大量使用，这些人为污染源构成了重金属进入长三角地区农用地土壤的主要途径。
图 9 长三角不同区域农用地土壤典型重金属变异系数
（一）工业“三废”排放
长三角地区是我国重要的工业生产基地，拥有钢铁、冶炼、电镀、化工、采矿、电子、纺织、印染、汽车制造等众多产业，2018 年工业生产总值达 104 369.51 亿元（占全国的 34.2%），规模以上工业企业有近 11.38 万家（占全国的 30.03%）[1]，工业制造业主要产品产量（见表 1）具有优势。
表 1 2018 年长三角地区工业产品产量
注：数据来源于《中国统计年鉴 2019》。
长三角地区雄厚的工业生产实力伴生了较为严峻的环境重金属污染问题，可能的原因有：工业生产不乏使用众多含有重金属 Cd、Cr、Hg、 Cu、As、Pb 和 Zn 的原材料，火力发电厂、金属冶炼厂、水泥厂等燃煤产生的烟尘及工业粉尘中含有大量重金属 Hg、As、Cd、Cu 和 Pb 等，金属矿山的开采、冶炼及尾砂、废渣的堆积也会释放重金属 Cd、Pb 和 Zn 等。
根据《中国统计年鉴 2019》，2017 年长三角地区废气中烟（粉）尘排放量为 8.72×105 t，工业固体废弃物产生量为 3.012×108 t；废水排放总量为 1.475×1010 t，其中含重金属 Pb 的废水排放量为 1.867×107 t、含重金属 Hg 的废水排放量为 6.97×105 t、含重金属 Cd 的废水排放量为 2.121×106 t、含重金属 Cr 的废水排放量为 4.268×108 t、含重金属 As 的废水排放量为 8.729×106 t [1]。因此，长三角地区工业“三废”的大量排放成为重金属进入农用地土壤的最主要途径。
（二）交通运输污染
我国是世界上汽车保有量最大的国家。汽车涂料、防腐材料、制动器、轮胎中通常含有 Cd、Cu、 Pb、Zn 和 Ni 等重金属，汽车燃油和润滑油中通常含有 Pb 和 Cu 等重金属 [9]，因此汽车燃油与润滑油的泄漏、汽车尾气的排放、车辆刹车时轮胎、制动系统的机械磨损、轮胎的老化等都会向周围环境中释放重金属，进而通过大气沉降在土壤中并逐渐累积。即使这些重金属含量较低，但与日俱增的汽车数量以及燃油的大量使用，仍然会导致土壤存在重金属污染的风险。研究表明 [10]，汽车刹车片磨损释放的重金属 Cu 污染负荷最大，其次是 Zn、 Pb、Cr 和 Cd；汽车轮胎磨损释放的重金属 Zn 污染负荷最大，其次是 Pb、Cr、Cu、Ni 和 Cd。
长三角地区的汽车保有量和车辆燃油消耗量均呈逐年上升趋势，2018 年汽车保有量为 8.405×107 辆，交通运输消耗汽油和柴油为 3.252×107 t（见图 10）。交通运输污染是该地区农用地土壤重金属污染的重要成因。2013 年对南京市八卦洲公路两侧农田土壤重金属含量和空间差异性进行的分析表明 [11]，横跨公路两侧农田土壤中的重金属 Ni、Pb、Cr 和 Zn 含量平均值，显著高于八卦洲土壤重金属背景值。对沪宁高速句容、丹阳和苏州路段公路两侧农田土壤重金属 Pb、Cd、Cr 和 Zn 的空间分布特征研究发现 [12]，公路两侧农田土壤中这 4 种重金属都存在不同程度的累积以及较大的空间变异；随着车流量的增加，公路两侧农田土壤中 Pb 和 Cd 含量显著增加，说明道路交通是导致长三角地区公路两侧农田土壤重金属累积的主要原因。
图 10 不同年份长三角地区的汽车保有量及燃油消耗量
注：数据来源于《中国统计年鉴》（2011—2019）。
（三）化肥、农药、粪肥的大量施用与农膜的使用
化肥、农药、粪肥和农膜是农业生产中不可或缺的农业投入品，但长期大量甚至过量施用（使用）将带来严重的农用地土壤重金属污染问题，主要原因有：磷肥、氮肥和复合肥等化肥中含有较高含量的 As、Cd、Pb、Zn、Cr 和 Hg 等重金属，猪粪、鸡粪、牛粪、羊粪等畜禽粪肥中含 Cu、Zn、As、 Cd、Cr 和 Ni 等重金属，*虫剂和*菌剂等农药中含有 Hg、Cu、Cd 和 As 等重金属，农用薄膜在加工中会添加含有重金属 Cd 的热稳定剂。
根据《中国统计年鉴 2019》，长三角地区 2018 年农业生产中的化肥施用量达 6.904×106 t，其中氮肥和复合肥施用量最高，其次是磷肥和钾肥；农业生产中农药的使用量为 2.11×105 t，农用薄膜的使用量为 2.985×105 t（见表 2）[1]。化肥、农药和农膜的高强度施用（使用）导致长三角地区农用地土壤出现了重金属累积甚至污染问题。对芜湖市三山区菜地土壤重金属污染特征分析表明 [13]，农药、化肥和鸡粪的长期施用是当地菜地中重金属 As 和 Zn 富集的主要原因。对富阳地区不同类型农田土壤重金属变异特征研究表明 [14]，有机肥的施用是导致土壤中 Cu 和 Zn 含量较高的重要原因之一。
表 2 2018 年长三角地区农用品使用量
