重金屬十面埋伏!作物如何避開汙染、安全生產?

文.圖/林毓雯 行政院農業委員會農業試驗所農業化學組副研究員 許健輝 行政院農業委員會農業試驗所農業化學組副研究員 郭鴻裕 行政院農業委員會農業試驗所農業化學組研究員兼組長

臺灣地狹人稠,工業發展與人類活動不可避免會對農田土壤造成影響,進而影響作物的生產。國內部分農地土壤鎘、鉛濃度未達《土壤及地下水污染整治法》(簡稱土污法)所定汙染監測或管制標準值,但所產農糧產品的鎘、鉛濃度超過《食品安全衛生管理法》(簡稱食安法)所定重金屬限量標準,致不得上市銷售,影響農民權益甚鉅。隨著食安和環保意識的抬頭,農作物的生產不再只是追求產量和風味,社會大眾更注重產品的安全性及環境友善的栽培方式,最終能生產出符合食品安全的農產品,才能保障消費者和農民雙方的權益。

引灌受汙染的水源 臺灣農地汙染以重金屬為大宗

隨著工業發展與人口密度增加,工業聚落及都市發展逐漸擴張至農業區,工商活動無可避免對農田土壤品質造成衝擊。1982年,桃園市觀音區(原桃園縣觀音鄉)大潭村發生第一起鎘米事件,原因是當地工廠「高銀化工」排出含高濃度鎘的工業廢水,造成農田遭受汙染進而產出含有「鎘」的稻米。隨後在1984年,桃園市蘆竹區(原桃園縣蘆竹鄉)也爆發鎘米事件,汙染源則指向工廠「基力化工」,起因同樣是違規排放未經妥善處理的高濃度鎘及鉛工業廢水,導致農地土壤遭受汙染。這兩起汙染事件爆發後,陸續在彰化縣、臺中市、雲林縣也有部分農田發生土壤重金屬汙染事件。經查行政院環境保護署(簡稱環保署)「土壤及地下水污染整治網」列管場址資料,歷年農地汙染場址面積合計為1,148公頃,其中僅2.6公頃為總石油碳氫化合物(漏油)汙染,其餘均為重金屬汙染。

從土壤及地下水污染整治網頁上的說明可知,工廠產生的廢棄物及廢水,或石化業及廢五金燃燒產生的排煙及落塵等問題,均可能造成土壤不同程度的汙染。此外,從行政院農業委員會(簡稱農委會)農業試驗所(簡稱農試所)歷年土壤調查及田間試驗資料可知,絕大多數遭重金屬汙染農地的土壤重金屬濃度都成不均勻分布的現象,以入水口處濃度較高,離入水口越遠的位置濃度越低。從這些農地重金屬分布情形可知,大部分的農地汙染是因為引灌遭受汙染的灌溉水所導致。

汙染農地的土壤重金屬濃度多呈不均勻分布。

汙染農地的界定與整治

2000年《土污法》公告施行,環保署依據該法第5條第2項規定,於2001年11月發布《土壤污染管制標準》,分別訂定有機化合物、農藥及砷、鎘、鉻、汞、鎳、鉛、鋅與銅等8種重金屬的管制標準值。此外,針對人類健康風險較高的鎘、汞、鉛,以及可能影響作物生產的銅、鋅等元素,訂有較一般土壤更為嚴格的食用作物農地管制標準值(表一)。凡是農地土壤中汙染物濃度超過汙染管制標準,該農地就是法規上定義的汙染農地。

當土壤重金屬濃度高於土壤汙染管制標準時,環保機關會依《土污法》,進行汙染情形查證、追查並管制汙染源、對汙染農地採取必要的管制措施(例如:公告為汙染控制場址、公告為汙染整治場址、禁止種植食用作物等)、追查汙染行為人或潛在汙染責任人、汙染土地整治復育,及向汙染行為人求償。目前,國際間已知的汙染土地整治方法包括:耕犁工法、排土∕客土法、萃取移除法、植生萃取法及電動力法。考量臺灣法規所定整治標準、現行技術可行性、農地土壤性質條件與整治經費及時間考量等因素,目前國內環保單位較常採用的整治方法為耕犁工法(過去稱為翻土稀釋法)及排土∕客土法。截至2021年1月15日,環保單位已完成整治改善並解列1,001.9公頃汙染農地,還有146.1公頃持續辦理整治中。這些整治完成後的土地,依《土污法》第26條規定,應由土地使用目的事業主管機關(農地主管機關為農委會)依土地使用實際需要,辦理土地復育事宜。

土壤重金屬濃度合乎標準 仍可能產出超標的作物

為了確保農產品品質安全,保障國人健康,衛生福利部針對國人日常生活飲食最大宗的穀類及蔬果植物類作物,訂有重金屬限量標準以規範米的鎘、汞、鉛、無機砷及蔬果植物類作物的鎘、鉛含量(表二)。為了避免重金屬超標農糧產品流入市面,農糧署每年編列預算,針對環保機關公告汙染控制或整治場址的鄰近農地、完成整治解除列管的場址農地、重金屬濃度接近土壤汙染監測或管制標準的農地、曾產出重金屬濃度超標食用作物的農地、灌溉渠道水質或底泥重金屬濃度偏高的灌區農地、田間監測食用作物重金屬含量偏高的農地及鄰近工業區或高汙染潛勢地區的農地,辦理地上食用作物重金屬汙染監測與管制。一旦作物重金屬濃度超出《食安法》所定《食品中污染物質及毒素衛生標準》中的限值,即予剷除銷毀,避免流入市面。

資料來源/整理自衛福部《食品中污染物質及毒素衛生標準》附表一「食品中重金屬之限量」。(單位:mg/kg) 註1:蔬果作物依不同類別分別訂有標準,汞目前無法規標準。 註2:食米以外的其他穀類僅訂定總砷限量標準,而無訂定無機砷限量標準。

然而,根據農糧署歷年食用作物重金屬汙染監測結果顯示,部分農地土壤重金屬濃度雖低於土壤汙染管制或監測標準,仍有可能產出重金屬含量不符合《食安法》所定限量標準的農糧產品,超標重金屬中以鎘占大多數,鉛次之。針對這類案件,其地上作物的安全管理,已成為農政單位及地方政府的一大食安考驗。所幸經農政單位多年的研究,已經提出實務上可行的農藝管理技術,足以改善並將食安風險降至最低,其細節詳述如後。

作物吸收鎘、鉛的能力各異 豇豆、苦瓜、胡瓜及豌豆幾無超標

為了解決農地土壤鎘、鉛濃度合乎標準,但所生產的農糧產品鎘、鉛濃度卻超標的問題,農試所與農糧署、各區農業改良場、環保署等單位合作,針對臺灣主要水稻與蔬菜品種的鎘、鉛吸收能力進行研究。試驗結果顯示作物吸收鎘、鉛受許多因素影響,除了土壤鎘、鉛濃度外,作物品種、土壤pH值、陽離子交換容量(cation exchange capacity, CEC)及水分管理都是重要影響因子。

作物品種吸收特性研究顯示,水稻以秈稻品系的鎘吸收能力高於稉稻品系,而稉稻各品系的鎘吸收能力,則以台東30號、台稉16號、台稉14號、台稉8號較低,其中又以台東30號的表現最穩定。花蓮21號、台稉9號、台稉16號、台中192號則是吸收鉛能力較低的品系,蔬果雜糧作物的鎘吸收能力以落花生最高,其次為葉菜類蔬菜,瓜菜類與豆菜類的吸收能力則較低。從研究團隊歷年的試驗結果發現,在現行食用作物農地土壤鎘限量標準5 mg/kg之下,豇豆、苦瓜、胡瓜及豌豆等作物幾乎沒有超標的問題,可以在大多數的農田種植。

此外,研究結果也顯示,土壤pH值會影響鎘、鉛在土壤中的有效性,越酸的土壤,鎘、鉛越容易被作物吸收;而CEC越高的土壤可吸附較多鎘、鉛,因此,鎘、鉛越不容易被作物吸收;稻田湛水可降低水稻的鎘吸收量,湛水狀態維持越澈底,降低鎘吸收效果越好。

稻田湛水可降低水稻的鎘吸收量。

農藝管理因地制宜 降低作物鎘、鉛吸收

過去農政單位及地方政府對於作物鎘、鉛超標但土壤重金屬合於規範的農地,多採取輔導轉作非食用作物、休耕等措施,以避免產出超標作物,進而影響國人食用安全。然而,對於土地遭限耕的農民,則可能面臨收入減少或被迫改種非食用作物等困境。

為了活化這些因作物超標而遭限耕的農地,保障農民耕作權益並確保農產品安全,研究團隊自2017年起整合歷年研究成果,依地區土壤特性研擬農藝管過去農政單位及地方政府對於作物鎘、鉛超標但土壤重金屬合於規範的農地,多採取輔導轉作非食用作物、休耕等措施,以避免產出超標作物,進而影響國人食用安全。然而,對於土地遭限耕的農民,則可能面臨收入減少或被迫改種非食用作物等困境。

為了活化這些因作物超標而遭限耕的農地,保障農民耕作權益並確保農產品安全,研究團隊自2017年起整合歷年研究成果,依地區土壤特性研擬農藝管物的農田推廣。截至2020年為止,接受輔導的農田所產出農糧產品經抽驗鎘、鉛含量,合格率高達99.2%(表三),顯見這種因地制宜的農藝管理技術,可大幅提升農產品安全。由於推廣成效良好,研究團隊更在2020年彙整研究成果,編製成「鎘或鉛高污染風險農地作物安全管理技術指引」,提供農糧署、各區農業改良場、地方農政單位,於高汙染風險農地輔導推廣。

預防作物重金屬超標 四大農地管理建議

從研究團隊過去的試驗成果顯示,農作物鎘、鉛含量超標未必都是土壤中的鎘、鉛濃度偏高所造成,作物品種、土壤性質和水分管理都是重要因素。因此,除了政府應從法規訂定及環境監測來防堵汙染物進入農地外,農友也應注意日常栽培管理細節,才能確保農糧產品安全。

建議農友應該注意事項如下:一、充分了解所耕作農田土壤特性(農試所及各區農業改良場均有免費的土壤肥力檢測服務),適量施用石灰資材以維持適當的土壤pH值;二、慎選栽培作物品種,曾經發生作物鎘濃度超標的農田應避免種植秈稻、落花生等易吸收鎘的作物;三、加強水田湛水管理,以降低鎘吸收,水源不足地區應考慮轉作旱作;四、作物吸收重金屬的機制複雜,如對管理方式仍有疑慮,應向農委會所屬農業試驗改良場所的專家諮詢。期待未來在農友與專家合作努力之下,逐漸降低農糧產品重金屬超標的疑慮,以降低食安風險並贏回消費者信心,保障國民健康安全。

農田適量施用石灰可提高土壤酸鹼值,以降低作物對鎘的吸收。

更多內容請見《豐年雜誌》2021年5月號

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