農試所研究:土質、作物、農法三管齊下 可防作物鎘濃度超標 | 台灣環境資訊協會-環境資訊中心

農試所研究:土質、作物、農法三管齊下 可防作物鎘濃度超標

2019年06月10日
共同企劃:台灣農業科技資源運籌管理學會;環境資訊中心記者 孫文臨 台中報導

37年前桃園發生台灣第一起鎘米事件,且陸續在全台各地農地檢出鎘污染狀況,重創台灣農業形象,至今台灣民眾聽到重金屬污染仍心有餘悸,雖然農地污染肇因於工廠廢水的非法傾倒,但農地工廠的問題仍難分難解。

因此,農試所投入多年研究農田與鎘污染間的關聯,農試所農化組副研究員林毓雯博士率領的研究團隊就發現,雖然部分土壤有輕微鎘含量,但只要透過土質改良、品種挑選、農藝管理三管齊下,就能大幅度降低農作物的鎘吸收,維持農田持續耕作的一線生機。

農試所農化組副研究員林毓雯博士。孫文臨攝
農試所農化組副研究員林毓雯博士。孫文臨攝

鎘米事件37周年  違章工廠問題難解  農地復耕找出新解方

1950年代,日本富士山縣發生「痛痛病」事件,起初罹病原因不明,只知道患者全身的關節和脊骨會產生疼痛,嚴重者甚至會骨折。經多年研究調查後,1968年,日本中央政府厚生省(類似台灣衛福部,2001年改為為厚生勞動省),確認「痛痛病」肇因於當地河流神通川受到鄰近的礦場污染,水中重金屬鎘污染嚴重,長期飲用導致鎘中毒,引發骨質疏鬆症及腎衰竭的病況。

痛痛病是全球最早證明公害污染致病的研究之一,因此引起國際間的關注,各國開始著手進行環境調查。台灣在1982年發生第一起「鎘米」事件,位於桃園縣觀音鄉大潭村的高銀化工排放含鎘廢水,周邊農地遭受含重金屬的灌溉水污染而種出鎘米。後來彰化、台中、雲林等地都驗出鎘米,許多鎘米甚至流入市面,造成人心惶惶,也激發了許多台灣人對於土地的關注和環境倡議。

37年過去,這幾年政府仍偶有零星檢驗出重金屬污染的農田,2018年環保署就又新增分別位於彰化、台中、桃園等地共45處合計約6.1公頃的農地,列為管制場址,農作物須全數移除,直到污染移除前,農民也不得耕作。

台灣環境資訊協會於2018年向環保署土污基管會申請歷年調查面積與確認污染的農地面積,結果查出的受污農地有1089.5公頃,佔全部調查農地的5%。

然而,經環保署整治後恢復耕作的農地,仍有少部分可能被農政單位抽測到作物鎘濃度超標。這些農地成為鎘污染潛在風險區,也成為農政單位的新挑戰。

為了解決土壤鎘濃度合格但所生產作物鎘濃度不合格的問題,農試所多年來致力「建立鎘污染潛在風險區作物安全管理改善措施」,並會同地區農業改良場,希望透過農藝管理方式,讓具有潛在污染風險的農地,農民能夠繼續耕作,而不影響稻米、蔬果等農作物的重金屬含量,目前這項研究的成果已可提供農民實際運用。

低鎘吸收水稻品種篩選。林毓雯博士提供
低鎘吸收水稻品種篩選試驗田。林毓雯博士提供

鎘污染難以根除  翻轉思維即可與重金屬共生共處

農試所的「建立鎘污染潛在風險區作物安全管理改善措施」,要透過土壤的酸鹼值調整、農藝方式及作物的選擇等三種方法,讓具有潛在污染風險的農地,農民能夠繼續耕作,而不影響稻米、蔬果等農作物的重金屬含量,這項計畫的研究成果已臻完善。

林毓雯,從過去及國外的研究已經發現,pH值偏酸的土壤,會提高鎘的溶解度,增加作物鎘濃度超標的風險,而農地土壤質地屬於砂質,也比黏質土壤所種出來的作物,有更高的超標風險。

在品種方面,林毓雯表示,水稻當中以秈稻品系的鎘吸收能力高於稉稻品系,而蔬果雜糧作物中,花生對鎘的吸收是明顯比其他作物更強,豇豆、豌豆、胡瓜、苦瓜這些作物的鎘吸收能力就比較低。他說,除了作物品種和土壤酸鹼值以外,土壤的水分管理也是影響水稻鎘吸收一個很重要的因素。

農田施用石灰適度提高土壤酸鹼值可降低作物鎘吸收。林毓雯博士提供
農田施用石灰適度提高土壤酸鹼值可降低作物鎘吸收。許健輝博士提供

土質改良、品種挑選、農藝方法  含鎘農地也能種出健康作物

因此,林毓雯與研究團隊在彰化市、台中后里、桃園八德的鎘污染潛在風險區,分別設置驗3處試驗田,除了進行品種的篩選和土質的改良外,更嘗試使用湛水的農藝管理方式。

「慣行的水稻田種植,在水稻達到最大分蘗期的時候會開始曬田,之後水分的管理就會採行乾溼交替的方式。對於有鎘污染潛在風險的農田,我們建議可以在曬田之後繼續採行湛水方式,讓土壤維持還原狀態。」林毓雯說,這在學理上已經證實了可以減低水稻對於鎘的吸收。

實務上,研究團隊則發現,在彰化試驗田延長湛水處理可使水稻鎘濃度降低10.8%~45.9%,而在后里試驗田,延長湛水處理區較慣行處理區的鎘濃度降低35.4~65.3%,這些都證實湛水處理可大幅改善稻米鎘濃度超標問題。

此外,農試所與台南農改場的研究團隊也在種植花生導致鎘濃度超標的虎尾試區,種植鎘累積能力較低的玉米,收成的玉米鎘濃度也都符合衛福部之「食品中污染物質及毒素衛生標準」。

林毓雯強調,這樣的作法並不是去除土壤中的鎘,只是透過農藝方法,讓土壤中的鎘不會影響到作物。

「部分農地土壤的鎘濃度原本就在背景值內,但卻受到土質、品種、農法的影響而導致作物鎘濃度超標。」他說,目前環保署對污染農地的處置主要是翻土稀釋或是排客土法,需要耗費大量成本,且能夠處理的農地有限。採用農藝管理的方式雖然不能改變土壤鎘濃度,但可以讓農地得以繼續耕作,而農作物也不會超標。

田間施作照片,稻田適當湛水處理可降低稻米鎘濃度。林毓雯博士提供
田間施作照片,稻田適當湛水處理可降低稻米鎘濃度。許健輝博士提供

土壤鎘濃度未必肇因於人為污染  活化良田治標也治本   

其實重金屬原本就存在於自然環境中,北科大材料及資源工程系的副教授余炳盛就曾做過〈土壤背景重金屬濃度調查〉,發現在陽明山、關渡平原、金瓜石、花東地區、澎湖等「似無污染區」的土壤背景值濃度仍有超標的狀況,土壤的重金屬濃度未必是人為因素,可能受到母岩性質、氣候、地形、化育時間等不同因素的影響,地質學稱為「地球化學異常(geochemical anomaly)現象。

因此,林毓雯就說明,有些沒有受到污染的農田卻被驗出農作物含鎘濃度超標,因此透過土質改良、品種挑選、農藝管理等方式去讓農民得以繼續在這塊農地上耕作。

農試所研擬的作物鎘污染安全性管理改善措施,包括種植低鎘吸收作物品種、適當調高土壤酸鹼值及加強水田土壤水分管理。林毓雯說,目前除了與農政單位合作進行技術講習外,未來也會研擬「鎘污染潛在風險農田作物安全管理改善指引」,供農糧署及各縣市政府的農業輔導單位參考。

林毓雯強調,希望透過這項研究成果去輔導農民,藉此提升農產品安全,降低農民剷除銷毀的損失,同時也能節省公帑並活化因作物重金屬超標而遭限耕之農地。

作者

孫文臨

又名小鹿,經常把筆搬來搬去,喜歡潛水、爬山、旅行、音樂、文學、電影、煮咖哩、吃甜點...族繁不及備載。身而為人有點抱歉,也以鹿刻Luke為名寫字,努力辨識海中每一滴水的真名。