蔬菜—土壤系统重金属污染现状及防治措施

黄东风 王忠玮 王利民 李卫华 邱孝煊 罗涛

摘要：本文阐述了蔬菜-土壤系统重金属的污染现状，总结了当前蔬菜-土壤系统重金属污染防治的主要措施，最后提出了蔬菜-土壤系统重金属污染方面今后的若干研究方向，旨在为蔬菜-土壤系统重金属污染方面的进一步深入研究提供借鉴。

关键词：蔬菜-土壤系统；重金属污染；现状；控制措施

中图分类号：X53文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016） 06（a）-0000-00

植物-土壤系统是陆地生态系统物质能量循环的核心枢纽[1]。当外源重金属污染土壤后，重金属污染物通过植物根系吸收，并向植物的茎、叶等器官迁移、累积；或经过土壤径流或淋溶作用向水体迁移，导致水环境污染。当人们食用受污染的农产品或饮用水时，这些重金属污染物即进入人体，当这些有毒有害的重金属元素在人体内累积到一定程度时，即对人体健康产生严重威胁。随着现代化工业的快速发展，其产生的废气、废水、废渣及其城市生活垃圾的排放日益增多，广大农民为了追求高产量而超大量地施用某些含重金属的化肥和农药，这些因素极大地推动着农业生态环境污染日益加剧，农产品重金属污染危害人体健康的事件也屡见不鲜。例如，1931年发生在日本的“骨癌病”或“痛痛病”，就是由于当地人们长期食用受重金属Cd污染的农产品和饮用水引起的。又如，长期食用受As污染的蔬菜，人体的多个器官极易诱发各种癌症[2]。蔬菜是人们日常生活中必不可少的植物性农产品，而且蔬菜的日食用量随着人民生活水平的提高而不断增加，因此通过食用蔬菜途径而进入人体的重金属风险日益提高。据报道[2]，人体中的重金属Cd大约有70%来源于日常蔬菜食用。因此，开展蔬菜-土壤系统的重金属污染及其防治措施的研究，对促进蔬菜生产的持续发展，保障蔬菜食用安全具有重要的现实意义。

1 蔬菜-土壤系统重金属污染现状

1.1菜地土壤重金属污染现状

据研究[3]，工业“三废”（废水、废气、废渣）、城镇垃圾、交通运输等是菜地土壤重金属的主要污染源；尤其是工业废水，其成份复杂，通常包含多种有毒有害的重金属元素，被人们普遍认为是菜地土壤重金属的最主要来源。据报道，目前我国菜地土壤受重金属污染的元素主要包括Cd、Hg、Pb、As、Cr、Cu等[4]。例如，据对南京郊区蔬菜基地土壤重金属的抽样检测结果，处于安全等级的土壤样品仅占40%，已经受到污染的土壤占30%，主要重金属污染元素包括Pb、Cr、Cu、Zn、Mn[5，6]。据农业部对我国 24个省（市）城郊、污水灌溉区、工矿等经济发展较快地区320个重点污染区的监测结果，土壤重金属含量超标的大田农作物种植面积为48.5万hm2，约占调查总面积的16%；尤其是Pb、Cd、Hg、Cu及其复合污染最为突出[7]。由此可见，我国大多数城市郊区的菜地土壤的重金属污染现状严峻，其中污染最为普遍的是Cd，污染面积近1000万hm2，其次是Pb、Zn、Cu、Hg等[8]。

1.2蔬菜重金属污染现状

由于土壤的重金属污染形势严峻，蔬菜产品的重金属污染问题也日益倍受国内外政府和人民的关注。如Singh 等[9]报道了新德里郊区的菠菜样品受重金属污染严重，多种重金属（如Cu、Zn、Pb、Cd 等）的质量分数超过当地的限量标准，超标比例幅度在13%～100%；George等[10]调查了澳大利亚Boolaroo地区蔬菜重金属污染现状的结果表明，该地区生产的蔬菜产品中Pb、Cd含量几乎都超过该国的限量标准。我国蔬菜产品的重金属污染问题也不容乐观[11，12]。周东美等[13]的调查结果表明，北京市蔬菜基地生产的果蔬产品的重金属超标率达30%。据周艺敏等对天津市郊生产的蔬菜产品的抽样检测结果显示，所有蔬菜样品都检出含有重金属，其中被测的蔬菜样品中有40%的镉含量超标[14]。王艳莉等[15]的调查结果表明，南京市郊的叶类蔬菜受重金属的污染普遍较严重，而豆类蔬菜受Hg污染尤其突出，其Hg含量最高超标12.4倍。李桂丽等[16]调查了西安市蔬菜产品的重金属污染现状的结果表明，Pb是该市蔬菜产品的主要污染物，超标率高达77.5%；其次是Hg、Cr的污染。韦伟等[17]对贵州省清镇市蔬菜样品的检测结果表明，蔬菜的Cd、Pb、Hg严重超标，Cr、As也有出现超标现象。王辉等[18]调查了洛阳市蔬菜重金属污染现状的结果显示，蔬菜受Pb污染比较严重，其超标率为36.3%。罗晓梅[19]调查了成都地区蔬菜重金属污染情况发现，镉是该地区的主要污染元素，超标率为29.4%，镉含量最高超标5.6倍。刘尧兰等[20]调查了环鄱阳湖区蔬菜重金属污染现状的结果表明，该区蔬菜重金属污染较为严重，其中叶菜类超标率大于50%，尤其是白菜受Pb污染最为严重，超标率高达85.2%。此外，郑州市[21]、东莞市[22]、广州市[23，24]、兰州市[25]等城市也开展了蔬菜重金属污染现状调查，结果也不同不容乐观。

据此，目前我国大多数城市郊区的蔬菜-土壤系统重金属污染形势严峻，重金属元素在蔬菜产品中的累积均已明显呈现，部分已达到了较高的污染水平，极大地威胁了人们的身体健康。因此，开展蔬菜-土壤系统的重金属污染治理工程已经迫在眉睫。

2 蔬菜-土壤系统重金属污染防治措施

当前蔬菜-土壤系统的重金属污染防治措施概括起来主要包括以下几方面：一、加强重金属污染源头控制。首先，应该加强工业“三废”的达标排放控制，从源头上堵截工业“三废”中的重金属向蔬菜-土壤系统排放；其次，应该加强农业有机废弃物农用的重金属含量监测，对于重金属超出限量标准的有机废弃物应严禁将其做为有机肥料施入蔬菜-土壤系统中；此外，对于某些重金属含量较高的化肥、农药品种，应该禁止在蔬菜生产中使用。二、减少蔬菜吸收重金属的过程阻截技术研发与应用。首先，应加强土壤重金属原位钝化/固定技术研究与应用，筛选出能够显著钝化/固定土壤重金属的钝化剂品种，并根据是不同钝化剂对某些重金属元素的专一钝化特性，研发能够同时钝化多种重金属的复合钝化剂产品，增加多种重金属复合污染菜地的治理效率。其次，加强土壤环境和耕作制度调控土壤重金属生物有效性的技术研发。通过调节土壤的pH、水分、Eh等土壤环境状况，改变土壤重金属的赋存状态，降低土壤重金属的生物有效性，减少蔬菜对重金属的累积。通过不同作物品种的间作、套作或轮作，减少食物链作物对土壤重金属的吸收量。三、加强不同蔬菜品种的合理布局。不同品种蔬菜，同一品种不同品系的蔬菜对土壤重金属的富集作用存在着较大的差异，根据污染程度不同的菜地土壤选择富集能力不同的蔬菜品种种植，可望实现在轻中度重金属污染菜地中生产出符合食品安全标准的农产品。

3研究展望

蔬菜-土壤系统的重金属污染现象目前在我国各大城市均已较为普遍存在，尤其是在工业发达和人口密集地区更为突出。虽然目前对蔬菜或土壤的重金属污染问题有了比较多的调查研究，并提出了一些较为有效地降低蔬菜重金属累积的防治措施，但是现有的大多数调查研究仅是单独进行菜地土壤取样检测、市场上蔬菜样品或田间菜地抽样检测，能够将蔬菜-土壤做为一个系统成组抽样检测，并进行系统、全面的调查研究尚不多见，因此今后应该加强不同蔬菜产区蔬菜-土壤系统成组抽样检测，研究同一块蔬菜产地不同蔬菜品种对土壤中不同重金属元素的吸收富集能力的差异性，合理布局蔬菜品种的生产，为在轻中度重金属污染菜地生产出安全农产品提供科学依据。采用重金属钝化/固定剂来减少菜地土壤中重金属元素的作物有效态含量，以减少蔬菜体对土壤重金属的吸收量，保障蔬菜产品食用安全性，是轻中度重金属污染菜地农业安全利用的一种经济且行之有效的措施，但是使用重金属钝化/固定剂只是改变土壤重金属的赋存形态，并没有削减土壤重金属的总量，当土壤环境条件发生变化，之前被钝化/固定的植物无效态重金属可能重新转化成有效态，因此，今后应该加强重金属钝化/固定剂长期施用的钝化修复效果稳定性评估及其菜地土壤生态环境效应研究，为轻中度重金属污染菜地的原位钝化/固定修复技术提供必要的技术支撑。此外，应该加强重金属污染源头控制，从源头上削减外源重金属向蔬菜-土壤系统的输入量；加强产业结构的优化构建，发展农业废弃物多级循环利用技术，减少污染物的产生与排放。

参考文献

[1]李海华，刘建武，李树人，等. 土壤—植物系统中重金属污染及作物富集研究进展[J] 河南农业大学学报， 2000，34（1）：30～33.

[2]张珍，陆开形，孟秋峰，等. 蔬菜重金属污染研究进展与防治措施[J]. 宁波大学学报， 2010，23（3）：22～25.

[3]俄胜哲，杨思存，崔云玲，等. 我国土壤重金属污染现状及生物修复技术研究进展[J]. 安徽农业科学，2009，37（19）： 9104～9106.

[4]娄燕宏，诸葛玉平，顾继光，等. 粘土矿物修复土壤重金属污染的研究进展[J]. 山东农业科学，2008（2）：68～72.

[5]王瑞兴，钱春香，吴淼，等. 微生物矿化固结土壤中重金属研究[J]. 功能材料，2007，38（9）：1523～1527.

[6]曹越，高志刚，闫淑萍，等. 土壤重金属污染危害及生物修复技术研究[J]. 环境科学与管理，2010，35（6）：65～67.

[7]孙波. 基于空间变异分析的土壤重金属复合污染研究[J]. 农业环境科学学报，2003，22（2）：248～251.

[8]杨苏才，南忠仁，曾静静，等. 土壤重金属污染现状与治理途径研究进展[J]. 安徽农业科学，2006，34（3）：549～552.

[9]Singh S， Kumar M. Heavy metal lord of soil， water and vegetables in periurban Delhi[J]. Environ Monit Assess， 2006，12（8）：79～91.

[10]George A， Kachenko S， Balwant S. Heavy metals contamination in vegetables grown in urban and metal smelter contaminated sites in Australia[J]. Water， Air， and Soil Pollution， 2006， 16（9）：101～123.

[11]张建新，杜双奎，纳明亮. 陕西省主要蔬菜产区蔬菜重金属污染状况分析与评价[J]. 西北植物学报，2005，25（11）：2301-230.

[12]王小骊，张永志，王钢军，等. 蔬菜中有害元素污染研究进展[J]. 浙江农业学报，2004，16（5）：259～262.

[13]周东美，郝秀珍，薛艳，等. 污染土壤的修复技术研究进展[J]. 生态环境，2004，13（2）：234～242.

[14]周艺敏，张金盛. 天津市园田土壤和几种蔬菜中重金属含量状况的调查研究[J]. 农业环境保护，1990，9（6）：30～34.

[15]王艳莉，谢国祥，郭宝福，等. 南京市售蔬菜重金属污染状况及对人体健康风险分析[J]. 现代预防医学，2014，41（12）：2148～2150.

[16]李桂丽，苏红霞，段敏，等. 西安市蔬菜中重金属污染分析评价[J]. 西北植物学报，2008，28（9）：1904～1909.

[17]李海华，张杰，申灿杰. 郑州市近郊土壤和蔬菜中重金属污染状况调查与评价[J].生态环境，2007，13（1）：90～92.

[18]马瑾，万洪富，杨国义，等. 东莞市蔬菜重金属污染状况研究[J]. 生态环境，2006，15（2）：319～322.

[19]秦文淑，邹晓锦，仇荣亮. 广州市蔬菜重金属污染现状及对人体健康风险分析[J]. 农业环境科学学报，2008，27（4）：1638～1642.

[20]秦文淑. 居民食用蔬菜重金属含量现状分析[J]. 广东轻工职业技术学院学报，20l0，9（4）：17～21.

[21]冯玉兰，周静. 兰州市部分蔬菜重金属含量及健康风险评价[J]. 西北民族大学学报，2013，34（2）：76～80.

[22]韦伟，金琳山. 不同蔬菜的重金属污染评价与特征分析[J]. 长江蔬菜，2014，14（14）：55～58.

[23]王辉，王宜娟，黎星辉，等. 洛阳市蔬菜基地土壤重金属含量对蔬菜安全性的影响[J]. 食品科学，2010，31（29）：369～372.

[24]罗晓梅，张义容，杨定清. 成都地区蔬菜中重金属污染分析与评价[J]. 四川环境，2003，22（2）：49～51.

[25]刘尧兰，陈焕晟，蒋建华，等. 环鄱阳湖区部分叶菜类蔬菜重金属污染评价与来源分析[J]. 安徽农业科学，201l，39（20）：12310～12312，12314.