我国城市蔬菜重金属污染研究进展与趋势

牛雪华

【摘 要】 本文搜集并分析了近年来我国城市蔬菜重金属污染研究的主要成果，从蔬菜重金属含量、蔬菜对重金属的吸附规律、重金属来源以及污染控制对策等方面进行详细梳理，并就未来我国蔬菜重金属污染研究的发展趋势提出了一些建议。

【关键词】 蔬菜;重金属;控制对策

【中图分类号】 X712 【文献标识码】 A

【文章编号】 2096-4102（2019）06-0063-03

近年来随着我国城市化进程加快，人类活动加剧，城市生活废弃物和工厂“三废”排放日益增多，使得城郊土壤受到一定污染，而重金属和其他有毒有机物等污染物可以对人体造成巨大健康风险，引起广泛关注。城市郊区往往是供应城市农副产品的主要基地，因此保护好城郊生态环境，保证农副产品供应的安全性是施政者所考虑的首要问题。蔬菜是重要农产品之一，而食用受到污染的蔬菜通常不会发生急性中毒，因此不如农药残留污染那样引发重视，但如果长期大量食用，导致重金属在人体累积，这种长期而慢性的中毒过程更应引起重视。

重金属因具有持久性和难降解性，被称为化学定时炸弹，可以在城市土壤和植物中形成明显的累积效应，对市民身体健康造成直接威胁。有研究显示，对包括Pb、Zn、Cd等在内的重金属过度暴露会导致儿童认知不全、轻度痴呆和中枢神经系统紊乱等症状。国外关于城郊蔬菜重金属研究较早，研究也较为深入。例如Singh等通过调查新德里郊区的蔬菜重金属污染现状发现，菠菜中Cu、Zn、Pb、Cd等含量超标，超标率分别为13%、95%、78%和100%;George等对澳大利亚4个农场46个采样点的蔬菜进行重金属含量检测，结果发现几乎所有采自Boolaroo地區的蔬菜中Pb、Cd含量都超过了食品标准中Pb、Cd的限量标准。国内相关研究虽起步较晚，但发展迅速，从最初的少数大城市逐渐扩展至一般地级市，与国外差距也在不断缩短。近年来，国内蔬菜重金属污染领域发表文献不少，但重复研究居多，创新性不足。鉴于此，本文将详细梳理目前国内蔬菜重金属研究进展，并提出今后应重点关注的几个方面，以期为本领域未来研究发展提供一定借鉴。

一、城市蔬菜重金属污染现状

近年来，学者对我国多个城市郊区蔬菜重金属污染做了大量研究（表1）。结果显示，多数郊区蔬菜受到了不同程度的重金属污染，重金属含量总体表现为Zn>Cu>Pb>Cd>As>Hg。其中，以Pb和Cd超标现象较为普遍，而As、Hg由于数据较少，超标情况不明。按照评价标准，蔬菜重金属含量大多高于无公害蔬菜标准，但基本与国家食品限量标准持平（表1）。若按王雅谷等划定的标准进行评价，则表现为多地蔬菜中Cu含量较低，属于1级标准，Zn已经达到四级标准，Pb在四级以下，Cd属于六级。尽管我国城郊蔬菜尚达不到无公害蔬菜标准要求，但基本符合中国食品污染物限线（表1）。然而有的蔬菜品种，虽然其平均含量未超标准，但个别样品中的重金属含量已达到了中等污染程度。

另外，蔬菜重金属含量在城市之间差异较大，上海崇明、南京、昆明等的蔬菜重金属含量超标情况突出（表2），造成这种情况的原因主要是采样点的差异。一些蔬菜采样点周围环境污染较重，如王初等在上海崇明岛陈海公路两侧采集的蔬菜样品，其重金属含量较高，污染则以Pb为主，且随着远离公路的距离而逐渐降低。陈亚华等在南京郊区矿冶区和污灌地采集的青菜样品中的重金属含量则更高，普遍高出评价标准一个数量级（表1）。

二、蔬菜对重金属的吸附规律研究

（一）蔬菜不同品种对重金属的吸收差异

虽然蔬菜中都有重金属检出，但各蔬菜之间重金属的含量差异较大，这也体现了蔬菜品种对重金属吸附能力具有显著影响。大量研究表明：蔬菜品种的吸附能力排序依次为：叶菜类>根茎类>瓜果类。夏凤英等对南京市郊叶菜类（小白菜、空心菜、油麦菜、生菜等）重金属检测表明，其Zn、Cu、Cd和Pb含量明显高于非叶菜类（西兰花、莴苣、辣椒、茄子等），该结果与马瑾、郑娜等人的研究结果一致。前人在对沈阳市蔬菜重金属含量研究中也得出类似规律，并认为这可能与叶菜类蔬菜对重金属等污染物吸收表面积较大有关。

另外，种植区域的不同也会对蔬菜重金属含量产生巨大影响，体现在重金属富集水平的高低不同，推测其与种植区土质的理化性质以及灌溉水的质量有密切关系。通常情况下，根系土和灌溉水重金属污染越重，蔬菜体内累积程度越高，研究证明普通种植区蔬菜重金属污染水平较污灌区低很多。

（二）蔬菜不同部位对重金属的吸收差异

根系土是蔬菜重金属的主要来源，重金属元素通过根吸收后，在根中迅速积累，继而传输到茎叶等部位，这导致了植株地上部分（茎叶等）要低于地下部分（根系）。例如，大白菜叶片中Cu、Zn、Cd含量显著低于根系片，Cu浓度只有根系的1/6，Zn只有根系的1/2倍;南瓜根系重金属累积程度更高，As、Pb、Hg根系累积的全株比例分别为87.3%、84.1%和78.7%，远高于叶片。然而，也有例外的作物，如萝卜叶片对Pb和As具有更高的累积程度，达到根系的10倍;辣椒的叶片对Cd富集是所有部位中最高的。

（三）不同土壤对蔬菜吸收重金属的影响

土壤理化特性（孔隙度、酸碱度、酶活性、有机质等）的不同，会对土壤重金属的转移和累积产生重要影响。前人研究揭示了湖南省土壤种类不同对重金属富集规律为：灰菜园土>红菜园土>潮菜园土，该研究体现了土壤类型对蔬菜重金属的控制性较强。

三、城市蔬菜重金属污染的主要来源

（一）污水灌溉

通常情况下，受污染的水土会导致重金属在土壤中富集，种植其上的蔬菜重金属含量也较高。前人研究表明，天津市菜地（以污水灌溉方式根植），Cu、Zn、Pb在土壤中浓度是背景值3倍以上，Cd高达背景值10倍，Hg为背景值的125倍。同时，研究发现这些重金属主要在表层土中富集（<40cm），而这一层正是植物根系最为发达的土层。姚春霞等对上海市污灌区所采集的9个蔬菜样的重金属检测表明，Cd和Cr的超标率均为100%，其中8个菜样表明已遭受一定程度污染，1个菜样为重污染，这主要与污灌区的种植模式有关。因此，污水灌溉和污泥施用是城郊蔬菜重金属污染的重要因素。

（二）城市垃圾

垃圾的无序堆放也可能造成城市蔬菜重金属含量过高。鉴于多数城市生活垃圾和生产垃圾尚未开展分类处理，其对蔬菜生产的影响不容忽视。施用城市垃圾造成的植株中重金属超标，早已被研究证实，以垃圾施用的菜田为例，其土壤Cu、Pb、As、Cr浓度明显高于背景值，Hg竟高于背景值>30倍，在此上种植的蔬菜中重金属含量则更高。因常年城市垃圾的施用，部分菜田“渣砾化”，这一定程度上降低了土壤黏粒对重金属元素吸附能力，可能导致重金属对蔬菜富集影响复杂化。

（三）大气降尘

蔬菜生产基地大多位于城市郊区，而这也是很多工厂所在地。因此，位于工厂附近的菜田很容易受到大气降尘的污染。其中，工业粉尘可导致蔬菜产量明显减产，可能造成蔬菜重金属浓度增加，高于食品卫生基准线的111-516倍。酸沉降地区种植的蔬菜的Hg污染随沉降量的增加而累积，为降低土壤酸性而加入煤渣肥，可使根系土Hg浓度推高3倍以上。

另外，因气候偏干旱，我国北方烟尘污染较重。烟尘污染对蔬菜影响的研究显示，烟尘依靠落在蔬菜叶面被叶片组织吸收，进而在蔬菜中累积。研究进一步表明，京郊土壤重金属Cd、Cu、Cr、Pb和Zn等浓度高于背景值1.7-40.2倍，造成蔬菜重金属污染严重。其次，汽车尾气排放，也导致公路两侧土壤和蔬菜Pb污染加重。王初等报道，即使交通流量不高的公路两侧也会出现程度不一的蔬菜重金属污染，尤其两侧50m范围最为突出，Cd、Pb超标率分别达到21%和29%;而紧靠公路两侧蔬菜中Pb、Cd超标率分别提高到43.2%和18.6%，這表明了交通源对路边蔬菜重金属来源的贡献较大。另外，农业生产方式如化肥农药等的施用，也会造成蔬菜重金属的部分残留。很多研究显示，磷肥中含有多种微量元素，其中一些为Cd等有害金属，而磷肥生产过程中磷矿石内重金属杂质难以挥发，造成重金属污染。

四、研究展望

目前我国城市蔬菜重金属污染相关研究较多，但研究手段和方法较为常规和单一。为改变此现状，本研究建议可以从以下几方面入手：

（一）加大对蔬菜重金属污染研究的新方法引入力度

目前多数蔬菜重金属文献集中于污染物含量和简单评价方面，今后应积极引进新技术和手段，以深化对污染机理与污染来源的认识。例如，利用地理统计学与GIS技术对区域重金属污染进行严密监测，摸清空间分布规律，并进一步揭示其空间变异规律等。此外，一些重金属示踪技术如铅同位素、磁学响应等手段也可以应用到重金属污染溯源研究中。

（二）制定完善的蔬菜食品卫生标准，科学评估摄食的健康风险

现有蔬菜卫生标准普适性不高，和国际相比其Cd、Hg标准可能过于死板严格，而Pb可能过于宽泛，相关标准需要进一步修订，以建立新型土壤环境质量标准体系。目前，居民蔬菜需求量增加，重金属暴露风险也在提高，而科学评估蔬菜等的长期摄入风险尤为重要，目前使用的方法主要为危害系数（Target Hazard Quotient，THQ）评估体系。

（三）加快蔬菜基因型差异对重金属富集影响研究并尝试驯化相关植物品种

通过调查研究选育对重金属低富集且产量较高的蔬菜品种，并研究其低富集的遗传原理，特别是对重金属的吸收、转运的机理，进一步推进抗重金属污染的基因型蔬菜品种的培育步伐，同时还可以发掘适合不同生长环境条件的蔬菜重金属修复资源，以直接用于降低土壤中的重金属污染，从而保证蔬菜的食用安全。另外，对筛选出来的自然界中的超累积植物，如何用控制植物生长的方法一方面促进超累积植物的生长，另一方面使其体内的重金属含量不降低，起到驯化栽培作用，这应是相关学者将来应关注的研究重点。

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