蔬菜重金属污染的原因及治理对策分析

司桂满

（郓城县农业综合开发服务中心，山东菏泽 274700）

近年来我国农田土壤重金属污染问题日趋益严重。蔬菜的重金属污染是食品污染物中的一个重要因素。重金属在蔬菜中的富集积累，可通过食物链危害人类健康和生命安全。据世界卫生组织等报道，重金属在人体内过量累积可诱发心血管、肾、神经和骨骼等器官病变甚至癌变。目前我国有些城市，尤其是以金属和矿业为主的三线城市，大量废弃物和重金属的排放，致使土壤被破坏，蔬菜质量安全堪忧。重金属污染与其他有机化合物的污染不同，有些有机化合物可以通过自然界本身物理的、化学的或生物的净化，使有害性降低或解除；而重金属具有富集性，很难在环境中降解，如镍、镉、汞、锌等重金属不易被人体分解，对人体健康产生巨大的危害[1-2]。李书幻等[3]研究发现，铅、镉、铬等重金属是我国蔬菜主要重金属污染物；工业发达地区的蔬菜重金属污染程度较严重；叶菜类蔬菜比根茎类和果实类蔬菜更易被重金属污染。从统计数据可以看出，工业发达地区的蔬菜重金属污染程度比其他地区严重，如广东省深圳市市售菠菜和芹菜中Cd、Cr 的污染程度比其他城市明显偏高；湖北省武汉市市售黄瓜和菠菜中的Pb、As 的污染程度比其他城市明显偏高[4]。

解决蔬菜生产中的重金属污染问题，不仅能为人民生活健康提供保障，而且有利于蔬菜生产的可持续发展。本文探究了蔬菜中重金属污染产生的原因及危害，并针对性地提出了处理措施，以求为蔬菜产品及所有存在重金属污染问题的农产品品质的提升提供借鉴。

1 蔬菜重金属污染的源头及危害

1.1 重金属污染的源头

初级农产品的安全生产对环境污染问题的有效解决依赖性非常强。重金属污染的源头分为以下几种。

1.1.1 污水排放

工业发展会造成大量的污水囤积，这些污水未经处理或不达标排放，进入土壤和水体，造成土壤或水体重金属含量超标。一些企业由于无法负担高昂的处理费用，违规排放污水[5]；有些蔬菜种植基地，设置在城郊，工厂污水的排放造成城郊蔬菜基地的污染。如西安污灌土中的重金属含量明显高于正常土壤，其重金属累积强度系数在1.11～10.59 之间[6]。王金星等[7]发现，铜山区污灌区中心区域的菜地土壤Cd 平均含量已超过国家标准数倍。蔬菜吸收了土壤中的重金属离子，影响了蔬菜本身的生长，而一旦重金属离子随蔬菜进入人体，就会直接作用于心、肝、脾、肾、脑等重要的人体器官，造成重金属中毒。

1.1.2 重金属的开采、冶炼

在重金属的开采、冶炼、加工过程中，造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、土壤，引起严重的环境污染。矿产开采、冶炼造成的重金属污染具有区域分布明显、污染强度大、污染范围广等特点。重金属在大气、水体、土壤、生物体中广泛分布，而底泥往往是重金属的储存库和最后的归宿。当环境变化时，底泥中的重金属形态将发生转化并释放，造成污染。重金属不能被生物降解，且具有生物累积性，一些重金属通过多种途径大量积累在农田土壤中，直接影响在其上面生长的蔬菜品质。

土壤是蔬菜通过根部吸收重金属的主要介质，土壤中重金属含量直接影响蔬菜对其的吸收和累积，所以土壤重金属污染是蔬菜重金属污染的重要原因[3-4]。高杨等[8]研究大型炼锌厂周边土壤及蔬菜的汞污染情况时发现，土壤样品Hg 的超标率为78%，其中污染最严重区域土壤中的Hg 含量是背景点土壤的29 倍。朱琼仙等[9]对矿区的重金属含量进行分析和评价。结果表明，65.22%的蔬菜可食部受到污染，其中，中度和重度污染分别为13.04%和30.43%。

1.1.3 生活垃圾

城市化进程的加快促进了经济的发展，也促成了更多垃圾的产生。一些农村地区的生活垃圾，已经慢慢地由简单的瓜果垃圾发展成了农药瓶、塑料袋、工业废料一些不可降解的垃圾。这些不可降解垃圾的出现，有些以生活垃圾肥的形式进入土壤，降低了土壤肥力，也使部分土壤微生物失去活力，造成土壤的养分供给能力下降，从而影响了种植区蔬菜的产量和品质[9-10]。任福民等[11]在北京市以施用城市垃圾肥料为主的菜田，检出土壤中的Cu、Pb、Cd、As 含量高于背景值的0.3～1.0 倍，Hg 含量甚至高出30 多倍。马军伟等[12]在田间定位试验条件下，研究了垃圾肥对土壤和农产品重金属含量的影响。结果表明，当垃圾肥年施用量超过150 t/hm2时，土壤中重金属随着垃圾肥用量的增加而增加。

1.1.4 农业化肥的不合理使用

蔬菜生产过程中，化肥的使用频率较高，但在实际生产中，化肥的不合理使用是重金属污染的主要原因之一。重金属元素是施肥带入的污染物质之一，具有多元性、隐蔽性等特点，污染后果严重、危害性大，因此是肥料相关报道中涉及最多的污染物质。肥料中携带镉、铬、铅、砷等很多重金属元素，这些元素的土壤环境容量较低，很可能因过量、不合理施用造成土壤中这几种重金属的快速富集甚至污染。化肥原料矿石中伴生大量复杂元素，可能造成氟污染和放射性污染[13]。如磷矿石中常含有铀、镭、钍等放射性元素，可能会造成土壤的放射性污染。磷肥通常携带较多重金属，日益兴起的垃圾肥、污泥肥也是土壤中重金属的主要污染源。施肥带入的重金属，不仅直接污染土壤，还通过参与土壤-植物系统的积累、迁移、转化而进入食物链，威胁人类健康。

1.2 蔬菜产品中重金属污染的危害

近年来我国农田土壤重金属污染问题日益严重，危害巨大[1]。杜瑞英等[2]研究发现，蔬菜的重金属污染对食用者的健康造成极大影响，会诱发生长发育缓慢、癌症、器官受损、神经系统疾病等问题，极端情况下甚至会致人死亡。倘若人体器官或组织暴露于水银、铅等重金属环境下，机体会触发免疫系统攻击自身正常细胞，从而引起自身免疫病，常见有风湿关节炎等疾病，会损害肾脏、神经系统，孕妇还可能使胎儿大脑受损。如若重金属摄入量过大，对大脑造成的损伤将不可逆转。重金属进入人体后不易排泄，会逐渐积累，对人体健康产生多方面影响，能和蛋白质及酶等产生强烈的相互作用，使之失去活性，造成急性中毒，并可能积累于器官当中，导致慢性中毒；通过水体进入蔬菜而直接或间接进入食物链，会严重损耗体内贮存的铁元素、维生素C 和其他必需物质，造成细胞中毒，伤害机体神经组织，损害肝肾功能。

不同重金属物质对人体健康的影响不同。如李好琢等[13]研究表明，铅、镉、铬三种金属在进入人体后，会积蓄在肝脏、肾脏等器官，一旦积累到较高量级，便会引起相应的中毒反应，导致人的肝肾功能严重受损，并出现尿毒症、肾衰竭等疾病。同时，铅还会造成人中枢神经系统的紊乱、损伤，致使出现智力减退、反应迟缓等中毒表现。汞会造成神经性毒害，若人体内的汞含量超过健康标准，便会出现手足麻痹、运动失调、视神经萎缩等症状，严重时还会导致瘫痪、失忆、关节畸形等。砷也是土壤、蔬菜重金属污染的常见成分之一，其对人体的代谢活动具有极大的负面影响，且砷中毒可分为慢性砷中毒与急性砷中毒两类。慢性砷中毒可引发皮肤、肺、肠胃等多种器官的癌变，急性砷中毒严重时会致人死亡，并伴有七窍流血的症状[1-2]。可见重金属对人体的危害性极强，做好蔬菜产品中重金属污染的治理工作十分重要。

2 蔬菜产品中重金属污染的治理措施

2.1 减少企业排放

禁止重金属污染企业的超标排放是解决蔬菜产品中重金属污染问题的根本措施之一。减少有可能产生重金属离子的污染源，改善土壤种植环境，以此来减少重金属离子对于蔬菜产品质量安全的影响[9]。如采用生物絮凝法处理排放的工业污水，也可以利用一些自然界存在的藻类和微生物对污水中的重金属离子进行吸收，以改善重金属离子在土壤中的含量[14-15]。

2.2 改善蔬菜种植的土壤环境

通过相关资料发现，一些重金属的有效态含量会随农产品中的重金属含量改变而变化，所以改善土壤环境对重金属污染具有重要意义[1-3]。利用氧化还原反应能改变土壤的酸碱性，从而改变重金属的有效态含量，来影响蔬菜对重金属的吸收。如过酸的土壤使用生石灰改善土壤中的重金属离子在蔬菜水果中的聚集程度，这是相对简单的一种改善土壤环境的方式[16]。

2.3 客土法

客土法是对重金属污染较严重的土壤，采用机械挖掘的方法，将土壤挖出来，再将无污染的土壤回填。对污染较轻的土壤而言，可在表层土中加入一些未被污染的新土翻耕即可，将重金属含量降低到国家标准值以下。或者用挖掘机把被污染的土壤和没有被污染的土壤交换，可以减少污染物和蔬菜底部的接触。客土法适用于一些污染比较严重的土壤修复，有一定的修复效果，但总体上比较耗时耗力，并不适合大面积推广和应用。朱锐[17]在研究中也表明了这一观点，他还指出，在重金属污染不严重的情况下，可以向土壤中喷施氢氧化钙、碳酸钙及石灰性物质，通过改变土壤pH 值、抑制重金属活性的作用，该方法与客土法原理类似，但成本相对较低，更为经济。

2.4 生物修复法

生物修复法，即依托生物体在生命活动中的代谢作用实现土壤中污染物质的吸收或降解，从而达到治理污染、改善土壤的目的。生物修复法最突出的优势在于，它能够在治理蔬菜产品中重金属污染问题的同时，将重金属物质利用起来，进一步提高了相关产业的经济效益。在重金属治理方面，植物修复法最为常用。按照修复方法分为植物固定、植物提取等，最重要的是植物提取。但植物修复的不足在于有些植物生长比较缓慢，治理周期过长且有针对性，在一定程度上治理效果不是很明显；植物选择上需要对植物品种进行选择，以防外来物种入侵问题发生。

现阶段在重金属植物修复技术中，研究的关键点还集中在超富集植物的探寻上，目前已有多个实验发现相关植物根系中存在重金属组合蛋白、组氨酸等物质，对于重金属因子的累积、搬运及降解有显著作用。除植物修复外，动物和微生物修复技术也逐渐进入了重金属污染处理研究领域，微生物修复技术作用机理较为多样，徐艳等[18]研究，在动物修复技术领域，已经有多项有关蚯蚓等低等生物的研究，在Pb 污染较为严重的土壤中投放蚯蚓，治理效果较为理想。

2.5 化学淋洗法

化学淋洗法对于一些水溶性的重金属污染物具有很好的治理效果，可以很快地修复被污染的土壤，从而缓解蔬菜产品中的重金属污染问题。化学淋洗法主要针对污染较轻的土壤，该方法最关键的是寻找适宜的淋洗剂。淋洗剂要有一定的稳定性，首先要保证不会因为环境的变化而分解；其次要具有一定的结合性；最重要的是在治理土壤时不能破坏土壤的结构，也不能对其他植物产生影响，避免对环境的进一步污染。此外，淋洗剂还应具有可操作性、价格低，且能适用于大面积土壤，当前较常见的淋洗液有螯合剂、表面活性剂以及无机溶剂等。芮大虎等[19]研究发现，EDTA 对Pb、Hg 等重金属污染土壤治理效果较为明显，可使Pb 含量减少67.36%。马强等[20]分析得出，KCl 的重金属去除效率要明显高于好氧发酵液与厌氧发酵液，KCl 中的K+会与金属阳离子竞争吸附点，同时Cl-还会与Cd2+结合生成配合物，阻碍重金属离子对土壤的吸附。将KCl 用于土壤重金属污染的治理，可使Cd 去除率达19.2%，Pb、Cu、Zn 等重金属的去除率分别达6.84%、7.56%、15.94%。