蔬菜—土壤系統(tǒng)重金屬污染現(xiàn)狀及防治措施

黃東風(fēng) 王忠瑋 王利民 李衛(wèi)華 邱孝煊 羅濤

摘要：本文闡述了蔬菜-土壤系統(tǒng)重金屬的污染現(xiàn)狀，總結(jié)了當(dāng)前蔬菜-土壤系統(tǒng)重金屬污染防治的主要措施，最后提出了蔬菜-土壤系統(tǒng)重金屬污染方面今后的若干研究方向，旨在為蔬菜-土壤系統(tǒng)重金屬污染方面的進(jìn)一步深入研究提供借鑒。

關(guān)鍵詞：蔬菜-土壤系統(tǒng)；重金屬污染；現(xiàn)狀；控制措施

中圖分類號(hào)：X53文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016） 06（a）-0000-00

植物-土壤系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)能量循環(huán)的核心樞紐[1]。當(dāng)外源重金屬污染土壤后，重金屬污染物通過(guò)植物根系吸收，并向植物的莖、葉等器官遷移、累積；或經(jīng)過(guò)土壤徑流或淋溶作用向水體遷移，導(dǎo)致水環(huán)境污染。當(dāng)人們食用受污染的農(nóng)產(chǎn)品或飲用水時(shí)，這些重金屬污染物即進(jìn)入人體，當(dāng)這些有毒有害的重金屬元素在人體內(nèi)累積到一定程度時(shí)，即對(duì)人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。隨著現(xiàn)代化工業(yè)的快速發(fā)展，其產(chǎn)生的廢氣、廢水、廢渣及其城市生活垃圾的排放日益增多，廣大農(nóng)民為了追求高產(chǎn)量而超大量地施用某些含重金屬的化肥和農(nóng)藥，這些因素極大地推動(dòng)著農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境污染日益加劇，農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染危害人體健康的事件也屢見(jiàn)不鮮。例如，1931年發(fā)生在日本的“骨癌病”或“痛痛病”，就是由于當(dāng)?shù)厝藗冮L(zhǎng)期食用受重金屬Cd污染的農(nóng)產(chǎn)品和飲用水引起的。又如，長(zhǎng)期食用受As污染的蔬菜，人體的多個(gè)器官極易誘發(fā)各種癌癥[2]。蔬菜是人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚闹参镄赞r(nóng)產(chǎn)品，而且蔬菜的日食用量隨著人民生活水平的提高而不斷增加，因此通過(guò)食用蔬菜途徑而進(jìn)入人體的重金屬風(fēng)險(xiǎn)日益提高。據(jù)報(bào)道[2]，人體中的重金屬Cd大約有70%來(lái)源于日常蔬菜食用。因此，開(kāi)展蔬菜-土壤系統(tǒng)的重金屬污染及其防治措施的研究，對(duì)促進(jìn)蔬菜生產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展，保障蔬菜食用安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 蔬菜-土壤系統(tǒng)重金屬污染現(xiàn)狀

1.1菜地土壤重金屬污染現(xiàn)狀

據(jù)研究[3]，工業(yè)“三廢”（廢水、廢氣、廢渣）、城鎮(zhèn)垃圾、交通運(yùn)輸?shù)仁遣说赝寥乐亟饘俚闹饕廴驹?；尤其是工業(yè)廢水，其成份復(fù)雜，通常包含多種有毒有害的重金屬元素，被人們普遍認(rèn)為是菜地土壤重金屬的最主要來(lái)源。據(jù)報(bào)道，目前我國(guó)菜地土壤受重金屬污染的元素主要包括Cd、Hg、Pb、As、Cr、Cu等[4]。例如，據(jù)對(duì)南京郊區(qū)蔬菜基地土壤重金屬的抽樣檢測(cè)結(jié)果，處于安全等級(jí)的土壤樣品僅占40%，已經(jīng)受到污染的土壤占30%，主要重金屬污染元素包括Pb、Cr、Cu、Zn、Mn[5，6]。據(jù)農(nóng)業(yè)部對(duì)我國(guó) 24個(gè)?。ㄊ校┏墙?、污水灌溉區(qū)、工礦等經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快地區(qū)320個(gè)重點(diǎn)污染區(qū)的監(jiān)測(cè)結(jié)果，土壤重金屬含量超標(biāo)的大田農(nóng)作物種植面積為48.5萬(wàn)hm2，約占調(diào)查總面積的16%；尤其是Pb、Cd、Hg、Cu及其復(fù)合污染最為突出[7]。由此可見(jiàn)，我國(guó)大多數(shù)城市郊區(qū)的菜地土壤的重金屬污染現(xiàn)狀嚴(yán)峻，其中污染最為普遍的是Cd，污染面積近1000萬(wàn)hm2，其次是Pb、Zn、Cu、Hg等[8]。

1.2蔬菜重金屬污染現(xiàn)狀

由于土壤的重金屬污染形勢(shì)嚴(yán)峻，蔬菜產(chǎn)品的重金屬污染問(wèn)題也日益倍受國(guó)內(nèi)外政府和人民的關(guān)注。如Singh 等[9]報(bào)道了新德里郊區(qū)的菠菜樣品受重金屬污染嚴(yán)重，多種重金屬（如Cu、Zn、Pb、Cd 等）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)當(dāng)?shù)氐南蘖繕?biāo)準(zhǔn)，超標(biāo)比例幅度在13%～100%；George等[10]調(diào)查了澳大利亞Boolaroo地區(qū)蔬菜重金屬污染現(xiàn)狀的結(jié)果表明，該地區(qū)生產(chǎn)的蔬菜產(chǎn)品中Pb、Cd含量幾乎都超過(guò)該國(guó)的限量標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)蔬菜產(chǎn)品的重金屬污染問(wèn)題也不容樂(lè)觀[11，12]。周東美等[13]的調(diào)查結(jié)果表明，北京市蔬菜基地生產(chǎn)的果蔬產(chǎn)品的重金屬超標(biāo)率達(dá)30%。據(jù)周藝敏等對(duì)天津市郊生產(chǎn)的蔬菜產(chǎn)品的抽樣檢測(cè)結(jié)果顯示，所有蔬菜樣品都檢出含有重金屬，其中被測(cè)的蔬菜樣品中有40%的鎘含量超標(biāo)[14]。王艷莉等[15]的調(diào)查結(jié)果表明，南京市郊的葉類蔬菜受重金屬的污染普遍較嚴(yán)重，而豆類蔬菜受Hg污染尤其突出，其Hg含量最高超標(biāo)12.4倍。李桂麗等[16]調(diào)查了西安市蔬菜產(chǎn)品的重金屬污染現(xiàn)狀的結(jié)果表明，Pb是該市蔬菜產(chǎn)品的主要污染物，超標(biāo)率高達(dá)77.5%；其次是Hg、Cr的污染。韋偉等[17]對(duì)貴州省清鎮(zhèn)市蔬菜樣品的檢測(cè)結(jié)果表明，蔬菜的Cd、Pb、Hg嚴(yán)重超標(biāo)，Cr、As也有出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。王輝等[18]調(diào)查了洛陽(yáng)市蔬菜重金屬污染現(xiàn)狀的結(jié)果顯示，蔬菜受Pb污染比較嚴(yán)重，其超標(biāo)率為36.3%。羅曉梅[19]調(diào)查了成都地區(qū)蔬菜重金屬污染情況發(fā)現(xiàn)，鎘是該地區(qū)的主要污染元素，超標(biāo)率為29.4%，鎘含量最高超標(biāo)5.6倍。劉堯蘭等[20]調(diào)查了環(huán)鄱陽(yáng)湖區(qū)蔬菜重金屬污染現(xiàn)狀的結(jié)果表明，該區(qū)蔬菜重金屬污染較為嚴(yán)重，其中葉菜類超標(biāo)率大于50%，尤其是白菜受Pb污染最為嚴(yán)重，超標(biāo)率高達(dá)85.2%。此外，鄭州市[21]、東莞市[22]、廣州市[23，24]、蘭州市[25]等城市也開(kāi)展了蔬菜重金屬污染現(xiàn)狀調(diào)查，結(jié)果也不同不容樂(lè)觀。

據(jù)此，目前我國(guó)大多數(shù)城市郊區(qū)的蔬菜-土壤系統(tǒng)重金屬污染形勢(shì)嚴(yán)峻，重金屬元素在蔬菜產(chǎn)品中的累積均已明顯呈現(xiàn)，部分已達(dá)到了較高的污染水平，極大地威脅了人們的身體健康。因此，開(kāi)展蔬菜-土壤系統(tǒng)的重金屬污染治理工程已經(jīng)迫在眉睫。

2 蔬菜-土壤系統(tǒng)重金屬污染防治措施

當(dāng)前蔬菜-土壤系統(tǒng)的重金屬污染防治措施概括起來(lái)主要包括以下幾方面：一、加強(qiáng)重金屬污染源頭控制。首先，應(yīng)該加強(qiáng)工業(yè)“三廢”的達(dá)標(biāo)排放控制，從源頭上堵截工業(yè)“三廢”中的重金屬向蔬菜-土壤系統(tǒng)排放；其次，應(yīng)該加強(qiáng)農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物農(nóng)用的重金屬含量監(jiān)測(cè)，對(duì)于重金屬超出限量標(biāo)準(zhǔn)的有機(jī)廢棄物應(yīng)嚴(yán)禁將其做為有機(jī)肥料施入蔬菜-土壤系統(tǒng)中；此外，對(duì)于某些重金屬含量較高的化肥、農(nóng)藥品種，應(yīng)該禁止在蔬菜生產(chǎn)中使用。二、減少蔬菜吸收重金屬的過(guò)程阻截技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用。首先，應(yīng)加強(qiáng)土壤重金屬原位鈍化/固定技術(shù)研究與應(yīng)用，篩選出能夠顯著鈍化/固定土壤重金屬的鈍化劑品種，并根據(jù)是不同鈍化劑對(duì)某些重金屬元素的專一鈍化特性，研發(fā)能夠同時(shí)鈍化多種重金屬的復(fù)合鈍化劑產(chǎn)品，增加多種重金屬?gòu)?fù)合污染菜地的治理效率。其次，加強(qiáng)土壤環(huán)境和耕作制度調(diào)控土壤重金屬生物有效性的技術(shù)研發(fā)。通過(guò)調(diào)節(jié)土壤的pH、水分、Eh等土壤環(huán)境狀況，改變土壤重金屬的賦存狀態(tài)，降低土壤重金屬的生物有效性，減少蔬菜對(duì)重金屬的累積。通過(guò)不同作物品種的間作、套作或輪作，減少食物鏈作物對(duì)土壤重金屬的吸收量。三、加強(qiáng)不同蔬菜品種的合理布局。不同品種蔬菜，同一品種不同品系的蔬菜對(duì)土壤重金屬的富集作用存在著較大的差異，根據(jù)污染程度不同的菜地土壤選擇富集能力不同的蔬菜品種種植，可望實(shí)現(xiàn)在輕中度重金屬污染菜地中生產(chǎn)出符合食品安全標(biāo)準(zhǔn)的農(nóng)產(chǎn)品。

3研究展望

蔬菜-土壤系統(tǒng)的重金屬污染現(xiàn)象目前在我國(guó)各大城市均已較為普遍存在，尤其是在工業(yè)發(fā)達(dá)和人口密集地區(qū)更為突出。雖然目前對(duì)蔬菜或土壤的重金屬污染問(wèn)題有了比較多的調(diào)查研究，并提出了一些較為有效地降低蔬菜重金屬累積的防治措施，但是現(xiàn)有的大多數(shù)調(diào)查研究?jī)H是單獨(dú)進(jìn)行菜地土壤取樣檢測(cè)、市場(chǎng)上蔬菜樣品或田間菜地抽樣檢測(cè)，能夠?qū)⑹卟?土壤做為一個(gè)系統(tǒng)成組抽樣檢測(cè)，并進(jìn)行系統(tǒng)、全面的調(diào)查研究尚不多見(jiàn)，因此今后應(yīng)該加強(qiáng)不同蔬菜產(chǎn)區(qū)蔬菜-土壤系統(tǒng)成組抽樣檢測(cè)，研究同一塊蔬菜產(chǎn)地不同蔬菜品種對(duì)土壤中不同重金屬元素的吸收富集能力的差異性，合理布局蔬菜品種的生產(chǎn)，為在輕中度重金屬污染菜地生產(chǎn)出安全農(nóng)產(chǎn)品提供科學(xué)依據(jù)。采用重金屬鈍化/固定劑來(lái)減少菜地土壤中重金屬元素的作物有效態(tài)含量，以減少蔬菜體對(duì)土壤重金屬的吸收量，保障蔬菜產(chǎn)品食用安全性，是輕中度重金屬污染菜地農(nóng)業(yè)安全利用的一種經(jīng)濟(jì)且行之有效的措施，但是使用重金屬鈍化/固定劑只是改變土壤重金屬的賦存形態(tài)，并沒(méi)有削減土壤重金屬的總量，當(dāng)土壤環(huán)境條件發(fā)生變化，之前被鈍化/固定的植物無(wú)效態(tài)重金屬可能重新轉(zhuǎn)化成有效態(tài)，因此，今后應(yīng)該加強(qiáng)重金屬鈍化/固定劑長(zhǎng)期施用的鈍化修復(fù)效果穩(wěn)定性評(píng)估及其菜地土壤生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究，為輕中度重金屬污染菜地的原位鈍化/固定修復(fù)技術(shù)提供必要的技術(shù)支撐。此外，應(yīng)該加強(qiáng)重金屬污染源頭控制，從源頭上削減外源重金屬向蔬菜-土壤系統(tǒng)的輸入量；加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化構(gòu)建，發(fā)展農(nóng)業(yè)廢棄物多級(jí)循環(huán)利用技術(shù)，減少污染物的產(chǎn)生與排放。

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