人參中污染物殘留的來源分析及修復技術(shù)

張海英

摘 要：目前，我國農(nóng)田土壤和農(nóng)產(chǎn)品污染的形勢十分嚴重，由于人參的生長周期長、種植過程中的人為措施復雜等特點，導致人參種植土壤中接納了更多的污染物，對產(chǎn)品的品質(zhì)產(chǎn)生了威脅。該文對人參中重金屬和有機農(nóng)藥殘留進行了系統(tǒng)分析，并從微生物修復、化學修復、植物修復、構(gòu)建新型施肥制度、優(yōu)化栽培管理制度等方面提出了控制措施。

關(guān)鍵詞：重金屬 農(nóng)藥 人參 土壤 有機肥

中圖分類號：X53 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）09（a）-0063-02

人參作為吉林省的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，在吉林省東部山區(qū)的地方經(jīng)濟發(fā)展中占有重要的地位。吉林人參素有“百草之王”之美譽，主要種植于長白山區(qū)的撫松、靖宇、長白和集安等地，人參產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的80%以上。

隨著人們保健和環(huán)保意識的增強，人們認識到中藥材中過多的農(nóng)藥及重金屬殘留會影響到其藥效及質(zhì)量的提高，最終影響到人類的健康。我國《人參加工產(chǎn)品質(zhì)量標準》對產(chǎn)品中的重金屬及農(nóng)藥殘留量進行了明確限制，從現(xiàn)有的人參產(chǎn)品抽查結(jié)果來看，我國人參合格率不超過85%。因此，為了在保證中藥材品質(zhì)的基礎(chǔ)上提升中藥材的質(zhì)量，首先要從中藥材的產(chǎn)地環(huán)境、生產(chǎn)加工等環(huán)節(jié)入手，嚴格限定。人參生長最基本的環(huán)境要素之一是土壤，土壤環(huán)境的好壞，決定著其立地植物——人參的產(chǎn)量與品質(zhì)優(yōu)劣。所以，為保證人參產(chǎn)品質(zhì)量，加強對土壤環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)控和污染土壤的修復是GAP生產(chǎn)的先決條件。

1 污染物來源分析

1.1 人參特性

人參主要是以地下根部入藥（與土壤接觸面大）；一般需要5～6年的生長期（生長期長），對土壤中重金屬和有機農(nóng)藥具有較強的富集作用。一般來說，對栽培人參和三七等長生長周期和根部用藥的中藥材土壤環(huán)境的要求，要比其他一年生草本，或莖葉、果實等入藥的藥用植物對土壤環(huán)境的要求更加嚴格。

人參的生長周期較長，病原微生物很容易富集并繁殖；人參的種植環(huán)境避光、潮濕，也有利于病原微生物的生長。因此，人參種植過程中，對殺菌劑的需求量特別大，導致有機農(nóng)藥在人參中積累量大[1]。

1.2 人參栽培環(huán)境

大氣、水、土壤質(zhì)地等自然背景或環(huán)境均可能受到污染，因此，GAP對土壤中Hg、Pb等重金屬含量、六六六（BHC）、滴滴涕（DDT）和五氯硝基苯（PCNB）等農(nóng)藥殘留做出了明確的規(guī)定。

1.3 肥料和農(nóng)藥的不合理施用

人參栽培土壤曾經(jīng)使用過或正在使用含有重金屬的肥料和農(nóng)藥，如目前市場上常見的有機肥多為集約化養(yǎng)殖場畜禽糞便為原料生產(chǎn)的，飼料中重金屬含量超標導致糞便中重金屬污染；部分磷肥中鎘元素超標。某些農(nóng)藥含有As、Hg、Pb、Zn、Cu等重金屬元素，如硫酸銅、波爾多液、代森錳鋅，這些農(nóng)藥的不合理施用會增加土壤中重金屬的濃度并導致在人參的高殘留。

1.4 栽培土壤殘留有機污染物

山區(qū)在20世紀50、60年代曾經(jīng)大面積地發(fā)生了森林松毛蟲害和其他病害，為有效抑制病蟲害的發(fā)展，曾經(jīng)大量使用BHC和DDT，農(nóng)藥過量應用導致病蟲害的抗性增強，藥量使用進一步加大，這種畸形用藥導致土壤中BHC和DDT殘留過高；為了防治人參病害，在播種、育苗以及移栽中使用另外一種殺菌劑——五氯硝基苯，由于這種殺菌劑藥效期長、價格便宜，在人參種植過程中用量也很大；為防止病蟲害，在栽培過程中使用或正在使用含有機氯（有機氯農(nóng)藥的特點是持效期長、抗藥性小、價格低，但其殘留性高）的混配農(nóng)藥。由此可見，土壤中農(nóng)藥殘留是造成人參品質(zhì)下降的主要原因之一。

2 污染修復技術(shù)

2.1 微生物修復

有機污染物不能作為微生物生長的能源，在存在另外的化合物時，這些化合物作為基質(zhì)給微生物提供能源，使有機污染物被生物降解，這種現(xiàn)象稱為共代謝。研究表明，微生物的共代謝作用對于持久性污染物的徹底分解起著重要的作用。微生物共代謝動力學與生長代謝不同，降解速度比完全馴化的生長代謝要慢，這也從另一個側(cè)面表明這些難降解物質(zhì)存在的長期性，但共代謝速率直接與微生物量成正比。當持久性有機物存在時，可以通過添加易降解物質(zhì)來誘導微生物的最大生物氧化率，從而使微生物的活性增強，使持久性有機物的可生物降解性獲得改善和提高。另外，也可以通過分離馴化得到高效的能夠以生長代謝方式利用有毒有機物菌株，以加速難降解物質(zhì)的去除速率。

微生物對重金屬的修復是利用土壤中有益微生物的鈍化性能來影響某些重金屬的活性與毒性。這種鈍化效果一方面是通過某些酶使重金屬形態(tài)和價態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變，降低重金屬的毒性，如：某些細菌（硫酸還原菌、藍細菌）和某些藻類能夠產(chǎn)生胞外聚合物（糖蛋白和多糖），這些胞外聚合物（配位體）與重金屬（中心離子）發(fā)生絡(luò)合作用降低活性[2]；某些細菌能夠?qū)r（Ⅵ）轉(zhuǎn)化為Cr（Ⅲ）、將As（Ⅲ）轉(zhuǎn)化為As（Ⅴ），毒性顯著降低。另一方面，通過吸附作用將重金屬與菌體結(jié)合，降低重金屬的活性，減少向人參體內(nèi)遷移作用。

2.2 化學修復

將化學試劑（改良劑和抑制劑）投入土壤中，改變土壤酸堿性、氧化還原電位等土壤理化指標，使重金屬發(fā)生沉淀、氧化還原、絡(luò)合等化學反應，改變重金屬價態(tài)或形態(tài)，被土壤膠體吸附等物理變化，降低活性。

經(jīng)常使用的化學試劑有：石灰、碳酸鈣、磷酸鹽和蛭石、沸石，這幾種均屬于無機改良劑。前三者主要是通過其高pH值來增加土壤堿性，改變重金屬形態(tài)，形成沉淀通過固化作用來降低活性；后二者是通過吸附作用抑制污染物的遷移來降低活性。常用的有機改良劑主要是有機肥料，包括綠肥、畜禽糞便堆肥、草炭等。

化學修復的優(yōu)點是操作簡單，周期短、見效快，成本低，對中度和輕度重金屬和農(nóng)藥污染土壤具有應用價值。缺點是并未將污染物從土壤環(huán)境中剝離，土壤環(huán)境條件發(fā)生改變，有可能使污染物再度活化，導致人參污染發(fā)生。

研究表明，粉煤灰、澎潤土能夠有效降低Cu、Pb 和Cd的活性，主要機理是有機改良劑中的大分子有機結(jié)構(gòu)與重金屬之間發(fā)螯合作用，顯著降低活性。腐殖物質(zhì)對鈍化重金屬活性也有積極的作用；在污泥堆肥過程中，添加重金屬鈍化劑可以改變重金屬形態(tài)，降低其活性。目前，重金屬鈍化劑以石灰等堿性材料和草炭、沸石、蛭石等吸附材料為主，用以恢復土壤功能。

2.3 植物修復

將富集植物種植在重金屬或農(nóng)藥污染的將要栽培人參的土壤上，通過富集吸收使土壤中的污染物遷移到富集植物中，降低土壤中污染物的濃度。一種方式是富集植物將污染物（重金屬和農(nóng)藥）通過吸收作用固定于植物中；另外一種方式是根系吸收之后通過揮發(fā)作用污染物釋放到大氣中。目前階段，富集植物或超富集植物的篩選是關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一；種植富集植物之后的土壤再種植人參的案例并不多見，因為人參對上茬作物的要求更為苛刻，因此，針對人參種植，富集植物篩選更為重要。

2.4 構(gòu)建新型施肥制度

開發(fā)出人參的專用有機肥，防止過量重金屬通過施用畜禽糞便和化學肥料等途徑進入土壤；同時根據(jù)硝態(tài)氮與銨態(tài)氮適量配比、鈣鎂磷肥能夠增加土壤pH值的特點，改變不合理的施肥制度，以降低重金屬的活性。

2.5 優(yōu)化栽培管理制度

對于人參栽培進行適當揭棚，土壤受到雨水淋洗，積鹽程度和板結(jié)程度都會有所降低，改善土壤質(zhì)量，提高環(huán)境容量；另外，揭棚還能夠降低CO2含量，對提高土壤pH值、鈍化重金屬有一定益處。

參考文獻

[1] 劉亞南，趙東岳，劉敏，等.人參病蟲害發(fā)生及農(nóng)藥施用現(xiàn)狀調(diào)查[J].中國農(nóng)學通報，2014，30（10）：294-298.

[2] 梁堯，李剛，曹慶軍，等.人參產(chǎn)地土壤重金屬污染現(xiàn)狀及其修復技術(shù)的研究進展[J].中藥材，2013，36（10）：1709-1713.