区域水环境质量与农产品质量安全相关性研究的有关问题

马成有

（吉林大学 化学学院，吉林 长春 130012）

区域水环境质量与农产品质量安全相关性研究的有关问题

马成有

（吉林大学 化学学院，吉林 长春 130012）

水环境质量与农产品质量安全二者之间有着密切的关系。明确二者之间的关系，可以指导农业生产和为科学研究奠定基础理论支持。提出二者相关性研究的实验方法，并对研究方法中关键性问题及难点等进行分析，具有可行性和必要性。

水环境质量；农产品质量安全；人类生存质量

水是生命之源，是人类生存和农业发展的基础，水环境质量的好坏，直接影响农产品质量安全与否，进而影响人类生存质量的好坏。只有“天蓝”、“水碧”、“土净”三者和谐一致，才能“洁食”，才能真正解决农产品质量安全问题，否则任何一个环节出现问题，都会影响到农产品的质量安全。

一、水环境质量与农产品质量安全之间关系的分析

水环境质量与农产品质量二者之间一定有着密切的关系，但是这种关系并不一定如人们所理解的那样，即水体环境受到污染，相应农产品就一定污染，而是水体受到污染，某种类型的农产品却未被污染，水体未被污染，相应农产品质量却未必安全。

有些生长环境适合这类农作物或植物的生长，相应的农产品质量也好，有些生长环境则适合另外一类农作物的生长。生长环境对农产品种类及农产品质量有着重要的影响。因此，调查生长环境中水环境质量与农产品之间的相互关系可以指导农业生产，采取相应措施，改善水环境质量，进而提高农产品质量安全的程度。

调查生长环境中水环境质量与农产品质量之间的相互关系可以明确二者之间的关系，了解污染物在农作物体内迁移富集规律，为无公害蔬菜基地的选址和污染水源及土壤的治理提供科学依据和理论基础。

调查生长环境中水环境质量与农产品之间的相互关系可以建立水环境质量与农产品质量之间对应的数据库，为以后的科学研究、生产发展提供重要的理论基础支持。

对二者之间关系的分析虽为相关性理论研究，但

实际意义是如果确定农作物的产地，即水源地和土壤类型确定，便可知其相应农产品的质量是否安全，为后续农产品的销售、推广、普及还有进出口业务等做好前期工作。并可进一步进行拓展实验，即被水环境中污染物污染的农产品与生物体之间的慢性、急性毒理或生理学研究、食物链累积关系等都可进一步开展研究。

二、国内研究现状

关于农产品质量安全与水环境质量之间的相关性研究，通过文献查找，较多的是研究环境污染物与人体健康的影响关系或是土壤环境污染物与农产品中含有污染物的多少，即迁移富集规律的研究，而对其深入的相关性研究并不多见，水体环境质量与农产品质量安全之间相关性的分析更是少见。

陆琳、邹炳礼、李茂萱等以单因子污染指数和综合污染指数为评价指标，对昆明市典型污灌区5种不同环境条件下土壤和蔬菜进行重金属（Hg、Cr、Cd、Pb、As、Cu、Ni）污染监测。结果发现，污灌区的蔬菜地土壤重金属As、Ni、Cd、Hg、Cu均存在一定的污染，部分已超过GB15618-1995《土壤环境质量标准》二级标准限值。部分蔬菜已受到重金属的污染，重金属含量超过国家食品卫生标准和无公害蔬菜标准。土壤中Cd含量与蔬菜中的Cd含量呈显著正相关，而多数蔬菜As含量与土壤污染无相关性。[1]

刘苹、魏建林、于淑芳、杨力等对山东省主要蔬菜产地的灌溉水进行了重金属Hg、Cd、As、Cr、Pb、Cu 和Zn含量的抽样调查分析，并采用单项质量指数与综合质量指数相结合的方法对重金属的环境质量状况进行了评价。[2]

黄新、唐建初、肖顺勇、刘钦云等以湖南省长沙市郊黄兴镇某废弃硫酸锰厂周边地区为例，运用污染指数法对其农业环境与农产品质量进行评价。结果表明:从单一因素考虑，各污染元素对土壤、水环境质量和蔬菜、水稻生产威胁的大小是Mn>Cd>Zn>S>Pb、Mn>S>Cd>Zn>Pb和Cd>Pb>Mn>Zn>S、Zn>Mn> Pb>Cd>S；综合评价该地区农业环境与主要农产品质量，土壤和蔬菜已受到严重污染，灌溉水源受轻度污染，稻米品质超出了警戒水平。根据评价结果和当地实际情况，建议将该地区已被污染的耕地改造为花木等非食用性经济植物的生产用地。[3]

王颜红、王俊伟、纪淑娟等以辽宁省昌图县为研究区域采集26个采样点的土壤以及玉米样品分析土壤镉总量与有效态镉之间的相关性，以及玉米可食部位中镉含量与土壤镉总量、有效态镉之间的相关性，发现作物可食部位中镉含量与土壤有效态镉之间有明显的相关性。并通过盆栽试验确定土壤有效态镉临界值，根据此临界值评价研究区域的土壤环境质量状况。[4]

纪淑娟、王俊伟、王颜红等通过对大蒜的重金属添加土培试验，采用DTPA（二乙基胺五乙酸）为有效态铅、镉提取剂，对受试土壤进行浸提检测，分析Pb 和Cd在大蒜不同部位的吸收、积累及其与土壤中有效态含量的相关性。根据GB2762-2005《食品中污染物限量标准》中对食品中Pb、Cd的限量要求，初步确定了本试验条件下，土壤中重金属Pb、Cd有效态的临界值，并以此临界点评价该种土壤中Pb、Cd对大蒜的潜在污染。[5]

李景梅、鞠殿民、金丽虹等以菠菜为试验对象，研究各基因型菠菜对镉的吸收累积差异及镉对菠菜生理代谢的影响。结果表明:镉含量和镉积累量基因型间存在显著差异，镉主要累积在菠菜的根部。镉影响菠菜对大量元素的吸收及分配。[6]

2007年，李河、张举成、邱成书等对石榴果实、石榴籽、汁与土壤中的一些重金属含量进行测试，并对试验样品中各重金属离子的含量的关系进行了分析，研究结果表明：土壤受到重金属的污染更为严重；石榴果实中籽对重金属的富集能力强于汁；石榴对重金属具有一定程度的耐受性。[7]

2008年，赵勇、李红娟、魏婷婷、孙志强等人对土壤重金属污染和蔬菜污染的相关性进行了研究，为绿色蔬菜生产提供技术支持，以郑州市常见的5种叶菜类蔬菜为试验材料，采用温室盆栽土培的方法研究了土壤Pb浓度与蔬菜污染的相关性，并对绿色蔬菜生产要求的土壤Pb污染阈限值进行了预测。研究结果表明：低浓度Pb污染的土壤对蔬菜生长、产量无明显影响；随着施Pb浓度的增加，5种蔬菜中的Pb含量均呈增加趋势，且与土壤中的Pb含量相关性显著；模拟得出的Pb阈限值对Pb富集能力由大到小排序。[8]

2008年，李东坡、武志杰、梁成华等人通过分析土壤污染的原因、特点、我国土壤污染现状以及与农产品质量关系，提出了协调人与自然关系，积极研究

土壤环境污染的控制方法与修复技术；加强无污染生产资料的开发技术研究，减轻土壤环境污染；走节约资源，提高效率，减少污染的绿色农业发展之路，确保粮食生产和农产品食用安全。还指出土壤污染是土壤环境恶化因素中，对农产品质量影响最大,起决定性作用的因素。[9]

2005年，徐明岗、李菊梅、张青等对土壤环境改善和食品安全之间的相关性进行了专题论述。[10]

从上述文献来看，农产品、食品质量安全与水体环境质量、土壤环境质量及其他相关环境之间有必然的相关性，但对其相关性的理论研究很少，尤其是水环境质量与农产品质量安全之间的相关性更是少见。大多数文献报道的是环境污染物对农产品的直接影响或是环境污染物对人体健康的影响或是对生物、生态效应的影响关系做实验研究。其实环境质量、农产品质量安全、生物体生态、生理健康之间的关系应该是非常密切的。环境质量直接影响农产品质量，农产品质量安全与否与人体健康关系密切。

从根本上研究问题，水体环境质量对农产品质量安全有何影响，研究其相关性，明确二者之间的数量效应关系，为农作物选择生长环境奠定理论基础，可以指导农业生产，采取相应措施，提高水环境质量，进而提高农产品质量安全程度。

水环境质量、土壤环境质量是根本，农产品质量安全是目标，明确二者之间相关性是非常必要的，也是有针对性的，农作物种类不同对水环境质量的要求也是不同的。今后的发展趋势是对水环境质量的监控应是动态的、即时的，建立全国范围内水环境质量监控系统，建立水环境质量以及土壤环境质量与农产品质量之间的数据库，采取相应措施，从根本上保证我国农产品质量安全。

三、研究方法的探讨

水环境质量与农产品质量安全之间相关性的问题，可以通过以下方法进行研究。

一是确定农产品实验基地或实验室内采用盆栽的方法，栽种相应的农作物，选择现今流行的一些环境污染物，如重金属、持久性有机污染物，用其污染灌溉水源，定期浇水，待农作物成熟后采收，对农作物的果实或其他可食用部分采用分析测试方法获取分析数据，确定污染物的富集程度。

试验地设在贵州省威宁县雪山镇雪山村，地理位置E 104°17′，N 26°52′，海拔1 937 m，年平均气温为10.8℃，极端最高气温为31.5℃，极端最低气温为-7.1℃，最热月平均气温17.1℃，最冷月平均气温3.5℃，≥0℃年积温3 645℃，年降水量859.4 mm，降水多集中在5～9月，占全年降水量的80 %。无霜期202.4 d，年日照时数1 635.2 h，相对湿度79%，供试土壤(0～30 cm)的理化性质为有机质5.71 g/kg，碱解氮36.65 mg/kg，速效磷21.87 mg/kg，速效钾104.17 mg/kg，pH 7.3。

二是通过构建数学模型，对水环境中污染物的浓度数据和农产品中相应污染物浓度数据进行相关性分析。通过对水环境质量与农产品质量之间相关性的分析，可以明确污染物在水体、农产品及土壤中的迁移富集规律，为农作物选择生长环境奠定理论基础，可以指导农业生产，采取相应措施，提高水环境质量，进而提高农产品质量安全程度。通过构建合适的数学模型，可以建立水环境质量与农产品质量之间对应的数据库，为以后的科学研究、生产发展提供重要的理论基础支持。

三是实验和理论相结合，通过实验获取分析数据，采用数学理论对数据进行深层信息的挖掘，获取我们想要的信息。

四、技术关键和难点

确定污染指标的选择是项目的一个关键问题，有些污染指标在水环境及土壤环境中大量存在，但是在其相应的农产品当中未能体现出来，这可能与农产品种类对该项污染指标的耐受机制有关。就像人们所能理解的，水环境、土壤环境污染严重，种出来的果实也一定有问题，其实未必是这种结果。有些污染指标在土壤环境或水体环境中含量很小，但是在农产品当中却表现得含量很高，这就需要不仅要考虑水体环境单一方面的因素，还要考虑土壤、大气等周围的环境以及农产品本身的种类等问题。

还要考虑污染指标在水环境及土壤环境中的赋存状态，形态决定性质。

还有一个就是污染指标的浓度问题。

模型的建立是关键，模型建立得适合，会真实地反映本质问题，反映出二者之间的相关性，如果模型选择得不合理，则未必得出真实结果。

水环境质量与相应农产品质量安全之间的相关性问题很复杂，并不是相关或不相关两个答案就能解决的问题，需要多方面、多角度考虑影响问题答案的因素，才有可能得出客观的结果。

五、结论

做准备。

其次，水环境质量与农产品质量安全相关性的研究作为水环境质量、土壤环境质量、大气环境质量、农产品质量安全、生物体生理或生态健康多个因素中两者之间相关性的研究，只是多个相互影响因素中的一个环节，另外农产品质量安全与生物体生理或生态健康之间也存在必然的联系，这也是相当重要的研究内容。所以项目研究具有可延续性。

再次，数学模型的建立是一个核心内容。建立的数学模型应具有普适性，不受污染指标数量的限制，也不受污染指标性质的限制，当然这必须是在贯彻水环境质量国家标准和农产品质量安全标准框架范围内才能完成的工作。建立的数学模型应具有拓展性，可以建立水环境质量与农产品质量安全之间对应的数据库，为以后的科学研究、生产指导及发展提供重要的理论基础支持。也可拓展到其他类似问题的相关性研究方面。

最后，从问题的本质来看，农产品质量安全与水环境质量相关性，其实也是一种模式对应，属模式识别问题，采用一定的数学方法，一定能明确二者之间有无相关性，但关键是采用何种数学模型才能准确体现二者的相关性，这需要深入研究。

[1]陆琳，邹炳礼，李茂萱.典型污灌区土壤重金属污染与蔬菜质量相关性研究[J].江西农业学报，2010，（1）.

[2]刘苹，魏建林，于淑芳，杨力.山东省蔬菜产地灌溉水重金属环境质量分析与评价[J].安徽农业科学，2010，（23）.

[3]黄新，唐建初，肖顺勇，刘钦云.被关闭污染源企业周边地区农业环境与农产品质量评价[J].安微农业科学，2005，（2）.

[4]王颜红，王俊伟，纪淑娟，李波，崔杰华，王世成.土壤镉污染对玉米质量安全影响的研究[J].粮食加工，2008，（6）.

[5]纪淑娟，王俊伟，王颜红，李波，崔杰华.土壤有效态Pb和Cd与大蒜吸收Pb和Cd的关系[J].沈阳农业大学学报,2008，（2）.

[6]李景梅，鞠殿民，金丽虹，葛建镕，冯耀勇，李程.镉对菠菜中大量元素吸收的影响[J].吉林农业大学学报，2009，（1）.

[7]李河，张举成，邱成书.矿区土壤·水重金属污染对石榴果实的影响[J].安徽农业科学，2007，（5）.

[8]赵勇，李红娟，魏婷婷，孙志强.土壤、蔬菜的铅污染相关性分析及土壤铅污染阈限值研究[J].中国生态农业学报，2008，（4）.

[9]李东坡，武志杰，梁成华.土壤环境污染与农产品质量[J].水土保持通报，2008，（4）.

[10]徐明岗，李菊梅，张青.从土壤环境改善和新型肥料研发看食品安全[J].腐植酸，2005，（4）.

［责任编辑：姜 杰］

X2；F322

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008-8466（2014）05-0077-04

2014-08-10

马成有（1973— ），男，内蒙古通辽人，吉林大学化学学院副教授，主要从事分析化学和环境质量评价问题研究。