城郊蔬菜地重金属污染研究现状

钟晓梅

（江苏上田环境修复有限公司）

1.研究背景

重金属是指比重在4.0g/cm3以上的约60种元素或比重在5.0g/cm3以上的45种元素[1]。随着工业化、城市化的快速发展，每年都有大量的重金属通过工业“三废”排放到环境中，这些重金属随着灌溉水、大气、污泥、化肥等进入菜地土壤，并在土壤中残留、富集，导致蔬菜被重金属污染，而蔬菜中的重金属又通过食物链进入人体，对人类的健康产生危害[2]。所以对蔬菜地重金属污染程度的监测与评价成为土壤环境污染研究及作物安全清洁生产监测评价中的重要部分，为发展无公害蔬菜、绿色蔬菜、有机蔬菜提供科学理论依据，对保障蔬菜安全清洁生产及人民身体健康具有重要的实际应用价值和理论意义。

1.1 蔬菜地重金属污染来源

土壤中重金属污染主要来自于采矿、冶炼、电镀、合金、涂料等工厂排放的废气、废水、废渣等。作为城乡结合部的城市郊区，往往是供应城市农副产品的生产基地，但随着工业化、城市化的发展，菜地土壤工业“三废”污染，化肥、农药、农膜、生化制剂等农用物资及城镇垃圾、人畜未腐熟粪便等不合理使用和管理，造成蔬菜地土壤中重金属元素含量超标。Hamamei等[3]研究发现，道路灰尘中Pb的平均含量是土壤的9～11倍，是土壤Pb元素污染的主要来源。

1.2 重金属污染的危害

1.2.1 重金属对人体的危害

由重金属而引起的环境公害事件在不少国家和地区屡有发生，重金属对人体的危害是极大的，不可逆的。镉进入人体后，易累积在肝脏和肾脏中，引起骨骼软化，导致骨痛病（痛痛病），且有致癌致畸作用。铅可由呼吸道、皮肤及消化道等途径进入人体，干扰损害人体骨髓造血系统、神经系统、消化系统等。汞对人体脑组织、肝、肾及神经系统等造成损害。砷及其化合物蓄积在人体肝、肺、肾、骨骼等部位，抑制酶活性，造成代谢障碍等症状。镉、铅、汞、砷被美国国家环保局（USEPA）刷选为环境内分泌干扰物（EDCs），美国毒物和疾病注册处（ATSDR）将镉列为第六位危害健康的有毒物质[4]。

1.2.2 重金属对植物的危害

重金属在土壤-植物系统中的迁移积累直接影响植物的生理生化反应和生长发育，从而影响作物的产量和品质。重金属对植物都具有明显毒害作用，其对植物的毒害不仅表现为影响植物的正常生长发育，使产量下降，而且过量的重金属可累积于作物可食部分，使产品质量下降。

重金属进入土壤后，通过非代谢性被动进入植物根内，阻碍细胞正常代谢，引发染色体、细胞核畸变，可导致植物根部中毒，叶色不一致变化，抽穗期和成熟期推迟、籽实畸形、产量降低、植株枯萎，甚至死亡。刘秀梅[5]实验结果表明随着植物体内重金属铅离子浓度的增加，高浓度的铅严重阻碍作物的生理活动，表现为叶片黄化失绿，茎叶萎蔫。

2.国内外研究现状

2.1 国内外蔬菜地重金属污染监测评价现状

当今世界各国土壤和蔬菜都存在不同程度的重金属污染，且许多国家土壤和蔬菜重金属污染程度呈现不断上升趋势。在澳大利亚Boolaroo地区一些受Cd污染的农田上种植的生菜等常见蔬菜Cd超标率达到95%，Cd含量最高的超标近40倍[6]。我国从20世纪90年代初期开始，在上海、北京、广州、东莞等大城市都曾较系统地对郊区蔬菜地重金属污染状况进行一些调查研究。调查结果表明，我国蔬菜地重金属污染形势严峻，且污染程度更有逐渐加重的趋势。上海市蔬菜重金属污染，以Cd和Pb较为严重，超标率分别为13.3%和12.0%，其次是Cr和Hg，超标率分别为4.6%和1.5%[7]。长沙市各主要蔬菜基地生产的13个蔬菜种类，Pb和Cd污染严重，超标率分别为60%和51%，特别是叶菜类Pb的超标率达100%[8]。

2.2 蔬菜地土壤重金属污染的时空分布监测研究

对土壤重金属污染的大多数监测都是通过野外实地调查分析而得到，但随着科技的发展，各种新的监测手段应运而生，不少学者也尝试利用新的监测技术并结合实地调查来研究土壤重金属污染，推进了土壤重金属污染监测的发展。蔬菜地土壤重金属污染水平空间变异历来是监测的重点，从全国范围来看，中国不同区域蔬菜地土壤重金属含量及其分布规律各异。从城市内部来看，城市不同功能区及不同的土壤理化性质，不同的灌溉耕作方式及各区域蔬菜地周围工业环境等的不同，使得各蔬菜地土壤重金属污染程度也相应不同。城郊蔬菜地重金属污染的另一个特征是沿交通干线两侧呈现出带状污染。

对重金属在土壤中的垂直剖面空间变异研究也成为关注焦点，土壤剖面中重金属浓度反映不同历史时期含量水平的变化，大多研究结果表明:重金属元素主要积累在土壤耕作层，含量向下递减。

土壤重金属污染由于其具有隐蔽性、难降解性、不可逆性、高毒性，且其污染是不定期动态的过程，所以对其进行长期监测，分析其时间上的污染程度变化差异对防止、控制其污染加重具有重要的意义。

2.3 蔬菜地土壤重金属污染的环境质量评价研究

我国土壤重金属污染评价一般用污染指数法来评价土壤污染状况，包括单项污染指数法和综合污染指数法两种。综合污染指数法又包括简单叠加法、内梅罗指数法、均方根算数平均法、统计模式法以及混合加权法等。国外许多国家都相继规定了土壤蔬菜重金属污染阀值，颁布了各自相应的标准（如:德国、英国、加拿大等），国内学者对蔬菜地土壤环境质量评价的标准多采用GB15618-1995《土壤环境质量标准》。

土壤重金属污染导致蔬菜安全问题也一直是国内外学者关注的焦点，对蔬菜产地土壤和蔬菜中重金属含量进行测定监控，确定土壤重金属污染水平和蔬菜可食部分的安全性，对防止蔬菜被污染，保障人体健康具有十分重要的意义。国外许多国家制定了各自的蔬菜重金属含量限值，国内常采用《无公害蔬菜重金属污染评价标准》，利用蔬菜综合污染指数评价其污染程度分为:未污染、轻污染、中污染和重污染。

2.4 蔬菜地重金属迁移积累规律的研究

对蔬菜地重金属迁移积累规律研究主要包括的有:土壤重金属向不同种类和品种作物转移能力的差异、土壤重金属向不同器官转移能力的差异、土壤重金属向不同生育期的作物转移能力的差异、土壤重金属向作物的转移能力与土壤重金属含量及其有效性的关系等方面的研究。王庆仁[9]等研究结果表明:不同蔬菜对Pb的富集能力为:黄瓜>尖椒>韭菜>豆角>茄子。黄克禹[10]等研究结果表明:Cd在蔬菜各部位的含量顺序排列如下:大白菜:根>绿叶>心叶；蕃茄:根>茎叶>果实；茄子:茎叶>根>果实。匈牙利的Eva Lehocky[11]等通过向日葵田间实验也表明植株不同的生育时期，具有不同的Cd含量，向日葵在4～6叶的生育期时，Cd的含量最高，大部分的Cd集中在植株的可食部位。Dudka[12]的研究表明:植物体内重金属含量与土壤重金属并不一定都呈直线相关关系，也可能呈曲线相关，因素是多方面的，可能与空气中重金属含量有关。

3.土壤重金属污染修复控制技术概况

当前，世界各国都很重视对土壤重金属污染治理方法的研究，并也开展了广泛的研究工作。总的来说，目前大致有以下四种治理措施，即:工程治理方法包括客土法、换土法、翻土法、淋洗法、电解法和热处理法；化学治理方法主要有沉淀法、有机质法和吸附法等，如向土壤中投放钢渣，它在土壤中易被氧化成铁的氧化物，对Cd、Ni、Zn的离子有吸附和共沉淀作用，从而使金属固定；农业治理方法主要通过控制土壤水分、选择化肥、增施有机肥、选择作物品种及调整土地利用方式等措施来降低土壤中重金属含量及降低重金属向农作物中的转移。生物治理法包括动物治理、微生物治理和植物修复治理。最近十年，土壤重金属污染的植物修复受到越来越多的关注，金属活化剂的使用能提高植物对Cd污染土壤修复效率日益备受关注，目前常用的金属活化剂主要有4类，包括人工合成的活化剂如EDTA、EGTA等，天然的活化剂如EDDS、NTA等；小分子的有机酸如柠檬酸、草酸和苹果酸等；腐殖质如腐植酸、黄腐酸等。

4.总结

由于我国蔬菜地重金属污染调查监测起步较晚，没有形成较为系统的监测，所以对蔬菜地重金属污染调查监测数据缺乏系统性。国内外对土壤重金属污染现状与治理的研究，取得了一定的成绩，但仍存在一些理论上和技术上的问题，如土壤中重金属与土壤中矿物之间的吸附与解吸、固定与释放的平衡关系的研究，土壤中重金属形态特征、转化与迁移规律的系统研究，土壤中二次污染物的及时处理等。

要控制蔬菜重金属污染，首先要选择一个适宜蔬菜健康生长的无污染环境。其次要根据不同蔬菜种类和不同器官对重金属富集和吸收的差异，合理进行蔬菜的生产布局。在重金属污染的地区尽量减少易富集重金属蔬菜的种植；相反，应该有针对性地栽种对重金属有较强抗性的蔬菜品种。大量施用无害有机肥，利用有机肥中的有机质增加土壤对重金属的吸附作用，从而有效减少蔬菜对重金属的富集量。此外，要严格控制工业“三废”的排放，对菜田进行污水灌溉、污泥施用前应该要严格监测其重金属浓度。

[1]陈怀满.环境土壤学[M].北京:科学出版社.2005.

[2]陈怀满.土壤-植物系统中的重金属污染[M].北京:科学出版社.1996.

[3]Hamamei C,Gumgum B,Akba O.Lead in urban street dust in Diyarbakir,Turkey[J].Fresenius Environ Bull,1997,6:430-437.

[4]孔志明.环境毒理学[M].南京大学出版社.2004.

[5]刘秀梅,聂俊华,王庆仁.P b对农作物的生理生态效应[J].农业环境保护,2002,21(3):201-203.

[6]Kachenko A G,Singh B.Heavy metals contamination in vegetables grown in urban and metal smelter contaminated sites in Australia[J].Water,Air and Soil Pollution,200 6,169:101-123.

[7]周根娣.上海市农畜产品有害物质残留调查[J].上海农业学报,1994,10(2):45-48.

[8]沈彤,刘明月,贾来,等.长沙地区蔬菜重金属污染初探[J].湖南农业大学学报:自然科学版,2005,31(1):87-89.

[9]王庆仁,刘秀梅,董艺婷,等.典型重工业区与污灌区植物的重金属染污状况及特征[J].农业环境保护,2002,21(2):115-118.

[10]黄克禹,许嘉林,杨居荣.陆地生态系统中的重金属[M].中国环境科学出版社.1995.

[11]Lehoczky E,Kiss Z.Cadmium and zinc uptake by kye grass in relation to soil metals[J].Communications and soil science and plant analysis,2002,33(15-18):3177-31 87.

[12]Dudka S ,Piotrowska M,Chlopecka A.Effect of elevated concentrations of Cd and Zn in soil on spring wheat yield and the meal contents of the plants[J].Water,Air and Soil Pollution,1994,76(3-4):333-341.