我国蔬菜重金属污染现状及防控措施

郭爱珍，陈斌，程曼，向云

（1.山西省农业科学院现代农业研究中心，山西太原030031；2.山西省农业科学院试验研究中心，山西太原030031；3.山西省农业科学院农业环境与资源研究所，山西太原030031；4.山西省环境科学研究院，山西太原030000）

我国蔬菜重金属污染现状及防控措施

郭爱珍1，陈斌2，程曼3，向云4

（1.山西省农业科学院现代农业研究中心，山西太原030031；2.山西省农业科学院试验研究中心，山西太原030031；3.山西省农业科学院农业环境与资源研究所，山西太原030031；4.山西省环境科学研究院，山西太原030000）

随着工业化的发展和城市化的深入，蔬菜重金属污染已严重威胁到人们的食品安全。就蔬菜重金属污染这一问题，综述了我国各地区蔬菜重金属污染现状，针对蔬菜重金属污染提出了一系列科学、有效的防控措施以及后续的研究展望，为有效解决我国蔬菜重金属污染问题提供技术指导，为我国蔬菜的无公害生产过程提供科学依据。

重金属污染；蔬菜；防控措施

蔬菜含有丰富的膳食纤维、维生素以及矿物质等，是城乡居民消费的主要食品，也是十分重要的经济作物。随着社会的发展以及人们生活水平的提高，蔬菜产业是近几年我国绿色食品发展最快的产业之一。然而，蔬菜的食用安全是倍受人们关注的问题，其中，蔬菜重金属污染是蔬菜食用安全所面临的主要问题。菜地大多数集中分布在城镇近郊，易受到工、矿、“三废”、交通工具、城市废弃物以及肥料农药等重金属污染源的污染。随着现代工业的发展，环境污染加剧，土壤和水体中的重金属污染问题严重，重金属经过各种途径进入农业生态系统，引起蔬菜中重金属含量超标甚至严重富集，食用重金属污染的蔬菜会对人们的身体造成非常大的危害，这种危害具有一定的隐蔽性和潜伏期，不易察觉。因此，在我国各地区全面开展蔬菜重金属污染现状的深入调查，力求使蔬菜重金属污染问题得到预防和控制，阻止重金属进入食物链，对保护人们身体健康具有非常重要的现实意义。

本研究综述了我国各地区蔬菜的重金属污染现状，并针对性地提出现实可行的防控措施，力求使蔬菜重金属污染不威胁到食品安全，以期为我国蔬菜安全生产提供科学指导。

1 蔬菜重金属污染来源

重金属是密度大于5×103kg/m3的一组金属元素，其中包括镉、汞、铅、砷、铬等多种重金属元素。工业革命和工业发展对重金属需求量的增加，导致大量重金属元素释放到生物圈中，存在于大气、土壤和水体中，并在3个环境要素之间进行相互迁移，造成间接污染。较低浓度的重金属就会对生物体造成危害，重金属污染在食物链中的积累更是非常危险的。人类和动物的生理过程中无法自然排泄所吸收的重金属，汞、镉、铅、铜等重金属会通过食物链在人体中大量富集，长期低水平的吸收会对人体健康存在潜在的威胁[1]。然而，重金属污染又表现出难治理性，清除重金属非常困难，因此，其对生物的影响和危害是人们更为关注的问题。

一般而言，重金属主要通过以下2个途径进入蔬菜：土壤中重金属通过土壤溶液被植物所吸收，大气中重金属通过植物叶片吸收，蔬菜中的镉、汞、锌、铜主要来自土壤，而铅、砷则主要来源于大气飘尘。土壤中重金属污染主要来源于城市污泥的二次利用、含重金属元素的污水灌溉、化肥和农药的不合理使用、开矿冶炼、未经无公害处理的固体废弃物排放等，导致大量铅、砷、镉等重金属进入到农作物生长的土壤中。这些重金属会通过蔬菜的同化作用，在蔬菜的叶、根、茎和瓜果中积累。另外，大气沉降也是土壤重金属污染的重要来源，主要包括工业生产活动排出的大量废气、粉尘以及交通运输中汽车尾气的排放等。

2 我国蔬菜重金属污染现状

近5 a来，全国各省、市相继开展了蔬菜重金属污染现状的调查研究，同时也对重金属在环境中的迁移规律、存在形态、环境容量以及在植物体内的富集情况开展了相关研究，以期获得解决蔬菜重金属污染问题的有效途径。现将2011年以来所报道的各地区蔬菜重金属污染状况加以综述，以期反映目前我国蔬菜重金属污染的区域分布现状和特征，为预防和控制蔬菜重金属污染提供基础数据。

2.1 华东地区蔬菜重金属污染现状

龚梦丹等[2]2015年对杭州市菜地蔬菜重金属污染进行评价以及健康风险分析，结果表明，杭州市根茎类和茄果类蔬菜存在相对严重的重金属污染，源于铅、铬、镉的共同污染或铅污染；叶菜类整体上相对安全，少数叶菜类中重金属达轻度污染水平，主要是铜、锌、铬的共同污染所致，葱蒜、瓜果及豆类蔬菜基本处于安全状态。赵长盛等[3]对济南市主要市售蔬菜的重金属污染状况进行了调查和评价，结果表明，除叶菜类和根菜类铅的综合污染指数高于0.7以外，其他蔬菜的综合污染指数均小于0.7，没有受到重金属污染。陈卫伟[4]对福建省海峡西岸城郊13种蔬菜中汞污染情况进行调查，结果发现，春菜、芹菜、莴苣茎、莴苣叶、荠菜、姜、花菜、小白菜、包菜、油菜、包菜根（含沙、土）、白菜根（含沙、土）、莴苣根（含沙、土）中汞含量的平均值分别为0.019，0.015，0.055，0.030，0.024，0.047，0.042，0.027，0.046，0.049，0.734，0.593，0.511 mg/kg，均高于国家标准，该区域的蔬菜中存在汞污染。朱兰保等[5]于2014年对安徽省蚌埠市蔬菜中重金属污染程度和食用安全性进行评价，结果发现，蚌埠市蔬菜中除铅以外，铬、镉、砷、汞平均值均低于蔬菜卫生标准，空心菜的铅元素为轻污染，其他蔬菜各元素为清洁水平。王艳莉等[6]在2014年对南京市农贸市场中不同类型蔬菜重金属进行测定，结果发现，豆类蔬菜中蚕豆汞含量最高，超过国家标准12.40倍，叶菜类蔬菜中重金属污染较严重，大葱的汞含量最高，超过国家标准19.30倍，市售蔬菜除少数受到重金属汞污染外，其余蔬菜重金属铅、总汞和铬含量均在安全级别。王晓慧[7]对上海市郊区蔬菜生产地的蔬菜重金属分析认为，日常通过蔬菜摄入砷元素略有超标，其他元素尚安全。可以看出，我国华东地区蔬菜存在不同程度的重金属污染，不同省份污染源不同，福建省和江苏省蔬菜主要为汞污染，山东省存在铅污染，浙江杭州则存在铅、铬、镉的共同污染，上海市蔬菜则存在砷污染的风险。

2.2 华南地区蔬菜重金属污染现状

根据以往报道，我国华南地区蔬菜主要存在铅、镉污染。闻剑等[8]2013—2014年对广东省21个城市的蔬菜种植基地的蔬菜进行检测，结果发现，重金属污染主要以铅和镉为主，其中，叶菜类蔬菜存在铅污染，茄果类蔬菜存在镉污染。何玉生等[9]对海口市四大蔬菜基地蔬菜重金属积累及污染状况进行了评价，结果发现，4个蔬菜基地中，青菜、油菜、小白菜、大白菜、生菜、芹菜、番茄均受到轻度铅污染，油菜、青菜、小白菜、番茄、生菜、大白菜的重金属污染均处于警戒级水平，芥菜、薯叶菜、空心菜、辣椒、苦瓜的重金属属于安全水平。

2.3 华中地区蔬菜重金属污染现状

范晓远等[10]对郑州南大学城12种市售蔬菜的重金属污染状况进行检测和评价，结果发现，所检测的蔬菜中铬、镉、铅、铜的超标率分别为33.3%，41.7%，100%，91.7%，主要表现为铅污染，重金属综合污染指数均高于3.0，其中，8个品种为重度污染，其他4个品种则属于中度污染。袁列江等[11]对湘江长沙段叶菜类蔬菜锌、铜、铅和镉的污染情况进行调查分析，结果表明，叶菜类蔬菜中4种重金属积累量由大到小依次为：锌＞铜＞铅＞镉，属于重度污染的占26.67%。万田英等[12]对武汉钢铁公司周边地区土壤和蔬菜重金属进行分析，结果发现，菜地土壤重金属污染达到中或重污染指数，包菜、竹叶等野菜类及苦瓜中重金属含量较高，豆类较低。由以上得知，我国华中地区所报道的区域蔬菜重金属污染达中度或重度污染，蔬菜重金属污染问题非常严重，亟待解决。

2.4 西南地区和东北地区蔬菜重金属污染现状

我国西南地区和东北地区的蔬菜重金属状况的报道相对较少，但也存在区域重金属污染。李江燕等[13]对云南省个旧市大屯镇的蔬菜重金属污染进行全面调查和评价，结果发现，蔬菜重金属综合污染指数从大到小依次为铬、铅、锌、铜，其中，铬和铅污染较严重。张宇燕等[14]研究表明，重庆市主要城区所售蔬菜中39.2%已受到重金属污染，其中，15.7%的蔬菜处于重度污染，汞、铅、铬是主要污染元素。罗晓梅等[15]研究发现，成都地区蔬菜的重金属污染中铬和铅污染严重，铬、铅超标率分别为29.4%，22.0%，砷和汞则均无超标现象。

2.5 华北地区蔬菜重金属污染现状

华北地区蔬菜重金属污染主要表现为铬污染和铅污染，北京市、天津市以及河北的蔬菜均存在不同程度的轻污染。杜景东等[16]2014年对北京市10个郊区县25种蔬菜重金属进行测定，结果发现，蔬菜中铬、镉、铜和锌的平均含量是0.210，0.0123，1.034，3.343 mg/kg，均未超过我国食品污染物限量标准，但根茎类铬含量均值超过限量标准，部分生菜样品的铬含量也有超标，蔬菜重金属综合污染指数在安全级别之列，其中，铬为轻污染，镉、铜和锌为优良。宇妍[17]2013年报道，天津市郊所种植的蔬菜整体安全性良好，仅部分样品的铅含量超过限定标准。任艳军等[18]对秦皇岛市蔬菜市场5类37种蔬菜共计518份蔬菜样品砷、铬、镉、铜、镍、铅、锌7种重金属元素的污染状况和对城市居民摄食蔬菜导致的健康风险进行分析，结果发现，12.17%的蔬菜样品重金属质量比超过限量标准，铬和镉是主要的污染元素，23.75%的蔬菜均受到不同程度的重金属污染，其中，重度污染占3.09%，中度污染占3.47%，轻度污染占17.18%，处于警戒限的蔬菜占总体的16.22%。

2.6 西北地区蔬菜重金属污染现状

目前我国西北地区蔬菜重金属污染较少，基本上属清洁型，不存在蔬菜重金属污染的威胁。冯玉兰等[19]对兰州市市售的8种蔬菜中铜、锌、镍、铅、铬进行检测并对其所引起的健康风险进行了评价，结果发现，叶菜类蔬菜5种重金属含量均高于瓜果类和根茎类，但蔬菜中重金属含量所引起的健康风险较低，低于国际防辐射协会的标准。任金萍[20]研究表明，甘肃省平凉市地产辣椒、胡萝卜、山药、马铃薯、番茄、甘蓝和黄瓜7种蔬菜重金属残留均符合无公害和绿色限量标准，芹菜和大白菜仅符合无公害限量标准。聂晓玲等[21]2015年对陕西省市售10种主产蔬菜中铅、镉、汞、砷进行测定，研究表明，陕西省主产蔬菜中铅、镉、汞、砷的污染程度较低。豇豆中铅单项污染指数达到警戒线水平，镉、汞、砷含量在安全范围内，其余9种蔬菜中铅、镉、汞、砷的含量均在安全值范围内，4种重金属超标率依次为：汞＞铅＞镉＞砷。王雅琼等[22]2014年对青海省西宁市市售蔬菜中重金属进行调查分析，结果表明，西宁市市售蔬菜中砷、铅、汞、铬、镉的重金属污染指数较低，达到了国家无公害蔬菜的安全标准。

2.7 全国部分城市蔬菜重金属污染现状

袁思平等[23]2013年对天津、拉萨、西安、成都、广州、沈阳、上海、惠州、长沙、洛阳10个大中城市蔬菜中重金属污染进行综合评价，并加以排序，结果发现，各大中城市蔬菜均受到不同程度的重金属污染，综合污染指数由大到小依次为：天津＞拉萨＞西安＞成都＞广州＞沈阳＞上海＞惠州＞长沙＞洛阳，重金属污染元素进行排序为：镉＞砷＞铅＞铬＞镍＞汞＞铜＞锌。

由以上近5 a对各省、市蔬菜重金属现状的调查结果可知，针对我国大部分省份蔬菜重金属污染，研究者们做了很多区域性的调查分析，由此可以看出，我国蔬菜重金属污染的辐射面非常大，除西北地区，其他区域蔬菜均存在不同程度的重金属污染，在不同区域中主要污染元素各异，局部地区蔬菜重金属污染已严重威胁到人们的食品安全。

3 蔬菜重金属污染的防控措施

由于蔬菜重金属污染呈现出潜伏性、地域性、长期性、难治理性等特点，因此，急需全面系统地开展蔬菜重金属污染现状的调查、分析和评价，并制定有效、可行的防控措施，以全面降低和控制蔬菜重金属污染的不断蔓延，保证蔬菜生产和食用的安全。笔者结合已有研究，贯穿“预防为主、防治结合、综合治理”的环境保护方针，归纳出以下防控措施。

3.1 调整生产布局，合理规划蔬菜生产基地

鉴于目前我国蔬菜重金属污染辐射面之广，需在全国范围内进行蔬菜重金属污染调查，并进行健康风险评估。在远离工厂矿区、交通主干线、垃圾场等场所，选择土壤、水体、大气等主要环境因素中重金属含量符合国家相关标准的地块作为蔬菜生产基地，并确保后续生产过程中周边不存在潜在的重金属污染源，切断各环境要素中重金属进入食物链的可能。因此，在全国范围内高标准、高要求地建设无公害蔬菜生产基地，是防止蔬菜重金属污染的首要条件。

另外，针对城郊菜地蔬菜重金属污染情况，应调整生产布局、植树造林、控制汽车废气的扩散与污染蔬菜。城郊农业铅污染的总体分布基本呈现以城市为中心的环带结构，与城郊菜地的环带布局相吻合，特别是叶菜类蔬菜，大多栽培在公路线最密集的市区边缘，污染最为严重。应将环状布局的蔬菜种植改为远离公路的等角线种植，以减轻汽车尾气的铅污染；也可以通过种植防护林来减轻污染，并利用风向、地形等自然条件减轻铅污染[24]。

3.2 蔬菜重金属污染的农艺调控

在菜园土壤重金属高背景值区或重金属轻、中度污染区，可选择性地种植一些重金属吸收量较少的蔬菜，并配合调节pH值等农艺措施，降低土壤中重金属的生物有效性，减少土壤中重金属向蔬菜尤其是食用部分的转移，从而达到无公害生产的要求。具体措施有：（1）控制和消除重金属污染源。蔬菜生产过程中合理施肥，减少含铅农药、化肥的使用量；控制菜地污水灌溉和施用污泥；慎用固体废弃物、工业废弃物、生活垃圾等，或将外源农业生产物质经无害化处理并符合标准后再用于蔬菜生产中。（2）根据不同蔬菜对重金属富集的差异，合理调整蔬菜的生产布局。针对区域的主要污染元素，选择可食部分低积累重金属的蔬菜作物或对污染重金属有强抗性的蔬菜品种进行栽培，并合理安排蔬菜茬口进行轮作，继而使生产的蔬菜达到或接近食用卫生标准。（3）增施有机肥，通过培肥土壤增加其有机质含量。土壤有机质会通过与重金属元素进行络合来降低土壤中重金属的移动性和生物有效性；或利用蔬菜换茬间隙，插种速生夏绿肥如田箐等，对增加土壤有机质和改土增产均有良好效果，且可以有效降低蔬菜对某些重金属的吸收。（4）改变耕作制度。土壤中重金属的活性受氧化还原情况的影响，可通过改变土壤温度和湿度，调节其氧化还原电位减少重金属污染，譬如深翻晾垡、将铬污染的旱作改为水田，将砷污染的水田改为旱作[25]。

3.3 菜地重金属污染的修复技术的开发和应用

对于存在严重重金属污染的菜地应及时进行综合治理，一方面消除蔬菜重金属污染的安全隐患，另一方面保护土地资源，优化农田土壤生态环境。目前，可用于农田土壤修复措施主要有农业工程措施、化学修复措施、物理修复措施及生物修复措施。

3.3.1 农业工程修复措施农业工程修复措施主要包括客土、深耕和工程去除等。客土就是在污染土壤上覆盖新土；深耕即上下翻动使上下层土壤充分混合或将上层污染土壤通过深耕翻到土壤底层，使得表层土壤重金属的含量降级达到标准。农业工程修复措施适合于较重污染地区，但操作成本较高，且容易破坏土体自身结构。

3.3.2 化学修复措施其主要是施用土壤改良剂，在受重金属污染的土壤中施加碳酸钙、生石灰、硅酸钙、沸石等石灰性物质来提高土壤pH值，增加土壤有机质和黏粒的含量，从而降低土壤中重金属的生物有效性。

3.3.3 物理修复措施物理修复措施主要有电动修复和热处理。电动修复主要是利用插入土壤中的2个电极在污染土壤两端加上低压直流电场，在电化学和电动力学的复合作用下，使重金属在电极附近富集或被回收利用，从而达到清洁土壤的目的。热处理主要适用于易挥发的重金属和汞等，即通过直接或间接地进行热交换，使重金属从污染土壤中得以挥发或分离的过程，但该法易使土壤有机质和结构遭到破坏而不能被再次利用，且挥发的汞蒸气等污染元素会因为收集措施不完善易进入大气中形成二次污染。电动修复和热处理都是原位修复技术，修复速度虽快但操作过程复杂，成本较高。

3.3.4 生物修复措施其主要包括动物修复、植物修复、微生物修复，即利用植物、动物或微生物的生命代谢活动，对土壤中的重金属进行固化、分离、降解和富集。动物修复主要利用土壤中的某些低等动物（大多利用蚯蚓、鼠类等）吸收和富集土壤中超标重金属，进而在一定程度上降低污染土壤重金属含量。植物修复是利用特定植物对土壤中重金属的吸收、转化和清除，从而实现土壤重金属降解以及生态恢复的治理目标。微生物修复是利用土壤中原有微生物或外源接种微生物降解（代谢）土壤中重金属，微生物修复过程中还可通过添加营养物质、氧气以及酶等增强其生物降解的效果。

在农用地重金属污染土壤修复过程中，绿色、可持续的修复措施的应用才能避免形成土壤生态环境的二次污染。因此，对多种重金属共同污染土壤的修复，可以协同2种或2种以上的修复方法，克服单项修复措施的局限性，实现对多种重金属污染的共同修复。

4 小结与展望

近几年的多项研究表明，我国除西北地区外，其他地区均存在不同程度的蔬菜重金属污染问题，蔬菜重金属污染辐射面积大，已严重威胁到各地区人们的食品安全。因此，应在全国范围内系统、全面地开展蔬菜重金属污染的调查和研究，建立无公害蔬菜种植基地，积极预防蔬菜重金属污染；并采取适宜的农艺调控措施，合理控制重金属污染，有效控制重金属向蔬菜的转移，并获得较好的经济和生态效益；对于重度重金属污染，利用修复技术进行综合治理，以达到无公害生产的目的。在蔬菜重金属污染控制研究方面则应该加强以下几个方面的研究：（1）结合GIS（地理信息系统）、RS（遥感）、GPS（全球定位系统）等地理信息技术，在全国范围进行土壤重金属污染调查，研究菜地土壤的分布和空间变异，以更好地建设无公害蔬菜生产基地。（2）开展土壤重金属及其向食物链传递的定量研究，对不同种类和品种蔬菜生产过程中重金属的转移规律进行深入探讨，为合理规划蔬菜生产布局提供科学依据和数据支撑；同时筛选和培育低吸收重金属的蔬菜品种，为蔬菜生产提供更多安全的蔬菜种质资源。（3）加强蔬菜生产过程中的学科交叉与协作。譬如将蔬菜生产过程中低吸收重金属蔬菜种质资源的选育、种植过程中重金属的农艺控制、重金属污染修复措施的合理使用等配合，多方控制蔬菜重金属污染，确保蔬菜生产的食用安全。

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Present Situation of Heavy Metal Pollution of Vegetables in China and Its Prevention and Control Measures

GUOAi-zhen1，CHENBin2，CHENGMan3，XIANGYun4
（1.Research Center ofModern Agriculture，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China；2.Research Centre ofExperiment，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China；3.Institute ofAgricultural Environment&Resource，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China；4.Shanxi AcademyofEnvironmental Research，Taiyuan 030000，China）

Food safetyhas been threatened bythe heavymetal pollution ofvegetables with the development ofinsdustrialization and urbanization.Aimed at the problem of heavy metal pollution in vegetables,the present situation of heavy metal pollution of vegetables in China was reviewed in this paper.In order to solve this problem,a series of scientific and effective prevention and control measures were discussed,the prospect ofresearch was alsoput forward,which could provide scientific guidance for the production ofgreen vegetables in China.

heavymetal pollution;vegetable;prevention and control measures

X503.233

A

1002-2481（2016）04-0560-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.04.35

2015-12-28

山西省农业科学院博士研究基金项目（YBSJJ1205）

郭爱珍（1973-），女，山西运城人，助理研究员，主要从事设施作物水肥研究工作。程曼为通信作者。