山东省蔬菜重金属污染现状及其防控对策

李鑫 魏清刚 朱春亮 张烨 孙凯宁 杨宁 高建伟

摘要：山东自然条件优越，蔬菜栽培历史悠久，是传统蔬菜大省，蔬菜面积、产量、产值、商品量一直位居全国首位。近年来，伴随蔬菜用地污染的加剧，重金属超标已经成为蔬菜生产中亟待解决的重要问题。本研究针对山东省蔬菜重金属污染问题，分析其蔬菜种植地土壤重金属污染现状，探讨蔬菜重金属污染的原因和途径，并针对该省蔬菜重金属污染治理中的关键技术问题提出了相应的对策。

关键词：蔬菜;重金属污染;现状;山东省

中图分类号：S19  文献标识号：A  文章编号：1001-4942（2019）08-0133-05

Abstract Shandong Province is a large traditional vegetable province with long history of cultivation and superior natural conditions. Its vegetable area， yield， output value and commodity quantity have always been ranked first in China. In recent years， with the pollution aggravation of vegetable land， the excessive heavy metal has become an important problem to be solved urgently. Aiming at the problem in heavy metal pollution in vegetables， we summarized the current situation of heavy metal pollution in vegetable plantation soil in Shandong Province， and analyzed the causes and ways of heavy metal pollution in vegetables. In view of the key technological problems in controlling heavy metal pollution of vegetables in Shandong Province， we put forward the corresponding countermeasures.

Keywords Vegetable; Heavy metal pollution; Status; Shandong Province

蔬菜是人們日常饮食结构中必不可少的组成部分，提供人体所必需的多种维生素、矿物质等营养物质。近年我国蔬菜生产迅速发展，已成为世界蔬菜生产和消费第一大国，据统计，2016年蔬菜播种面积达0.22亿公顷，产量7.98亿吨，人均占有量577公斤。山东省是我国蔬菜的主要产地，有着“全国蔬菜看山东”的美誉。但是，随着工业化、城市化不断发展，蔬菜种植地土壤污染越来越严重，这对蔬菜生产以及食用安全造成重大危害。在影响蔬菜食用安全的诸因素中，重金属超标是最广泛、最典型也是最严重的危害。重金属是指密度大于4.5 g/cm3的金属元素，主要包括镉（Cd）、铅（Pb）、砷（As）、汞（Hg）等。调查显示化肥和农药等施用不当、使用过量是耕地重金属污染的主要原因[1]。本研究针对山东省蔬菜重金属污染问题，分析该省蔬菜种植地土壤重金属污染现状，探讨污染原因和途径，并针对重金属污染治理中的关键技术问题提出相应对策，以期为有效解决山东省蔬菜重金属污染问题提供参考。

1 蔬菜重金属污染情况分析

1.1 中国重金属污染情况

20世纪90年代末以来，我国多数大中城市均较系统地调查了郊区菜园土壤及蔬菜中的重金属污染情况。其中，沈阳市郊区蔬菜重金属污染综合超标率为36.1%，受污染面积达3 600 公顷，其它城市蔬菜中也有不同程度的重金属累积[2]。综合分析全国情况得出，我国多数主要城市郊区蔬菜都已受到一定程度的重金属污染。尽管不同城市蔬菜受污染情况存在差异，但均存在重金属累积现象，且部分已达到较高水平甚至超过食品卫生安全标准。进入21世纪以来，随着我国工业化、城市化进程的加快，以及含金属农药、化肥、动物饲料的不合理使用，城郊、农村露地及大棚蔬菜种植土壤受重金属污染面积呈快速上升趋势[3-6]。而造成污染的重金属主要有Cd、Cr、Pb、As、Hg等，其中Cd最容易被蔬菜作物吸收，并可以通过食物链进入人体，威胁人类健康。对蔬菜重金属污染成因进行统计分析发现，工业发达地区的受污染程度较重，叶菜类蔬菜比根茎类和果实类更易被重金属污染[7]。关于不同种类蔬菜对重金属吸附能力的研究结果表明：重庆市蔬菜Cd污染程度从强到弱依次是叶菜类>茄果类、豆类>瓜果类，说明叶菜类容易积累Cd[8];广州市蔬菜重金属吸附能力从强到弱依次为叶菜类>根茎类>茄果类>豆类，而叶菜类中菠菜、芹菜和白菜重金属吸附能力最强，萝卜对Pb的吸附能力最弱[9];湖南地区叶菜类对铜（Cu）、锌（Zn）、Cd、Pb的吸收能力均大于果菜类和根菜类，叶菜类中苋菜、白菜的富集能力较强，而结球甘蓝较弱[7，10]。因此，蔬菜生产和销售过程中应该加大对叶菜类蔬菜重金属污染的防控与检测力度。

1.2 山东省重金属污染情况

山东省作为我国主要的保护地蔬菜栽培省份，88.5%的设施菜地pH值在7.0～8.4之间，盐渍化严重，土壤的含氮量、有机物含量、电导率、可利用磷及钾含量逐年增加[11]。2017—2019年，我们对山东省济南、聊城、泰安、潍坊、烟台、济宁、临沂等市的61个设施蔬菜主产区进行取样调查。其中，对地积累指数（geoaccumulation index，Igeo）进行分析可知，山东设施蔬菜种植土壤中存在重金素富集现象;设施蔬菜土壤平均潜在生态风险指数（potential ecological risk index，RI）为234.00，处于中等生态风险水平， Hg和Cd受污染比例分别是55.26%、38.81%，Cd（NY5294-2004，0.3 mg/kg）的点位超标率为13.1%[1]。

潍坊市是山东省蔬菜生产大市，著名的“蔬菜之乡”寿光便在该市。张怀志等[12]通过随机采集潍坊市32个设施菜地和15个露地菜地样本进行重金属检测，得到该地区菜地Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Hg等元素质量分数平均值分别是山东省土壤环境背景值的1.13、1.16、1.27、1.62、3.21、2.11倍，表明重金属存在富集现象;各元素质量分数平均值均低于国家二级标准值，但Cd、Ni、Cu、Zn的点位超标率分别为21.3%、8.51%、2.12%、2.12%;潜在生态风险指数评价结果显示，菜地土壤处于中等生态风险，其中设施菜地处于中等生态风险，露地菜地处于低生态风险;所有点位Cr、Ni、Cu、Zn、As、Pb均为低生态风险，而Cd、Hg分别有97.8%和80.8%的点位处于中等生态风险及以上水平;检测地积累指数显示，设施菜地Cd、Hg、Zn处于轻度-中等污染水平，露地菜地Cd、Hg处于轻度-中等污染水平，其它元素均无污染;所有点位中，Hg、Cd、Zn、Ni、Cr、Cu、Pb受污染比例分别为78.7%、63.8%、42.6%、17.0%、14.9%、12.8%、2.1%。总之，潍坊市菜地满足有机栽培的条件，但存在一定数量点位的污染，其中Cd点位污染比例最大，可能会成为限制该地区蔬菜有机栽培的瓶颈。

2 重金素污染的危害

重金素污染具有隐蔽性、长期性、不可逆性、后果严重性等突出特点[13，14]，并且不能被生物降解。但水体中的重金属可以通过溶解态随水迁移，在蔬菜中累積后通过食物传递危害人类健康和安全[15]。如果人体内的重金属积累过量，可诱发心血管、肾、神经和骨骼等器官或组织病变甚至导致癌症的发生[7]。

Cd是重金属“五毒”元素之一，具有很强的生物迁移性和毒性。其特点是富积性强，损害人的血管健康，导致肌体组织缺血，引起系统性损伤;可使骨软化、骨质疏松;影响肠道对钙的吸收能力[17]。湖南省“镉大米”事件就是由于重金属超标引起。1955年发生在日本的“痛痛病”是因为人体内Cd含量过多引起，是一种公害病。该病不仅在日本发生过，在其它国家也有发生，我国广西某些地区曾有人患有“痛痛病”。治疗该病，至今尚无特效方法，而且体内富集的镉也无安全有效的排除方法。

汞的毒性大，进入人体后对免疫系统、肾脏系统、神经系统、肝脏等均有不同程度的损害。令人震惊的日本“水俣病”就是Hg在人体中积累导致的中枢神经中毒症[18]。

铅可对人体神经系统、呼吸系统造成损伤，严重的铅中毒会导致新生儿智力低下、老年人痴呆。铬毒性大，能引起肾脏损伤。砷毒性强，可损伤人类神经及免疫系统，易引起癌症病变[19]。

3 蔬菜重金属污染的原因

3.1 使用被污染水

工业化污水和生活排放的废水均含有一定量重金属，当它们未经处理直接用于蔬菜生产时，会造成菜地重金属超标，最终导致重金属残留在蔬菜中[15]。

3.2 工业“三废”及生活垃圾对土壤的污染

工业“三废”（废水、废气、废渣）含重金属多，会造成土壤重金属污染。城乡居民生活垃圾包括有机垃圾、不可降解垃圾等，如丢弃的大量电子垃圾如电池，也会引起土壤和地下水的污染[20]。

3.3 大气污染

工厂排放的废气、有毒气体、灰尘等和交通运输工具排放的尾气在沉降过程中能够污染蔬菜土壤，导致蔬菜中重金属富集[21-24]。此外，蔬菜也可以通过叶片吸收被污染空气中的重金属[25，26]。

3.4 农药化肥、有机肥的不合理使用

农药、化肥含有一定量的重金属[27]。磷肥含有多种微量元素，同时也含有较多的Pb和Cd;硝酸铵、磷酸铵和复合肥中含有As。长期使用农药、化肥，能够使重金属进入土壤进而污染蔬菜。值得注意的是，有机肥中也含有重金属，过多使用会导致面源污染、重金属超标[28]。这主要归因于畜牧饲养过程中饲料添加剂的广泛使用，饲料添加剂含有Cu、Zn等重金属。因而导致畜禽粪便中也含有重金属，如果将这些粪便施入土壤中，蔬菜就会被污染[29]。我们对山东省蔬菜土壤进行调查分析后发现：土壤受Cd污染的程度与有机肥（或禽畜圈肥）和化肥中氮磷的施用量呈显著正相关。

4 防控蔬菜重金属污染的对策

4.1 合理布局蔬菜种植，加大监控管理

不同蔬菜富集重金素的能力不同，可以利用对重金属吸收能力的差异，合理安排蔬菜种植。重金属污染的土壤中，建议选择富集重金属能力较弱的蔬菜。并且相关研究表明，Cd含量超标的土地种植胡萝卜、芹菜、茄子、豇豆、莴苣、丝瓜等效果较好[30];Hg含量超标的耕地上，种植豇豆、棒豆和辣椒效果更好[31]。

4.2 建立健全蔬菜重金属污染评价体系

建立健全重金属污染评价体系，加大对蔬菜重金属含量和健康风险的评估，加强蔬菜市场准入制度的监管实施工作，从根本上消除生产过程中的重金属安全隐患。

4.3 切断污染源头

加强对重金属污染源的预防控制，从源头上对食品安全进行把控，从而降低蔬菜中的重金属残留[32]。具体措施如下：

4.3.1 严格控制工业“三废”的排放 重点对向城郊、居民区、养殖种植基地周边出现的“三废”排放进行检测，所产生的废弃物必需经过无害化处理，保证“三废”排放达标。

4.3.2 严格污染源监测和处理 加强对生活垃圾的无害化处理;对污泥、污水的重金属浓度以及土壤的重金属残留状况进行定期监测;对已经严重受污染区域进行土地用途变更，降低该地区蔬菜种植比例，保证蔬菜种植远离重金属污染源头。

4.3.3 蔬菜生产中，应合理使用农药、化肥 禁止使用高毒、高残留农药和重金属等有毒有害物质超标的肥料，提高农产品中农药残留预警能力，提高有机肥使用比例。