不同流域土壤中重金属富集现状及其对食品安全的影响

杨梦昕，关红艳，唐 昭，付晶晶

（广西卫生职业技术学院，广西南宁 530000）

重金属可以在人体内积累，达到一定阈值会对人体健康造成危害，重金属污染影响着我国食品质量与安全[1]。土壤是农业生产的基础，其质量对农业乃至社会经济的可持续发展具有重大意义。土壤在成土过程中，受到人们生产和生活活动的影响，使得进入土壤中的污染物数量和速度超出了土壤自身的净化能力，造成污染物积累，导致土壤肥力降低，作物生长受影响，尤其是重金属污染，其毒性和难降解性是土壤大面积污染的重要原因[2]。

研究表明，土壤中重金属富集与农作物中重金属含量有一定相关性[3]。土壤中重金属富集对农业和人们的健康有重要影响，许多学者对我国各流域土壤重金属富集情况进行了研究和评价。

1 不同地区流域土壤重金属富集情况

我国河流湖泊众多，不同地区分布的流域环境状况也不尽相同，流域周边土壤中重金属富集情况也有差异。

1.1 东北地区流域土壤重金属富集情况

东北地区的主要水资源是松花江，该流域生态系统的保障对东北地区有重大意义。2016年研究人员对松花江表层沉积物重金属进行研究，发现其中Hg富集指数最高，其次是Cd和Zn，属于中度富集；且重金属污染多集中于吉林省江段，其含量从吉林段至黑龙江段逐渐降低；松花江流域吉林段灌区土壤中主要风险因子也是Hg和Cd[4-5]。2016年李娇等[6]对松花江大支流——拉林河流域土壤重金属污染情况进行分析，结论表明研究区土壤主要的重金属污染元素为Cd和Hg。沈阳市细河流域农田土壤中Hg和Cu污染最严重，达重度污染[7]。

1.2 西北地区流域重金属富集情况

甘肃省白银市因矿设企、因企设市，该市企业生产的含有重金属的废水随东大沟排入黄河，因此于2012年启动了重金属治理工程。2017年有学者对甘肃省白银东大沟流域农田土壤重金属富集情况进行分析，发现Cd是其中最重要的污染元素[8]；2021年张雅然等[9]对青海湖中沉积物重金属分布进行研究，其中As和Cd富集程度最高，均超出环境背景值；伊犁河谷是新疆最湿润的地区，且农业发达。有学者对新疆伊犁河流域土壤中重金属含量空间分布，表明As、Cu和Pb为重度污染[10]。青海的沱沱河流域土壤中Cd富集程度较高[11]。

1.3 华东地区流域土壤重金属富集情况

华东水系有黄河、淮河、长江及钱塘江4大水系，此外还有太湖、洪泽湖、鄱阳湖等主要湖泊。2018年7月肖武等[12]对安徽省巢湖流域（长江水系下游湖泊）典型农田土壤进行重金属富集研究，发现该地土壤主要受到Hg、Cd污染，且最严重的污染区主要位于距离铁路较近的西部；有研究表明，江西崇义县小江流域两岸农田土壤中Ni、Cu、Zn、As和Cd污染严重，沉积物中As和Cd的生态风险程度极大[13]；常州市内太滆运河流域农田土壤中Pb和Cd的点污染源现象较为明显[14]；福建省九龙江流域As超标较严重[15]。刘靳等[16]对黄浦江流域重金属富集情况进行研究，发现黄浦江沉积物中污染最严重的是Cd，其次为Pb、Zn和Cu，且污染区域主要集中于江下游。

1.4 华南地区流域土壤重金属富集情况

华南地区流域主要为珠江，珠江流域是我国农业较为发达的地区之一。2018年，宋波等[17]对广西西江流域（珠江水系干流之一）农田土壤重金属含量进行研究分析，结果显示该区域土壤中Cd富集情况最明显；2016年有学者对龙江-柳江-西江流域重金属富集进行研究，发现龙江段的重金属富集最为严重，其中Cd、Sb、Pb和Zn有较强生态危害[18]；贺江水系是珠江一级支流，该流域沉积物中As、Cd具有极强生态风险[19]。

1.5 华中地区流域土壤重金属富集情况

据2021年学者对湖南省典型流域农用土地重金属污染情况进行研究，Cd、As和Pb超标现象突出[20]；丁美琪等[5]于2021年对黄河流域河南段进行研究，结果表明该区域土壤中Cd含量超出国家标准；2015年，研究人员对东洞庭湖湿地土壤分析发现，Cd含量高达该地土壤背景值7倍[21]。

1.6 西南地区流域土壤重金属富集情况

贵州草海是一个完整的、典型的喀斯特高原湿地生态系统，属长江水系。近10年间，该流域受到不同程度的污染。经研究，该流域土壤重金属污染因子是Cd、Zn、Pb和Hg，其中Cd为重度污染[22]；珠江流域上游云贵地区土壤中Cd的潜在生态风险评价最高，其次为Hg[23]。

1.7 华北地区土壤重金属富集情况

汾河流域属于黄河中游，是山西省工业和农业发展的重要地区。研究者对汾河流域上中下游土壤重金属富集情况进行分析，结果表明，该流域土壤中Hg的污染程度最为突出[24-25]；2015年，有学者对汾河流域周边污水灌溉区土壤重金属进行研究，发现污染危害最严重的同样是Hg，此外Cd的富集程度也较高[26]。

2 土壤重金属来源

引起土壤污染的因素有多种，一般分为自然因素和人为因素，不同因素会导致不同重金属元素的富集。有研究者认为，贺江水系沉积物中As、Cd、Cu、Zn和Pb富集的主要因素是鱼类养殖、农业活动、污水排放及矿业开采等人为活动[19]；珠三角地区土壤中Cu、Ni和Cr的富集主要受地质影响，而Zn和Cd的富集受地质背景和人们活动共同影响，Hg、As和Pb主要受人为活动因素影响[27]。拉林河流域Cd的高富集是由该地区在粮食种植过程中过量施加化肥和农药残留所致[6]；龙江-柳江-西江流域中Cd、Pb、Zn和Sb的来源于人为因素，如工业排放、矿山污染以及交通污染[18]；2018年，有研究人员运用正交矩阵因子分析法对细河流域土壤中重金属来源进行分析，结果表明该区域重金属污染源中，最主要的因素是工业污染，占比为36.5%，其次是交通污染和大气污染，占比为23.5%，农业污染贡献率占20.8%，最低的是自然成土母质背景因素，贡献率为19.2%[7]。

我国不同地区的地质条件、工农业特点、经济发展和人口分布等情况不同，导致了各流域土壤中重金属主要污染因子存在差异。经分析，各地区流域土壤Cd富集情况普遍。此外，东北、华北和西南地区流域土壤还受到Hg的污染，西北还存在As污染；华东地区流域重金属富集情况最为复杂，Cd、Hg、As和Pb富集都较为突出，这是由于华东地区是我国经济技术和工农业发展较发达的地区，人多地少，大大增加了该地区重金属污染的风险。

3 土壤中重金属富集对食品安全的影响

3.1 土壤中重金属富集对植物性食品品质的影响

重金属在土壤中-植物系统中的迁移机制相当复杂，一般情况下，二者含量有一定相关性，但还与植物的品种、重金属类型及土壤类型等密切相关。刘丽[28]通过对空心菜、辣椒、苋菜进行研究发现，蔬菜中重金属含量与土壤有显著关系，且蔬菜不同部位对不同的重金属元素富集和运转能力不同，Cd＞Cu＞Zn＞Pb，且瓜果类蔬菜的重金属健康风险低于叶菜类。刘强[29]采取单一种植和混合种植两种模式，对小白菜和菠菜中Cd的积累效应进行研究，结果发现混合种植模式促进了菠菜对Cd的吸收，加速了菠菜根系分泌物的产生，进而活化了土壤中的Cd，促进了Cd向菠菜中迁移并积累。徐建明[30]在对长江中下游农田土壤-水稻系统中重金属进行监测中发现，稻米中Cd的超标率明显增加，且与土壤中Cd含量呈显著正相关；Pb、Hg和As超标现象也时有发生，但与土壤中相应元素含量不存在显著相关性。

3.2 土壤中重金属富集对动物性食品品质的影响

土壤对动物的影响并非直接作用，主要是通过影响农作物中重金属的含量，通过食物链迁移，进而对动物性食品的品质造成影响。有报道指出，Cd对环境的污染会间接导致周边猪场的猪产生回肠损伤[31]。周雪萍等[32]研究发现，Cd会通过饲料进入猪的肾脏造成积累，从而导致猪的肾脏中出现Cd污染。

4 结语与展望

目前，我国不同地区流域的土壤受到不同种类及不同程度的重金属污染，其中Cd的污染情况在我国各流域均有体现。大部分地区受污染的主要原因是人为活动因素，为更好地保护我国河流及其周边生态环境，为农业和食品安全发展提供保障，提出以下建议：①应进一步加强对受重金属污染流域的监管，严格限制工业排放、提高人们环境保护意识；②建设无公害农作物生产基地，推广无公害农作物种植技术，减少重金属对农作物质量影响；③进一步深入对土壤-植物系统重金属迁移规律和原理的研究，建设重金属低积累作物品种资源库，制定合理的种植栽培方案。