蔬菜的重金属污染与治理措施研究进展_帅正彬_王逸红_杨斌_郭江洪

2016 年第 9 期 土壤农化
度下植株萎蔫矮 小，叶 片 失 绿，茎 秆 变 黄 变 褐，甚 至 干枯，产量下 降 甚 至 死 亡 等 症 状［12 － 15］。 铬 同 铅、镉 在 低 浓 度 下 对 植 物 有 刺 激 作 用 ，不 同 铅 镉 的 是 ，铬 对 植株地上部的影响 比 地 下 部 大，植 株 随 铬 浓 度 增 高 较 铅 、镉 对 植 株 生 长 的 影 响 更 为 显 著 ，植 株 减 产 量 更 大，植株残留量较少［16 － 17］。有研究认为重金属 毒 害 的途径可能有二：一是重金属可通过取代某些酶和 蛋 白 质 上 的 特 定 元 素 ，降 低 其 活 性 或 变 性 ；二 是 大 量 重金属离子进入植物体内会影响离子间的原有平衡 系统，扰乱正常离 子 吸 收、运 输、渗 透 和 调 节 等 功 能 的 发 挥 ，引 起 代 谢 过 程 紊 乱［18］ 。
收稿日期： 2016 － 7 － 19 基金项目： 四川省蔬菜创 新 团 队———无 公 害 蔬 菜 栽 培 技 术 研 究 与应用岗位 作者简介： 帅正彬（1967 － ） ，女，研究员。
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过度、甚至 皮 肤 癌； 急 性 砷 中 毒 主 要 表 现 为 剧 烈 腹 疼 、腹 泻 、恶 心 、呕 吐 ，严 重 情 况 可 造 成 死 亡 。 一 般 情 况 下 ，人 接 触 重 金 属 主 要 通 过 生 活 饮 用 水 、空 气 和 降 尘、食物 3 条途径，其中又以膳食途径最为严重。以 镉为例，正常情况下 每 人 每 天 从 空 气 吸 入 量 不 超 过 0． 02μg，而 由 饮 水 进 入 的 镉 量 每 人 每 天 可 达 几 微 克，通 过 食 物 摄 入 的 镉 量 每 人 每 天 可 达 几 十 微 克［3］，蔬菜 已 成 为 人 类 重 金 属 暴 露 的 重 要 媒 介［4］， 人体中约 70% 的 Cd 来源于蔬菜［5］。
2014 年 由环境保护部和国土资源部发布了全
国土壤污染状况调查 公 报，通 过 达 630 万 km2 国 土 面 积 的 点 位 调 查，得 知 全 国 土 壤 总 的 超 标 率 为 16． 1% ，污染类型以无机型为主，无机污染物超标点 位数占全部超标点位的 82． 8% （ 无机污染物超标调 查情况见表 1）。
蔬菜 不 同 品 种 对 重 金 属 富 集 能 力 差 异 较 大，井 彩巧选用 38 个大白菜品种在含镉、铅重金属的土壤 上进行品种比较试 验，试 验 表 明 大 白 菜 不 同 品 种 对 不同重金属吸收 存 在 以 下 差 异：在 38 个 品 种 中，丰 源 2 号、旺春白菜、惊 春 等 品 种 镉 含 量 较 高，显 著 高 于其他品种；而黄芯娃娃 菜、黄 芯 48、菊 锦 等 镉 含 量 低，显著低于其 他 品 种。 不 同 品 种 间 铅 含 量 也 存 在 差异，铅 含 量 较 高 品 种 有 四 季 黄、小 杂 60、丰 抗 80 等，对 应 铅 含 量 低 者 有 黄 芯 48、阳 春 结 球、迎 春 等［22］。刘维 涛［23］ 等 研 究 发 现 在 不 同 镉 处 理 条 件
目前相关学者对土壤重金属污染来源有较一致 的 结 果 ，研 究 认 为 除 了 成 土 母 质 、火 山 烟 尘 等 自 然 因 素外，人类活动 更 是 造 成 污 染 的 最 终 来 源。 大 多 认 为工业污染为最 主 要 原 因，因 采 矿、冶 炼、化 工 合 成 等产生的废水废渣 乱 排 乱 放 直 接 进 入 土 壤，废 气 中 微尘沉降于土壤表面等所致。农业上因污水灌溉、 滥用农药化肥以及施用含重金属的污泥和城市生活 垃圾为原 料 制 成 的 有 机 肥 等 农 资 也 是 一 个 重 要 原 因。此外，因交通运 输 产 生 的 汽 车 尾 气 等 也 能 使 公 路两侧土壤表面重金属含量显著增加［7 － 9］。
重 金 属 是 指 比 重 ＞ 5 的 金 属，在 环 境 污 染 方 面 主要有汞、镉、铅、铬 以 及 类 金 属 砷 等 具 生 物 毒 性 的 重 元 素。 重 金 属 于 大 气、水 体、土 壤 环 境 中 普 遍 存 在，并在 3 种环 境 间 相 互 迁 移。 重 金 属 在 自 然 条 件 下很难分解且具有 富 集 的 特 性，人 体 即 使 在 低 水 平 下长期暴露，也 极 易 累 积 重 金 属 发 生 中 毒 现 象。 在 众 多 重 金 属 中 ，以 镉 、铅 、汞 、铜 、锌 、砷 对 人 体 健 康 影 响较大。长期暴露于重金属环境下可对人体有以下 影响［1，2］：重金 属 汞 可 对 肾 脏、脑 细 胞 造 成 损 害，慢 性汞中毒表现出 神 经 毒 性，具 体 症 状 有 头 痛、头 晕、 运 动 失 调 、肢 体 麻 木 和 疼 痛 、语 言 障 碍 、视 野 缩 小 、听 力 障 碍 等 ，严 重 的 可 致 畸 胎 、死 胎 和 中 毒 死 亡 等 。 镉 于 生 物 体 内 富 集 ，并 通 过 食 物 链 进 入 人 体 引 起 中 毒 。 具 体 表 现 为 ：影 响 肝 肾 功 能 ，肾 小 管 损 伤 造 成 代 谢 紊 乱 ，尿 蛋 白 、尿 糖 含 量 上 升 ，引 发 糖 尿 病 ；进 入 呼 吸 道 可引起肺炎、肺气 肿，进 入 消 化 系 统 可 引 起 肠 胃 炎； 骨骼的代谢受阻，全 身 疼 痛，易 骨 折，从 而 引 起 骨 骼 变形，躯体萎缩；孕 妇 镉 中 毒 易 流 产、新 生 儿 畸 形 和 死亡。人体铅中毒 会 引 起 中 枢 神 经 系 统 损 伤，出 现 疲 惫 、头 疼 、痉 挛 、食 欲 不 振 、记 忆 力 减 退 和 失 眠 等 精 神障碍；可损害骨 髓 造 血 系 统，导 致 贫 血；可 对 胃 肠 道造成胃肠黏膜 出 血，肠 管 痉 挛；使 人 智 力 减 退，尤 其是儿童 ；影响 成 人 生 殖 能 力 等 。 砷 中 毒 主 要 为 三 价 砷 对 酶 系 统 的 干 扰 ，造 成 机 体 代 谢 障 碍 等 ，慢 性 砷 中 毒 主 要 表 现 为 皮 肤 色 素 高 度 沉 着 、皮 肤 增 厚 、角 化
2 重金属对蔬菜生长的影响
某些 重 金 属 为 蔬 菜 所 必 需 元 素，微 量 重 金 属 对 植物有一定促进 作 用。 大 多 数 情 况 下，当 蔬 菜 体 内 重金属含量积累到 一 定 阈 值，就 会 对 蔬 菜 表 现 出 毒 害作用，严重情况可致其 死 亡［10］。 不 同 重 金 属 对 蔬 菜生长发育的影响有所不同。如洪春来等人的实验 表明，铅在低浓度下 蔬 菜 没 有 表 现 出 明 显 的 受 害 症 状，生长正常，且有 一 定 的 促 进 作 用，刺 激 蔬 菜 地 上 部部分的生长。随着 Pb 浓度的增加，蔬菜表现出植 株 生 长 矮 小，叶 片 黄 化，蔬 菜 部 分 叶 片 脱 落 的 症 状［11］。多项研究表明，镉对植 物 的 影 响 存 在 剂 量 效 应。镉在一定浓度 时 可 对 植 株 有 些 许 促 进，但 稍 升 高 Cd 处理浓度，根和 叶 的 生 长 明 显 受 到 抑 制，高 浓
3 蔬菜对重金属的富集规律
当前 的 研 究 结 果 表 明，蔬 菜 对 重 金 属 富 集 在 不 同 蔬 菜 种 类 、不 同 品 种 及 基 因 型 、不 同 器 官 部 位 等 方 面存在显著差异。 3． 1 不同蔬菜种类对土壤中重金属元素吸收积累 的差异
不同蔬菜种类对土壤中不同重金属吸收有所差 异。李其林［19］等研究表明，叶 菜 类 蔬 菜 较 果 菜 类 对 重金属 Pb、Cd、Cr、Zn 等 富 集 能 力 强，蔬 菜 对 重 金 属 Ni、Cu 的吸收 富 集 能 力 表 现 为 果 菜 类 强 于 叶 菜 类。 赵 小 蓉［20］ 等 对 花 菜 、白 菜 、莴 苣 、莲 白 、萝 卜 、土 豆 这 6 种 蔬 菜 田 间 试 验 的 结 果 表 明，蔬 菜 对 重 金 属 的 平 均富集能力大小为 Cd ＞ Hg ＞ Pb ＞ As ＞ Cr。就蔬菜 对某一种重金属元 素 的 富 集 能 力 来 说，这 6 种 蔬 菜 间差异较大。如对 铅 富 集 能 力 最 强 者 为 花 菜，最 弱 者 为 土 豆 ；对 镉 富 集 能 力 最 强 者 为 白 菜 ，最 弱 者 为 土 豆；对 Hg 富 集 能 力 最 强 者 为 莴 苣，最 弱 者 为 萝 卜。 这 6 种蔬菜总体表现为叶菜类对重金属富集能力较 强于根茎类蔬菜。贾丽等人试验得出蔬菜中重金属 总含量大小顺序为菠菜 ＞ 土豆 ＞ 大蒜 ＞ 大葱 ＞ 莴 苣 ＞ 黄 瓜，蔬 菜 对 各 重 金 属 元 素 吸 收 大 小 顺 序 为 Zn ＞ Cd ＞ Pb ＞ Cu ＞ Cr［21］。 3． 2 蔬菜不同品种间吸收积累重金属的差异
因此，研 究 蔬 菜 的 重 金 属 污 染 与 治 理 对 于 人 类 的健康和蔬菜安全 生 产 非 常 重 要，本 文 对 蔬 菜 的 重 金属污染治理措施的研究进展作如下综述。
1 土壤重金属污染现状与来源
土壤 是 植 物 体 内 重 金 属 的 重 要 来 源，重 金 属 污 染可改变土壤理化 性 质，直 接 或 间 接 地 土 壤 生 态 环 境 ，故 而 了 解 土 壤 中 重 金 属 污 染 情 况 ，可 对 蔬 菜 重 金 属污染 的 认 识 有 一 定 现 实 意 义［4］。 有 关 资 料 表 明 我国土壤 重 金 属 污 染 现 状 不 容 乐 观，2013 年 宋 伟 等［6］通过检 索 近 千 篇 文 献、涉 及 全 国 31 个 省 份 和 346 个地级市 的 数 据，推 断 出 我 国 约 1 /6 的 耕 地 受 到不同程度的重金 属 污 染，数 据 显 示 出 以 中 部 地 区 污 染 概 率 最 高 ，东 西 部 低 的 情 况 ，分 析 认 为 这 可 能 与 中部地区煤炭和金属矿场以及开采相关。根据污染 程 度 将 耕 地 分 级，属 清 洁、尚 清 洁 土 壤 的 比 例 83． 34% ，轻污染、中污染、重污染比例分别为 14． 49% 、 1． 45% 、0． 72% 。对比重金属元素，镉元素被认为是 耕地重金属污染中 最 主 要 的 元 素，污 染 发 生 概 率 达 到 25． 20% 。