富硒土壤重金屬污染研究進(jìn)展

孫協(xié)平，謝永紅，胡佳羽，陳元平，王 武，史文景

（重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所，重慶 401329）

硒是人體必須的微量元素，在抗氧化、抗衰老、防癌和抗癌方面有顯著的作用[1]。中國是一個缺硒大國[2]，發(fā)展富硒農(nóng)產(chǎn)品既能夠滿足全民補(bǔ)硒的需求[3]，又能促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。然而隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的發(fā)展，土壤重金屬污染問題也越來越嚴(yán)重[4]，重金屬對作物的毒害主要表現(xiàn)為抑制植物生長、降低作物產(chǎn)量，更嚴(yán)重的是會增加可食部位重金屬含量，這將會直接危害人類健康[5-6]。因此，研究富硒地區(qū)土壤重金屬含量的情況對富硒農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)有重要的意義。

1 我國富硒地區(qū)的分布情況

硒是一種稀有的分散元素，在自然環(huán)境中分布并不均勻，因而在世界范圍內(nèi)形成了不同的富硒區(qū)和缺硒帶。我國從東北向西南直至西藏高原構(gòu)成了一條缺硒帶，它包括東北的暗棕壤、黑土，黃土高原的褐土、黑壚土，川滇的紫色土、紅褐土、紅棕壤以及西藏高原東部和南部的亞高山草甸土等[7]。

土壤中的硒的來源有：成土母質(zhì)、化學(xué)肥料、大氣沉降、灌溉水、農(nóng)用石灰等[8]。一般來講，成土母質(zhì)是決定土壤硒含量的關(guān)鍵因素。Blazina 等[9]根據(jù)土壤硒含量分為4個區(qū)：土壤硒含量≤0.1 mg/kg 地區(qū)為缺硒地區(qū)；0.1～0.2 mg/kg 為低硒地區(qū)；0.2～0.4 mg/kg 為正常硒含量地區(qū)；>0.4mg/kg 為高硒地區(qū)。富硒地區(qū)一般指的是土壤硒含量高于0.4 mg/kg，目前國內(nèi)報(bào)道的富硒地區(qū)主要有湖北恩施、重慶江津、安徽池州、陜西紫陽、浙江寧波、江西北部灣地區(qū)、貴州開陽、海南東北部以及青海東部、新疆石河子、瑪納斯、呼圖壁和沙灣地區(qū)等地[10-14]。由此可以看出我國硒富集地主要集中在南方和西北地區(qū)（圖1）。

圖1 我國土壤硒含量分布[9]

2 土壤重金屬含量現(xiàn)狀

土壤重金屬含量狀況直接影響到農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全。農(nóng)田土壤重金屬污染主要來源于大氣沉降、污水農(nóng)灌、農(nóng)用物資施用（化肥、農(nóng)藥、地膜等）和固體廢棄物堆放等[15]。隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的發(fā)展，農(nóng)田重金屬問題日益突出。宋偉等[4]依據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB15618-1995）》Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)對我國138個典型區(qū)域耕地土壤重金屬污染進(jìn)行分析，得出我國耕地土壤重金屬污染概率約16.67%，且鎘的污染概率為25.20%。曾希柏等[16]指出，我國農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)農(nóng)田重金屬含量基本安全，但是重金屬累積趨勢明顯，特別指出采礦區(qū)和冶煉區(qū)周邊及部分城郊地區(qū)等高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域農(nóng)田重金屬超標(biāo)較為嚴(yán)重。

由于農(nóng)田立地條件以及重金屬來源因素較多，導(dǎo)致不同地區(qū)土壤重金屬含量有一定的差異。郭朝暉等[17]對湖南省湘江中下游的219個農(nóng)田土壤樣品進(jìn)行重金屬含量分析，指出農(nóng)田土壤和菜地土壤中鎘、砷、銅、鎳、鉛和鋅的含量超過《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB15618-1995）》Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)，并指出湘江中下游的土壤重金屬污染的潛在風(fēng)險(xiǎn)值得關(guān)注。梁烜赫等[18]通過對吉林省26個縣（市）97個農(nóng)田土壤樣品進(jìn)行重金屬含量的測定，結(jié)果表明農(nóng)田土壤重金屬含量超過上述土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ級的共計(jì)6個樣品涉及鎘、銅兩種重金屬，土壤總體污染等級為清潔。

3 富硒土壤存在重金屬威脅

大量研究表明，土壤硒與重金屬之間有一定的伴生關(guān)系。各種因素導(dǎo)致的農(nóng)田土壤重金屬積累量增加，使富硒地區(qū)存在較大的重金屬威脅。目前有些富硒地區(qū)已經(jīng)存在重金屬含量超標(biāo)，而有些富硒地區(qū)重金屬含量較低，存在潛在危害。沈燕春[10]研究表明安徽池州富硒地區(qū)硒均值大于0.589 mg/kg，土壤重金屬鎘與土壤硒水分空間分布較為一致，并指出富硒地區(qū)重金屬污染評價(jià)中多數(shù)樣品受到一定程度的重金屬協(xié)同污染，但處于輕度污染范圍。張運(yùn)強(qiáng)等[19]對浙江金華富硒地區(qū)（土壤硒含量：0.67～0.90 mg/kg）菜地重金屬污染程度進(jìn)行綜合評判，指出該區(qū)土壤重金屬污染程度：鎘>鉛>鋅>銅，輕度污染占31%，中重度污染占30%。李慧等[11]測量湖北恩施富硒茶葉硒與土壤重金屬的關(guān)系研究指出，土壤重金屬鎘的含量為0.2～0.45 mg/kg，中酸性土壤鎘的臨界值是0.3 mg/kg，對于茶園來說土壤鎘含量略有超標(biāo)。巴西58個土壤樣分析土壤硒含量為0.08～1.61 mg/kg，且硒含量與土壤pH 值和金屬鋁的含量相關(guān)[20]。然而，宋明義等[12]指出特殊的地形地貌、母巖風(fēng)化物質(zhì)搬運(yùn)條件以及有利的土壤理化性質(zhì)等條件，使得浙江典型富硒地區(qū)土壤中重金屬較少，但是該地區(qū)硒與重金屬的形態(tài)分析中表明成土母巖中與硒伴生的重金屬汞、鎘、鉛、砷等含量較高。此外，耿建梅等[21]研究表明硒含量高的稻田土壤主要集中在海南東北部的海口及其周邊的澄邁、定安、文昌和瓊海，東南部的萬寧和保亭，重金屬含量較低，可以種植富硒水稻。但是海南稻田土壤硒與重金屬汞、鎘、鉛和砷呈極顯著或顯著正相關(guān)，應(yīng)加強(qiáng)研究稻田土壤硒與重金屬的有效性以及相互作用。

4 硒與重金屬的關(guān)系

人體積累過多的重金屬會誘發(fā)肝癌、肺癌和胃癌等病癥[22]。硒是人體和動物的必須微量元素，吃富硒食品能夠降低動物體內(nèi)的重金屬的毒害作用。硒主要通過提高抗氧化能力水平來增強(qiáng)人體免疫作用。陳兵[23]研究表明，在慢性腎功能衰竭患者中鎘含量相對較高，而硒缺乏比較普遍。林海等[24]研究表明硒、鋅能夠拮抗體內(nèi)的鎘毒性，對鎘中毒的防護(hù)與干預(yù)性清排具有積極作用。黃莉[25]通過對綿陽口服醋酸鉛和氯化鎘溶液后注射亞硒酸鈉，其血液學(xué)指標(biāo)的變化表明硒能夠減輕鉛鎘毒性。

硒是植物有益微量元素，也是非必需元素。大量研究表明，低濃度的硒能夠抑制重金屬的吸收、起到拮抗作用，高濃度的硒促進(jìn)重金屬的吸收、起到協(xié)同的作用。高揚(yáng)等[26]研究硒鉛混合液對大蒜根尖有絲分裂的影響，結(jié)果表明鉛濃度較低時，硒對鉛的拮抗作用明顯；當(dāng)鉛濃度高時，硒協(xié)同抑制了有絲分裂指數(shù)。同時，在硒汞互作中，硒與土壤中的汞形成難溶的HgSe 復(fù)合物沉淀，抑制植物對汞和硒的吸收[27]。施用硒肥能夠通過增加蛋白質(zhì)的積累，如提高谷酰基激酶活性和降低脯氨酸氧化酶的活性，減緩鉛毒害導(dǎo)致的活性氧脅迫[28]。鐵梅等[29]研究表明，土壤硒濃度低于1.5 mg/kg 時對鎘有拮抗作用；在高濃度的硒處理下，小麥根系對銅和錳的吸收積累量各增加12%～24%和30%～35%[30]。

5 展 望

總之，無論在富硒地區(qū)還是非富硒地區(qū)，重金屬都會伴隨著土壤-生物系統(tǒng)的遷移進(jìn)入人體，進(jìn)而對人體健康產(chǎn)生一定影響。然而，隨著土壤硒含量的增加，土壤硒將協(xié)同重金屬進(jìn)入作物體內(nèi)，促進(jìn)重金屬在作物中積累，進(jìn)而對農(nóng)產(chǎn)品的安全產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。因此，建議富硒地區(qū)必須時刻關(guān)注重金屬的潛在危害性。除了定期測量土壤重金屬的含量之外，也要杜絕使用不合格的農(nóng)藥、化肥等農(nóng)資用品、杜絕用污水灌溉農(nóng)田等人為因素導(dǎo)致的土壤重金屬積累。對于富硒地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)重金屬含量超標(biāo)問題，除了采取正常的防御措施來防止其惡化外，應(yīng)采取土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)進(jìn)行土壤修復(fù)，如物理化學(xué)修復(fù)、植物修復(fù)、微生物修復(fù)等措施。

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