我國蔬菜重金屬污染現狀及防控措施

郭愛珍，陳斌，程曼，向云

（1.山西省農業科學院現代農業研究中心，山西太原030031；2.山西省農業科學院試驗研究中心，山西太原030031；3.山西省農業科學院農業環境與資源研究所，山西太原030031；4.山西省環境科學研究院，山西太原030000）

我國蔬菜重金屬污染現狀及防控措施

郭愛珍1，陳斌2，程曼3，向云4

（1.山西省農業科學院現代農業研究中心，山西太原030031；2.山西省農業科學院試驗研究中心，山西太原030031；3.山西省農業科學院農業環境與資源研究所，山西太原030031；4.山西省環境科學研究院，山西太原030000）

隨著工業化的發展和城市化的深入，蔬菜重金屬污染已嚴重威脅到人們的食品安全。就蔬菜重金屬污染這一問題，綜述了我國各地區蔬菜重金屬污染現狀，針對蔬菜重金屬污染提出了一系列科學、有效的防控措施以及后續的研究展望，為有效解決我國蔬菜重金屬污染問題提供技術指導，為我國蔬菜的無公害生產過程提供科學依據。

重金屬污染；蔬菜；防控措施

蔬菜含有豐富的膳食纖維、維生素以及礦物質等，是城鄉居民消費的主要食品，也是十分重要的經濟作物。隨著社會的發展以及人們生活水平的提高，蔬菜產業是近幾年我國綠色食品發展最快的產業之一。然而，蔬菜的食用安全是倍受人們關注的問題，其中，蔬菜重金屬污染是蔬菜食用安全所面臨的主要問題。菜地大多數集中分布在城鎮近郊，易受到工、礦、“三廢”、交通工具、城市廢棄物以及肥料農藥等重金屬污染源的污染。隨著現代工業的發展，環境污染加劇，土壤和水體中的重金屬污染問題嚴重，重金屬經過各種途徑進入農業生態系統，引起蔬菜中重金屬含量超標甚至嚴重富集，食用重金屬污染的蔬菜會對人們的身體造成非常大的危害，這種危害具有一定的隱蔽性和潛伏期，不易察覺。因此，在我國各地區全面開展蔬菜重金屬污染現狀的深入調查，力求使蔬菜重金屬污染問題得到預防和控制，阻止重金屬進入食物鏈，對保護人們身體健康具有非常重要的現實意義。

本研究綜述了我國各地區蔬菜的重金屬污染現狀，并針對性地提出現實可行的防控措施，力求使蔬菜重金屬污染不威脅到食品安全，以期為我國蔬菜安全生產提供科學指導。

1 蔬菜重金屬污染來源

重金屬是密度大于5×103kg/m3的一組金屬元素，其中包括鎘、汞、鉛、砷、鉻等多種重金屬元素。工業革命和工業發展對重金屬需求量的增加，導致大量重金屬元素釋放到生物圈中，存在于大氣、土壤和水體中，并在3個環境要素之間進行相互遷移，造成間接污染。較低濃度的重金屬就會對生物體造成危害，重金屬污染在食物鏈中的積累更是非常危險的。人類和動物的生理過程中無法自然排泄所吸收的重金屬，汞、鎘、鉛、銅等重金屬會通過食物鏈在人體中大量富集，長期低水平的吸收會對人體健康存在潛在的威脅[1]。然而，重金屬污染又表現出難治理性，清除重金屬非常困難，因此，其對生物的影響和危害是人們更為關注的問題。

一般而言，重金屬主要通過以下2個途徑進入蔬菜：土壤中重金屬通過土壤溶液被植物所吸收，大氣中重金屬通過植物葉片吸收，蔬菜中的鎘、汞、鋅、銅主要來自土壤，而鉛、砷則主要來源于大氣飄塵。土壤中重金屬污染主要來源于城市污泥的二次利用、含重金屬元素的污水灌溉、化肥和農藥的不合理使用、開礦冶煉、未經無公害處理的固體廢棄物排放等，導致大量鉛、砷、鎘等重金屬進入到農作物生長的土壤中。這些重金屬會通過蔬菜的同化作用，在蔬菜的葉、根、莖和瓜果中積累。另外，大氣沉降也是土壤重金屬污染的重要來源，主要包括工業生產活動排出的大量廢氣、粉塵以及交通運輸中汽車尾氣的排放等。

2 我國蔬菜重金屬污染現狀

近5 a來，全國各省、市相繼開展了蔬菜重金屬污染現狀的調查研究，同時也對重金屬在環境中的遷移規律、存在形態、環境容量以及在植物體內的富集情況開展了相關研究，以期獲得解決蔬菜重金屬污染問題的有效途徑?，F將2011年以來所報道的各地區蔬菜重金屬污染狀況加以綜述，以期反映目前我國蔬菜重金屬污染的區域分布現狀和特征，為預防和控制蔬菜重金屬污染提供基礎數據。

2.1 華東地區蔬菜重金屬污染現狀

龔夢丹等[2]2015年對杭州市菜地蔬菜重金屬污染進行評價以及健康風險分析，結果表明，杭州市根莖類和茄果類蔬菜存在相對嚴重的重金屬污染，源于鉛、鉻、鎘的共同污染或鉛污染；葉菜類整體上相對安全，少數葉菜類中重金屬達輕度污染水平，主要是銅、鋅、鉻的共同污染所致，蔥蒜、瓜果及豆類蔬菜基本處于安全狀態。趙長盛等[3]對濟南市主要市售蔬菜的重金屬污染狀況進行了調查和評價，結果表明，除葉菜類和根菜類鉛的綜合污染指數高于0.7以外，其他蔬菜的綜合污染指數均小于0.7，沒有受到重金屬污染。陳衛偉[4]對福建省海峽西岸城郊13種蔬菜中汞污染情況進行調查，結果發現，春菜、芹菜、萵苣莖、萵苣葉、薺菜、姜、花菜、小白菜、包菜、油菜、包菜根（含沙、土）、白菜根（含沙、土）、萵苣根（含沙、土）中汞含量的平均值分別為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，均高于國家標準，該區域的蔬菜中存在汞污染。朱蘭保等[5]于2014年對安徽省蚌埠市蔬菜中重金屬污染程度和食用安全性進行評價，結果發現，蚌埠市蔬菜中除鉛以外，鉻、鎘、砷、汞平均值均低于蔬菜衛生標準，空心菜的鉛元素為輕污染，其他蔬菜各元素為清潔水平。王艷莉等[6]在2014年對南京市農貿市場中不同類型蔬菜重金屬進行測定，結果發現，豆類蔬菜中蠶豆汞含量最高，超過國家標準12.40倍，葉菜類蔬菜中重金屬污染較嚴重，大蔥的汞含量最高，超過國家標準19.30倍，市售蔬菜除少數受到重金屬汞污染外，其余蔬菜重金屬鉛、總汞和鉻含量均在安全級別。王曉慧[7]對上海市郊區蔬菜生產地的蔬菜重金屬分析認為，日常通過蔬菜攝入砷元素略有超標，其他元素尚安全?？梢钥闯?，我國華東地區蔬菜存在不同程度的重金屬污染，不同省份污染源不同，福建省和江蘇省蔬菜主要為汞污染，山東省存在鉛污染，浙江杭州則存在鉛、鉻、鎘的共同污染，上海市蔬菜則存在砷污染的風險。

2.2 華南地區蔬菜重金屬污染現狀

根據以往報道，我國華南地區蔬菜主要存在鉛、鎘污染。聞劍等[8]2013—2014年對廣東省21個城市的蔬菜種植基地的蔬菜進行檢測，結果發現，重金屬污染主要以鉛和鎘為主，其中，葉菜類蔬菜存在鉛污染，茄果類蔬菜存在鎘污染。何玉生等[9]對?？谑兴拇笫卟嘶厥卟酥亟饘俜e累及污染狀況進行了評價，結果發現，4個蔬菜基地中，青菜、油菜、小白菜、大白菜、生菜、芹菜、番茄均受到輕度鉛污染，油菜、青菜、小白菜、番茄、生菜、大白菜的重金屬污染均處于警戒級水平，芥菜、薯葉菜、空心菜、辣椒、苦瓜的重金屬屬于安全水平。

2.3 華中地區蔬菜重金屬污染現狀

范曉遠等[10]對鄭州南大學城12種市售蔬菜的重金屬污染狀況進行檢測和評價，結果發現，所檢測的蔬菜中鉻、鎘、鉛、銅的超標率分別為33.3%，41.7%，100%，91.7%，主要表現為鉛污染，重金屬綜合污染指數均高于3.0，其中，8個品種為重度污染，其他4個品種則屬于中度污染。袁列江等[11]對湘江長沙段葉菜類蔬菜鋅、銅、鉛和鎘的污染情況進行調查分析，結果表明，葉菜類蔬菜中4種重金屬積累量由大到小依次為：鋅＞銅＞鉛＞鎘，屬于重度污染的占26.67%。萬田英等[12]對武漢鋼鐵公司周邊地區土壤和蔬菜重金屬進行分析，結果發現，菜地土壤重金屬污染達到中或重污染指數，包菜、竹葉等野菜類及苦瓜中重金屬含量較高，豆類較低。由以上得知，我國華中地區所報道的區域蔬菜重金屬污染達中度或重度污染，蔬菜重金屬污染問題非常嚴重，亟待解決。

2.4 西南地區和東北地區蔬菜重金屬污染現狀

我國西南地區和東北地區的蔬菜重金屬狀況的報道相對較少，但也存在區域重金屬污染。李江燕等[13]對云南省個舊市大屯鎮的蔬菜重金屬污染進行全面調查和評價，結果發現，蔬菜重金屬綜合污染指數從大到小依次為鉻、鉛、鋅、銅，其中，鉻和鉛污染較嚴重。張宇燕等[14]研究表明，重慶市主要城區所售蔬菜中39.2%已受到重金屬污染，其中，15.7%的蔬菜處于重度污染，汞、鉛、鉻是主要污染元素。羅曉梅等[15]研究發現，成都地區蔬菜的重金屬污染中鉻和鉛污染嚴重，鉻、鉛超標率分別為29.4%，22.0%，砷和汞則均無超標現象。

2.5 華北地區蔬菜重金屬污染現狀

華北地區蔬菜重金屬污染主要表現為鉻污染和鉛污染，北京市、天津市以及河北的蔬菜均存在不同程度的輕污染。杜景東等[16]2014年對北京市10個郊區縣25種蔬菜重金屬進行測定，結果發現，蔬菜中鉻、鎘、銅和鋅的平均含量是0.210，0.0123，1.034，3.343 mg/kg，均未超過我國食品污染物限量標準，但根莖類鉻含量均值超過限量標準，部分生菜樣品的鉻含量也有超標，蔬菜重金屬綜合污染指數在安全級別之列，其中，鉻為輕污染，鎘、銅和鋅為優良。宇妍[17]2013年報道，天津市郊所種植的蔬菜整體安全性良好，僅部分樣品的鉛含量超過限定標準。任艷軍等[18]對秦皇島市蔬菜市場5類37種蔬菜共計518份蔬菜樣品砷、鉻、鎘、銅、鎳、鉛、鋅7種重金屬元素的污染狀況和對城市居民攝食蔬菜導致的健康風險進行分析，結果發現，12.17%的蔬菜樣品重金屬質量比超過限量標準，鉻和鎘是主要的污染元素，23.75%的蔬菜均受到不同程度的重金屬污染，其中，重度污染占3.09%，中度污染占3.47%，輕度污染占17.18%，處于警戒限的蔬菜占總體的16.22%。

2.6 西北地區蔬菜重金屬污染現狀

目前我國西北地區蔬菜重金屬污染較少，基本上屬清潔型，不存在蔬菜重金屬污染的威脅。馮玉蘭等[19]對蘭州市市售的8種蔬菜中銅、鋅、鎳、鉛、鉻進行檢測并對其所引起的健康風險進行了評價，結果發現，葉菜類蔬菜5種重金屬含量均高于瓜果類和根莖類，但蔬菜中重金屬含量所引起的健康風險較低，低于國際防輻射協會的標準。任金萍[20]研究表明，甘肅省平涼市地產辣椒、胡蘿卜、山藥、馬鈴薯、番茄、甘藍和黃瓜7種蔬菜重金屬殘留均符合無公害和綠色限量標準，芹菜和大白菜僅符合無公害限量標準。聶曉玲等[21]2015年對陜西省市售10種主產蔬菜中鉛、鎘、汞、砷進行測定，研究表明，陜西省主產蔬菜中鉛、鎘、汞、砷的污染程度較低。豇豆中鉛單項污染指數達到警戒線水平，鎘、汞、砷含量在安全范圍內，其余9種蔬菜中鉛、鎘、汞、砷的含量均在安全值范圍內，4種重金屬超標率依次為：汞＞鉛＞鎘＞砷。王雅瓊等[22]2014年對青海省西寧市市售蔬菜中重金屬進行調查分析，結果表明，西寧市市售蔬菜中砷、鉛、汞、鉻、鎘的重金屬污染指數較低，達到了國家無公害蔬菜的安全標準。

2.7 全國部分城市蔬菜重金屬污染現狀

袁思平等[23]2013年對天津、拉薩、西安、成都、廣州、沈陽、上海、惠州、長沙、洛陽10個大中城市蔬菜中重金屬污染進行綜合評價，并加以排序，結果發現，各大中城市蔬菜均受到不同程度的重金屬污染，綜合污染指數由大到小依次為：天津＞拉薩＞西安＞成都＞廣州＞沈陽＞上海＞惠州＞長沙＞洛陽，重金屬污染元素進行排序為：鎘＞砷＞鉛＞鉻＞鎳＞汞＞銅＞鋅。

由以上近5 a對各省、市蔬菜重金屬現狀的調查結果可知，針對我國大部分省份蔬菜重金屬污染，研究者們做了很多區域性的調查分析，由此可以看出，我國蔬菜重金屬污染的輻射面非常大，除西北地區，其他區域蔬菜均存在不同程度的重金屬污染，在不同區域中主要污染元素各異，局部地區蔬菜重金屬污染已嚴重威脅到人們的食品安全。

3 蔬菜重金屬污染的防控措施

由于蔬菜重金屬污染呈現出潛伏性、地域性、長期性、難治理性等特點，因此，急需全面系統地開展蔬菜重金屬污染現狀的調查、分析和評價，并制定有效、可行的防控措施，以全面降低和控制蔬菜重金屬污染的不斷蔓延，保證蔬菜生產和食用的安全。筆者結合已有研究，貫穿“預防為主、防治結合、綜合治理”的環境保護方針，歸納出以下防控措施。

3.1 調整生產布局，合理規劃蔬菜生產基地

鑒于目前我國蔬菜重金屬污染輻射面之廣，需在全國范圍內進行蔬菜重金屬污染調查，并進行健康風險評估。在遠離工廠礦區、交通主干線、垃圾場等場所，選擇土壤、水體、大氣等主要環境因素中重金屬含量符合國家相關標準的地塊作為蔬菜生產基地，并確保后續生產過程中周邊不存在潛在的重金屬污染源，切斷各環境要素中重金屬進入食物鏈的可能。因此，在全國范圍內高標準、高要求地建設無公害蔬菜生產基地，是防止蔬菜重金屬污染的首要條件。

另外，針對城郊菜地蔬菜重金屬污染情況，應調整生產布局、植樹造林、控制汽車廢氣的擴散與污染蔬菜。城郊農業鉛污染的總體分布基本呈現以城市為中心的環帶結構，與城郊菜地的環帶布局相吻合，特別是葉菜類蔬菜，大多栽培在公路線最密集的市區邊緣，污染最為嚴重。應將環狀布局的蔬菜種植改為遠離公路的等角線種植，以減輕汽車尾氣的鉛污染；也可以通過種植防護林來減輕污染，并利用風向、地形等自然條件減輕鉛污染[24]。

3.2 蔬菜重金屬污染的農藝調控

在菜園土壤重金屬高背景值區或重金屬輕、中度污染區，可選擇性地種植一些重金屬吸收量較少的蔬菜，并配合調節pH值等農藝措施，降低土壤中重金屬的生物有效性，減少土壤中重金屬向蔬菜尤其是食用部分的轉移，從而達到無公害生產的要求。具體措施有：（1）控制和消除重金屬污染源。蔬菜生產過程中合理施肥，減少含鉛農藥、化肥的使用量；控制菜地污水灌溉和施用污泥；慎用固體廢棄物、工業廢棄物、生活垃圾等，或將外源農業生產物質經無害化處理并符合標準后再用于蔬菜生產中。（2）根據不同蔬菜對重金屬富集的差異，合理調整蔬菜的生產布局。針對區域的主要污染元素，選擇可食部分低積累重金屬的蔬菜作物或對污染重金屬有強抗性的蔬菜品種進行栽培，并合理安排蔬菜茬口進行輪作，繼而使生產的蔬菜達到或接近食用衛生標準。（3）增施有機肥，通過培肥土壤增加其有機質含量。土壤有機質會通過與重金屬元素進行絡合來降低土壤中重金屬的移動性和生物有效性；或利用蔬菜換茬間隙，插種速生夏綠肥如田箐等，對增加土壤有機質和改土增產均有良好效果，且可以有效降低蔬菜對某些重金屬的吸收。（4）改變耕作制度。土壤中重金屬的活性受氧化還原情況的影響，可通過改變土壤溫度和濕度，調節其氧化還原電位減少重金屬污染，譬如深翻晾垡、將鉻污染的旱作改為水田，將砷污染的水田改為旱作[25]。

3.3 菜地重金屬污染的修復技術的開發和應用

對于存在嚴重重金屬污染的菜地應及時進行綜合治理，一方面消除蔬菜重金屬污染的安全隱患，另一方面保護土地資源，優化農田土壤生態環境。目前，可用于農田土壤修復措施主要有農業工程措施、化學修復措施、物理修復措施及生物修復措施。

3.3.1 農業工程修復措施農業工程修復措施主要包括客土、深耕和工程去除等?？屯辆褪窃谖廴就寥郎细采w新土；深耕即上下翻動使上下層土壤充分混合或將上層污染土壤通過深耕翻到土壤底層，使得表層土壤重金屬的含量降級達到標準。農業工程修復措施適合于較重污染地區，但操作成本較高，且容易破壞土體自身結構。

3.3.2 化學修復措施其主要是施用土壤改良劑，在受重金屬污染的土壤中施加碳酸鈣、生石灰、硅酸鈣、沸石等石灰性物質來提高土壤pH值，增加土壤有機質和黏粒的含量，從而降低土壤中重金屬的生物有效性。

3.3.3 物理修復措施物理修復措施主要有電動修復和熱處理。電動修復主要是利用插入土壤中的2個電極在污染土壤兩端加上低壓直流電場，在電化學和電動力學的復合作用下，使重金屬在電極附近富集或被回收利用，從而達到清潔土壤的目的。熱處理主要適用于易揮發的重金屬和汞等，即通過直接或間接地進行熱交換，使重金屬從污染土壤中得以揮發或分離的過程，但該法易使土壤有機質和結構遭到破壞而不能被再次利用，且揮發的汞蒸氣等污染元素會因為收集措施不完善易進入大氣中形成二次污染。電動修復和熱處理都是原位修復技術，修復速度雖快但操作過程復雜，成本較高。

3.3.4 生物修復措施其主要包括動物修復、植物修復、微生物修復，即利用植物、動物或微生物的生命代謝活動，對土壤中的重金屬進行固化、分離、降解和富集。動物修復主要利用土壤中的某些低等動物（大多利用蚯蚓、鼠類等）吸收和富集土壤中超標重金屬，進而在一定程度上降低污染土壤重金屬含量。植物修復是利用特定植物對土壤中重金屬的吸收、轉化和清除，從而實現土壤重金屬降解以及生態恢復的治理目標。微生物修復是利用土壤中原有微生物或外源接種微生物降解（代謝）土壤中重金屬，微生物修復過程中還可通過添加營養物質、氧氣以及酶等增強其生物降解的效果。

在農用地重金屬污染土壤修復過程中，綠色、可持續的修復措施的應用才能避免形成土壤生態環境的二次污染。因此，對多種重金屬共同污染土壤的修復，可以協同2種或2種以上的修復方法，克服單項修復措施的局限性，實現對多種重金屬污染的共同修復。

4 小結與展望

近幾年的多項研究表明，我國除西北地區外，其他地區均存在不同程度的蔬菜重金屬污染問題，蔬菜重金屬污染輻射面積大，已嚴重威脅到各地區人們的食品安全。因此，應在全國范圍內系統、全面地開展蔬菜重金屬污染的調查和研究，建立無公害蔬菜種植基地，積極預防蔬菜重金屬污染；并采取適宜的農藝調控措施，合理控制重金屬污染，有效控制重金屬向蔬菜的轉移，并獲得較好的經濟和生態效益；對于重度重金屬污染，利用修復技術進行綜合治理，以達到無公害生產的目的。在蔬菜重金屬污染控制研究方面則應該加強以下幾個方面的研究：（1）結合GIS（地理信息系統）、RS（遙感）、GPS（全球定位系統）等地理信息技術，在全國范圍進行土壤重金屬污染調查，研究菜地土壤的分布和空間變異，以更好地建設無公害蔬菜生產基地。（2）開展土壤重金屬及其向食物鏈傳遞的定量研究，對不同種類和品種蔬菜生產過程中重金屬的轉移規律進行深入探討，為合理規劃蔬菜生產布局提供科學依據和數據支撐；同時篩選和培育低吸收重金屬的蔬菜品種，為蔬菜生產提供更多安全的蔬菜種質資源。（3）加強蔬菜生產過程中的學科交叉與協作。譬如將蔬菜生產過程中低吸收重金屬蔬菜種質資源的選育、種植過程中重金屬的農藝控制、重金屬污染修復措施的合理使用等配合，多方控制蔬菜重金屬污染，確保蔬菜生產的食用安全。

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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

山西省農業科學院博士研究基金項目（YBSJJ1205）

郭愛珍（1973-），女，山西運城人，助理研究員，主要從事設施作物水肥研究工作。程曼為通信作者。