不同流域土壤中重金屬富集現(xiàn)狀及其對食品安全的影響

楊夢昕 關(guān)紅艷 唐昭 付晶晶

摘 要：我國重金屬污染問題備受關(guān)注，土壤中重金屬富集對農(nóng)業(yè)和人體健康有重要影響。本文通過對比不同地區(qū)流域土壤重金屬的富集情況和特點(diǎn)，分析了土壤重金屬污染對食品的影響，并探討了土壤中重金屬的來源，為更好地保障我國農(nóng)業(yè)和食品安全發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：土壤;重金屬;食品安全

Current Situation of Heavy Metal Enrichment in Soil of Different River Basins and Its Influence on Food Safety

YANG Mengxin， GUAN Hongyan， TANG Zhao， FU Jingjing*

（Guangxi Medical College， Nanning 530000， China）

Abstract： Heavy metal pollution has attracted much attention in China， and the accumulation of heavy metals in soil has an important impact on agriculture and human health. By comparing the enrichment and characteristics of soil heavy metals in different watershed areas， the influence of soil heavy metal pollution on food was analyzed， and the sources of heavy metals in soil were discussed， in order to better guarantee the development of agriculture and food safety in China， and some suggestions were put forward.

Keywords： soil; heavy metal; food safety

重金屬可以在人體內(nèi)積累，達(dá)到一定閾值會對人體健康造成危害，重金屬污染影響著我國食品質(zhì)量與安全[1]。土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，其質(zhì)量對農(nóng)業(yè)乃至社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。土壤在成土過程中，受到人們生產(chǎn)和生活活動的影響，使得進(jìn)入土壤中的污染物數(shù)量和速度超出了土壤自身的凈化能力，造成污染物積累，導(dǎo)致土壤肥力降低，作物生長受影響，尤其是重金屬污染，其毒性和難降解性是土壤大面積污染的重要原因[2]。

研究表明，土壤中重金屬富集與農(nóng)作物中重金屬含量有一定相關(guān)性[3]。土壤中重金屬富集對農(nóng)業(yè)和人們的健康有重要影響，許多學(xué)者對我國各流域土壤重金屬富集情況進(jìn)行了研究和評價(jià)。

1 不同地區(qū)流域土壤重金屬富集情況

我國河流湖泊眾多，不同地區(qū)分布的流域環(huán)境狀況也不盡相同，流域周邊土壤中重金屬富集情況也有差異。

1.1 東北地區(qū)流域土壤重金屬富集情況

東北地區(qū)的主要水資源是松花江，該流域生態(tài)系統(tǒng)的保障對東北地區(qū)有重大意義。2016年研究人員對松花江表層沉積物重金屬進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其中Hg富集指數(shù)最高，其次是Cd和Zn，屬于中度富集;且重金屬污染多集中于吉林省江段，其含量從吉林段至黑龍江段逐漸降低;松花江流域吉林段灌區(qū)土壤中主要風(fēng)險(xiǎn)因子也是Hg和Cd[4-5]。2016年李嬌等[6]對松花江大支流——拉林河流域土壤重金屬污染情況進(jìn)行分析，結(jié)論表明研究區(qū)土壤主要的重金屬污染元素為Cd和Hg。沈陽市細(xì)河流域農(nóng)田土壤中Hg和Cu污染最嚴(yán)重，達(dá)重度污染[7]。

1.2 西北地區(qū)流域重金屬富集情況

甘肅省白銀市因礦設(shè)企、因企設(shè)市，該市企業(yè)生產(chǎn)的含有重金屬的廢水隨東大溝排入黃河，因此于2012年啟動了重金屬治理工程。2017年有學(xué)者對甘肅省白銀東大溝流域農(nóng)田土壤重金屬富集情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)Cd是其中最重要的污染元素[8];2021年張雅然等[9]對青海湖中沉積物重金屬分布進(jìn)行研究，其中As和Cd富集程度最高，均超出環(huán)境背景值;伊犁河谷是新疆最濕潤的地區(qū)，且農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)。有學(xué)者對新疆伊犁河流域土壤中重金屬含量空間分布，表明As、Cu和Pb為重度污染[10]。青海的沱沱河流域土壤中Cd富集程度較高[11]。

1.3 華東地區(qū)流域土壤重金屬富集情況

華東水系有黃河、淮河、長江及錢塘江4大水系，此外還有太湖、洪澤湖、鄱陽湖等主要湖泊。2018年7月肖武等[12]對安徽省巢湖流域（長江水系下游湖泊）典型農(nóng)田土壤進(jìn)行重金屬富集研究，發(fā)現(xiàn)該地土壤主要受到Hg、Cd污染，且最嚴(yán)重的污染區(qū)主要位于距離鐵路較近的西部;有研究表明，江西崇義縣小江流域兩岸農(nóng)田土壤中Ni、Cu、Zn、As和Cd污染嚴(yán)重，沉積物中As和Cd的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度極大[13];常州市內(nèi)太滆運(yùn)河流域農(nóng)田土壤中Pb和Cd的點(diǎn)污染源現(xiàn)象較為明顯[14];福建省九龍江流域As超標(biāo)較嚴(yán)重[15]。劉靳等[16]對黃浦江流域重金屬富集情況進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)黃浦江沉積物中污染最嚴(yán)重的是Cd，其次為Pb、Zn和Cu，且污染區(qū)域主要集中于江下游。

1.4 華南地區(qū)流域土壤重金屬富集情況

華南地區(qū)流域主要為珠江，珠江流域是我國農(nóng)業(yè)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)之一。2018年，宋波等[17]對廣西西江流域（珠江水系干流之一）農(nóng)田土壤重金屬含量進(jìn)行研究分析，結(jié)果顯示該區(qū)域土壤中Cd富集情況最明顯;2016年有學(xué)者對龍江-柳江-西江流域重金屬富集進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)龍江段的重金屬富集最為嚴(yán)重，其中Cd、Sb、Pb和Zn有較強(qiáng)生態(tài)危害[18];賀江水系是珠江一級支流，該流域沉積物中As、Cd具有極強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[19]。

1.5 華中地區(qū)流域土壤重金屬富集情況

據(jù)2021年學(xué)者對湖南省典型流域農(nóng)用土地重金屬污染情況進(jìn)行研究，Cd、As和Pb超標(biāo)現(xiàn)象突

出[20];丁美琪等[5]于2021年對黃河流域河南段進(jìn)行研究，結(jié)果表明該區(qū)域土壤中Cd含量超出國家標(biāo)準(zhǔn);2015年，研究人員對東洞庭湖濕地土壤分析發(fā)現(xiàn)，Cd含量高達(dá)該地土壤背景值7倍[21]。

1.6 西南地區(qū)流域土壤重金屬富集情況

貴州草海是一個(gè)完整的、典型的喀斯特高原濕地生態(tài)系統(tǒng)，屬長江水系。近10年間，該流域受到不同程度的污染。經(jīng)研究，該流域土壤重金屬污染因子是Cd、Zn、Pb和Hg，其中Cd為重度污染[22];珠江流域上游云貴地區(qū)土壤中Cd的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)最高，其次為Hg[23]。

1.7 華北地區(qū)土壤重金屬富集情況

汾河流域?qū)儆邳S河中游，是山西省工業(yè)和農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要地區(qū)。研究者對汾河流域上中下游土壤重金屬富集情況進(jìn)行分析，結(jié)果表明，該流域土壤中Hg的污染程度最為突出[24-25];2015年，有學(xué)者對汾河流域周邊污水灌溉區(qū)土壤重金屬進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)污染危害最嚴(yán)重的同樣是Hg，此外Cd的富集程度也較高[26]。

2 土壤重金屬來源

引起土壤污染的因素有多種，一般分為自然因素和人為因素，不同因素會導(dǎo)致不同重金屬元素的富集。有研究者認(rèn)為，賀江水系沉積物中As、Cd、Cu、Zn和Pb富集的主要因素是魚類養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)活動、污水排放及礦業(yè)開采等人為活動[19];珠三角地區(qū)土壤中Cu、Ni和Cr的富集主要受地質(zhì)影響，而Zn和Cd的富集受地質(zhì)背景和人們活動共同影響，Hg、As和Pb主要受人為活動因素影響[27]。拉林河流域Cd的高富集是由該地區(qū)在糧食種植過程中過量施加化肥和農(nóng)藥殘留所致[6];龍江-柳江-西江流域中Cd、Pb、Zn和Sb的來源于人為因素，如工業(yè)排放、礦山污染以及交通污染[18];2018年，有研究人員運(yùn)用正交矩陣因子分析法對細(xì)河流域土壤中重金屬來源進(jìn)行分析，結(jié)果表明該區(qū)域重金屬污染源中，最主要的因素是工業(yè)污染，占比為36.5%，其次是交通污染和大氣污染，占比為23.5%，農(nóng)業(yè)污染貢獻(xiàn)率占20.8%，最低的是自然成土母質(zhì)背景因素，貢獻(xiàn)率為19.2%[7]。

我國不同地區(qū)的地質(zhì)條件、工農(nóng)業(yè)特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口分布等情況不同，導(dǎo)致了各流域土壤中重金屬主要污染因子存在差異。經(jīng)分析，各地區(qū)流域土壤Cd富集情況普遍。此外，東北、華北和西南地區(qū)流域土壤還受到Hg的污染，西北還存在As污染;華東地區(qū)流域重金屬富集情況最為復(fù)雜，Cd、Hg、As和Pb富集都較為突出，這是由于華東地區(qū)是我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)和工農(nóng)業(yè)發(fā)展較發(fā)達(dá)的地區(qū)，人多地少，大大增加了該地區(qū)重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)。

3 土壤中重金屬富集對食品安全的影響

3.1 土壤中重金屬富集對植物性食品品質(zhì)的影響

重金屬在土壤中-植物系統(tǒng)中的遷移機(jī)制相當(dāng)復(fù)雜，一般情況下，二者含量有一定相關(guān)性，但還與植物的品種、重金屬類型及土壤類型等密切相關(guān)。劉麗[28]通過對空心菜、辣椒、莧菜進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，蔬菜中重金屬含量與土壤有顯著關(guān)系，且蔬菜不同部位對不同的重金屬元素富集和運(yùn)轉(zhuǎn)能力不同，Cd>Cu>Zn>Pb，且瓜果類蔬菜的重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)低于葉菜類。劉強(qiáng)[29]采取單一種植和混合種植兩種模式，對小白菜和菠菜中Cd的積累效應(yīng)進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)混合種植模式促進(jìn)了菠菜對Cd的吸收，加速了菠菜根系分泌物的產(chǎn)生，進(jìn)而活化了土壤中的Cd，促進(jìn)了Cd向菠菜中遷移并積累。徐建明[30]在對長江中下游農(nóng)田土壤-水稻系統(tǒng)中重金屬進(jìn)行監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)，稻米中Cd的超標(biāo)率明顯增加，且與土壤中Cd含量呈顯著正相關(guān);Pb、Hg和As超標(biāo)現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生，但與土壤中相應(yīng)元素含量不存在顯著相關(guān)性。

3.2 土壤中重金屬富集對動物性食品品質(zhì)的影響

土壤對動物的影響并非直接作用，主要是通過影響農(nóng)作物中重金屬的含量，通過食物鏈遷移，進(jìn)而對動物性食品的品質(zhì)造成影響。有報(bào)道指出，Cd對環(huán)境的污染會間接導(dǎo)致周邊豬場的豬產(chǎn)生回腸損傷[31]。周雪萍等[32]研究發(fā)現(xiàn)，Cd會通過飼料進(jìn)入豬的腎臟造成積累，從而導(dǎo)致豬的腎臟中出現(xiàn)Cd污染。

4 結(jié)語與展望

目前，我國不同地區(qū)流域的土壤受到不同種類及不同程度的重金屬污染，其中Cd的污染情況在我國各流域均有體現(xiàn)。大部分地區(qū)受污染的主要原因是人為活動因素，為更好地保護(hù)我國河流及其周邊生態(tài)環(huán)境，為農(nóng)業(yè)和食品安全發(fā)展提供保障，提出以下建議：①應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對受重金屬污染流域的監(jiān)管，嚴(yán)格限制工業(yè)排放、提高人們環(huán)境保護(hù)意識;②建設(shè)無公害農(nóng)作物生產(chǎn)基地，推廣無公害農(nóng)作物種植技術(shù)，減少重金屬對農(nóng)作物質(zhì)量影響;③進(jìn)一步深入對土壤-植物系統(tǒng)重金屬遷移規(guī)律和原理的研究，建設(shè)重金屬低積累作物品種資源庫，制定合理的種植栽培方案。

參考文獻(xiàn)

[1]劉道銀.中國食品中重金屬危害現(xiàn)狀及檢測技術(shù)研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2016，32（19）：194-198.

[2]陳世寶，王萌，李杉杉，等.中國農(nóng)田土壤重金屬污染防治現(xiàn)狀與問題思考[J].地學(xué)前緣，2019，26（6）：35-41.

[3]楊夢昕，付湘晉，李忠海，等.湘江流域重金屬污染情況及其對食物鏈的影響[J].食品與機(jī)械，2014，30（5）：103-106.

[4]劉小雪.松花江干流沉積物中重金屬和多環(huán)芳烴污染特征[D].長春：吉林大學(xué)，2016.

[5]丁美琪，孟昭虹.黃河流域和松花江流域土壤重金屬污染對比分析及防治研究：以河南段背河地和吉林段灌區(qū)為例[J].哈爾濱師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)，2021，37（2）：72-78.

[6]李嬌，陳海洋，滕彥國，等.拉林河流域土壤重金屬污染特征及來源解析[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2016，32（19）：226-233.

[7]寧翠萍，李國琛，王顏紅，等.細(xì)河流域農(nóng)田土壤重金屬污染評價(jià)及來源解析[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2017，36（3）：

487-495.

[8]劉白林.甘肅白銀東大溝流域農(nóng)田土壤重金屬污染現(xiàn)狀及其在土壤—作物—人體系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律[D].蘭州：蘭州大學(xué)，2017.

[9]張雅然，車霏霏，付正輝，等.青海湖沉積物重金屬分布及其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析[J/OL].環(huán)境科學(xué)：1-14[2022-03-19].https：//doi.org/10.13227/j.hjkx.202108201.

[10]陳洪，特拉津·那斯?fàn)枺瑮顒?伊犁河流域土壤重金屬含量空間分布及其環(huán)境現(xiàn)狀研究[J].水土保持學(xué)報(bào)，2013，27（3）：100-105.

[11]劉敏，鄧瑋，趙良元，等.長江源區(qū)主要河流表層沉積物及沿岸土壤重金屬分布特征及來源[J].長江科學(xué)院院報(bào)，2021，38（7）：143-149.

[12]肖武，隋濤，王鑫，等.巢湖流域典型農(nóng)田土壤重金屬污染評價(jià)與地理探測分析[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2018，49（7）：

144-152.

[13]林娜娜，許秋瑾，胡小貞，等.江西崇義縣小江流域重金屬污染現(xiàn)狀及評價(jià)[J].環(huán)境科學(xué)研究，2014，27（9）：

1051-1060.

[14]李偉迪，崔云霞，曾撐撐，等.太滆運(yùn)河流域農(nóng)田土壤重金屬污染特征與來源解析[J].環(huán)境科學(xué)，2019，40（11）：

5073-5081.

[15]張莉，祁士華，瞿程凱，等.福建九龍江流域重金屬分布來源及健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[J].中國環(huán)境科學(xué)，2014，34（8）：

2133-2139.

[16]劉靳，涂耀仁，蒲雅麗，等.重金屬在黃浦江流域的污染現(xiàn)狀與來源解析[J].環(huán)境科技，2019，32（6）：1-7.

[17]宋波，張?jiān)葡迹嬋穑?廣西西江流域農(nóng)田土壤重金屬含量特征及來源解析[J].環(huán)境科學(xué)，2018，39（9）：

4317-4326.

[18]文澤偉.龍江—柳江—西江流域的水化學(xué)特征和重金屬污染研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2016.

[19]寧增平，藍(lán)小龍，黃正玉，等.賀江水系沉積物重金屬空間分布特征、來源及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[J].中國環(huán)境科學(xué)，2017，37（8）：3036-3047.

[20]沈洪艷，安冉，師華定，等.湖南省某典型流域農(nóng)用地土壤重金屬污染及影響因素[J].環(huán)境科學(xué)研究，2021，34（3）：

715-724.

[21]劉娜，曾靜，李旭，等.東洞庭湖濕地土壤重金屬污染特征及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[J].農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2015，36（5）：901-905.

[22]鄭杰.貴州草海流域不同土地利用方式土壤重金屬、氮和磷的空間分布與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[D].貴陽：貴州大學(xué)，2019.

[23]姚波，楊愛萍，陳華毅，等.珠江流域上游云貴地區(qū)農(nóng)田土壤重金屬污染狀況及其風(fēng)險(xiǎn)性分析[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2020，39（10）：2259-2266.

[24]賈佳瑜，劉小芳，趙勇鋼，等.汾河流域下游農(nóng)田土壤重金屬空間分布特征與污染評價(jià)[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2021，35（8）：132-137.

[25]王林芳.汾河上中游流域農(nóng)田土壤多環(huán)芳烴和重金屬污染研究及評價(jià)[D].晉中：山西農(nóng)業(yè)大學(xué)，2018.

[26]董苗.汾河臨汾段污灌區(qū)土壤重金屬污染狀況調(diào)查與生態(tài)評價(jià)[D].臨汾：山西師范大學(xué)，2015.

[27]韓志軒，王學(xué)求，遲清華，等.珠江三角洲沖積平原土壤重金屬元素含量和來源解析[J].中國環(huán)境科學(xué)，2018，38（9）：3455-3463.

[28]劉麗.重金屬在土壤—蔬菜系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)運(yùn)與調(diào)控及其健康風(fēng)險(xiǎn)評估[D].長沙：中南林業(yè)科技大學(xué)，2018.

[29]劉強(qiáng).吉林省典型城市郊區(qū)菜地重金屬污染與累積效應(yīng)研究[D].長春：中國科學(xué)院研究生院（東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所），2014.

[30]徐建明，孟俊，劉杏梅，等.我國農(nóng)田土壤重金屬污染防治與糧食安全保障[J].中國科學(xué)院院刊，2018，33（2）：

153-159.

[31]張帆.哈爾濱周邊豬場鎘污染調(diào)查及鎘中毒對豬回腸損傷作用[D].哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2021.

[32]周雪萍，許滋寧.南通市市售家畜腎臟鎘污染調(diào)查及原因分析[J].上海預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，2006（11）：576.