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

（廣西衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西南寧 530000）

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。

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[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)險評價最高，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。

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。