蔬菜重金属污染现状_污染来源及防治措施

第10卷 第3期 2006年 9月 河北农业科学Journa l o fH ebeiAgr i c u ltura l Sciences Vo l 10 N o 3 Sep 2006文章编号:1008 1631(2006) 03 0088 04

蔬菜重金属污染现状、污染来源及防治措施

茹淑华, 孙世友, 王 凌, 耿 暖, 张国印*

(河北省农林科学院农业资源环境研究所, 河北石家庄 050051)

摘要:论述了蔬菜重金属的污染现状和污染来源, 结合土壤重金属的污染特点、污染来源和当前的研究结果, 提出了蔬菜重金属污染的防治措施。

关键词:蔬菜; 重金属; 土壤污染; 防治措施

中图分类号:X56 文献标识码:A

The Conta m i nation Situati on , Source and Preventi on

and ControlM easures of VegetablesH eavy M etal

RU Shu hua , SUN Sh i you, WANG L i n g , GENG Nuan, Z HANG Guo y i n

(Institute o fA g ro recourse and Env iron m en t , H ebe iA cade m y of A g ricu lt ure

and Forestry Sc i ences , Sh ijiazhuang 050051, Ch i na) *

Abst ract :The con ta m i n ation situati o n and source of vegetables heavy m etal w ere rev ie w ed i n t h is paper I n add ition, the characteristics of so il heavy m eta l con ta m i n ation , the source of so il heavy m eta l conta m i n ation and research progressesw ere descri b ed in deta il And the preventi o n and controlm easures of vegetables heavy m etalw ere po inted out

K ey w ords :V egetab les ; H eavy m eta; l So il po ll u ti o n; Prevention and controlm easures

随着现代工农业的发展, 环境污染加剧, 工业 三废 的排放等, 极易导致菜田土壤重金属的污染。尤为严重的是重金属在土壤系统中的污染过程具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点, 在土壤中不能被淋洗, 不能被微生物分解。蔬菜是人们日常生活中不可缺少的副食品, 也是十分重要的经济作物。它对重金属具有一定的富集能力, 其体内累积的重金属通过食物链进入人体后, 会给人类身体健康带来潜在的危害。因此, 土壤! 植物系统中有毒重金属污染的防治一直是国际上的难点和热点研究课题。

1 蔬菜重金属污染现状

目前, 我国受镉、砷、铬和铅等重金属污染的耕地近2000万hm , 约占总耕地面积的1/5。每年因土壤污染而导致的粮食减产高达1000万, t 直接经济损失100亿元以上。对国内蔬菜重金属污染调查结果表明, 我国菜地土壤重金属污染形势非常严峻。珠三角地区近四成菜地重金属污染超标, 其中10%属 严重 超标[3][2]2[1]。上海市蔬菜重金属污染, 以Cd 和Pb 为甚, 超标率分别为13 3%

[4]和12 0%, 其次是C r 和H g , 超标率分别为4 6%和1 5%。天津市菜地土壤8种重金属(Cu 、

Zn 、Pb 、C r 、N i 、Cd 、H g 和A s) 含量均高于本市农业土壤背景值的1倍以上, 其中Cd 和H g 积累尤收稿日期:2006 09 06

基金项目:河北省自然基金项目(C2006000757)

作者简介:茹淑华(1973-), 女, 河北平山人, 助理研究员, 硕士, 主要从事农业环境与植物营养研究。通讯作者:张国印研究员, Te:l 0311-87652149, E -m ai :l gyzhang1984@126 co m 。

第3期茹淑华等:蔬菜重金属污染现状、污染来源及防治措施

[5]∀89∀为明显, 分别为背景值的5倍和60倍。广州市菜地约有9 5%受到污染, 其中Cd 、Pb 和A s 含量

[6]分别为广东省土壤背景值的2 8倍、3 0倍和1 4倍。沈阳市菜地土壤Cd 、Pb 和Zn 的平均值分别

为背景值的7 06倍、3 96倍和3 87倍[7]。南京市郊菜地土壤除Cd 含量未超标外, 其它4种重金属

[8]H g 、A s 、Pb 和C r 含量均已超出南京地区自然土壤背景值。西安市郊区蔬菜主要污染元素为Pb ,

[9][10]超标率48 0%, 最高超标6 91倍。东莞市及其不同区域菜地的重金属污染, 以Pb 污染最严重。

长沙市各主要蔬菜基地生产的13个蔬菜种类铅和镉污染严重, 超标率分别为60%和51%。重庆蔬菜重金属污染程度为Cd>Pb>H g , 近郊蔬菜基地土壤重金属H g 和Cd 出现超标, 超标率分别为6 7%和36 7%[12, 13][11]。广州市蔬菜地铅污染最为普遍, 砷污染次之[14]。保定市污灌区土壤中Pb 、Cd 、Cu 和Zn 的检出超标率分别为50%、87 5%、27 5%和100%, 蔬菜中Cd 的检出超标率为

[15, 16]89 3%。

2 土壤重金属元素的来源

2 1 施用污水灌溉和污泥

施用含重金属元素的污水和污泥是造成蔬菜重金属残留的一个主要原因。上海市郊区污灌和污泥施用历史较长, 重点污染区桃浦化工区85个样点中, 铅、砷和镉的蔬菜污染占了很大比例, 其他元素也有不同程度的污染。天津市长期施用污水和污泥的菜地中, 土壤Cu 、Zn 和Pb 含量高于背景值3~4倍, C r 、N i 和A s 高于背景值0 5~1倍, Cd 高于背景值10倍, 而H g 含量竟高达背景值125倍[5][17, 18]。广州市的调查也表明, 长期施用重金属含量较高的下水污泥造成污施地区土壤重金属残留水平也相应较高, Cd 含量最高为清灌土壤的8 8倍, Pb 为6 7倍, C r 为20倍, Zn 为16倍。2 2 施用城市垃圾

目前大多数城市的生活垃圾与工业废弃物还没有完全分开堆放, 菜农施用的生活垃圾肥料虽在一定程度上提高了土壤养分, 但其中工业废弃物的重金属成分也对土壤构成了影响。天津市以施用城市垃圾肥为主的菜田, 土壤Cu 、Pb 、A s 和Cd 含量高于背景值0 3~1倍, H g 甚至高于背景值30倍以上。施用含重金属的垃圾造成小麦重金属含量明显增加[19]。最近的盆栽试验结果表明, 在一定的范围内, 随着垃圾施用量的增加, 生菜食用部分的Pb 、Cu 和Cr 含量也随着提高。

2 3 大气降尘和烟尘

大气的迁移和降尘作用是造成H g 大面积污染的一个重要原因。中国科学院化学研究所对天津市汉沽区大气H g 状况研究表明, 氯碱化工厂未治理前由烟囱排出的H g 经风和雨雪的传播, 可沉降到地面, 造成土壤H g 污染。西南农业大学调查结果显示, 在酸沉降地区, 土壤和蔬菜的H g 污染随沉降物的增加而明显加重; 为了中和土壤酸性而施用煤渣肥更使土壤H g 含量增加了3~4倍; 粉尘污染除使蔬菜产量下降外, 还使蔬菜重金属含量提高, 甚至超过食品卫生标准1 1~5 6倍[20, 21][5]。我国北方地区干旱少雨, 烟尘污染较为严重。北京地区烟尘Cd 、Cu 、C r 、Pb 和Zn 等含量高于北京市

[22]农业土壤背景值1 7~40 2倍, 导致土壤和蔬菜的重金属污染。烟尘重金属元素含量较高除造成

土壤污染外, 烟尘落在蔬菜叶面也可能被叶片组织吸收而累积。排放的汽车尾气, 也引起了沿交通干线土壤和蔬菜的Pb 污染

2 4 农业耕作措施

金属的吸收。

3 蔬菜重金属污染的防治措施

土壤污染具有潜在性、不可逆性、长期性和后果严重性, 因此, 治理土壤污染应立足于 防重于治 的基本方针。

3 1 合理规划城郊蔬菜生产基地, 严格控制工业 三废 的排放, [23]。滥用化肥和农药等, 会造成土壤和蔬菜的重金属残留; 灌溉等不同耕作方式, 会影响到蔬菜对重

∀90∀河北农业科学第10卷价, 以确保基地生态环境良好。一些发展迅猛的大城市应在远郊、邻近城市甚至外省设立新的蔬菜生产基地, 既可确保城市的蔬菜供应, 又能避免蔬菜因城市的发展而受到污染。

制订一系列的法规, 控制在菜园地污水灌溉和施用污泥。对污泥和污水的重金属浓度以及土壤的重金属残留状况进行定期监测。对重金属污染严重的菜田, 要改为它用, 不能继续种植蔬菜。慎用固体废弃物, 在采用工业废渣做改土剂时, 要检测其中的重金属含量。工业废弃物要与生活垃圾分开处理和堆放, 施用的垃圾肥要经无害化处理。

3 2 污染菜田的治理包括物理、化学和生物措施

3 2 1 物理措施 应用物理措施如翻耕、客土与换土、水洗和淋溶等治理污染菜田, 容易造成二次污染, 且需要大量的人力物力。该措施通常用于污染较重的土壤。

3 2 2 化学措施 化学措施治理污染是通过施用改良剂或抑制剂等, 降低土壤污染物的水溶性、扩散性和生物有效性, 从而降低污染物进入生物链的能力。在受重金属污染的土壤中, 施用氢氧化钙、碳酸钙和硅酸钙等石灰性物质来提高土壤的p H 值, 可有效降低重金属的活性。添加石灰、腐殖酸、硫化钠、亚硒酸钠均能抑制土壤H g 和Cd 进入蔬菜, 其中, 添加腐殖酸既能增产又能降低蔬菜H g 和

[24][25]Cd 含量。增施石灰和钙镁磷肥, 也能降低小白菜对Cd 的吸收, 大白菜重金属含量显著下降, 产量也比对照有较大幅度提高[26]。

3 2 3 生物措施 生物措施是利用特定的动、植物和微生物吸收或降解土壤中的重金属元素, 以达到净化土壤的目的。植物修复技术正作为一种新兴、高效的生物修复技术已被科学家和政府部门认可和选用, 并逐步走向商业化, 这也是全球未来发展的趋势。与传统的治理重金属污染土壤技术相比, 植物修复技术可大规模应用推广, 高效低耗。而且植物可以美化污染地点的环境, 处理有毒废物只需要少量设备, 并且在处理植物的同时可回收利用重金属。但这项新技术也有其局限性, 原因是现有绝大多数超积累植物只能积累一种重金属, 而环境中重金属污染往往都是复合性的; 超积累植物多为野生植物, 生长缓慢而且生物量低, 对其生物学性状知之不多, 对这些植物吸收、转运及累积重金属的机制还不很清楚。利用现有的植物种质资源筛选超积累植物并研究其吸收、转运的机理已经成为当前我国环境保护工作者和科研工作者的重要研究工作。

3 3 农业栽培措施

合理轮作或间作, 利用植物间的化感作用, 种植一种植物, 从而能使另一种植物对重金属的吸收能力大为增强, 使之达到净化土壤的效果。合理施用化肥, 大量施用无害的有机肥料, 提高土壤的有机质含量, 增强土壤对重金属的吸附能力。针对土壤污染程度, 可以选择种植可食部位低积累重金属的蔬菜品种(低吸收或低转移), 进行蔬菜种植的合理布局。如在污染较严重的地区, 选种低积累重金属的蔬菜品种, 也可以有针对性地种植对重金属有较强抗性的蔬菜品种。

参考文献:

[1]祖艳群, 李 元 土壤重金属污染的植物修复技术[J] 云南环境科学,

1995 306-307

[3]珠三角四成菜地重金属超标[EB /OL] http :

08

[4]周根娣, 汪雅谷, 卢善玲 上海市农畜产品有害物质残留调查[J] 上海农学报,

1990, 9(6):30-34

102-104

15(1):9-14

6-11

, (2) :1994, 10(2) :45-48 [5]周艺敏, 张金盛, 任顺荣 天津市园田土壤和几种蔬菜中重金属含量状况的调查研究[J] 农业环境保护, [6]戴 军, 刘腾辉 广州菜地生态环境的污染特征[J] 土壤通报, 1995, 26(3):[8]张中一, 朱长会 南京市郊菜地土壤重金属污染状况[J] 南京农专学报, //www foodqs com /new s /gnspzs01/[1**********] ht m , 2005-05-2003, 22(增刊):58-61 [2]中国农业持续发展和综合生产力研究组 中国农业持续发展和综合生产力研究[M ] 济南:山东科技出版社, [7]宋 菲, 郭宝文, 刘孝义 镉、锌、铅复合污染对菠菜的影响[J] 农业环境保护, 1996, 1995, (4):[ [ ,

第3期

-98 茹淑华等:蔬菜重金属污染现状、污染来源及防治措施∀91∀

[10]夏运生, 万洪富, 杨国义, 等 东莞市不同区域菜地土壤重金属污染状况研究[J] 生态环境,

(2):

90

[12]唐书源, 李传义, 张鹏程, 等 重庆蔬菜的重金属污染调查[J] 安全与环境学报,

[13]李其林, 刘光德, 黄 昀, 等 蔬菜中重金属特征研究[J] 有机农业与食品科学,

(3):252-254

1993, 4(2) :76-84 2003, 3(6):170-172 [11]沈 彤, 刘明月, 贾 来, 等 长沙地区蔬菜重金属污染初探[J] 湖南农业大学学报, 2004, 1387-2005, 31(1):74-75 2002, 112004, 20(3):40-44 [14]魏秀国, 何江华, 陈俊坚, 等 广州市蔬菜地土壤重金属污染状况调查及评价[J] 土壤与环境, [15]刘树庆 污灌区土壤酶活性与土壤重金属污染关系研究[J] 河北环境学报,

25(1):

1987

[18]汪雅谷, 王 玮 上海地区主要蔬菜中重金属元素含量背景水平[J] 农业环境保护,

39

[19]张道夫, 金维续 城市垃圾对土壤及作物品质的影响[J] 农业环境保护, 1984, 3(2) :14-17

[20]牟树森, 唐书源 酸沉降地区土壤! 蔬菜系统中H g 污染问题[J] 农业环境保护,

[21]吴德意, 青长乐 钢厂粉尘对土壤! 蔬菜系统的影响研究[J] 农业环境保护,

[22]沈明珠, 孔再德 北京地区烟尘污染对蔬菜的影响[J] 农业环境保护,

[23]胡勤海, 叶兆杰 蔬菜主要污染问题[J] 农村生态环境,

科学学报, 2003, 22(1):44-47 38-41 [16]谢建治, 刘树庆, 王立敏, 等 保定市郊土壤重金属污染现状调查及其评价[J] 河北农业大学学报, 2002, [17]农业环境综合调查组 区域环境综合研究! 上海地区农业环境质量研究[M ] 北京:科学技术文献出版社, 1994, 13(1):34-1992, 11(2):57-60 1990, 9(1) :13-16 1987, 6(4) :1-6 1995, 11(3):52-56 [24]陈玉成, 赵中金, 孙彭寿, 等 重庆市土壤! 蔬菜系统中重金属的分布特征及其化学调控研究[J] 农业环境

[25]Chen X T, W ang G, L i ang Z C Effect of a m end m ents on g row th and e l ement uptake o f P akcho i i n a cad m iu m,

lead conta m i nated so il [J] Pedosphe re ,

60 2002, 12(3) :243-250 2003, 31(4):59-[26]高贵喜, 赵惠玲, 王 青, 等 稀土抗大白菜重金属污染栽培研究[J] 山西农业科学, zi nc and

[责任编辑 杜晓东]