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(shù)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(guó)是一個(gè)缺硒大國(guó)[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(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重[4]，重金屬對(duì)作物的毒害主要表現(xiàn)為抑制植物生長(zhǎng)、降低作物產(chǎn)量，更嚴(yán)重的是會(huì)增加可食部位重金屬含量，這將會(huì)直接危害人類(lèi)健康[5-6]。因此，研究富硒地區(qū)土壤重金屬含量的情況對(duì)富硒農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)有重要的意義。

1 我國(guó)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(guó)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(lái)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(lái)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(gè)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(guó)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(yáng)、浙江寧波、江西北部灣地區(qū)、貴州開(kāi)陽(yáng)、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(guó)硒富集地主要集中在南方和西北地區(qū)（圖1）。

圖1 我國(guó)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(lái)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(wèn)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(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)我國(guó)138個(gè)典型區(qū)域耕地土壤重金屬污染進(jìn)行分析，得出我國(guó)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(guó)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(shì)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(lái)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(duì)湖南省湘江中下游的219個(gè)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(guò)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB15618-1995）》Ⅱ級(jí)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(guò)對(duì)吉林省26個(gè)縣（市）97個(gè)農(nóng)田土壤樣品進(jìn)行重金屬含量的測(cè)定，結(jié)果表明農(nóng)田土壤重金屬含量超過(guò)上述土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ級(jí)的共計(jì)6個(gè)樣品涉及鎘、銅兩種重金屬，土壤總體污染等級(jí)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(píng)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(duì)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(píng)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(cè)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(duì)于茶園來(lái)說(shuō)土壤鎘含量略有超標(biāo)。巴西58個(gè)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?？诩捌渲苓叺某芜~、定安、文昌和瓊海，東南部的萬(wàn)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(guò)多的重金屬會(huì)誘發(fā)肝癌、肺癌和胃癌等病癥[22]。硒是人體和動(dòng)物的必須微量元素，吃富硒食品能夠降低動(dòng)物體內(nèi)的重金屬的毒害作用。硒主要通過(guò)提高抗氧化能力水平來(lái)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(duì)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(duì)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(guò)對(duì)綿陽(yáng)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(duì)大蒜根尖有絲分裂的影響，結(jié)果表明鉛濃度較低時(shí)，硒對(duì)鉛的拮抗作用明顯；當(dāng)鉛濃度高時(shí)，硒協(xié)同抑制了有絲分裂指數(shù)。同時(shí)，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(duì)汞和硒的吸收[27]。施用硒肥能夠通過(guò)增加蛋白質(zhì)的積累，如提高谷?；っ富钚院徒档透彼嵫趸傅幕钚?，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(shí)對(duì)鎘有拮抗作用；在高濃度的硒處理下，小麥根系對(duì)銅和錳的吸收積累量各增加12%～24%和30%～35%[30]。

5 展 望

總之，無(wú)論在富硒地區(qū)還是非富硒地區(qū)，重金屬都會(huì)伴隨著土壤-生物系統(tǒng)的遷移進(jìn)入人體，進(jìn)而對(duì)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(duì)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(shí)刻關(guān)注重金屬的潛在危害性。除了定期測(cè)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(duì)于富硒地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)重金屬含量超標(biāo)問(wèn)題，除了采取正常的防御措施來(lái)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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