山東省蔬菜重金屬污染現(xiàn)狀及其防控對(duì)策

李鑫 魏清剛 朱春亮 張燁 孫凱寧 楊寧 高建偉

摘要：山東自然條件優(yōu)越，蔬菜栽培歷史悠久，是傳統(tǒng)蔬菜大省，蔬菜面積、產(chǎn)量、產(chǎn)值、商品量一直位居全國首位。近年來，伴隨蔬菜用地污染的加劇，重金屬超標(biāo)已經(jīng)成為蔬菜生產(chǎn)中亟待解決的重要問題。本研究針對(duì)山東省蔬菜重金屬污染問題，分析其蔬菜種植地土壤重金屬污染現(xiàn)狀，探討蔬菜重金屬污染的原因和途徑，并針對(duì)該省蔬菜重金屬污染治理中的關(guān)鍵技術(shù)問題提出了相應(yīng)的對(duì)策。

關(guān)鍵詞：蔬菜;重金屬污染;現(xiàn)狀;山東省

中圖分類號(hào)：S19 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A ?文章編號(hào)：1001-4942（2019）08-0133-05

Abstract Shandong Province is a large traditional vegetable province with long history of cultivation and superior natural conditions. Its vegetable area， yield， output value and commodity quantity have always been ranked first in China. In recent years， with the pollution aggravation of vegetable land， the excessive heavy metal has become an important problem to be solved urgently. Aiming at the problem in heavy metal pollution in vegetables， we summarized the current situation of heavy metal pollution in vegetable plantation soil in Shandong Province， and analyzed the causes and ways of heavy metal pollution in vegetables. In view of the key technological problems in controlling heavy metal pollution of vegetables in Shandong Province， we put forward the corresponding countermeasures.

Keywords Vegetable; Heavy metal pollution; Status; Shandong Province

蔬菜是人們?nèi)粘ｏ嬍辰Y(jié)構(gòu)中必不可少的組成部分，提供人體所必需的多種維生素、礦物質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)。近年我國蔬菜生產(chǎn)迅速發(fā)展，已成為世界蔬菜生產(chǎn)和消費(fèi)第一大國，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年蔬菜播種面積達(dá)0.22億公頃，產(chǎn)量7.98億噸，人均占有量577公斤。山東省是我國蔬菜的主要產(chǎn)地，有著“全國蔬菜看山東”的美譽(yù)。但是，隨著工業(yè)化、城市化不斷發(fā)展，蔬菜種植地土壤污染越來越嚴(yán)重，這對(duì)蔬菜生產(chǎn)以及食用安全造成重大危害。在影響蔬菜食用安全的諸因素中，重金屬超標(biāo)是最廣泛、最典型也是最嚴(yán)重的危害。重金屬是指密度大于4.5 g/cm3的金屬元素，主要包括鎘（Cd）、鉛（Pb）、砷（As）、汞（Hg）等。調(diào)查顯示化肥和農(nóng)藥等施用不當(dāng)、使用過量是耕地重金屬污染的主要原因[1]。本研究針對(duì)山東省蔬菜重金屬污染問題，分析該省蔬菜種植地土壤重金屬污染現(xiàn)狀，探討污染原因和途徑，并針對(duì)重金屬污染治理中的關(guān)鍵技術(shù)問題提出相應(yīng)對(duì)策，以期為有效解決山東省蔬菜重金屬污染問題提供參考。

1 蔬菜重金屬污染情況分析

1.1 中國重金屬污染情況

20世紀(jì)90年代末以來，我國多數(shù)大中城市均較系統(tǒng)地調(diào)查了郊區(qū)菜園土壤及蔬菜中的重金屬污染情況。其中，沈陽市郊區(qū)蔬菜重金屬污染綜合超標(biāo)率為36.1%，受污染面積達(dá)3 600 公頃，其它城市蔬菜中也有不同程度的重金屬累積[2]。綜合分析全國情況得出，我國多數(shù)主要城市郊區(qū)蔬菜都已受到一定程度的重金屬污染。盡管不同城市蔬菜受污染情況存在差異，但均存在重金屬累積現(xiàn)象，且部分已達(dá)到較高水平甚至超過食品衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著我國工業(yè)化、城市化進(jìn)程的加快，以及含金屬農(nóng)藥、化肥、動(dòng)物飼料的不合理使用，城郊、農(nóng)村露地及大棚蔬菜種植土壤受重金屬污染面積呈快速上升趨勢(shì)[3-6]。而造成污染的重金屬主要有Cd、Cr、Pb、As、Hg等，其中Cd最容易被蔬菜作物吸收，并可以通過食物鏈進(jìn)入人體，威脅人類健康。對(duì)蔬菜重金屬污染成因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)的受污染程度較重，葉菜類蔬菜比根莖類和果實(shí)類更易被重金屬污染[7]。關(guān)于不同種類蔬菜對(duì)重金屬吸附能力的研究結(jié)果表明：重慶市蔬菜Cd污染程度從強(qiáng)到弱依次是葉菜類>茄果類、豆類>瓜果類，說明葉菜類容易積累Cd[8];廣州市蔬菜重金屬吸附能力從強(qiáng)到弱依次為葉菜類>根莖類>茄果類>豆類，而葉菜類中菠菜、芹菜和白菜重金屬吸附能力最強(qiáng)，蘿卜對(duì)Pb的吸附能力最弱[9];湖南地區(qū)葉菜類對(duì)銅（Cu）、鋅（Zn）、Cd、Pb的吸收能力均大于果菜類和根菜類，葉菜類中莧菜、白菜的富集能力較強(qiáng)，而結(jié)球甘藍(lán)較弱[7，10]。因此，蔬菜生產(chǎn)和銷售過程中應(yīng)該加大對(duì)葉菜類蔬菜重金屬污染的防控與檢測(cè)力度。

1.2 山東省重金屬污染情況

山東省作為我國主要的保護(hù)地蔬菜栽培省份，88.5%的設(shè)施菜地pH值在7.0～8.4之間，鹽漬化嚴(yán)重，土壤的含氮量、有機(jī)物含量、電導(dǎo)率、可利用磷及鉀含量逐年增加[11]。2017—2019年，我們對(duì)山東省濟(jì)南、聊城、泰安、濰坊、煙臺(tái)、濟(jì)寧、臨沂等市的61個(gè)設(shè)施蔬菜主產(chǎn)區(qū)進(jìn)行取樣調(diào)查。其中，對(duì)地積累指數(shù)（geoaccumulation index，Igeo）進(jìn)行分析可知，山東設(shè)施蔬菜種植土壤中存在重金素富集現(xiàn)象;設(shè)施蔬菜土壤平均潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（potential ecological risk index，RI）為234.00，處于中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平， Hg和Cd受污染比例分別是55.26%、38.81%，Cd（NY5294-2004，0.3 mg/kg）的點(diǎn)位超標(biāo)率為13.1%[1]。

濰坊市是山東省蔬菜生產(chǎn)大市，著名的“蔬菜之鄉(xiāng)”壽光便在該市。張懷志等[12]通過隨機(jī)采集濰坊市32個(gè)設(shè)施菜地和15個(gè)露地菜地樣本進(jìn)行重金屬檢測(cè)，得到該地區(qū)菜地Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Hg等元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值分別是山東省土壤環(huán)境背景值的1.13、1.16、1.27、1.62、3.21、2.11倍，表明重金屬存在富集現(xiàn)象;各元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值均低于國家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值，但Cd、Ni、Cu、Zn的點(diǎn)位超標(biāo)率分別為21.3%、8.51%、2.12%、2.12%;潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，菜地土壤處于中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，其中設(shè)施菜地處于中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，露地菜地處于低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn);所有點(diǎn)位Cr、Ni、Cu、Zn、As、Pb均為低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，而Cd、Hg分別有97.8%和80.8%的點(diǎn)位處于中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)及以上水平;檢測(cè)地積累指數(shù)顯示，設(shè)施菜地Cd、Hg、Zn處于輕度-中等污染水平，露地菜地Cd、Hg處于輕度-中等污染水平，其它元素均無污染;所有點(diǎn)位中，Hg、Cd、Zn、Ni、Cr、Cu、Pb受污染比例分別為78.7%、63.8%、42.6%、17.0%、14.9%、12.8%、2.1%?？傊?，濰坊市菜地滿足有機(jī)栽培的條件，但存在一定數(shù)量點(diǎn)位的污染，其中Cd點(diǎn)位污染比例最大，可能會(huì)成為限制該地區(qū)蔬菜有機(jī)栽培的瓶頸。

2 重金素污染的危害

重金素污染具有隱蔽性、長期性、不可逆性、后果嚴(yán)重性等突出特點(diǎn)[13，14]，并且不能被生物降解。但水體中的重金屬可以通過溶解態(tài)隨水遷移，在蔬菜中累積后通過食物傳遞危害人類健康和安全[15]。如果人體內(nèi)的重金屬積累過量，可誘發(fā)心血管、腎、神經(jīng)和骨骼等器官或組織病變甚至導(dǎo)致癌癥的發(fā)生[7]。

Cd是重金屬“五毒”元素之一，具有很強(qiáng)的生物遷移性和毒性。其特點(diǎn)是富積性強(qiáng)，損害人的血管健康，導(dǎo)致肌體組織缺血，引起系統(tǒng)性損傷;可使骨軟化、骨質(zhì)疏松;影響腸道對(duì)鈣的吸收能力[17]。湖南省“鎘大米”事件就是由于重金屬超標(biāo)引起。1955年發(fā)生在日本的“痛痛病”是因?yàn)槿梭w內(nèi)Cd含量過多引起，是一種公害病。該病不僅在日本發(fā)生過，在其它國家也有發(fā)生，我國廣西某些地區(qū)曾有人患有“痛痛病”。治療該病，至今尚無特效方法，而且體內(nèi)富集的鎘也無安全有效的排除方法。

汞的毒性大，進(jìn)入人體后對(duì)免疫系統(tǒng)、腎臟系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、肝臟等均有不同程度的損害。令人震驚的日本“水俁病”就是Hg在人體中積累導(dǎo)致的中樞神經(jīng)中毒癥[18]。

鉛可對(duì)人體神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)造成損傷，嚴(yán)重的鉛中毒會(huì)導(dǎo)致新生兒智力低下、老年人癡呆。鉻毒性大，能引起腎臟損傷。砷毒性強(qiáng)，可損傷人類神經(jīng)及免疫系統(tǒng)，易引起癌癥病變[19]。

3 蔬菜重金屬污染的原因

3.1 使用被污染水

工業(yè)化污水和生活排放的廢水均含有一定量重金屬，當(dāng)它們未經(jīng)處理直接用于蔬菜生產(chǎn)時(shí)，會(huì)造成菜地重金屬超標(biāo)，最終導(dǎo)致重金屬殘留在蔬菜中[15]。

3.2 工業(yè)“三廢”及生活垃圾對(duì)土壤的污染

工業(yè)“三廢”（廢水、廢氣、廢渣）含重金屬多，會(huì)造成土壤重金屬污染。城鄉(xiāng)居民生活垃圾包括有機(jī)垃圾、不可降解垃圾等，如丟棄的大量電子垃圾如電池，也會(huì)引起土壤和地下水的污染[20]。

3.3 大氣污染

工廠排放的廢氣、有毒氣體、灰塵等和交通運(yùn)輸工具排放的尾氣在沉降過程中能夠污染蔬菜土壤，導(dǎo)致蔬菜中重金屬富集[21-24]。此外，蔬菜也可以通過葉片吸收被污染空氣中的重金屬[25，26]。

3.4 農(nóng)藥化肥、有機(jī)肥的不合理使用

農(nóng)藥、化肥含有一定量的重金屬[27]。磷肥含有多種微量元素，同時(shí)也含有較多的Pb和Cd;硝酸銨、磷酸銨和復(fù)合肥中含有As。長期使用農(nóng)藥、化肥，能夠使重金屬進(jìn)入土壤進(jìn)而污染蔬菜。值得注意的是，有機(jī)肥中也含有重金屬，過多使用會(huì)導(dǎo)致面源污染、重金屬超標(biāo)[28]。這主要?dú)w因于畜牧飼養(yǎng)過程中飼料添加劑的廣泛使用，飼料添加劑含有Cu、Zn等重金屬。因而導(dǎo)致畜禽糞便中也含有重金屬，如果將這些糞便施入土壤中，蔬菜就會(huì)被污染[29]。我們對(duì)山東省蔬菜土壤進(jìn)行調(diào)查分析后發(fā)現(xiàn)：土壤受Cd污染的程度與有機(jī)肥（或禽畜圈肥）和化肥中氮磷的施用量呈顯著正相關(guān)。

4 防控蔬菜重金屬污染的對(duì)策

4.1 合理布局蔬菜種植，加大監(jiān)控管理

不同蔬菜富集重金素的能力不同，可以利用對(duì)重金屬吸收能力的差異，合理安排蔬菜種植。重金屬污染的土壤中，建議選擇富集重金屬能力較弱的蔬菜。并且相關(guān)研究表明，Cd含量超標(biāo)的土地種植胡蘿卜、芹菜、茄子、豇豆、萵苣、絲瓜等效果較好[30];Hg含量超標(biāo)的耕地上，種植豇豆、棒豆和辣椒效果更好[31]。

4.2 建立健全蔬菜重金屬污染評(píng)價(jià)體系

建立健全重金屬污染評(píng)價(jià)體系，加大對(duì)蔬菜重金屬含量和健康風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估，加強(qiáng)蔬菜市場(chǎng)準(zhǔn)入制度的監(jiān)管實(shí)施工作，從根本上消除生產(chǎn)過程中的重金屬安全隱患。

4.3 切斷污染源頭

加強(qiáng)對(duì)重金屬污染源的預(yù)防控制，從源頭上對(duì)食品安全進(jìn)行把控，從而降低蔬菜中的重金屬殘留[32]。具體措施如下：

4.3.1 嚴(yán)格控制工業(yè)“三廢”的排放 重點(diǎn)對(duì)向城郊、居民區(qū)、養(yǎng)殖種植基地周邊出現(xiàn)的“三廢”排放進(jìn)行檢測(cè)，所產(chǎn)生的廢棄物必需經(jīng)過無害化處理，保證“三廢”排放達(dá)標(biāo)。

4.3.2 嚴(yán)格污染源監(jiān)測(cè)和處理 加強(qiáng)對(duì)生活垃圾的無害化處理;對(duì)污泥、污水的重金屬濃度以及土壤的重金屬殘留狀況進(jìn)行定期監(jiān)測(cè);對(duì)已經(jīng)嚴(yán)重受污染區(qū)域進(jìn)行土地用途變更，降低該地區(qū)蔬菜種植比例，保證蔬菜種植遠(yuǎn)離重金屬污染源頭。

4.3.3 蔬菜生產(chǎn)中，應(yīng)合理使用農(nóng)藥、化肥 禁止使用高毒、高殘留農(nóng)藥和重金屬等有毒有害物質(zhì)超標(biāo)的肥料，提高農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留預(yù)警能力，提高有機(jī)肥使用比例。