山東省蔬菜重金屬污染現狀及其防控對策

李鑫 魏清剛 朱春亮 張燁 孫凱寧 楊寧 高建偉

摘要：山東自然條件優越，蔬菜栽培歷史悠久，是傳統蔬菜大省，蔬菜面積、產量、產值、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，重金屬超標已經成為蔬菜生產中亟待解決的重要問題。本研究針對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狀，探討蔬菜重金屬污染的原因和途徑，并針對該省蔬菜重金屬污染治理中的關鍵技術問題提出了相應的對策。

關鍵詞：蔬菜;重金屬污染;現狀;山東省

中圖分類號：S19 ?文獻標識號：A ?文章編號：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

蔬菜是人們日常飲食結構中必不可少的組成部分，提供人體所必需的多種維生素、礦物質等營養物質。近年我國蔬菜生產迅速發展，已成為世界蔬菜生產和消費第一大國，據統計，2016年蔬菜播種面積達0.22億公頃，產量7.98億噸，人均占有量577公斤。山東省是我國蔬菜的主要產地，有著“全國蔬菜看山東”的美譽。但是，隨著工業化、城市化不斷發展，蔬菜種植地土壤污染越來越嚴重，這對蔬菜生產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，重金屬超標是最廣泛、最典型也是最嚴重的危害。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。調查顯示化肥和農藥等施用不當、使用過量是耕地重金屬污染的主要原因[1]。本研究針對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狀，探討污染原因和途徑，并針對重金屬污染治理中的關鍵技術問題提出相應對策，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90年代末以來，我國多數大中城市均較系統地調查了郊區菜園土壤及蔬菜中的重金屬污染情況。其中，沈陽市郊區蔬菜重金屬污染綜合超標率為36.1%，受污染面積達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，我國多數主要城市郊區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象，且部分已達到較高水平甚至超過食品衛生安全標準。進入21世紀以來，隨著我國工業化、城市化進程的加快，以及含金屬農藥、化肥、動物飼料的不合理使用，城郊、農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[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入人體，威脅人類健康。對蔬菜重金屬污染成因進行統計分析發現，工業發達地區的受污染程度較重，葉菜類蔬菜比根莖類和果實類更易被重金屬污染[7]。關于不同種類蔬菜對重金屬吸附能力的研究結果表明：重慶市蔬菜Cd污染程度從強到弱依次是葉菜類>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，蘿卜對Pb的吸附能力最弱[9];湖南地區葉菜類對銅（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，而結球甘藍較弱[7，10]。因此，蔬菜生產和銷售過程中應該加大對葉菜類蔬菜重金屬污染的防控與檢測力度。

1.2 山東省重金屬污染情況

山東省作為我國主要的保護地蔬菜栽培省份，88.5%的設施菜地pH值在7.0～8.4之間，鹽漬化嚴重，土壤的含氮量、有機物含量、電導率、可利用磷及鉀含量逐年增加[11]。2017—2019年，我們對山東省濟南、聊城、泰安、濰坊、煙臺、濟寧、臨沂等市的61個設施蔬菜主產區進行取樣調查。其中，對地積累指數（geoaccumulation index，Igeo）進行分析可知，山東設施蔬菜種植土壤中存在重金素富集現象;設施蔬菜土壤平均潛在生態風險指數（potential ecological risk index，RI）為234.00，處于中等生態風險水平， Hg和Cd受污染比例分別是55.26%、38.81%，Cd（NY5294-2004，0.3 mg/kg）的點位超標率為13.1%[1]。

濰坊市是山東省蔬菜生產大市，著名的“蔬菜之鄉”壽光便在該市。張懷志等[12]通過隨機采集濰坊市32個設施菜地和15個露地菜地樣本進行重金屬檢測，得到該地區菜地Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Hg等元素質量分數平均值分別是山東省土壤環境背景值的1.13、1.16、1.27、1.62、3.21、2.11倍，表明重金屬存在富集現象;各元素質量分數平均值均低于國家二級標準值，但Cd、Ni、Cu、Zn的點位超標率分別為21.3%、8.51%、2.12%、2.12%;潛在生態風險指數評價結果顯示，菜地土壤處于中等生態風險，其中設施菜地處于中等生態風險，露地菜地處于低生態風險;所有點位Cr、Ni、Cu、Zn、As、Pb均為低生態風險，而Cd、Hg分別有97.8%和80.8%的點位處于中等生態風險及以上水平;檢測地積累指數顯示，設施菜地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%。總之，濰坊市菜地滿足有機栽培的條件，但存在一定數量點位的污染，其中Cd點位污染比例最大，可能會成為限制該地區蔬菜有機栽培的瓶頸。

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、后果嚴重性等突出特點[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]。如果人體內的重金屬積累過量，可誘發心血管、腎、神經和骨骼等器官或組織病變甚至導致癌癥的發生[7]。

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

汞的毒性大，進入人體后對免疫系統、腎臟系統、神經系統、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在人體中積累導致的中樞神經中毒癥[18]。

鉛可對人體神經系統、呼吸系統造成損傷，嚴重的鉛中毒會導致新生兒智力低下、老年人癡呆。鉻毒性大，能引起腎臟損傷。砷毒性強，可損傷人類神經及免疫系統，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

工業化污水和生活排放的廢水均含有一定量重金屬，當它們未經處理直接用于蔬菜生產時，會造成菜地重金屬超標，最終導致重金屬殘留在蔬菜中[15]。

3.2 工業“三廢”及生活垃圾對土壤的污染

工業“三廢”（廢水、廢氣、廢渣）含重金屬多，會造成土壤重金屬污染。城鄉居民生活垃圾包括有機垃圾、不可降解垃圾等，如丟棄的大量電子垃圾如電池，也會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、灰塵等和交通運輸工具排放的尾氣在沉降過程中能夠污染蔬菜土壤，導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 農藥化肥、有機肥的不合理使用

農藥、化肥含有一定量的重金屬[27]。磷肥含有多種微量元素，同時也含有較多的Pb和Cd;硝酸銨、磷酸銨和復合肥中含有As。長期使用農藥、化肥，能夠使重金屬進入土壤進而污染蔬菜。值得注意的是，有機肥中也含有重金屬，過多使用會導致面源污染、重金屬超標[28]。這主要歸因于畜牧飼養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，蔬菜就會被污染[29]。我們對山東省蔬菜土壤進行調查分析后發現：土壤受Cd污染的程度與有機肥（或禽畜圈肥）和化肥中氮磷的施用量呈顯著正相關。

4 防控蔬菜重金屬污染的對策

4.1 合理布局蔬菜種植，加大監控管理

不同蔬菜富集重金素的能力不同，可以利用對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。并且相關研究表明，Cd含量超標的土地種植胡蘿卜、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價體系

建立健全重金屬污染評價體系，加大對蔬菜重金屬含量和健康風險的評估，加強蔬菜市場準入制度的監管實施工作，從根本上消除生產過程中的重金屬安全隱患。

4.3 切斷污染源頭

加強對重金屬污染源的預防控制，從源頭上對食品安全進行把控，從而降低蔬菜中的重金屬殘留[32]。具體措施如下：

4.3.1 嚴格控制工業“三廢”的排放 重點對向城郊、居民區、養殖種植基地周邊出現的“三廢”排放進行檢測，所產生的廢棄物必需經過無害化處理，保證“三廢”排放達標。

4.3.2 嚴格污染源監測和處理 加強對生活垃圾的無害化處理;對污泥、污水的重金屬濃度以及土壤的重金屬殘留狀況進行定期監測;對已經嚴重受污染區域進行土地用途變更，降低該地區蔬菜種植比例，保證蔬菜種植遠離重金屬污染源頭。

4.3.3 蔬菜生產中，應合理使用農藥、化肥 禁止使用高毒、高殘留農藥和重金屬等有毒有害物質超標的肥料，提高農產品中農藥殘留預警能力，提高有機肥使用比例。