蔬菜重金属污染现状及对策

蔬菜重金属污染现状及对策

唐杰

（宁波大学“应用海洋生物技术”教育部重点实验室，浙江宁波315211）

摘要：本文详细介绍了近年来我国蔬菜重金属污染的具体情况。从污染的类型到全国各地的具体情况都有分析。同时针对日益严重的蔬菜重金属污染介绍了现阶段的一些处理对策；从切断污染源到减少土壤中的重金属；从物理、化学到生物技术。其中具体介绍了运用微生物技术处理蔬菜重金属污染问题，这也是本文的重点。

关键词：蔬菜、重金属污染、微生物

1前言

蔬菜是人们生活中必不可少的食物，也是十分重要的经济作物。随着现代工业的发展，环境污染加剧，工业“三废”及城市生活废弃物的排放及含金属的农药、化肥的不合理使用，大大加重了城郊的环境压力，进而对人类的健康带来潜在的危害。因此开展城郊蔬菜及其土壤重金属污染的研究具有重要意义[1]。我国现有蔬菜地大多集中分布在城镇近郊，极易受到重金属的影响和污染，因此蔬菜已成为重金属进入人体的重要途径之一。相比农作物农残超标引起人体的直接伤害，重金属因具有隐蔽性、不可逆性和长期性等特点，一般不会造成人体急性中毒，但其可以在植物根、茎、叶及籽粒中的大量积累并最终通过食物链在人体中累积，从而危害人们的身体健康。

2 我国蔬菜重金属现状

我国蔬菜重金属污染表现为：总体污染不严重，但局部地区特别是城郊污染较严重。

北方地区，沈阳市近郊的1万多hm2菜田的土壤已受到污染，对这些农田上的大白菜进行重金属检测，发现铅的超标率为100％，镉的超标率为58.3%；在黄瓜上，镉的超标率为72.7%，汞的超标率为27.2%，铅为18.2%[3]。陈同斌等从1999年开始先后检测了北京市500 多个土壤和蔬菜样品中的重金属(As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn 等)含量，发现与北京市土壤铅背景值相比，北京市蔬菜基地的土壤铅平均积累指数为1.21，As Cd Cr 的含量明显偏高，累积现象明显北京市各大类和各品种蔬菜Pb As Cd Cr 的平均值与相应的卫生标准相比，铅的综合超标率为9.2%，As、Cd、Cr也有个别样品含量较高，蔬菜中的重金属对北京市居民的健康存在较大的威胁[6-9]。

天津市市郊检测的大白菜、芹菜、水萝卜、小白菜4种蔬菜36个样品中，重金属的检出率为100％，镉超标40％[3]。

在华中地区，以邵阳市为例，其市郊的部分蔬菜中，以Cd的污染最为严重，各区所产的黄芽白、萝卜叶、大蒜的含Cd量都超过了限量标准。而长沙市郊的小白菜叶含镉量也均超过标准的1.4倍，莴笋叶的含镉量超过标准标1.8倍[3]。

南部地区，南宁市蔬菜中重金属污染以Cd超标为严重。调查表明，在12个样点中有11个样点Cd超标，占91％；其次是Pb，有1/2以上样点超出标准[3]。

上海宝山区青菜中6种重金属除铜、锌外，都受到了不同程度的污染，以镉最为严重，超标率14.5%。宁波市各类蔬菜的污染中锌、镉、铬3种元素超标率都在60%以上，其中镉最高为85%，铬次之为72.3%。蔬菜的污染面积和产量均占总量的70％以上[3]。

以上我国几个主要地区的典型城市郊区蔬菜重金属含量调查结果。

3 蔬菜重金属污染的处理及对策

蔬菜重金属的处理方法一般可分为两类；

3.1减少对蔬菜地的重金属污染，及切断或远离污染源

3.1.1产地的选择

产地选择应注意以下几项（1）蔬菜产地应远离工厂、医院、矿区、生活区、交通主干线、垃圾场；（2）拟选地区的大气、水、土壤等环境要素的相关污染物检测值不超出国家有关规定标准；（3）根据当前本行业对土壤-蔬菜系统重金属污染治理技术水平，来决定适当放宽土壤重金属含量的极限值，对较低污染的土壤，经改良治理后，只要产出蔬菜的重金属含量不超标，可考虑予以利用

3.1.2合理灌溉

通过控制水分，调节土壤氧化还原状况可以影响到重金属的存在形态。如Cd、Pb重污染土壤改种水生蔬菜，有利于减轻Cd、Pb危害[1]。

3.1.3采取科学生产管理方式

严禁使用未经处理的生活垃圾作为肥料施用,大力提倡使用生物肥料,科学合理地使用农药,防止和控制蔬菜中重金属的残留[2]。

3.1.4采取有机栽培方法

3.2减少土壤中重金属的含量

3.2.1蔬菜种类（品种）选择

根据不同蔬菜品种对重金属富集的差异，合理进行蔬菜的生产布局[1]。,可在远离污染源的地区开发新菜区以保证蔬菜质量。在污染区减少易富集重金属元素菜类的种植量,如叶菜类蔬菜的种植[17]。

3.2.2通过物理方法对污染土壤进行治理

物理的方法主要包括客土、换土、翻土、去表土等，效果好、稳定，但投资大，且易导致土壤肥力的下降。Probstein R F, Hick R E提出了用电动修复的方法；即通过电流的作用，在电场的作用下，土壤中的重金属离子(如Pb、Cd、Cr、Zn、等)和无机离子以电透渗和电

迁移的方式向电极运输[10]，然后进行集中收集处理。

3.2.3通过化学方法对污染土壤进行治理

化学方法是通过施用改良剂、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,化学方法操作简单,但在重污染区效果不理想。

3.2.4通过生物方法对污染土壤进行治理

生物措施是利用特定的动、植物和微生物吸收或降解土壤重的重金属元素，以达到净化土壤的目的。植物修复正成为生物治理措施重要的一个前沿领域。超富集植物已经成为环境保护工作者追寻、筛选的目标，我国在植物修复及超富集植物的研究已有良好的开端[3]。马文漪认为所谓生物修复,就是利用微生物、植物和动物将土壤、地下水或海洋中的危险污染物降解、吸收或富集的生物工程技术系统[11]。从已经用于污染土壤物修复的生物体看,主要是微生物，其次是植物根生物修复技术就是将菌根作为生物修复载体的物技术[12]。

微生物修复技术：微生物在修复被重金属污染的土壤方面有独特的作用。其主要作用原理是：微生物可以降低土壤中重金属的毒性；微生物可以吸附积累重金属；微生物可以改变根际微环境，从而提高植物对重金属的吸收、挥发或固定效率[13]。耿春女等利用菌根吸收和固定重金属Fe、Mn、Zn、Cu取得了良好的效果[12]。

微生物能够富集、氧化还原、降解和耐受适应等土壤重金属污染，起到净化土壤重金属污染的作用。动胶菌、蓝细菌、硫酸还原菌、蓝藻等微生物能够产生多糖、糖蛋白等具有大量阴离子基团的胞外聚合物与重金属形成络合物。西班牙科学家培育出一种能够清除土壤中的镉等重金属污染的转基因细菌。许多高级真菌、一些菌根种和所有腐植质分解菌、细菌都能富集重金属，例如大肠杆菌K12（Escherichiacoli）细胞外膜、菌丝体根酶、Poligistatumde、细菌与粘土矿物复合体等能吸附多种金属离子。芽孢杆菌属的菌株具有固定大量重金属的能力，pH升高吸附量增加，pH≥6时趋于稳定，单位质量菌体吸附Pb2+0.5～1.5g·L-1，最大饱和吸附容量为36.7 mg·g-1干菌体[14]，根霉（Rhiopus）、木霉（Trichoderma harzianum）、斜生栅藻（Scenedesmusobliquus）等对镉、汞、铜有很强的富集作用。自养菌硫—铁杆菌类（Thiobacillusfer robacillus）、假单胞杆菌（Pseudomonas）能氧化As3+、Fe2+、Mn4+、Cu+，降低重金属活性。氧化铁硫杆菌（Thiobacillus thiooxidans ）、氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus ferrooxidans）等自生细菌能氧化砷、铜、钼、铁，降低活性。细菌产生酶能还原Cd、Co、Ni、Mn、Zn、Pb、Cd等重金属，Citrobacter sp.产生酶能使Cd形成难溶性磷酸盐。微生物降解重金属—有机络合物以氢氧化物、生物吸附态形式沉淀，嗜甲基细菌（Methylobaterium）、多嗜菌（Variovorax）、肠杆菌（Enterobacter）、金杆菌（Aureobacterium）、芽孢杆菌（Bacillus）等能降解EDTA—重金属，降解速度EDTA—Fe> EDTA—Cu> EDTA—Co> EDTA—Ni> EDTA—Cd[16]。调控根际环境，如pH、Eh等能够有效调节土壤重金属的活度、毒性及根际微生物，促进根际微生物改变重金属离子存在形态，如沉淀、鏊合[15]。

3.2.5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[5]。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