【标题】蔬菜重金属污染研究现状及展望【作者】陈洪【关键词】重金属蔬菜富集系数污染治理适应【指导老师】汪建华【专业】生物科学【正文】1 前言人们的日常生活，离不开蔬菜，随着人们生活水平的逐步提高，相对地，对食品的质量也提出了更高的要求，对蔬菜也是如此。
改革开放以来，中国的蔬菜生产迅速发展，1978～2004 年的27年间，蔬菜播种面积从3331×104hm2增加至17560×104hm2，增长了4.27倍，目前全国蔬菜总产量达550.7×106t，人均蔬菜占有量313.0kg，已超过世界平均水平，并跻身世界第3 大蔬菜出口国。
但是，由于工业“三废”和城市生活垃圾的排放，含重金属废水灌溉以及含重金属的农药、化肥的不合理使用，导致菜地土壤受到重金属的污染。
重金属可通过土壤进入蔬菜，且蔬菜积累的重金属可通过食物链进入人体而给人类健康带来危害。
据报道，我国儿童铅中毒发病率大约为51.6％，并且其毒性作用可持续到成人，短期内不可逆转[1]。
因此，开展蔬菜重金属污染研究，揭示蔬菜重金属污染的特点和规律，对有效防治蔬菜重金属污染，促进蔬菜生产持续发展，保障食品安全具有重要的现实意义。
本课题拟依据文献资料，就有毒有害重金属元素对蔬菜污染的研究进展作一综述，以期能全面把握这一领域的研究现状和发展方向，为重金属污染监测、防止、控制和治理提供参考。
2 我国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hm2，约占总耕地面积的1／5 [2]。
每年因土壤污染而导致的粮食减产高达1000万吨，直接经济损失100亿元以上[3]。
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，尤其是东部。
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[4]；上海市蔬菜重金属污染，以Cd和Pb为甚，超标率分别为13.3％和12.0％，其次是Cr和Hg，超标率分别为4.6％和 1.5％[5]；天津市菜地土壤8种重金属(Cu、Zn、Pb、Cr、Ni、Cd、Hg和As)含量均高于本市农业土壤背景值的1倍以上，其中Cd和Hg积累尤为明显，分别为背景值的5倍和60倍[6]；广州市菜地约有9.5％受到污染，其中Cd、Pb和As含量分别为广东省土壤背景值的2.8倍、3.0倍和1.4倍[7]；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[8]；南京市郊菜地土壤除Cd含量未超标外，其它4种重金属 Hg、As、Pb和Cr含量均已超出南京地区自然土壤背景值[9]；西安市郊区蔬菜主要污染元素为Pb，超标率48.0％，最高超标6.91倍[10]；东莞市及其不同区域菜地的重金属污染，以Pb污染最严重[11]；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％[12]；重庆蔬菜重金属污染程度为Cd>Pb>Hg，近郊蔬菜基地土壤重金属Hg和Cd 出现超标，超标率分别为6.7％和36.7％[13，14]；广州市蔬菜地铅污染最为普遍，砷污染次之[15]；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89.3％[16，17]。
3 蔬菜中重金属污染的来源3.1 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[18，19]。
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，Cr、Ni和As高于背景值0.5～1倍，Cd高于背景值 l0倍，而Hg含量竞高达背景值125倍[6]。
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，Cr为20倍，Zn为16倍[15]。
3.2 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、As和Cd含量高于背景值0.3～1倍，Hg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[20]。
茹淑华等研究表明，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[21]。
3.3大气降尘和烟尘大气的迁移和降尘作用是造成Hg大面积污染的一个重要原因。
西南农业大学调查结果显示，在酸沉降地区，土壤和蔬菜的Hg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Hg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[22,23]。
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、Cr、Pb和Zn等含量高于北京市农业土壤背景值1.7～40.2倍，导致土壤和蔬菜的重金属污染[24]。
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[25]。
3.4农业耕作措施农药、化肥、塑料薄膜等农用化学品以及有机肥料的使用，均可能是菜地中重金属的重要输入源。
据估计，人类活动对土壤Cd 的贡献中，磷肥占54%～58%[26]。
尽管中国磷肥中重金属含量普遍低于发达国家，但长期大量施用也可能会带来土壤重金属的累积[27]。
加之少数地区磷矿中Cd 含量较高[28]、近年从国外进口化肥量增加等原因，也使土壤中重金属累积的风险不断加大。
根据中国农业统计年鉴[29]，2005 年中国东、中、西部农药的使用量分别为628582、597788、233576t，东部地区农药投入总量和单位面积用量均远高于中、西部。
正因为如此，东部地区重金属污染更为严重。
有机肥中也常含有一定量的重金属[30]，如据刘荣乐等对中国8省（市）商品有机肥的调查结果，有机肥中各种重金属均出现了不同程度的超标[31]；卢东等对华东典型地区农业土壤重金属含量的调查结果，施用鸡粪等有机肥的农业土壤中，Cu、Zn 含量明显高于施用化肥的土壤[32]。
此外，农用薄膜生产应用的热稳定剂中往往含有Cd 和Pb，在大量使用塑料薄膜的温室大棚和保护地中，如果不及时清除残留在土壤中的薄膜（或农膜），亦可能会使其中的重金属进入土壤并形成累积。
4 蔬菜对重金属的吸收与积累能力差异4.1不同蔬菜种类对重金属富集能力差异蔬菜对重金属的富集系数，定义为蔬菜中重金属含量与土壤中相应重金属含量之比。
研究不同种类蔬菜对重金属的富集系数，可以有效地指导重金属污染土壤的合理种植与利用，防止重金属通过食物链进入人体。
有研究表明，同一植物种类对不同重金属元素的富集系数是不同的，富集元素的规律是Cd>Zn、Cu>Pb、Hg、As。
不同种类的蔬菜对重金属元素的吸收也不相同[33]。
黄雅琴等研究表明，在Cu污染土壤上，胡萝卜对Cu的吸收量比生长在当地正常土壤上增加1.3倍，而菠菜仅增加0.29倍；而在高Pb浓度条件下，菠菜中Pb含量远远大于胡萝卜和韭菜[34]。
胡小玲等对不同种类蔬菜重金属含量进行统计，发现叶菜类蔬菜重金属超标率最高，达到24.6％，茄果类、豆类次之，根茎类蔬菜中重金属含量较低[35] 。
王丽凤等的调查结果表明，沈阳市蔬菜中重金属含量大小顺序为叶菜类>根茎类>瓜果类[36]。
有研究表明，蔬菜品种间重金属含量呈极显著差异(P<0．01)。
姚全胜等研究了8种野生蔬菜的重金属富集能力，结果表明8种野生叶菜的铜含量范围为0.94～2.9mg／kg，相差3.08倍；镉为0.0046～0.2mg／kg，相差43.48倍；铅为O.025～0.18 mg／kg，相差6.4倍[37]。
一般而言，叶菜类如菠菜、芹菜等对重金属有较强的富集能力。
4.2 种内重金属积累的基因型差异同一种蔬菜的不同基因型对重金属的吸收积累也存在明显差异。
1991～1992年Michalik研究发现，胡萝卜肉质根吸收重金属存在基因型差异[38]。
Kurz等盆栽和大田试验的结果表明，l5个羽叶甘蓝品种之间差异显著，最大相差20多倍。
Florijn等采用水培和盆栽试验研究不同莴苣品种累积Cd的差异，结果表明盆栽试验中不同品种茎叶中Cd浓度差异不明显，但水培试验差异较大[39]。
吴启堂等研究了不同品种菜心积累Cd的差异，结果表明在Cd含量为0.1 mg／kg的土壤中，5个菜心品种的Cd含量范围为0.040～0.131 mg／kg(以鲜重为基数)，最大相差3.3倍[40]。
王松良等通过水培试验研究小白菜不同基因型对Cd、Pb、As的累积特性，结果表明13种基因型茎叶Cd、Pb、As含量分别为108—3830.41、7.90—128.62、3.59—64.05 mg／kg[41]。
5重金属对蔬菜生长发育、品质及其对人体健康的影响5.1 重金属污染对蔬菜生长发育及品质的影响重金属抑制蔬菜的细胞分裂和伸长，刺激和抑制一些酶的活性，影响蛋白质合成，降低光合和呼吸作用，伤害细胞膜系统，从而影响蔬菜的生长发育。
宋玉芳等采用室内生长箱盆栽试验法进行了4种重金属铜、锌、铅、镉与蔬菜生长的抑制响应关系研究。
结果表明，蔬菜株高与重金属浓度有较好的负相关性，根长抑制率与重金属浓度相关性次之，而重金属对根伸长抑制作用最明显[42]。
同样，刘海亮等以白菜、小萝卜、甘蓝、黄瓜种子为试验材料，分别加入0-50mg／L镉溶液，置于23～25℃温箱中进行镉胁迫发芽试验，结果表明，镉对四种蔬菜幼苗主根生长的影响从5mg／L时开始出现，达10mg／L时对小萝卜、甘蓝和黄瓜幼苗高度的影响十分明显，而白菜则在15mg／L浓度下才出现明显的抑制作用。
5d苗龄时，50mg／L镉处理的4种蔬菜主根长和苗高均被严重抑制[43]。
重金属对蔬菜品质影响方面，李道林等报道，当盆栽土壤中的砷浓度由20mg／kg 土增加到200mg／kg土时，对四季豆的出苗数、苗期子叶形态，生长期的叶片数、株高、开花状况及结荚数、鲜重等指标均有显著影响，并进而影响它的生物产量[44]。
胡红青等研究表明，在灰潮土上低Cd对生菜生长有促进作用，而浓度达到lOOmg／kg土时则表现为抑制作用。
同时，由于重金属的影响，蔬菜体内的维生素、糖分及其他物质含量都相应的有所变化，从而影响蔬菜的品质[45]。