广州市菜园土和蔬菜中镉含量水平及污染评价.doc

魏秀国等：广州市菜园土和蔬菜中镉含量水平及污染评价 131广州市菜园土和蔬菜中镉含量水平及污染评价魏秀国1，2，何江华1，2，王少毅3，陈俊坚1，2，杜应琼1，2，何文彪3，杨秀琴1，21：广东省生态环境与土壤研究所，广东 广州510650；2：广东省农业环境综合治理重点实验室；3：广东省无公害蔬菜监测中心摘要：探讨了广州市各区、市菜园土和蔬菜中的重金属Cd污染状况，测定了95份土壤样品以及292份蔬菜样品中的镉含量，并对广州市各区市菜园土中Cd污染程度进行了评价。研究结果表明，不同种类的蔬菜中，叶菜类对重金属Cd的吸收和富集较高，瓜豆类较低。蔬菜中重金属Cd的含量受土壤中Cd含量的影响。与国内其它城市相比，广州市蔬菜地土壤中的Cd平均含量处于较高水平；蔬菜则以海珠、番禺两区Cd含量相对较高，高于其它城市的含量水平。关键词：菜园土；蔬菜；镉；污染中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：1008-181X（2002）02-0129-04随着工业化进程，菜区尤其是城市附近的菜地正面临着越来越严峻的环境问题1。在改革开放初期，广州有许多工厂如小电镀厂、皮革厂等纷纷出现，其“三废”中所携带的Cd对农业生态环境形成了较重的污染；更严重的是，Cd还影响生物酶的正常活动，并可造成贫血、高血压、骨痛病等疾病，其危害可长达几十年。例如，由于Cd等污染严重，陕西华县龙岭村现已成为一个“癌症村”。为了控制Cd进入食物链，保证广大居民身体健康，保持社会经济发展的可持续性，对广州市蔬菜种植土壤（菜园土）及蔬菜中的Cd污染现状进行分析研究具有重要的意义。1 研究方法1.1 样品的采集在各有代表性蔬菜生产区选取有代表性的田块调查取样点共95个，每个点均按对角线法采取020 cm耕作层的土壤样品1 kg左右；蔬菜采样点应与土壤样品同地布点，以便参照进行污染分析，在同一区采样点采集不同的蔬菜品种，尽可能地采集到叶菜类、瓜菜类、豆菜类、茄果类和块茎类，共取得蔬菜样品292个。1.2 测定方法蔬菜样品用蒸馏水洗净后当天进行前处理；土样自然风干后，去掉土壤侵入物，磨碎过100目尼龙筛2；样品经HNO3-HClO4消化处理后，用等离子体发射光谱法（ICP）测定。测定过程中，抽取20%的样品进行平行双样测定，并插入一定数目的标样3。2 结果分析2.1 广州市菜园土Cd元素含量状况与污染评价2.1.1 广州市各区、市菜园土Cd元素平均含量与成因分析广州市菜园土中重金属Cd的含量范围绝大多数处于0.682 mg/kg以下。土壤超标样点主要集中于海珠、番禺两区以及白云区一部分。从平均含量看，白云区Cd平均值超出土壤环境质量1级标准值；海珠区、番禺区的平均值超出土壤环境质量2级标准，而优于3级标准；其它各区的Cd含量均不高，大多处于背景值水平，达到或优于环境质量一级标准，从样点测试结果看，这些点的Cd含量也未超出限量标准，各区平均含量见图1。海珠区、番禺区、白云区分别有80%、70%、10%的土样超出土壤环境质量2级标准而优于3级标准。根据统计，海珠区、番禺区及白云区受重金属Cd污染较重区域，约占蔬菜种植面积的15%左右，面积较大。其它未受污染土地尚可满足蔬菜生产的要求，但在今后的蔬菜生产中必须注意污染的扩散。造成这种状况的原因与过去工业布局以及污水排放有很大的关系。自改革开放以来，皮革厂、电镀厂等Cd污染严重企业，纷纷出现，这些企业主要集中于海珠区、番禺区、白云等区。限于技术或资金条件，这些企业排放的污水没有达到环境标准，目前这类污染严重企业虽已被关闭，但其影响并不能立即消除，特别是进入土壤中的Cd将会存在相当长的时期，因此其环境影响也将持续存在一段时期。2.1.2 广州市菜园土Cd污染评价根据土壤和作物中污染物积累的相关数量计算污染指数，确定污染等级，划分污染指数范围。具体污染指数的计算值有以下几个方面：（1）土壤污染显著积累起始值：指土壤中某污染超过评价标准的数值（此数值采用土壤环境质量标准的一级标准，以Xa表示）。（2）土壤轻度污染起始值：指土壤污染物超过一定的限度，使作物体内污染物相应增加，以致作物开始遭受污染，此时土壤中污染物含量，即轻度污染起始值，采用土壤环境质量标准中的二级标准；以Xc表示。（3）土壤重度污染起始值：指土壤污染物继续积累，作物受害加深，以致作物中污染物含量接近或超过食品卫生标准。此时土壤中污染物的含量即重度污染起始值，采用土壤环境质量标准中的三级标准，以Xp表示。根据上述Xa、Xc、Xp等数值，确定污染等级和污染指数范围：非污染：土壤中污染物实测值等于或小于Xa、Pi（污染指数）1。轻度污染：土壤污染物实测值大于Xa，但小于Xc，1Pi2。中度污染：土壤污染物实测值大于Xc，但小于Xp，2Pi3。重度污染：土壤污染物实测值等于或大于Xp，Pi3。按上述污染指数范围，再求具体的污染指数。具体计算如下：PiCi/Si当CiXc时，Ci/SiCi/Xa当XaCiXc时，Ci/Si1（CiXa）/(Xc-Xa)当XcXp时，Ci/Si3（CiXp）/(Xp-Xc)式中：Pi土壤污染物i的污染指数Ci_土壤污染物i的测定值Si污染物i的评价标准Xa土壤污染积累起始值Xc土壤中度污染起始值Xp土壤重度污染起始值广州市各区菜园土中重金属Cd的污染指数大小依次是：海珠区番禺区白云区从化市芳村区天河区黄埔区农场局花都区增城市（图2）。根据评价结果，海珠区、番禺区土壤镉污染较重，海珠区属中度、重度镉污染的样点各2个，占样品总数的80%；而番禺区有3个样点属中度镉污染，4个属重度镉污染，占总数的70%。另外白云区亦有8%的样点属镉污染土壤，其余各区、市土壤均属非镉污染土壤。从综合评价结果也可以看出海珠、番禺两区土壤Cd污染的严重性。在地域分布上，广州市土壤中的镉含量从北向南是由低到高，即从白云区的槎龙以南含量都比较高。土壤中的镉含量除近郊的海珠三滘较高，其他的较低，变化不大，规律性不明显。2.2 广州市蔬菜Cd含量及污染状况分析2.2.1 不同种类蔬菜中Cd含量水平不同蔬菜中重金属的含量差别较大，特别是不同种类蔬菜由于生长环境不同，对同一种重金属的吸收富集能力差别较大，因此有必要对不同种类的蔬菜中Cd的含量作一分析比较。图3即是通过对十大类46种共292个蔬菜样品中重金属Cd的含量所作的统计分析。从图3可以看出，在大致相似的环境中，Cd含量以取食叶片为主的绿叶菜类含量较高，其次为薯芋类和白菜类，而瓜、豆类含量水平较低。这说明绿叶菜类对重金属Cd的吸收和富集能力较强。2.2.2 广州市各区蔬菜中重金属Cd的含量及污染状况根据无公害农产品质量标准，蔬菜中Cd含量标准为0.05 mg/kg（GBn238-84）。本次调查中广州市蔬菜镉含量大多数低于或达到卫生限量标准值，但白云区有个别样点，番禺、海珠两区有较多样点蔬菜Cd含量接近或超出卫生限量标准值，而且有些还比较严重。这与土壤中的Cd含量、土壤pH值以及有机质含量有关。因为在南方地区土壤有机质含量相对较低，而且土壤pH值大多介于5.06.0之间，以致土壤对Cd的固定、吸附能力较差，不易被吸附和沉淀。Cd2+对植物的毒性在酸性土壤中比在中性或碱性土壤上高，就是缘于此因。图4是各区、市蔬菜镉平均含量图，从图中看出各区蔬菜Cd含量顺序为：海珠区 番禺市芳村区增城市白云区黄埔区黄埔区花都市农场局天河区。根据平均含量，广州市除海珠、番禺两区外，其它各区所产蔬菜基本没有受到重金属Cd的污染，并且广州市各区蔬菜中的Cd含量状况与其土壤中的Cd含量情况各区顺序大致相似，只有个别区、市的顺序略有区别。2.3 与其它城市及地区含量比较对于蔬菜地土壤中Cd含量的研究工作较多，开展这方面工作的其它城市主要有：兰州（0.149 mg/kg）、厦门（0.16 mg/kg）、丹东（0.12 mg/kg）、上海（0.14 mg/kg）等市46。广州市菜地土壤中Cd含量（0.186 mg/kg）高于其它城市，处于较高的水平。对于蔬菜中Cd含量，综合各城市的调查结果发现，Cd元素在蔬菜中的残留浓度差别较大。以杭州市含量较高，上海市次之，沈阳市再次之，广州和重庆相当，以北京市含量最低（图5）；而广州市番禺、海珠两区蔬菜中Cd含量则远高于国内其它城市的含量水平，这说明这两个区的Cd污染已相当严重，必须引起高度重视。2.4 污染较重区土壤-蔬菜重金属Cd含量的关系大量研究表明，在一般未污染地区，蔬菜与土壤中的Cd含量常无相关性，但土壤受Cd污染后，常有不同程度的污染性，并且大批的数据观察可能会掩盖某些规律性。因此在这里只对海珠、番禺两区土壤及蔬菜中的Cd含量进行回归分析。数据分析表明，海珠、番禺两区土壤及蔬菜中的Cd含量之间相关较明显，其回归方程式为：Y蔬菜=-0.0436+0.3316X土壤 （n =95，r =0.6909）这个结果表明，蔬菜吸收Cd的多少与土壤中的含量有较直接的关系；另外，相关系数R还表明蔬菜吸收量还与土壤中Cd的存在状态有关，虽然土壤中含量较高，但由于其存在状态不同并不能为蔬菜所吸收。2.5 广州市蔬菜地土壤-蔬菜中Cd含量变化对比广州市菜园土及蔬菜中的Cd含量，相对于20世纪80年代初菜地的含量水平已显著下降。究其原因应有以下几个方面：一是污灌面积的减少，目前约有2000 hm2；二是随着农田水利设施的改善和人们环境意识的增强，现在很少引工厂废水直接灌溉农田；三是由于城市规模的扩张，昔日的菜田已是工业区或商业区，菜地向中远郊转移。土壤中污染物含量虽然逐渐降低，但仍高于背景值水平，特别是污染较重的海珠、番禺区，情况更不容乐观。蔬菜中污染物含量逐渐降低，但受污染区域含量仍相对较高，污染治理仍有相当工作要做。表1 广州市近20年来蔬菜地土样与蔬菜中Cd含量比较 mg/kg年份土样菜样19800.36（34）0.052（36）19810.35（40）0.05（27）19840.29（36）0.016（36）19900.24（30）0.021（30）19950.20（46）0.016（81）19990.186（95）0.014（292）注：括号内为样品数3 结语（1）与其它城市蔬菜种植地土壤相比，广州市菜园土环境质量略差，除部分受镉污染较重土壤外，其余菜地仍可作为蔬菜生产使用。（2）不同种类的蔬菜中，叶菜类对重金属Cd的吸收和富集较高，瓜豆类较低。在生产中应注意避免在Cd污染较重的土壤中种植叶菜类蔬菜。（3）各区土壤和蔬菜中重金属Cd的含量顺序大致相同，即土壤中含量高的蔬菜中含量也较高，这说明蔬菜的Cd含量受土壤一定的影响。（4）广州市蔬菜中的Cd平均含量不高，但污染区特别是海珠、番禺两区蔬菜中的Cd含量高于其它城市的含量水平。参考文献：1 胡勤海，叶兆杰. 蔬菜主要污染问题J. 农村生态环境，1995，11（3）：52-56.2 中国土壤学会农业化学专业委员会. 土壤农业化学常规分析方法J. 北京：科学出版社，1983. 457.3 袁大伟. 土壤中铜、锌、铅、镉、镍、锰测定预处理方法比较试验J. 农业环境保护，1988，7(1)：34-36.4 姜林升，宁晓宇. 丹东地区农业土壤污染现状研究J. 农业环境与发展，1995/12（2）：22-25.5 连玉武. 九龙江流域土壤-蔬菜系统中重金属的迁移、分布、积累J. 厦门大学学报（自然科学版），1996，36（6）：959-965.6 庞金华J. 上海郊县土壤和农作物中金属元素的污染评价. 植物资源与环境，1994，3（1）：20-26.Concentration and evaluation on pollution of Cd in vegetable farm soils and vegetables of GuangzhouWEI Xiu-guo1, 2, HE Jiang-hua1, 2, WANG Shao-yi3, CHEN Jun-jian1, 2, DU Ying-qiong1, 2, HE Wen-biao3, YANG Xiu-qin1, 21：Guangdong Institute of Eco-environment and Soil Sciences, Guangzhou 510650, China；2：Guangdong Key Laboratory of Integrated Control of Agro-environment；3：The Inspect Center of Guangdong Green-VegetableAbstract: The paper discussed the pollution of cadmium in vegetable-farm soils and vegetables. The levels of cadmium in 95 soil samples and 292 vegetable samples obtained from vegetable farm in suburb of Guangzhou were dete