（土壤学专业论文）环洞庭湖区土壤质量状况及其对蔬菜污染的影响.pdf

摘要 蔬菜足最为重要的日常食物，对维持人体正常生理功能和增进健康具有不可替 代的作用。随着现代工业迅速发展以及化肥、农药等农用物资的大量施用，蔬菜产 地环境质量和其品质受到严重影响。环洞庭湖区是我国重要的蔬菜生产地。系统研 究该区土壤的质量状况及其对蔬菜污染的影响，对合理利用和保护该区土地资源， 发展无公害蔬菜生产，保障人民身体健康等具有重要意义。 本研究以环洞庭湖区的4 个典型蔬菜生产基地作为重点研究区，l o 个参考样区。 研究了该区蔬菜基地的产地土壤质量和蔬菜污染状况，并探讨了土壤质量对蔬菜污 染的影响。主要结果如下： 1 按照耕地土壤肥力分级的相关标准，研究区典型蔬菜基地土壤有机质、全氮、 碱解氮、全k 和速效k 等均达耕地m 级肥力水平以上；土壤全p 和速效p 含量分属 级和i 级，均远高于该区相应自然土壤和耕作旱土，是种菜土壤的显著特征；f e 、 c u 、z n 等微量元素均达到了耕地i 级肥力水平。根据蔬菜的需求特点，该区土壤仅 有机质略低，应增施有机肥，适当减少磷肥和微肥的施用。 2 研究区典型蔬菜基地土壤c d 、c u 和n i 的超标率分别为3 9 、3 0 和1 5 ； 而p b 、z n 和a s 耳自f 均未超标；6 种重金属的综合评价结果显示，6 5 的土壤属清 洁或尚清洁，2 8 的有轻度污染，7 的有中度污染；对土壤污染贡献率最高的为c d ( 5 1 ) 。其中，第四纪红土母质发育的土壤处于警戒线附近；板页岩与河流冲积物 母质发育的土壤均有轻度污染，污染元素皆为c d 、c u 和n i 。第四纪红土母质发育 的土壤适宜继续种菜，但应注意c d 污染；其它两种土壤主要污染元素为c d 和c u 。 3 主要种类蔬菜的硝酸盐污染比较严重，约有4 8 的蔬菜( n = 9 4 ) 不宜食用； 叶菜类( n = 3 2 ) 的这一比例更是高达9 4 ，而瓜类( n = 7 ) 没有出现硝酸盐污染。叶 菜类和根茎类蔬菜硝酸盐均值高于级标准( 1 4 4 0m g k g ) ，属于硝酸盐高富集型蔬 菜；鲜豆类和茄果类蔬菜硝酸盐均值属i i 级水平( 4 3 2 7 8 5m g k g ) ，属中等富集型 蔬菜；瓜类为低富集型蔬菜。 4 各类蔬菜的硝酸盐含量均与基肥的施氮水平和土壤碱解氮含量呈极显著的 正相关，土壤有机质含量较高对叶菜类、根茎类和茄果类蔬菜硝酸盐的积累有一定 的促进作用。不同种类蔬菜硝酸盐的含量对土壤碱解氮含量变化的响应有较大差异， 叶菜类和根茎类响应最强烈：茄果类、鲜豆类和瓜类对土壤碱解氮含量变化的响应 较弱。 5 土壤c d 含量普遍偏高足该区蔬菜c d 污染( 超标率5 0 0 ，n = 9 4 ) 较严重 的主要原因，二者呈极显著正相关，5 类蔬菜c d 含量及其对土壤c d 含量变化的响 应强度规律基本一致：叶菜类 鲜豆类 瓜类 根茎类和茄果类。长期大量施用磷肥 会为蔬菜提供额外的c d 源；土壤c u 和z n 对大部分种类的蔬菜c d 吸收有显著的促 进作用。 6 蔬菜p b 的超标率达到7 8 7 ( n = 9 4 ) ，含量是叶菜类 根茎类 瓜类 鲜豆 类 茄果类土壤p b 与蔬菜p b 含量均呈极显著的正相关，蔬菜对土壤p b 变化的 响应强度依次为叶菜类 根茎类 茄果类 瓜类和鲜豆类；其它土壤质最指标对蔬 菜p b 含量没有明显得影响。该区土壤p b 并未出现超标，而蔬菜p b 污染严重，可 能是由空气沉降造成的。 关键词：土壤质量；蔬菜污染；硝酸盐污染：重金属污染；环洞庭湖区 a b s t r a c t v e g e t a b l e sw e r en e c e s s a r yf o o di np e o p l e sd a i l yl i f e ，w h i c hc a l lo f f e rv i t a m i n s ， m i n e r a ln u t r i e n t sa n dc e l l u l o s e st op e o p l e sp h y s i o l o g i c a lf u n c t i o n sa n dh e a l t h b u tt h e d e v e l o p m e n t so fm o d e r ni n d u s t r y , a n dt h eu s i n go fal a r g en u m b e ro fc h e m i cf e r t i l i z e r s a n dp e s t i c i d em a d et h eq u a l i t yo fv e g e t a b l e sa n dt h ee n v i r o n m e n to fv e g e t a b l e sb a s e s b e c o m i n gw o r s e t h er e g i o n a r o u n dd o n g t i n gl a k ew a ss u i t a b l ef o r v e g e t a b l e s p r o d u c t i o ni nc h i n a s y s t e m a t i c a l l ys t u d y i n go fs o i lq u a l i t yo ft y p i c a lv e g e t a b l e sb a s e s a n dt h e i ri n f l u e n c eo nv e g e t a b l e sq u a l i t yc o u l dp r o v i d es c i e n t i f i cf o u n d a t i o n sf o rr a t i o n a l u t i l i z a t i o no fl a n dr e s o u r c ea n dp r o d u c t i o no ff l e e - p o l l u t a n ta n dg r e e nv e g e t a b l e s ，a n d e n s u r ep e o p l e sh e a l t h s o i lq u a l i t ya n dt h e i ri n f l u e n c eo nv e g e t a b l e sq u a l i t yo f1 4 v e g e t a b l e sb a s e si n5c i t i e s ( c h a n g s h ac i t y , e t c ) i ns u r r o u n d i n gd o n g t i n gl a k eh i l l y r e g i o nw g t es t u d i e d t h em a i nr e s u l t sw e r ea sf o l l o w s ： 1 1 1 1 es o i lp hw a sb e t w e e no f 4 2t o6 7i nt h i sr e g i o n n ec o n t e n to f s o i lo r g a n i c m a t t e rw a s2 9 5 + 0 8 3 班gi nt h er e g i o n t h em e a n so fs o i lt o t a ln ，pa n dkw e r e 1 7 3 士0 0 4g k g ，1 3 9 - j = 0 0 5g k ga n d1 6 1 士o 4 2 非g ，r e s p e c t i v e l y t h ea v e r a g ec o n t e n t so f s o i la v a i l a b l en ，pa n dkw e r e1 3 6 5 ：l 5 8 2m e # e 9 3 0 a ：7 9 6m 眺ga n d1 1 9 3 士4 9 9 m g k g ，r e s p e c t i v e l y 1 r h ec o n t e n t so fs o i l n u t r i e n t sw e r eh i g h e rt h a nt h en a t u r a ls o i l s ， e x c e p tf o rt h ec o n t e n t so fka c c o r d i n gt ot h eg r a d i n go fs o i lf e r t i l i t y , t h ec o n t e n t so f s o m ，na n dk w e r eb e l o n gt oo rh i g h e rt h a ng r a d e l h c o n t e n t so ff e ，c ua n dz ni ns o i l w e r eb e l o n gt og r a d ei w h i c hi n d i c a t e st h es o i l sw e r ef e r t i l ea n ds u i t a b l ef o rv e g e t a b l e s p r o d u c t i o n ? b u tw es h o u l di n c r e a s eo r g a n i cf e r t i l i z e r s ，a n dr e d u c epa n dm i c r o e l e m e n t f e r t i l i z e r s 2 n 忙o v e r - l i m i tr a t e so fc d c ua n dn ii ns o i l sw e r e3 9 ，3 0 a n d1 5 ， r e s p e c t i v e l y , a n dp b ，z n , a sw e r es a f e c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o ns h o w s ：6 5 o ft h e s o i l sw e r es a f eo rn e a r l ys a f e 2 8 w e r el o w - g r a d ep o l l u t e da n d7 w e r em e d i a l g r a d e p o l l u t e d t h es h a r eo fc di nc o m p r e h e n s i v ei n d e xw a s t h eh i g h e s to n e ( 5 1 ) i tw a s d i f f e r e n ti np o l l u t a n ta n dd e g r a d e sa m o n gs o i l sw h i c hd e r i v e df r o m3s o r t so fp a r e n t s m a t e r i a l s n es o i l sd e r i v e df r o mq u a t e n a r yr e dc l a yw a sb o r d e r i n gw a r n i n gl i m i t , a n d o n l y1 5 r n = 2 0 ) c o n t e n t so f c di ns o i lo v e rt h el i m i t 1 1 l eo v e v l i m i tr a t e so f c d , c ua n d n i w e r e5 6 ，7 5 a n d3 8 o fs o i l sw h i c hd e f t v e df r o ms l a t es h a l e a n dt h er a t e sw e r e 4 5 2 6 a n d1 2 i ns o i l sw h i c hd e r i v e df r o ma l l u v i a ld e p o s i to f r i v e r s t h eb o t hw e r e l o w - g r a d ep o l l u t i o n 1 1 l es o i l sd e r i v e df r o mq u a t e n a r yr e dc l a yw e r es u i t a b l ef o r i i i v e g e t a b l e sp r o d u c i n g ，b u tw es h o u l dp a ya t t e n t i o nt oc d a n dw es h o u l dp r e v e n ta n d c o n t r o lt h ep o l l u t i o no fc d ，c ua n dn i ，w h e np l a n t i n gv e g e t a b l e si nt h eo t h e rt w os o r t so f s o i l s 3 a b o u t4 8 ( n = 9 4 ) v e g e t a b l e sw e r eu n a l l o w e dt ob ee a t e n t h er a t ew a sa sh i 曲 a s9 4 i nl e a fv e g e t a b l e s ( n = 3 2 ) ，b u tt h e r ew a sn on i t r a t ep o l l u t i o ni nm e l o np l a n t s l e a f a n dr o o to rs t e mv e g e t a b l e sw e r eh i g h - e n r i c h m e n to fn i t r a t e ，f o rt h ea v e r a g ec o n t e n t so f n i t r a t ew e r eh i g h e rt h a ng r a d e l l i ( 1 4 4 0m g k g ) l e g u m i n o u sa n df r u i tv e g e t a b l e sw e r e m e d i a l - e n r i c h m e n to fn i t r a t e ，f o rt h ea v e r a g ec o n t e n t so fn i t r a t eb e t w e e n4 3 2 7 8 5m g k g ( g r a d ei i ) a n dm e l o np l a n t sw e r el o w - e n r i c h m e n to fn i t r a t e n i t r a t ec o n t e n t si n5k i n d s o fv e g e t a b l e sw e r eo b s e r v e dt ob ec l o s e l yr e l a t e dt ou s i n go f nf e r t i l i z e r sa n dc o n t e n t so f s o i la v a i l a b l en a n dt h ec o n t e n t so f n i t r a t ei nl e a f a n dr o o to rs t e mv e g e t a b l e sw e r eh i g h r e s p o n s e so fs o i la v a i l a b l en ，w h i c hc h a n g e s2 0t i m e sa st h es o i la v a i l a b l enc h a n g e d t h er e s p o n s e so ff r u i t ，l e g u m i n o u sa n dm e l o n sp l a n t sw e r em u c hl e s st h a nl e a fa n dr o o t o rs t e mv e g e t a b l e s 4 p o l l u t i o no f c di nv e g e t a b l e s ( 5 0 o o v e r - l i m i t , n = 9 4 ) w a sm a i n l yc o u r s e db yt h e h i g hc o n t e n t so fc di ns o i l s c o n t e n t so fc di nv e g e t a b l e sw e r es i g n i f i c a n t l yp o s i t i v e r e l a t e df p l e g u m i n o u s m e l o n r o o t o rs t e m a n df r u i tv e g e t a b l e s t h eu s i n go fal a r g en u m b e ro fpf e r t i l i z e r sc o u l do f f e rc dt o v e g e t a b l e s c o p p e ra n dz ni ns o i lc a nh e l pv e g e t a b l e st oa b s o r bc d t h eo v e r - l i m i tr a t eo f p bw a s7 8 7 ( n = 9 4 ) c o n t e n t so f p bi nv e g e t a b l e sw e r ea sf o l l o w s ：l e a f r o o to rs t e m m e l o n l e g u m i n o u s f r u i tv e g e t a b l e s t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nc o n t e n t so fp bi ns o i l s a n dv e g e t a b l e sw a ss i g n i f i c a n t l yp o s i t i v ef 尸 r o o to rs t e m f r u i t m e l o na n dl e g u m i n o u s v e g e t a b l e s o t h e rs o i lq u a l i t i e sh a v en oi n f l u e n c eo nt h ec o n t e n t so fp bi nv e g e t a b l e s t h e p o l l u t i o no f p bi nv e g e t a b l e sw a ss e r i o u s ，b u tt h ep bi ns o i lw s s n to v e rt h el i m i t , t h i sm a y c o u r s e db yt h ep bi nt h ea t m o s p h e r e k e yw o r d s ：s o i lq u a l i t y ；v e g e t a b l e sp o l l u t i o n ；n i t r a t ep o l l u t i o n ；h e a v ym e t a l sp o l l u t i o n ； r e g i o na r o u n dd o n g t i n gl a k e i v 华中农业大学学位论文独创性声明及使用授权书 学位论文题目：咖洞虞瑚区土壤揪硼 学位级别 硕士 胀甜盎埠汤密褊两 所在学院 瓷弼孚砌 ( 系) 学科专业 土壤荽 导师姓名 昊盒韶 学生姓名 辛奇宏 学位论文 否 如需保密，解密时间年月日 是否保密 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果尽我所知。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华中农业大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料，指导教师对此进行了审定与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中做了明确的说明，并表示了谢意 研究生签名：牛奇弦 时问：一年f 月，日 学位论文使用授权书 本人完全了解。华中农业大学关于保存使用学位论文的规定4 ，即学生必须按 照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存提交论文的印刷版和电 子版，并提供日录检索和阅览服务，可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存，汇 编学位论文本人同意华中农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论 文的全部或部分内容 注：保密学位论文在解密后适用于本授权书 学位论文储摊：皋奇兜 导臌：撅够 签名日期：知6 年月佃 签名日期：夕删钐年夕月，日 刖舌 1 1研究目的与意义 蔬菜含有丰富的矿质元素、维生素、膳食纤维等多种营养成分，是人们重要的 日常食物，对维持人体正常生理功能和增进健康具有不可替代的作用。随着我国国 民经济的快速发展，人民生活水平的迅速提高和城镇化规模的不断扩大，人们对蔬 菜的需求量日益增大。据统计，2 0 0 0 年我国蔬菜种植面积达到1 5 x1 0 7 h m 2 ，约为 1 9 7 8 年( 0 3 x 1 0 7 h m 2 ) 的5 倍，是1 9 9 0 年( 0 6 1 0 7 h m 2 ) 的2 倍多( 国家统计局，2 0 0 1 ) 。 随着蔬菜种植面积和产量的增长，人均占有量也有很大的提高，2 0 0 3 年全国蔬菜总 产量5 4 x1 0 h ，位居世界首位，人均占有量4 1 5k g ( 张建新等，2 0 0 5 ) 。大量施用化 肥成为蔬菜增产主要措施的同时，也使产品的硝酸盐与环境的污染更趋严重。工农 业的迅猛发展，还使大量重金属进入农田，造成严重的重金属污染。掘报道，我国 仅镉污染的农田面积已达1 0 9 x 1 0 4 h r n 2 ，且还有上升的趋势( q i ne t a l ，1 9 9 7 ) 。蔬菜 较容易积累重金属和富集硝酸盐，二者可通过被污染的蔬菜进入人体，对健康形成 威胁。近年来，蔬菜污染已越来越被重视，尤其是在我国加入w t o 后，面临着各 进口国对我国蔬菜产品硝酸盐与重金属允许含量等严格限制，严重制约了我国蔬菜 产品的出口。环洞庭湖区自然资源条件优越，是我国重要的蔬菜生产基地。目前， 该区面积超过6 7h m 2 的专业蔬菜生产基地已达6 4 个系统研究该区蔬菜产地的环 境以及蔬菜的污染状况，探明蔬菜硝酸盐及重金属( c d 、p b ) 含量与产地环境的关系， 对指导该区蔬菜的种植，发展无公害，绿色蔬菜，确保人民身体健康以及实现区域 农业的可持续发展等都具有十分重要的意义。 1 2研究进展 1 2 1 蔬菜镉、铅等重金属的吸收与污染 1 2 1 1 蔬菜镉、铅等重金属的含量状况 2 0 世纪8 0 年代，我国的上海、北京和天津等大城市就已开展了蔬菜重金属含量 的调查研究( 许炼烽等，2 0 0 0 ：周根娣，1 9 9 4 ；张艺敏等，1 9 9 0 ) 。近年来，我国很 多大中城市的蔬菜重金属污染研究结果表明：不少地方的蔬菜已受n e d 、p b 污染。 长沙市蔬菜重金属污染以p b 和c d 为主，超标率分别为6 0 和5 1 ( 沈彤等，2 0 0 5 ) 重庆市蔬菜c d 、p b 超标率分别为：4 0 9 0 和2 5 9 0 ( 李其林等，2 0 0 5 ) 。珠 江三角洲地区蔬菜主要污染重金属为p b 和c d ，超标率均为1 3 2 ( 黄勇等，2 0 0 5 ) 。 天津市蔬菜污染重金属依次为c d a s p b z n c u n i ，其中c d 的超标率达4 0 ( 师荣光等，2 0 0 5 ) 。p b 是陕西省主要蔬菜产区的污染元素( 张建新等，2 0 0 5 ) 。上 海市浦东新区普通园艺场的蔬菜虽没有出现重金属污染，但污灌区蔬菜c d 和c r 的超 标率达n l o o ( 姚春霞等，2 0 0 5 a ) 。张永松等( 2 0 0 5 ) 对温州市售果蔬的调查研究 发现，黄瓜和菠菜中c d 污染严重，超标率分别为1 6 7 和5 0 。也有部分城市研究 结果表明，该地的蔬菜没有受到重金属的污染；杨荣江( 2 0 0 4 ) 研究奎屯市污灌区 蔬菜发现，仅少量h g 超标；济南市主要蔬菜基地蔬菜的调查结果显示，该市蔬菜 未出现重金属超标( 王淑娥等，2 0 0 4 ) 。总体来说，我国城市郊区蔬菜基地所产的蔬 菜受到较严重的c d 、p b 污染。 1 2 1 2 影响蔬菜镉、铅等重金属吸收的主要因素 不同蔬菜品种对c d 和p b 的吸收能力有较大差异。蔬菜对c d ( p b ) 富集系数= 蔬 菜中c d ( p b ) 的含量土壤q h c d ( p b ) 的含量( 林君锋等，2 0 0 2 ) ，与蔬菜中c d 和p b 含 量有很好的正相关关系( 祖艳群等，2 0 0 3 ) ，可用来表示蔬菜品种间对土壤中c d 和 p b 吸收与积累的差异( 何江华等，2 0 0 3 ) 。林君锋等( 2 0 0 2 ) 研究发现，不同蔬菜对 c d 的富集系数最高值与最低值之间相差达n 3 1 5 倍；祖艳群等( 2 0 0 3 ) 研究结果也表 明，不同蔬菜的c d 、p b 富集系数有很大差异，青花菜对p b 的富集系数大约是西芹的 5 倍，而大白菜与菜豆对c d 的富集系数相差达到两个数量级。 土壤中c d 和p b 的含量与形态是影响蔬菜吸收c d 和p b 的一个重要因素。植物 体内c d 和p b 含鼍与土壤中c d 和p b 全量的关系已有大量研究，并且建立了不少回 归方程，如指数方程、线性方程以及f r e u n d l i c h 方程( d e n ge l a l ，2 0 0 4 ：d u d k a e t a l ， 1 9 9 6 ；k r a u s se t a l ，2 0 0 2 ；m c g r a t he t a l ，2 0 0 0 ；p e i j n e n b u r ge t a l ，2 0 0 0 ) 。但是， 也有研究表明，蔬菜中的c d 以及p b 含量与土壤中全量c d 和p b 没有显著的相关关 系( 祖艳群等，2 0 0 3 ) 。根据t e s t i e r 等( 1 9 7 9 ) 提出的连续提取法，可将土壤中的重金 属分为交换态碳酸盐结合态，铁锰氧化物结合态，有机鳌合态和残渣态。一股认 为交换态易f 移动、生物有效性较高。残渣态被认为是最不具有活性的，而碳酸盐 结合态、铁锰氧化物结合态和有机鳌合态的生物有效性与具体的土壤理化性质有很 大关系( l u e l a l ，2 0 0 5 ) 。朱维晃等( 2 0 0 4 ) 研究表明，树仔菜不同部位重金属含量与土 壤有效态c d 、p b 含量的相关性明显好于其与土壤c d 、p b 总量的相关性。刘霞等( 2 0 0 2 ) 研究发现，油菜根和茎叶中的c d 和p b 的含量与土壤中5 种形态的c d 和p b 的含量 均呈显著或极显著正相关，但对油菜吸收c d 和p b 贡献最大的是碳酸盐结合态与铁 锰氧化物结合态。 土壤理化性质可通过影响重金属的有效性，进而影响其被作物吸收。h o m b u r g 和b a u n m e r ( 1 9 9 3 ) 发现，土壤中的c d 和p b 的有效态含量与p h 有很强的相关性，其 r 2 分别达到0 8 5 和o 8 6 。r o h m k e n s 和s a l o m o n s ( 1 9 9 8 ) 研究农业和森林土壤中c u 、c d 和 z n 与土壤参数的关系时发现，c e c 是影响c d 有效性的最主要因素，p h 与土壤c d 的 有效性也呈显著相关。r o m k e n s 等( 2 0 0 4 ) 认为，土壤中c d 、p b 的有效性都是决定于 土壤p h 和有机质含量，其有效态比例与p h 和有机质的相关系数( r 2 ) 分别为0 7 0 o 8 0 ，o 8 0 o 9 5 。祖艳群等( 2 0 0 3 ) 研究发现，在低有机质土壤上，蔬菜c d 和p b 的 含量与土壤有机质没有显著关系；同时指出，有机质含量较低时，随着有机质含量 的增加，在一定程度上可使蔬菜中重金属含量降低，而有机质含量过商时，可能会 导致重金属有效性的提高。张亚丽等( 2 0 0 3 ) l i e 明，施用有机肥后，土壤有效态镉含 量显著降低，降幅约为4 0 。李玉红等( 2 0 0 2 ) 研究了不同包膜和非包膜有机酸对土壤 中铅的活化和作物吸收铅的影响表明，e d t a 处理有效态铅的含量比对照提高t 6 1 倍，促进了作物对铅的吸收和积累；柠檬酸对铅也有一定的活化作用；草酸则抑制 了铅的活化，导致作物对铅的吸收和积累下降。杨仁斌( 2 0 0 0 ) 证明1 6n u n o l l 的有机 酸和氨基酸对土壤中p b 具有较强的活化效应，其中柠檬酸、酒石酸和草酸的活化能 力最强。r i e u w e r t s 等( 2 0 0 5 ) 研究表明，其它土壤参数与c d 和p b 有效态的相关性虽 然比p h 差，但也对其有明显的影响：土壤有机质的两种形态( d o c 和l o i ) 与土壤p b 的可提取性都呈显著相关，土壤c e c 与c d 和p b 的可提取性也呈显著正相关，而土 壤f e 和m n 的含量则与c d 和p b 的可提取性呈显著负相关。祖艳群等( 2 0 0 3 ) 还对土 壤粘粒含量和物理性粘粒含量与蔬菜c d 、p b 含量做了分析，虽然二者与蔬菜中c d 含量没有显著相关性，但粘粒含量与蔬菜中p b 的含量呈显著相关。有学者认为磷素 促进重金属的土壤吸附或形成难溶性磷酸盐，降低其生物有效性。抑制其在植物体 内运输( b o l a ne l a l ，1 9 9 9 ) ：也有学者认为磷肥中的钙、镁等离子与重金属产生竞争 吸附，提高其活性( a d r i a n o ，2 0 0 1 ) 。目前一般认为，施用磷肥可以降低重金属的生 物有效性( 陈世宝等，2 0 0 3 ) 而其它土壤参数影响植物对c d 和p b 吸收的报道还 较少 3 1 2 1 3 镉、铅等重金属对人体健康的危害 荚国毒物管理委员会( a t s d r ) 将c d 列为第六位危及人体健康的有害物质( 刘宗 平，2 0 0 5 ) 。通过食物进入胃的c d 有6 1 0 被吸收c d 是积累性的慢性中毒，能 在人体内持续积累，且排泄很慢，半衰期可长达半生( 任继平等，2 0 0 3 ) 。c d 中度 常引起神经和肾功能异常，导致尿中蛋白增加，严重时，会发生骨质脱钙，导致骨 骼病变( 韩应常，2 0 0 2 ) ，并有致瘤、致畸和致诱变的作用( d e g r a e v e ，1 9 8 1 ) 。 p b 是重要的污染重金属元素之一，对动植物均有危害( m o n i k a ，e ta l , 2 0 0 3 ) 。 成人的胃肠对食物中p b 吸收率为5 1 0 ，婴幼j l 和j l 童的可达4 2 5 0 ( 谭玉 风等，2 0 0 5 ) 。p b 对大脑的危害严重，而幼儿大脑比成人的更易受至l j p b 的损害，且 p b 还能透过母体的胎盘，侵入胎儿体内，特别是易侵入胎儿的脑组织( 肖素荣等， 2 0 0 4 ；黄亚军等，2 0 0 4 ) 。p b 毒害能引起贫血( 段永寿等，1 9 9 9 ) ，还会导致人的免 疫力下降( u m i t ，2 0 0 2 ) ，且与癌症状发生率也星明显相关( k u r s a d ，e t 口f 2 0 0 2 ) 。 鉴于c d 和p b 对人体的严重危害，我国于1 9 9 4 年制定了食品中镉和铅的限量卫 生标准( g b1 5 2 0 1 9 4 和g b1 4 9 3 5 - 9 4 ) ，蔬菜中c d 的限量标准为o 0 5m g k g ，p b 的 限量标准为4 0 2m g k g 。 1 2 2 蔬菜硝酸盐的积累及其对人体健康影响 人体摄入的硝酸盐，有7 3 9 2 源于蔬菜( d i c he la l ，1 9 9 6 ) 。现代医学证明， 硝酸盐可在人体内还原为亚硝酸盐。从而引起高铁血红蛋白症，进而导致缺氧，严 重者甚至会致人死亡( 陈国安，2 0 0 2 ) 。人体内的亚硝酸盐还可与摄入的医药用品、 残留农药及其它食品中的次级胺( 如仲胺、叔胺、酰胺等) 发生化学反应，在胃腔 中( p h = 3 ) 形成一种极强的致癌物质亚硝胺，而诱发大量的消化系统癌变( c o r r e e ta l , 1 9 7 9 ) 。虽然科学家们在硝酸盐对人体的毒性、硝酸盐摄入评估和相关规则等问 题上存在差异，但减少膳食中硝酸盐的含量是一个合理的预防措施已成为哭识( 王 晶，2 0 0 3 ) 。 1 2 2 1 蔬菜硝酸盐污染的评价标准 1 9 7 3 年，w h o f a o 规定硝酸盐的人a d i 值( 日允许量) 为3 6m g k 一体重。 德国，美国等国家也制定了相应的标准( 章家骐，1 9 8 7 ；l o r e n z ，1 9 7 8 ) 。我国这方 面的研究始于2 0 世纪8 0 年代，沈明珠等( 1 9 8 2 ) 参照w h o 和f a o 规定的a d i 值， 4 推算出我国的硝酸盐允许量可为4 3 2m g k 9 4 d 1 ，考虑到盐渍和烹调时的损失可 达4 5 和7 0 ，可将限量标准放宽至7 5 8m g k g 1 和1 4 4 0m g k g 1 ，并根据上述限 量值建立了蔬菜硝酸盐污染的四级分类标准。李俊良和张福锁等也提出蔬菜硝酸盐 的安全限量标准( 徐卫红等，2 0 0 1 ) 。2 0 0 1 年，我国颁布了蔬菜硝酸盐含量的国家 限量标准( g b1 8 4 0 6 1 - 2 0 0 1 ) 分别为：瓜果类为6 0 0n 0 3 m g k 9 1 ，根茎类为1 2 0 0 n 0 3 m g k g 一，叶菜类为3 0 0 0n 0 3 。m g k 9 1 。 1 2 2 2 我国蔬菜硝酸盐的含量现状 近年来，蔬菜硝酸盐污染问题越来越被重视，很多省市都开展了蔬菜硝酸盐污 染状况的调查研究，结果表明：大部分地区的蔬菜都存在硝酸盐污染。根掘我国蔬 菜硝酸盐国家限量标准，2 0 0 3 年和2 0 0 4 年，浙江省8 个蔬菜产区，1 7 种主要蔬菜 总体超标率分别达到2 3 8 和1 8 8 ，其中叶菜类超标最为严重，青菜两年的超标 率分别达到1 0 0 和4 8 9 ( 周焱等，2 0 0 5 ) ；济南市蔬菜主要蔬菜基地的芹菜和芸 豆超标率达1 0 0 ，小白菜、萝i - 、菜花和茄子的超标率达到2 2 4 0 ( 王叔娥等， 2 0 0 4 ) 。以沈明珠等( 1 9 8 2 ) 提出蔬菜硝酸盐含量分级标准，广东省三个蔬菜生产基地 的主要蔬菜有2 7 超过四级标准，不宜食用，8 1 的超过三级标准( 杜应琼等，2 0 0 4 ) ： 重庆市市售蔬菜仅莴笋、西生菜和瓢儿白鲜菜食用安全外，其它叶菜均有不同程度 污染，其中芹菜的硝酸盐含量超过了四级标准( 李宝珍等，2 0 0 4 ) ：上海市郊大棚和 露地种植的叶菜类有5 7 1 超过一级标准，1 1 4 和5 7 的大棚叶菜分别超过二级 标准和三级标准，末出现超过四级标准的( 姚春霞等，2 0 0 5 b ) ；镇江市主要生产基 地的小青菜1 0 0 超过四级标准，茼蒿、芹菜、萝卜和苋菜的比例分别为7 7 、3 3 、 5 5 和1 4 ( 周加倍等，2 0 0 4 ) ；武汉市夏季市售蔬菜的硝酸盐污染也很严重，蒜头 的含量最高，达到7 0 7 8 5m g k g - 1 ，达到四级标准限值得2 倍以上；超过四级标准 的蔬菜品种还有：萝h 、西芹、芥蓝、芹菜、大葱、广东菜心、荷兰芹、小白菜( 汪 李平等，2 0 0 0 ) 。综上，可以说硝酸盐是我国蔬菜品质的一个重要限制因子。 1 2 2 3 蔬菜硝酸盐的积累机制 植物根系从环境中吸收的n 0 3 通过原生质进入根系细胞后，部分在根部被还原 同化为氨基酸、酰肽等，而大部分的n 0 3 的则在木质部导管中随蒸腾流上升，转运 到植物地上部，参与生理代谢，主要是进入茎、叶器官的薄壁细胞，并分布于细胞 的液泡和原生质中，特别是液泡中( b r a d b u r y ，1 9 8 6 ：g r a n s t e d t ，e ta l ，1 9 8 2 ；王万 里，1 9 8 1 ) 。被植物吸收的硝酸盐必须在硝酸还原酶作用下被还原为亚硝酸盐，再经 亚硝酸还原酶作用，生成氨，然后才用于合成氨基酸、蛋白质或其它商分子化合物。 有学者认为，由于n 0 3 在植物细胞内呈区域化分布( m a r t i n o i a ，1 9 8 1 ) ，成熟植物 细胞中液泡体积占原生质体积的9 0 ，作为贮藏库，储存了细胞内n 0 ：含量的5 9 9 9 ，细胞质代谢库中的n 0 3 只占细胞内含量的- d , 部分；此外，硝态氮代谢的关 键酶一硝酸还原酶，主要位于细胞质膜的俱l j ( s i e b r e c h t e ta l ，1 9 9 5 ) ，只有代谢库 内的n 0 3 。才能被还原，而贮藏库内的n 0 3 则很难被利用。这可能是造成硝酸盐在植 物体内积累的一个重要原因。 部分学者认为，植物吸收的n 0 3 与还原反应消耗量之间的不平衡是硝酸盐在植 物体内积累的根本原因。研究发现，叶菜类硝酸盐积累量与其体内硝酸还原酶活性 成显著负相关( 高祖明，1 9 9 0 ) 。也有不少学者认为，植物体内硝酸盐的积累是一种 奢侈消耗：植物在氮素供应过剩时，以超过自身需要的速度吸收硝态氮，并将多吸 收的硝态氮贮存起来，以便在氮素供应不足时，维持正常生长需要( l o r e n z ，1 9 7 8 ： 艾绍英等，2 0 0 0 ) 。 目前，蔬菜硝酸盐的积累机制主要存在以上三种观点。而各种植物积累硝酸盐 的差异往往取决于硝酸盐在植物各个器官内的分布。由于旺硝酸还原酶作用的速度 比硝酸还原酶快的多，n 0 3 被还原为n 0 2 后，很快就会被亚硝酸还原酶还原为n h 4 + ( 高祖明，1 9 9 0 ) ，所以蔬菜中一般不会积累亚硝酸盐。 1 2 2 4 影响蔬菜硝酸盐积累的主要因素 1 2 2 4 1 内在因素 大量研究表明，硝酸盐含量在蔬菜不同种类有很大差异，以根、茎和叶等营养 器官供食的蔬菜硝酸盐积累较多，以果实供食的蔬菜多属硝酸盐低富集型，一般认 为绿叶菜类 白菜类 葱蒜类 根茎类 瓜类 豆类 茄果类( 邱孝煊等，2 0 0 4 ： 王钫等，2 0 0 4 ) 。同类蔬菜不同品种，硝酸盐积累能力也存在差异。已发现白菜、黄 瓜、番茄、菠菜、莴苣、芜青、芹菜、菜豆、胡萝卜、食用甜菜、甘蓝、茄子、马 铃薯、甜瓜等均存在硝酸盐积累量的品种问差异( 林观捷等，1 9 9 5 ：汪李平等，2 0 0 4 ) 。 且不同基因型菠菜问硝酸盐积累量差异可达到1 0 倍以上( 陈新平等，2 0 0 0 ) 也有 一部分蔬菜硝酸盐积累能力品种问差异较小，如叶用芥菜、苋菜等( 林观捷等，1 9 9 5 ： 6 m i e d z o b r o d z k a e t a l ，1 9 9 2 ) 。 蔬菜的不同生长期，硝酸盐积累量也有差异。小白菜体内硝酸盐的积累速率随 生长天数增加而明显增加，两者有极显著的二次回归关系( y a n ge ta l ，2 0 0 0 ) ；萝h 和大白菜中硝酸盐的含量随收获期的推迟而下降( 王正银等，2 0 0 3 ) ；芹菜生育期内 叶柄的硝酸盐积累量与其生长曲线相符，且硝酸盐积累量与生长速度成正相关( 秦 玉芝等，2 0 0 0 ) 。g o n z a l e z 等( 1 9 9 9 ) 研究发现，部分蔬菜存在一个硝酸盐积累量最多 的时期，如辣椒在花蕾期，黑茄和曼佗罗则在开花期。此外，蔬菜不同部位硝酸盐 的含量也有较大差异，研究表明：根或茎 叶 瓜( 果) ；叶柄 叶片；外叶 内叶 ( 林观捷等，1 9 9 5 ；黄建国等，1 9 9 6 ；王正银等，2 0 0 3 ) 。 1 2 2 4 2 蔬菜营养 王翠红等( 2 0 0 5 ) 和黄建国等( 1 9 9 6 ) 都发现，蔬菜硝酸盐含量与土壤速效氮含量显 著正相关：王翠红等( 2 0 0 5 ) 还指出土壤硝酸盐含量与叶菜类硝酸盐含量有显著的正 相关。除土壤氮素外，外源氮素对蔬菜硝酸盐含量也有很大影响。大量研究表明， 氮肥用量与蔬菜类硝酸盐含量显著正相关，却不能相应增加蔬菜产量，氮肥过量时 还会影响生长，造成产量降低( g r e e n w o o de ta l ，1 9 8 6 ；王朝晖等，1 9 9 8 ；c h e ne ta l , 2 0 0 4 ) 。这种趋势在叶菜类上表现的十分明显，而茄果类蔬菜硝酸盐含量受氮肥用量 影响不大( 王庆等，2 0 0 0 ) 。不同氮肥品种以及铵态氮与硝态氮的比例对蔬菜硝酸盐 也有影响。任祖淦等( 1 9 9 7 ) 通过菠菜的农田试验得出，不同化学氮肥对蔬菜硝酸盐 积累作用：复合肥和专用肥 硝酸铵 碳酸氢铵 尿素 氯化铵和硫酸铵。盆栽试验 结果亦与此相似s a d y 等(