農(nóng)作物對(duì)重金屬的富集

1、重要農(nóng)作物對(duì)重金屬的富集作用淺析摘要 食品安全永遠(yuǎn)是國(guó)之大計(jì)，根據(jù)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道，對(duì)多種重要的農(nóng)作物富集土壤重金 屬的特點(diǎn)和富集能力進(jìn)行了總結(jié)，并分析了土壤環(huán)境對(duì)作物富集重金屬的影響，結(jié)果表明 農(nóng)作物富集土壤重金屬與作物種類、品種、部位有關(guān)，同一作物對(duì)不同重金屬富集能力存 在差異，利用各種作物富集重金屬的特點(diǎn)可指導(dǎo)合理開(kāi)展生態(tài)農(nóng)業(yè)種植區(qū)劃、調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn) 業(yè)結(jié)構(gòu)，為篩選低富集重金屬作物品種以及區(qū)域土壤環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí)也對(duì)食 品的安全作出了一定的貢獻(xiàn)。關(guān)鍵詞 農(nóng)作物 重金屬 富集 土壤 污染農(nóng) 作 物 包 括 糧 食 作 物 、經(jīng) 濟(jì) 作 物（ 作 物 、蔬 菜 作 物 、嗜 好 作 物

2、）、 飼料作 物 ，藥 用 作物 等。農(nóng) 作 物中 重金 屬含 量是 表征 其質(zhì) 量的 重 要指 標(biāo) 。國(guó) 內(nèi) 外 對(duì) 有 關(guān) 蔬 菜 和 糧 食 等 農(nóng) 作 物 中 重 金 屬 含 量 及 其 健 康 風(fēng) 險(xiǎn) 等 問(wèn)題進(jìn) 行了 大量 的研 究 。長(zhǎng)期 食用 受重 金屬 污染 的農(nóng) 產(chǎn)品 會(huì)嚴(yán) 重 影響 人體健 康。農(nóng) 作物 對(duì) 重金 屬元 素的 富集 并不 僅僅 是無(wú) 選擇 地疊 加 作用， 研究表 明：作 物的 不 同種 類及 同一 品種 的不 同部 位對(duì) 重金 屬元 素 的富 集大不相同。1. 農(nóng)作 物對(duì)土壤 重金屬的 富集特 點(diǎn)1.1 不同農(nóng)作 物對(duì)重金 屬富集能 力 存在 差異不 同

3、 的 作 物 種 類 對(duì) 重 金 屬 的 富 集 存 在 差 異 。根 據(jù) 作 物 富 集 重 金 屬 能力的強(qiáng)弱，可 將作物分為低積累型、中等積累型和高積累型。以 作 物對(duì)鎘的積累量來(lái)區(qū)分，豆 科（ 大豆、豌 豆）屬 于低積 累型作物 ，禾 本 科（ 水 稻 、大 麥 、小 麥 、玉 米 、高 粱 等 ）屬 于 中 等 積 累 型 ，十 字 花 科 （ 油 菜 、 蘿 卜 、 蕪 箐 等 ）、 茄 科 （ 番 茄 、 茄 子 ）、 菊 科 （ 萵 苣 ） 等 屬于高積累型作物。一般來(lái)說(shuō)，蔬菜富集重金屬的能力較禾谷類強(qiáng)。 一 些蔬菜不 但 可以 嗜吸 收某 種重 金屬 ， 而 且還 具備 有特

4、 殊富 集 能力 的器官，用 來(lái)儲(chǔ)存污染物，如 砷在胡蘿卜根中的富集，汞 在菜豆莢中 的富集, 鉛、鎘在卜根中的富集 ，錫 在蘿 卜葉片中富集等。根據(jù)蔬菜的食用部位分為葉菜類、根 莖類、花 果類等，以 葉菜類 富集重 金屬 能力 最大 ，其次是 根莖類， 鮮豆類及 茄 果類 富集 能 力較 低。在常見(jiàn) 蔬 菜 中, 芹菜的砷富集能力最高; 蕹菜、茼蒿、芥菜等 蔬 菜的砷富 集 系數(shù) 次之 ，菜 苔、 生菜 、 菠 菜、蒜 、蔥 、黃 秋 葵 、豇 豆 、莧 菜 、茄 子 的 砷 富 集 能 力 稍 低 ，富 集 能 力 最 低 的 為 甜 菜 根 、豌 豆 、 花椰菜、韭菜、甜菜、南瓜、紅薯、

5、冬瓜、番茄、四季豆、大白菜、 胡 蘿卜、洋 蔥 、蘿 卜、 辣 椒、甘 藍(lán) 、 芋頭 、土 豆等 。對(duì) 于汞 元 素， 以根莖類富集的能力最大，其 次為葉 菜類、豆 類，而 茄果類、瓜 類汞 的富集 能力較低 ，對(duì) 鉛、鋅 的富集，以 葉菜類蔬菜最高，果 實(shí)類蔬菜 較低。1.2 農(nóng)作物不 同部位對(duì) 重金屬的 富 集特 點(diǎn)作 物 不 同 部 位 對(duì) 重 金 屬 的 吸 收 差 異 較 大 。一 般 是 新 陳 代 謝 旺 盛 的 器官中積累量大，而 營(yíng)養(yǎng)貯存器官中積累量少。劉金林等研究也發(fā)現(xiàn) 谷物、蔬菜不 同部位吸 收土壤重金屬能力具有如 下規(guī)律: 吸收器官> 同化器 官和 輸導(dǎo) 器官 &

6、gt; 繁殖器官 。如 鎘被 植物吸收 后，大部分 富 集在 根部，遷移至地上部的一般較少。水稻、玉米、高粱、小麥、大豆、 豌 豆 、黃 瓜 等 對(duì) 重 金 屬 砷 、 鎘 、鉛 、 銅 、 鋅 的 吸 收 能 力 以 根 部 最 大 , 其 次為葉、 莖 ，籽 實(shí)吸 收能 力最 小。 水 稻 、菜豆 根莖 吸 收鎘 的 能力 較強(qiáng)， 其中 水稻 80% 的 鎘 富集在 根部 ，玉 米、 小麥 根對(duì) 鎘和 鋅 的吸 收 量 分 別 占 總 吸 收 量 的 70%-8% ， 58%-68%, 子 實(shí) 分 別 1%- 10% ， 9%-25%。而煙草、胡蘿卜等葉片鎘含量較高。另外，作物的非食用 部

7、分富集重金屬的能力常常大于食用部分，如 甘蔗、青 菜、豌 豆的非 食用部分鉛、鉻 、鋅 元素含量 高于食用部分。豌 豆非食用部分鉛元素 含量是食用部分的 21 倍。甘 蔗的蔗葉富集重金屬能力較根莖大，受 污染土壤所種植的甘蔗其蔗葉重金屬含量明顯大于根莖的含量。1.3 農(nóng)作物對(duì)不同重金屬富集 的差異作物對(duì)不同重 金屬吸收和累積存在差異。如小麥對(duì)鋅吸收能力大 于銅、鉛 ，對(duì) 鎘的 吸收 能力 最小 ，玉米 、水稻對(duì) 銅、鋅 富集 能力 較 鉛、 鎘 大，大白 菜 、青 菜 、橄 欖、花 菜 、 蘿卜 易于 富集 鋅， 辣椒 、 萵筍 等易于富集銅 ，油 菜對(duì)鋅、鎘 的富集能力較強(qiáng)，對(duì) 鉻、鉛 富集

8、能力較 弱。2. 土壤 環(huán)境 對(duì)農(nóng) 作物 富 集重 金屬 的影 響2.1 土壤中重金屬種類及存在 形態(tài)的影響土 壤 中 不 同 重 金 屬 之 間 具 有 加 和 、拮 抗 、協(xié) 同 等 作 用 。鎘 鉛 交 互 作 用促進(jìn)鎘 向 地上 部分 的遷 移， 比如 鎘 鉛 交互 作用 時(shí)使 油菜 莖 葉中 鎘的含 量明 顯高 于受 鎘 單一 元素 污染 的影 響，這 可能 是因 為鉛 會(huì) 奪取 鎘在土壤中的吸附位，而 提高土壤中鎘的有效性，或者取代根中吸附 的鎘，促進(jìn)了根中滯留鎘的活性，使鎘進(jìn)一步向莖葉轉(zhuǎn)移。鎘、鉛、 銅復(fù)合污染減弱鎘從根部向地上部分的遷移。土壤銅、鎘 之間具有協(xié) 同 作用，在 土

9、 壤中 適量 施用 銅元 素， 促 進(jìn) 小白 菜對(duì) 鎘的 吸收 富 集。 鎘 、鉛 、鎘 、鉻 以 及 鉛 、鉻 之 間 均 有 協(xié) 同 作 用 ，玉 米 、小 麥 各 部 位 的 某一種重金屬含量，因另外一種或幾種金屬的共存而增加。2.2 土 壤理化性 質(zhì)的影響作 物 吸 收 富 集 重 金 屬 還 受 土 壤 理 化 性 質(zhì) 影 響 ， 包 括 pH 值 、 土 壤 陽(yáng)離子 交換 量（ CEC）、 有機(jī) 質(zhì)等 。2.2.1 土 壤 pH 值 土壤pH值是影響土壤重金屬生物有效性的最顯著因素之一，pH 值通過(guò) 影 響 重 金 屬 化合物 在土 壤溶 液中 的 溶 解度來(lái)影 響 重 金 屬 的

10、 行 為。2.2.2 土壤 陽(yáng)離 子交 換量 土 壤中陽(yáng)離子交換吸附非常普遍，它是 土壤 中可溶性 有效 陽(yáng)離子 的主要保存形式。土 壤陽(yáng)離子交換量較高時(shí)，可能會(huì)提高重金屬在土 壤中的有效性，使 根表面與根系土壤溶液發(fā)生離子交換 量增大，重 金 屬離子進(jìn)入根部的幾率變大，從而使蔬菜對(duì)重金屬的吸收增加。2.2.3 土 壤 有 機(jī) 質(zhì)土 壤 有 機(jī) 質(zhì) 包 括 腐 殖 質(zhì) 和 非 腐 殖 質(zhì) ，其 中 腐 殖 質(zhì) 是 土 壤 有 機(jī) 質(zhì) 的 主 體 。腐 殖 質(zhì) 對(duì) 金 屬 離 子 的 遷 移 作 用 主 要 表 現(xiàn) 為 有 機(jī) 膠 體 對(duì) 金 屬 離 子 有很強(qiáng) 的表 面吸 附與 離 子交 換吸

11、 附及 螯合 作用 。在土 壤有 機(jī)質(zhì) 含 量較 低時(shí)，增加有機(jī)質(zhì)的含量，可在一定程度上降低蔬菜中重金屬含量。 但土壤中有機(jī)質(zhì)含量過(guò)高時(shí)，可能導(dǎo)致重金屬的有效性 提高，反 而使 蔬菜中重金屬的含量增加。所 以適量增加土壤中有機(jī)質(zhì) 的含量，可 減 輕土壤中重金屬對(duì)農(nóng)作物的污染及遷移。3. 農(nóng) 作物富 集土壤重 金屬特點(diǎn) 的 運(yùn)用3.1 在開(kāi)展無(wú) 公害農(nóng)業(yè) 種植區(qū)劃 ， 調(diào)整 種植 結(jié)構(gòu) 方面 的運(yùn) 用利 用 不 同 植 物 及 植 物 的 不 同 器 官 對(duì) 重 金 屬 污 染 的 富 集 特 點(diǎn) ，指 導(dǎo) 人們進(jìn)行無(wú)公害作物的栽培和生產(chǎn)。在掌握土壤環(huán)境質(zhì)量的基礎(chǔ)上， 開(kāi)展種植區(qū)，選 擇適宜作物

12、，保 證農(nóng)產(chǎn)品的安全。比 如，在 土壤中砷 含 量較高區(qū) 域 ，選 擇種 植玉 米或 者根 莖 類 蔬菜， 避 免種 植芹 菜 、蕹 菜、茼蒿、芥菜等對(duì)砷富集能力較大的作物。3.2 在土壤生 態(tài)修復(fù)方 面的運(yùn)用土 壤重金屬污染修復(fù)主要包括工程治理、生物 治理（主 要是植 物 修 復(fù) ）、 化 學(xué) 治 理 等 方 法 ， 這 些 方 法 存 在 修 復(fù) 時(shí) 間 長(zhǎng) 或 者 費(fèi) 用 大 等 缺 點(diǎn) 。目 前 農(nóng) 業(yè) 治 理 法 在 土 壤 修 復(fù) 中 運(yùn) 用 也 越 來(lái) 越 多 。包 括 在 污 染 土 壤上種植不進(jìn)入食物鏈的植物，控 制土壤水分、選 擇化肥、增 施有機(jī) 肥 、選 擇 農(nóng) 作 物

13、品 種 等 措 施 。根 據(jù) 某 些 作 物 根 部 對(duì) 重 金 屬 富 集 能 力 較 強(qiáng)，子 實(shí)較弱的特點(diǎn)，可 以選 擇那些根部富集最強(qiáng)，而 子實(shí)富集弱的 作物種植在污染區(qū)。因 地制宜地種植玉米、水 稻、大 豆、小 麥等, 水 稻根系 吸收 重金 屬的 含 量占 整個(gè) 作物 吸收 量 80% , 稻 谷吸 收量 最少 ， 在收獲作物的同時(shí)，從土壤中去除根部，集中處理，減輕土壤污染。3.3 為選育低 富集重金 屬農(nóng)作物 品 種提 供依 據(jù)目 前有研究報(bào) 道，已篩選出 低富集鎘的 花生品種以及低積累 低 富集重 金屬 蔬菜 品種 。利 用農(nóng) 作物 品種 間重 金屬 富集 能力 存在 差 異的

14、特點(diǎn)，為 生產(chǎn)上篩選低富集作物品種提供了大量基礎(chǔ)數(shù) 據(jù)，促進(jìn)農(nóng)業(yè) 友好型模式的發(fā)展。參考文獻(xiàn)1 宋 波，陳同斌，鄭袁明，等.北京市菜地土壤和蔬菜鎘含量及其健康風(fēng)險(xiǎn)分析J.環(huán) 境科 學(xué) 學(xué)報(bào) , 2006, 26( 8)2 蔡保松，陳同斌,廖曉勇,等.土壤砷污染對(duì)蔬菜砷含量及食用安全性的影響J 生態(tài)學(xué) 報(bào) ，2004， 24( 4)3 肖 細(xì) 元 ， 陳 同 斌 ， 廖 曉 勇 ， 等 . 我 國(guó) 主 要 蔬 菜 和 糧 油 作 物 的 砷 含 量 與 砷 富 集 能 力 比 較 J . 環(huán) 境 科 學(xué) 報(bào) ，2009， 29( 2)4 何 江 華 ， 柳 勇 ， 王 少 毅 ， 等 . 蔬 菜 對(duì) 重 金 屬 富 集 能 力 的 研 究 - 以 廣 州 蔬 菜 生 產(chǎn) 基 地 為 例 J . 重 慶 環(huán) 境 科 學(xué) ， 2003， 25( 12)5 顧 繼 光 . 不 同 作 物 品 種 對(duì) 重 金 屬 的 積 累 特 性 及 農(nóng) 產(chǎn) 品 品 質(zhì) 安 全 J . 環(huán) 境 科 學(xué) 學(xué) 報(bào) ， 2003( 8) : 31 32. 周振民.土壤重金屬