南 京 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報 2020 43 6 988 997 JournalofNanjingAgriculturalUniversity DOI 10 7685 jnau 202002018 收 稿 日 期 2020 02 18 基 金 項 目 國 家 大 宗 蔬 菜 產(chǎn) 業(yè) 體 系 項 目 CARS 23 A03 國 家 重 點(diǎn) 研 發(fā) 計 劃 項 目 2016YFD0800700 3 作 者 簡 介 吳 雪 博 士 研 究 生 通 信 作 者 崔 瑾 教 授 研 究 方 向 為 蔬 菜 安 全 生 產(chǎn) 與 品 質(zhì) 調(diào) 控 E mail cuijin 吳 雪 方 波 悅 曉 孟 等 蔬 菜 重 金 屬Cd 污 染 現(xiàn) 狀 及 生 理 阻 隔 劑 研 究 進(jìn) 展 J 南 京 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報 2020 43 6 988 997 WUXue FANGBo YUEXiaomeng etal TheresearchprogressofvegetableCdcontaminationandphysiologicalblockingagentsofCd J Journalof NanjingAgriculturalUniversity 2020 43 6 988 997 蔬 菜 重 金 屬Cd 污 染 現(xiàn) 狀 及 生 理 阻 隔 劑 研 究 進(jìn) 展 吳 雪 1 2 方 波 1 悅 曉 孟 1 鄒 建 文 3 陳 亞 華 1 蘇 娜 娜 1 崔 瑾 1 1 南 京 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 生 命 科 學(xué) 學(xué) 院 江 蘇 南 京210095 2 江 蘇 省 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 院 農(nóng) 業(yè) 設(shè) 施 與 裝 備 研 究 所 農(nóng) 業(yè) 農(nóng) 村 部 長 江 中 下 游 設(shè) 施 農(nóng) 業(yè) 工 程 重 點(diǎn) 實 驗 室 江 蘇 南 京210014 3 南 京 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 資 源 與 環(huán) 境 科 學(xué) 學(xué) 院 江 蘇 南 京210095 摘 要 蔬 菜 作 為 人 類 日 常 生 活 中 不 可 或 缺 的 食 物 為 人 們 提 供 豐 富 的 礦 物 質(zhì) 維 生 素 蛋 白 質(zhì) 粗 纖 維 等 營 養(yǎng) 物 質(zhì) 隨 著 城 市 化 和 工 業(yè) 化 的 不 斷 發(fā) 展 蔬 菜 中 重 金 屬 超 標(biāo) 事 件 時 常 發(fā) 生 土 壤 作 為 蔬 菜 生 長 的 重 要 環(huán) 境 介 質(zhì) 其 重 金 屬 污 染 問 題 日 益 嚴(yán) 峻 其 中 土 壤 中 鎘 的 超 標(biāo) 達(dá)7 0 位 居 所 有 污 染 物 的 首 位 蔬 菜 通 過 根 部 吸 收 土 壤 中 的Cd 并 通 過 食 物 鏈 被 人 類 食 用 危 害 人 體 健 康 本 文 從 蔬 菜 中Cd 的 來 源 Cd 安 全 閾 值 以 及Cd 污 染 實 例3 個 方 面 總 結(jié) 我 國 蔬 菜 重 金 屬Cd 污 染 的 現(xiàn) 狀 通 過 蔬 菜 中Cd 的 富 集 規(guī) 律 和Cd 對 蔬 菜 生 長 發(fā) 育 的 影 響 概 述 目 前 蔬 菜 重 金 屬Cd 的 理 論 研 究 進(jìn) 展 歸 納 常 見 的Cd 污 染 蔬 菜 栽 培 地 土 壤 的 修 復(fù) 措 施 并 介 紹 新 型 的 降 低 蔬 菜 重 金 屬Cd 積 累 的 方 法 蔬 菜Cd 生 理 阻 隔 劑 為 更 好 研 究Cd 在 蔬 菜 中 的 作 用 機(jī) 制 以 及 解 決 蔬 菜 作 物 可 食 部 分Cd 超 標(biāo) 的 安 全 問 題 等 提 供 依 據(jù) 關(guān) 鍵 詞 蔬 菜 鎘 富 集 規(guī) 律 生 長 發(fā) 育 阻 隔 劑 中 圖 分 類 號 X56 文 獻(xiàn) 標(biāo) 志 碼 A 文 章 編 號 1000 2030 2020 06 0988 10 TheresearchprogressofvegetableCdcontamination andphysiologicalblockingagentsofCd WUXue 1 2 FANGBo 1 YUEXiaomeng 1 ZOUJianwen 3 CHENYahua 1 SUNana 1 CUIJin 1 1 CollegeofLifeSciences NanjingAgriculturalUniversity Nanjing210095 China 2 TheKeyLaboratoryofAgriculturalEngineeringintheMiddleandLowerReachesofYangtzeRiver MinistryofAgricultureandRuralAffairs InstituteofAgriculturalFacilitiesandEquipment JiangsuAcademyofAgriculturalSciences Nanjing210014 China 3 CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences NanjingAgriculturalUniversity Nanjing210095 China Abstract Vegetables asindispensablefoodinhumandailylife providepeoplewithabundantminerals vitamins proteins crude fibersandothernutrients Withthecontinuousdevelopmentofurbanizationandindustrialization theCdpollutionofvegetablesis increasinglyserious Cdinsoilexceededthestandardby7 0 rankingfirstamongallpollutants VegetablesabsorbedCdfromsoil throughtheirrootsandwereconsumedbyhumansthroughthefoodchain endangeringhumanhealth Thisstudysummarizedthe currentsituationofCdpollutioninvegetablesofChinabydescribingthesourcesofCd CdsafetythresholdandCd contaminated examplesinvegetables ThroughexpoundingtheruleofCdenrichmentinvegetablesandCdeffectonthegrowthanddevelopmentof vegetables thisstudyshowedthecurrenttheoreticalresearchprogressofCdinvegetables Meanwhile thecommonrepairmeasures inCd pollutedsoilweresummarizedaswell AndthispaperintroducedanewtypeofrepairmeasuresinvegetablesCdpollution Cd physicalblockingagent ItwillhelpusbetterstudythemolecularmechanismofCdinvegetablesaswellasprovidethetheoretical basistofigureoutthesecurityissuesofexcessiveCdinediblepartsofvegetablecrops Keywords vegetable cadmium enrichmentlaw growthanddevelopment blockingagent 采 礦 冶 煉 鉛 蓄 電 池 等 行 業(yè) 的 工 業(yè) 化 進(jìn) 程 不 斷 加 快 以 及 生 活 污 水 用 于 灌 溉 農(nóng) 田 導(dǎo) 致 土 壤 受 到 嚴(yán) 重 的 重 金 屬 污 染 據(jù)2014 年4 月17 日 中 華 人 民 共 和 國 生 態(tài) 環(huán) 境 部 和 自 然 資 源 部 聯(lián) 合 發(fā) 布 的 全 國 土 壤 污 染 狀 況 調(diào) 查 公 報 顯 示 鎘 cadmium Cd 超 標(biāo) 達(dá)7 0 位 居 所 有 污 染 物 的 首 位 1 土 壤Cd 污 染 導(dǎo) 致 農(nóng) 作 物 Cd 超 標(biāo) 其 中 蔬 菜 受 重 金 屬Cd 污 染 的 情 況 日 益 嚴(yán) 重 蔬 菜 主 要 包 含 礦 物 質(zhì) 維 生 素 蛋 白 質(zhì) 粗 纖 維 等 營 養(yǎng) 物 質(zhì) 是 人 類 不 可 或 缺 的 食 物 并 具 有 巨 大 的 經(jīng) 濟(jì) 效 益 城 市 郊 區(qū) 是 工 業(yè) 三 廢 和 城 市 垃 圾 處 理 的 集 第6 期 吳 雪 等 蔬 菜 重 金 屬Cd 污 染 現(xiàn) 狀 及 生 理 阻 隔 劑 研 究 進(jìn) 展 中 地 點(diǎn) 也 是 大 多 數(shù) 蔬 菜 生 產(chǎn) 基 地 的 選 址 因 此 蔬 菜 中Cd 含 量 極 易 超 標(biāo) Cd 含 量 超 標(biāo) 一 方 面 導(dǎo) 致 蔬 菜 生 長 發(fā) 育 受 抑 制 產(chǎn) 量 和 品 質(zhì) 下 降 另 一 方 面Cd 污 染 的 蔬 菜 通 過 食 物 鏈 進(jìn) 入 人 體 經(jīng) 過 一 段 時 間 的 積 累 會 對 人 體 造 成 慢 性 損 傷 本 文 通 過 蔬 菜 重 金 屬Cd 污 染 來 源 蔬 菜Cd 安 全 閾 值 蔬 菜Cd 富 集 規(guī) 律 Cd 對 蔬 菜 生 長 發(fā) 育 的 影 響 以 及 常 見 的 蔬 菜 種 植 地Cd 修 復(fù) 措 施 等 方 面 綜 述 我 國 蔬 菜 重 金 屬Cd 的 污 染 現(xiàn) 狀 闡 述 新 型 的 蔬 菜 種 植 地Cd 污 染 修 復(fù) 措 施 蔬 菜Cd 生 理 阻 隔 劑 旨 在 為 進(jìn) 一 步 探 究 蔬 菜Cd 脅 迫 的 分 子 機(jī) 制 以 及 解 決 蔬 菜Cd 污 染 問 題 提 供 理 論 依 據(jù) 1 蔬 菜 重 金 屬Cd 污 染 的 現(xiàn) 狀 1 1 蔬 菜 中 重 金 屬Cd 的 來 源 土 壤 中 的Cd 主 要 來 源 于 礦 業(yè) 的 無 序 開 采 污 水 灌 溉 以 及 塑 料 薄 膜 的 老 化 分 解 由 于 粗 放 的 采 礦 模 式 礦 山 周 邊 農(nóng) 田 的 土 壤 會 受 到Cd 污 染 因 此 這 些 地 方 的 農(nóng) 作 物 中Cd 含 量 很 容 易 超 過 國 家 食 品 安 全 標(biāo) 準(zhǔn) 同 時 由 于 我 國 水 資 源 相 對 匱 乏 城 市 污 水 已 經(jīng) 成 為 農(nóng) 田 灌 溉 的 重 要 水 源 之 一 甚 至 部 分 污 水 未 經(jīng) 專 業(yè) 處 理 就 直 接 用 于 農(nóng) 田 灌 溉 導(dǎo) 致 污 水 中 的Cd 在 土 壤 中 的 積 累 越 來 越 多 有 研 究 表 明 龍 口 市 污 水 灌 溉 區(qū) 農(nóng) 田 土 壤 中 有 明 顯 的Cd 富 集 情 況 均 值 是 當(dāng) 地 背 景 值 的3 06 倍 屬 于 重 度 污 染 2 此 外 有 機(jī) 肥 的 大 量 施 用 也 導(dǎo) 致 土 壤 中Cd 積 累 黃 紹 文 等 3 對 全 國20 個 省 市126 份 商 品 有 機(jī) 肥 樣 品 的 重 金 屬 含 量 進(jìn) 行 測 定 結(jié) 果 表 明 各 種 有 機(jī) 肥 中Cd 的 超 標(biāo) 率 最 高 達(dá) 到20 隨 著 設(shè) 施 農(nóng) 業(yè) 的 興 起 塑 料 薄 膜 的 使 用 越 來 越 多 而 塑 料 薄 膜 在 加 工 過 程 中 采 用 的 熱 穩(wěn) 定 劑 均 是Cd 或Pb 的 化 合 物 隨 著 使 用 時 間 的 推 移 塑 料 薄 膜 的 老 化 分 解 速 度 加 快 導(dǎo) 致 土 壤 中 富 集 更 多 的Cd 并 最 終 轉(zhuǎn) 移 到 蔬 菜 中 4 近 年 來 我 國 多 數(shù) 城 市 已 系 統(tǒng) 調(diào) 查 蔬 菜 種 植 地 土 壤 及 蔬 菜 中 的Cd 污 染 情 況 結(jié) 果 表 明 我 國 多 數(shù) 城 市 蔬 菜 種 植 地 都 已 受 到 一 定 程 度 的Cd 污 染 5 對 南 昌 市 縣 區(qū)3 個 主 要 蔬 菜 基 地 的 土 壤 重 金 屬 含 量 進(jìn) 行 分 析 表 明 蔬 菜 基 地 土 壤 中Cd 平 均 含 量 均 高 于 江 西 省 土 壤 背 景 值 存 在 明 顯 的Cd 累 積 現(xiàn) 象 5 對 北 京 市 房 山 區(qū) 市 場 上 茄 果 類 蔬 菜 調(diào) 查 發(fā) 現(xiàn) 有93 56 茄 果 類 蔬 菜 樣 本 檢 測 出Cd 其 中207 個 樣 品 中 有2 個 樣 品 的Cd 含 量 超 過 國 家 標(biāo) 準(zhǔn) 超 標(biāo) 率 為0 97 6 對 上 海 市 郊8 個 露 天 栽 培 菜 地 的 小 白 菜 進(jìn) 行 重 金 屬 含 量 分 析 結(jié) 果 發(fā) 現(xiàn)Cd 平 均 含 量 為0 60mg kg 1 所 有 采 集 點(diǎn) 小 白 菜 的 可 食 部Cd 含 量 都 超 過 國 家 食 品 安 全 限 值 7 對 山 東 省 不 同 城 市 的61 個 設(shè) 施 蔬 菜 基 地 土 壤 進(jìn) 行 取 樣 調(diào) 查 發(fā) 現(xiàn) 受Cd 污 染 的 比 例 是38 81 13 1 的 樣 品 中Cd 含 量 高 于 中 國 農(nóng) 業(yè) 行 業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn) 蔬 菜 存 在Cd 污 染 的 風(fēng) 險 8 蔬 菜 可 以 通 過 葉 片 從 空 氣 中 吸 收Cd 因 此 大 氣 沉 降 也 是 造 成 蔬 菜Cd 超 標(biāo) 的 原 因 有 研 究 表 明 大 氣 沉 降 對 天 津 城 郊 蔬 菜 基 地 種 植 的 蔬 菜 中Cd 的 貢 獻(xiàn) 率 達(dá) 到33 7 9 1 2 蔬 菜 和 蔬 菜 種 植 地 中Cd 污 染 安 全 閾 值 蔬 菜 和 蔬 菜 種 植 地Cd 污 染 閾 值 是 保 障 蔬 菜 產(chǎn) 品 安 全 的 參 考 標(biāo) 準(zhǔn) 即 蔬 菜 及 蔬 菜 種 植 地 中Cd 衛(wèi) 生 標(biāo) 準(zhǔn) 限 值 為 保 護(hù) 蔬 菜 種 植 環(huán) 境 和 控 制 蔬 菜 中Cd 的 含 量 提 供 依 據(jù) 國 家 食 品 衛(wèi) 生 標(biāo) 準(zhǔn) 食 品 中 污 染 物 限 量 GB2672 2017 中 規(guī) 定 葉 菜 類 蔬 菜Cd 食 品 衛(wèi) 生 標(biāo) 準(zhǔn) 限 值 為0 2mg kg 1 根 莖 類 蔬 菜Cd 食 品 衛(wèi) 生 標(biāo) 準(zhǔn) 限 值 為0 1mg kg 1 茄 果 類 蔬 菜Cd 食 品 衛(wèi) 生 標(biāo) 準(zhǔn) 限 值 為0 05mg kg 1 10 蔬 菜 種 植 地 土 壤 中 的Cd 安 全 閾 值 保 障 種 植 蔬 菜 產(chǎn) 品 的 質(zhì) 量 與 安 全 是 防 范 土 壤 引 起 蔬 菜Cd 污 染 的 濃 度 限 值 同 類 型 蔬 菜 在 不 同pH 值 的 土 壤 環(huán) 境 中 會 出 現(xiàn) 不 同 的Cd 安 全 閾 值 閾 值 越 大 則 表 明 該 蔬 菜 對 于 種 植 土 壤 環(huán) 境 中Cd 含 量 的 要 求 不 高 反 之 閾 值 越 小 則 要 求 越 高 表1 2006 年 國 家 菜 地 土 壤 質(zhì) 量 標(biāo) 準(zhǔn) HJ333 2006 就 指 出pH7 5 的 栽 培 地 蔬 菜Cd 安 全 閾 值 為0 4mg kg 1 表1 不 同 蔬 菜 產(chǎn) 地 土 壤 中 重 金 屬Cd 安 全 閾 值 Table1 ThesafetythresholdofCdindifferentvegetablesoil 蔬 菜 類 型 Vegetablestypes 不 同pH 值 土 壤 中Cd 閾 值 mg kg 1 CdthresholdinsoilofdifferentpH pH7 5 參 考 文 獻(xiàn) References 葉 菜 類Leafyvegetables 1 10 0 74 5 08 10 根 莖 類Rhizomes 0 33 0 95 2 14 10 茄 果 類Solanaceousvegetable 0 35 1 47 10 9 8 9南 京 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報 第43 卷 2 Cd 對 蔬 菜 生 長 發(fā) 育 的 影 響 及 不 同 種 類 蔬 菜Cd 的 富 集 規(guī) 律 2 1 Cd 對 蔬 菜 生 長 發(fā) 育 的 影 響 當(dāng) 環(huán) 境 中 的Cd 含 量 超 過 蔬 菜 的 最 大 忍 耐 劑 量 時 蔬 菜 生 長 將 會 受 到 明 顯 的 抑 制 例 如 10 mol L 1 Cd 能 夠 顯 著 抑 制 辣 椒 的 葉 面 積 株 高 及 各 部 分 鮮 質(zhì) 量 11 60mg kg 1 Cd 能 夠 顯 著 降 低 馬 鈴 薯 各 部 分 組 織 的 干 鮮 質(zhì) 量 12 Cd 抑 制 蔬 菜 生 長 最 主 要 的 原 因 是Cd 能 夠 破 壞 蔬 菜 的 葉 綠 素 結(jié) 構(gòu) 降 低 光 合 色 素 含 量 并 抑 制 光 合 作 用 相 關(guān) 酶 的 活 性 使 蔬 菜 的 光 合 速 率 顯 著 降 低 Cd 脅 迫 降 低 了 番 茄 葉 片 中 葉 綠 素 和 類 胡 蘿 卜 素 的 含 量 13 與 其 他 植 物 相 同 Cd 會 破 壞 蔬 菜 對 礦 物 營 養(yǎng) 吸 收 的 平 衡 Cd 對Ca K Mg Fe Zn 等 礦 物 元 素 的 吸 收 等 起 到 拮 抗 作 用 使 蔬 菜 出 現(xiàn) 矮 小 枯 黃 等 缺 素 脅 迫 嚴(yán) 重 時 還 會 造 成 蔬 菜 死 亡 最 終 導(dǎo) 致 蔬 菜 減 產(chǎn) 14 Cd 對 蔬 菜 不 同 部 位 礦 質(zhì) 元 素 含 量 的 影 響 也 不 同 Cd 脅 迫 導(dǎo) 致 白 菜 根 莖 和 葉 中 的Mn Zn Cu Fe 和Ca 含 量 都 顯 著 降 低 15 同 時 Cd 對 不 同 蔬 菜 品 種 以 及 栽 培 方 式 的 蔬 菜 礦 質(zhì) 元 素 的 影 響 也 不 同 Cd 對 于 馬 鈴 薯 番 茄 以 及 生 菜 中 礦 質(zhì) 元 素 吸 收 的 抑 制 程 度 不 同 16 ROS reactiveoxygenspecies 在 細(xì) 胞 信 號 傳 導(dǎo) 和 平 衡 中 具 有 重 要 作 用 主 要 包 括 過 氧 化 氫 H 2 O 2 超 氧 陰 離 子 O 2 單 線 態(tài) 氧 1O 2 羥 基 HO 和 脫 氫 過 氧 化 物 ROOH 17 Cd 脅 迫 導(dǎo) 致 蔬 菜ROS 大 量 積 累 破 壞 蔬 菜ROS 產(chǎn) 生 與 清 除 的 平 衡 進(jìn) 而 對 蔬 菜 正 常 的 生 理 活 動 產(chǎn) 生 不 良 影 響 18 丙 二 醛 MDA 是 脂 質(zhì) 過 氧 化 的 主 要 產(chǎn) 物 之 一 它 是 衡 量 植 物 氧 化 脅 迫 的 另 一 個 指 標(biāo) Cd 脅 迫 能 夠 顯 著 提 高 蔬 菜 番 茄 生 菜 和 土 豆 中 的MDA 的 含 量 19 Cd 脅 迫 主 要 通 過 影 響 光 合 作 用 破 壞 礦 質(zhì) 元 素 和 氧 化 還 原 系 統(tǒng) 的 平 衡 對 蔬 菜 的 生 長 發(fā) 育 產(chǎn) 生 脅 迫 為 了 抵 抗 重 金 屬Cd 的 脅 迫 同 其 他 植 物 一 樣 蔬 菜 進(jìn) 化 出 了 一 套 完 整 的 酶 類 與 非 酶 類 的 抗 氧 化 免 疫 系 統(tǒng) 以 及Cd 的 區(qū) 室 化 生 理 過 程 從 而 降 低Cd 對 蔬 菜 產(chǎn) 生 的 毒 害 Cd 提 高 了 辣 椒 葉 片 中 過 氧 化 氫 酶 catalase CAT 超 氧 化 物 歧 化 酶 superoxide dismutase SOD 以 及 谷 胱 甘 肽 過 氧 化 物 酶 guaiacol peroxidase GPX 的 活 性 20 而 這 些 抗 氧 化 物 酶 可 以 清 除Cd 在 蔬 菜 細(xì) 胞 中 產(chǎn) 生 的ROS 在 植 物 體 細(xì) 胞 內(nèi) Cd 與 植 物 螯 合 肽 PCs 谷 胱 甘 肽 GSH 和 金 屬 硫 蛋 白 MT 等 含 硫 的 配 體 結(jié) 合 隨 后 以Cd PC 復(fù) 合 物 的 形 式 隔 離 在 液 泡 中 最 終 降 低Cd 向 植 物 體 其 他 組 織 轉(zhuǎn) 運(yùn) 21 辣 椒 中 的Cd 被 固 定 于 莖 和 葉 的 細(xì) 胞 壁 中 使 其 無 法 向 其 他 部 分 轉(zhuǎn) 運(yùn) 11 Cd 能 夠 誘 導(dǎo) 白 菜 根 莖 和 葉 中PCs 的 合 成 從 而 促 進(jìn) 游 離 態(tài) 的Cd 與 PCs 螯 合 并 隔 離 于 液 泡 中 從 而 起 到Cd 解 毒 作 用 15 蔬 菜 種 類 繁 多 主 要 分 為 葉 菜 類 花 菜 類 根 莖 類 茄 果 類 和 豆 莢 類5 種 類 型 不 同 種 類 蔬 菜 對Cd 富 集 有 明 顯 差 異 即 使 是 同 種 蔬 菜 的 不 同 品 種 之 間 對Cd 的 富 集 能 力 也 不 同 針 對 這 些 差 異 可 以 選 育 出 低 Cd 積 累 蔬 菜 品 種 從 而 獲 取Cd 安 全 的 蔬 菜 產(chǎn) 品 2 2 不 同 類 型 蔬 菜Cd 富 集 能 力 比 較 對28 種 蔬 菜Cd 的 積 累 特 點(diǎn) 進(jìn) 行 分 析 發(fā) 現(xiàn) 不 同 類 型 蔬 菜Cd 的 積 累 量 從 大 到 小 依 次 為 葉 菜 類 茄 果 類 根 菜 類 瓜 菜 類 豆 類 22 對 云 南 省 麗 水 市 蔬 菜 基 地7 種 蔬 菜 的 研 究 結(jié) 果 表 明 蔬 菜 對Cd 的 積 累 規(guī) 律 從 大 到 小 依 次 為 葉 菜 類 花 菜 類 根 莖 類 茄 果 類 23 對 南 京 市 郊 區(qū) 蔬 菜 基 地64 個 蔬 菜 樣 品 的 檢 驗 結(jié) 果 也 發(fā) 現(xiàn) 了 相 似 的 結(jié) 果 蔬 菜 對Cd 富 集 能 力 規(guī) 律 從 大 到 小 依 次 為 葉 菜 類 根 莖 類 茄 果 類 24 對 廣 西 壯 族 自 治 區(qū) 部 分 蔬 菜 的 研 究 結(jié) 果 發(fā) 現(xiàn) 在 相 同 種 植 條 件 下 葉 菜 類 蔬 菜 中Cd 含 量 明 顯 高 于 茄 果 類 蔬 菜 25 萬 家 悅 等 26 對4 類 蔬 菜 84 個 品 種 Cd 富 集 能 力 的 結(jié) 果 表 明 Cd 在4 類 蔬 菜 中 的 富 集 能 力 從 大 到 小 依 次 為 葉 菜 類 根 莖 類 茄 果 類 豆 莢 類 葉 菜 類 蔬 菜 對Cd 的 積 累 能 力 最 強(qiáng) 因 此 葉 菜 類 蔬 菜 不 適 于 在Cd 污 染 嚴(yán) 重 的 地 區(qū) 種 植 即 使 在Cd 低 污 染 區(qū) 種 植 也 要 嚴(yán) 格 監(jiān) 控 葉 菜 類 蔬 菜 可 食 部 分Cd 含 量 2 3 Cd 低 積 累 蔬 菜 品 種 篩 選 同 種 蔬 菜 的 不 同 品 種 對Cd 的 富 集 能 力 也 有 所 不 同 對 不 同 品 種 蔬 菜Cd 富 集 能 力 進(jìn) 行 研 究 可 以 篩 選 出Cd 低 積 累 蔬 菜 品 種 即Cd 安 全 基 因 型 Cd safegenotypes CSGs 品 種 表2 列 出 不 同 種 類 蔬 菜 中Cd 低 積 累 品 種 本 課 題 組 對 市 面 上 常 見 的9 個 小 白 菜 品 種 的Cd 富 集 能 力 進(jìn) 行 比 較 并 篩 選 出 低Cd 富 集 小 白 菜 品 種 五 月 慢 28 0 9 9 第6 期 吳 雪 等 蔬 菜 重 金 屬Cd 污 染 現(xiàn) 狀 及 生 理 阻 隔 劑 研 究 進(jìn) 展 表2 不 同 品 種 蔬 菜 中Cd 低 積 累 品 種 篩 選 Table2 ScreeningoflowCdaccumulationvarietiesindifferentvegetablevarieties 蔬 菜 種 類Vegetablestypes 品 種Variety 參 考 文 獻(xiàn)References 生 菜LactucasativaL SJGT YLGC N518 KR17 27 大 白 菜BrassicapekinensisL Beijingxin3 Yaguan Cuihuasuancaiwang Jingxuan91 18 Qingbanghetaowen Qiankun91 18 Qiufu 早 熟6 號Zaoshu6 21 28 26 小 白 菜BrassicachinensisL 火 青91 5C Huoqing91 5C 華 稷Huaji 騎 士3 號Qishi3 金 棚3 號Jinpeng3 五 月 慢Wuyueman 26 28 29 油 菜BrassicanapusL 油 冬 兒Youdonger 28 蘿 卜RaphanussativusL 四 季 紅Sijihong 早 春 紅Zaochunhong 26 蠶 豆ViciafabaL 日 本 大 白 蠶JapaneseDabaican 26 番 茄Lycopersiconesculentum 佳 紅4 號Jiahong4 浙 雜203Zheza203 26 茄 子SolanummelongenaL 京 茄1 號Jingqie1 26 3 蔬 菜 種 植 地Cd 污 染 的 修 復(fù) 措 施 近 年 來 我 國 蔬 菜 種 植 地Cd 污 染 修 復(fù) 措 施 主 要 分 為 物 理 修 復(fù) 化 學(xué) 修 復(fù) 農(nóng) 業(yè) 生 態(tài) 修 復(fù) 和 生 物 修 復(fù) 其 中 物 理 修 復(fù) 主 要 為 客 土 深 耕 翻 土 熱 解 吸 電 動 修 復(fù) 玻 璃 化 技 術(shù) 等 30 物 理 修 復(fù) 雖 然 操 作 簡 便 周 期 短 但 是 工 程 量 大 且 成 本 高 常 見 的 化 學(xué) 修 復(fù) 有 土 壤 化 學(xué) 淋 洗 及 土 壤 鈍 化 技 術(shù) 其 中 土 壤 鈍 化 劑 主 要 包 括 黏 土 礦 物 含 磷 物 質(zhì) 有 機(jī) 物 質(zhì) 等 31 它 們 能 使 重 金 屬 向 低 毒 形 態(tài) 轉(zhuǎn) 化 并 且 操 作 簡 單 是 目 前 用 于Cd 污 染 農(nóng) 田 較 好 的 方 法 之 一 32 農(nóng) 業(yè) 生 態(tài) 修 復(fù) 主 要 指 選 擇 適 宜 的 蔬 菜 種 植 模 式 生 俊 丹 33 發(fā) 現(xiàn) 以 玉 米 生 姜 小 白 菜 表 示 間 作 表 示 輪 作 的 模 式 種 植 使 小 白 菜 中 的Cd 含 量 降 低39 72 生 物 修 復(fù) 主 要 包 括 植 物 修 復(fù) 和 微 生 物 修 復(fù) 其 中 植 物 修 復(fù) 是 一 種 新 興 的 廉 價 的 綠 色 的 修 復(fù) 土 壤Cd 的 途 徑 主 要 通 過Cd 超 富 集 植 物 吸 收 土 壤 中 的Cd 降 低 其 在 土 壤 中 的 含 量 研 究 發(fā) 現(xiàn) 黑 麥 草 和 龍 葵 對 高 濃 度Cd 污 染 土 壤 都 具 有 很 強(qiáng) 的 富 集 作 用 34 雖 然 植 物 修 復(fù) 效 果 穩(wěn) 定 且 成 本 較 低 但 大 多 數(shù)Cd 超 富 集 植 物 的 生 長 周 期 較 長 且 生 物 量 較 小 導(dǎo) 致 單 純 的 植 物 修 復(fù) 在 實 際 應(yīng) 用 中 受 到 一 定 程 度 的 限 制 35 此 外 微 生 物 修 復(fù) 也 是 一 種 新 型 高 效 的 土 壤 重 金 屬Cd 修 復(fù) 技 術(shù) 主 要 利 用 微 生 物 的 絡(luò) 合 胞 外 沉 淀 胞 內(nèi) 積 累 等 作 用 從 而 降 解 吸 收 轉(zhuǎn) 化 土 壤 中 的Cd 36 微 生 物 分 泌 物 可 與 土 壤 中 的Cd 發(fā) 生 絡(luò) 合 從 而 使 之 轉(zhuǎn) 化 為 無 毒 或 低 毒 形 態(tài) 37 植 物 促 生 細(xì) 菌Rhizobiumsp T1 17 使 青 梗 菜 辣 椒 以 及 楊 花 蘿 卜 中Cd 含 量 分 別 下 降22 1 26 7 和33 4 38 雖 然 現(xiàn) 在 已 經(jīng) 擁 有 多 種 較 為 成 熟 的 蔬 菜 種 植 地 土 壤 重 金 屬Cd 的 修 復(fù) 方 式 但 是 考 慮 到 施 用 成 本 大 多 只 適 用 于 修 復(fù)Cd 污 染 嚴(yán) 重 的 蔬 菜 栽 培 地 同 時 由 于 我 國 農(nóng) 田 土 地 資 源 緊 張 演 變 出 很 多 零 散 小 面 積 的 菜 地 丘 陵 地 區(qū) 馬 路 邊 等 因 此 對 于 低Cd 污 染 的 土 壤 且 在 不 影 響 土 地 使 用 的 前 提 下 需 要 找 到 更 有 效 便 捷 的 措 施 將 蔬 菜 可 食 部 分Cd 含 量 控 制 在Cd 安 全 閾 值 以 下 近 年 來 Cd 生 理 阻 隔 劑 的 研 究 越 來 越 多 在 適 當(dāng) 的 農(nóng) 作 物 生 長 期 采 取 簡 單 的 操 作 方 式 根 施 或 葉 噴 將 無 毒 且 不 會 對 農(nóng) 田 以 及 農(nóng) 作 物 產(chǎn) 生 二 次 污 染 的Cd 生 理 阻 隔 劑 施 用 于 生 長 在Cd 污 染 土 壤 上 的 農(nóng) 作 物 達(dá) 到 降 低 農(nóng) 作 物 對 土 壤 中Cd 的 吸 收 或 者 抑 制Cd 向 農(nóng) 作 物 可 食 部 分 轉(zhuǎn) 運(yùn) 的 目 的 Cd 生 理 阻 隔 劑 已 經(jīng) 被 成 熟 地 應(yīng) 用 于 降 低 水 稻 或 者 模 式 植 物 擬 南 芥 中 的Cd 含 量 例 如 外 源 根 施20 mol L 1 褪 黑 素 使 水 稻 地 上 部 和 地 下 部Cd 含 量 分 別 降 低48 4 和16 9 39 在 水 稻 的 分 蘗 盛 期 和 孕 穗 期 分 別 噴 施ZnSO 4 水 稻 籽 粒 中 的Cd 含 量 分 別 降 低45 85 和 47 52 40 在 水 稻 幼 苗 期 葉 面 噴 施1mmol L 1 納 米 硒 水 稻 精 米Cd 含 量 下 降65 59 41 根 施5mmol L 1 CaCl 2 擬 南 芥 地 上 部 和 地 下 部Cd 含 量 分 別 降 低55 6 和66 4 42 大 量 研 究 表 明 外 源 阻 隔 劑 能 夠 顯 著 降 低 蔬 菜Cd 積 累 根 據(jù) 阻 隔 劑 的 性 質(zhì) 主 要 分 為 礦 物 質(zhì) 肥 料 mineral fertilization MF 植 物 生 長 調(diào) 節(jié) 劑 plant growth regulators PGR 和 無 機(jī) 改 良 劑 inorganic amendments IA 3 1 礦 物 質(zhì) 肥 料 礦 物 質(zhì) 肥 料 的 外 源 施 用 對 緩 解 蔬 菜Cd 脅 迫 及 降 低 蔬 菜 可 食 部 分Cd 含 量 有 積 極 的 效 果 表3 根 施 500mg kg 1 硅 肥 Na 2 SiO 3 9H 2 O 可 以 提 高 土 壤 的pH 值 并 降 低 土 壤 中Cd 的 流 動 性 同 時 提 高 大 蒜 抗 氧 1 9 9南 京 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報 第43 卷 化 物 酶 的 活 性 并 降 低 過 氧 化 氫 的 積 累 顯 著 緩 解Cd 對 大 蒜 生 長 發(fā) 育 產(chǎn) 生 的 抑 制 更 重 要 的 是 硅 顯 著 降 低 大 蒜 地 上 部 鱗 莖 和 根 部 的Cd 含 量 43 根 施 氮 肥 顯 著 降 低 馬 鈴 薯 塊 莖 中Cd 的 積 累 并 緩 解Cd 脅 迫 對 馬 鈴 薯 生 長 產(chǎn) 生 的 抑 制 44 根 施60mg kg 1 磷 肥 Ca H 2 PO 4 2 H 2 O 菠 菜 地 上 部Cd 含 量 降 低 了 25 32 45 外 源 根 施 磷 肥 KH 2 PO 4 通 過 降 低Cd 向 地 上 部 的 轉(zhuǎn) 運(yùn) 從 而 顯 著 降 低 菠 菜 可 食 部 分Cd 含 量 其 主 要 原 因 是P 可 以 與Cd 形 成 復(fù) 合 物 并 沉 積 在 根 部 細(xì) 胞 壁 中 46 47 葉 面 噴 施 復(fù) 配 礦 物 質(zhì) 肥 料 SiMoSe 1 0g L 1 Na 2 SiO 3 9H 2 O 0 2g L 1 NH 4 6 Mo 7 O 24 4H 2 O 5mg L 1 Na 2 SeO 3 5H 2 O 和MoSe 0 2g L 1 NH 4 6 Mo 7 O 24 4H 2 O 5mg L 1 Na 2 SeO 3 5H 2 O 可 以 提 高Cd 脅 迫 下 小 白 菜 抗 壞 血 酸 葉 綠 素 可 溶 性 蛋 白 和 可 溶 性 糖 的 含 量 顯 著 緩 解 小 白 菜Cd 毒 害 并 顯 著 降 低 葉 片Cd 積 累 48 同 樣 根 施50 mol L 1 Na 2 SeO 3 小 白 菜 中Cd 的 轉(zhuǎn) 運(yùn) 系 數(shù) 降 低 Se 能 夠 與Cd 形 成 較 難 移 動 的 復(fù) 合 物 并 將 復(fù) 合 物 區(qū) 隔 于 液 泡 或 沉 積 在 細(xì) 胞 壁 中 因 此 顯 著 降 低 小 白 菜 可 食 部 分 葉 片Cd 含 量 49 根 施Na 2 SeO 3 還 可 以 促 進(jìn)Cd 脅 迫 下 西 蘭 花 和 辣 椒 的 光 合 作 用 并 提 高 蔬 菜 抗 氧 化 酶 的 活 性 來 緩 解Cd 脅 迫 并 有 效 降 低 西 蘭 花 和 辣 椒 地 上 部Cd 積 累 50 51 Na 2 SeO 3 能 夠 顯 著 降 低 蔬 菜 可 食 部 分Cd 含 量 但 有 研 究 指 出 Na 2 SeO 3 在 低Cd 濃 度 處 理 下 反 而 會 促 進(jìn) 西 蘭 花 對Cd 的 吸 收 50 因 此 Na 2 SeO 3 在 實 際 田 間 生 產(chǎn) 中 降 低 蔬 菜 可 食 部 分Cd 含 量 的 效 果 還 需 要 進(jìn) 一 步 驗 證 并 且 Na 2 SeO 3 本 身 是 一 種 劇 毒 的 化 學(xué) 品 因 此 在 施 用 過 程 中 要 注 意 使 用 濃 度 及 操 作 的 規(guī) 范 性 盡 量 避 免Na 2 SeO 3 與 蔬 菜 可 食 部 分 的 直 接 接 觸 以 免 造 成 蔬 菜 產(chǎn) 品 的 二 次 污 染 表3 外 源 礦 物 質(zhì) 肥 料 對 蔬 菜Cd 積 累 的 影 響 Table3 TheeffectofexogenousmineralfertilizationonCdaccumulationofvegetables 蔬 菜 種 類 Vegetablestypes 阻 隔 劑 Blockingagents 施 用 方 式 Applicationmethods 可 食 部 分Cd 含 量 降 低 率 ReductionrateofCdcontentinedibleparts 參 考 文 獻(xiàn) References 大 蒜 AlliumsativumL Na 2 SiO 3 根 施 Soilapplying 41 67 葉Leaf 33 33 鱗 莖Bulb 43 馬 鈴 薯 SolanumtuberosumL NPK11 5 18 微 粒 根 施 Soilapplying 31 82 塊 莖Tuber 44 菠 菜 SpinaceaoleraceaL Ca H 2 PO 4 2 H 2 O 根 施 Soilapplying 25 32 45 菠 菜 SpinaceaoleraceaL KH 2 PO 4 根 施 Soilapplying 39 00 51 50 46 菠 菜 SpinaceaoleraceaL KH 2 PO 4 根 施 Soilapplying 59 40 47 小 白 菜 BrassicachinensisL SiMoSe MoSe 葉 噴 Foliarspray 葉 噴 Foliarspray 17 90 22 60 48 48 小 白 菜 BrassicachinensisL Na 2 SeO 3 根 施 Soilapplying 50 00 49 西 蘭 花 Brassicaoleracea Na 2 SeO 3 根 施 Soilapplying 24 24 50 辣 椒 CapsicumannuumL Na 2 SeO 3 根 施 Soilapplying