重金属:土壤含量超标与农产品含量超标不能不知道的那些事

摘要

重金属一旦进入土壤,其移除非常困难且成本巨大;相比空气和水,土壤重金属污染更为复杂,其治理难度也更大。而且,重金属在土壤中是逐步累积的,所以,不能以土壤超标不等于农产品超标为由,轻视土壤重金属污染的巨大危害,否则就是从一个极端走向另一个极端了。

科学公园《星火》征文选登

作者 :吴诩明

随着社会的发展和人们生活水平的提高,整个社会对食品的要求已经从最初的追求数量向追求质量转变,作为食品的主要来源的农产品的安全问题也就随之成为关注的焦点。不论是直接从地里生产的粮食、蔬菜瓜果,还是经过动物转化后的肉奶蛋等,都离不开它们最初的生长环境——土壤,因此土壤的重金属含量问题也就自然而然成为一道迈不过去的坎。

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重金属:土壤含量超标与农产品含量超标不能不知道的那些事

空气、水和土壤是环境问题三大领域。在经历过日本“水俣湾事件”(汞中毒)和“痛痛病事件”(镉中毒)之后,重金属(主要指铜、铅、锌、铬、汞、砷和镉)对人体身体健康的影响已经成为相关环境问题的重中之重。到目前为止,已发表的与环境中重金属相关的论文以万计数。当然,作为普通人,既没有必要也没有能力去关心其中具体的科学原理,他们更关心的是,土壤重金属超标,是否意味着所生产的农产品一定超标。

在回答这个问题之前,我们必须先粗略了解一些基本科学常识。第一,什么叫超标;第二,土壤重金属超标与所生产食品中重金属含量之间的关系。了解清楚这两个问题,我们的问题就有了一个初步的答案。

所谓超标,顾名思义,就是超过了有关机构制定的标准。因此,是否超标,一则要看判定的对象,二来要看标准是啥。为了规范和管理,国家制定了很多标准,这些标准通常都是有一定科学依据的。但另外需要知道的是,在确有科学依据的前提下,超标只是表示产生不良后果的概率可能会大幅度增加。目前我国关于环境重金属的标准分了好几类,其中关于土壤的叫土壤环境质量标准。这个标准适用范围很广,包括了农田、菜地、茶园、果园、牧场、林地、自然保护区等。

土壤是一个很复杂的体系,到目前为止,我们对于土壤的了解,在某种意义上还停留在初级阶段。仅以重金属为例:重金属在进入土壤之后,还会有相当复杂的物理化学过程,对于这些物理化学过程,我们的科学家了解得还不够深入。其次,土壤的种类也非常多,不同种类的土壤,即使等量重金属进入,其后果也可能非常不同。其中一个很重要的原因是,土壤的性质会影响这些重金属的行为。进入土壤的重金属,能产生有害后果的,主要是离子态的重金属;单质重金属通常是不会被植物吸收的。而离子态重金属进入土壤之后,其中最重要的一个物理化学过程,是这些重金属离子能被土壤颗粒所吸附。这就意味着这些离子态的重金属,并不能全部被植物吸收。并且,土壤颗粒对其吸附越牢,能被植物吸收的可能性就越低。当然,被土壤吸附的重金属离子,在条件变化时也会被释放出来,这叫做“解吸”。因此,目前在有关土壤重金属离子的研究中,非常重要的研究内容就是:什么条件下或哪些因素影响着这些重金属离子的吸附或解吸,影响程度有多大,及其与植物生长和植物中重金属含量之间的关系。到目前为止,科学家能确认的是,在所有影响重金属离子吸附-解吸的因素中,土壤的酸度(pH)是最重要的因素之一。在一个很窄的pH范围内(大致在pH4.0~5.5之间),土壤对重金属的解吸可以从百分之几急剧上升到将近百分之百。当然,这与土壤中重金属离子的含量或浓度还有很大的关系,如果土壤中的重金属浓度过高,那么土壤颗粒对重金属离子吸附的数量达到一个最高值之后,就不再能被土壤颗粒吸附了,因为这时土壤对重金属污染的缓冲能力已基本消失了。如果重金属离子再进入土壤,土壤颗粒对这些多出来的重金属离子已经没有消化能力,这些重金属离子就会保留在土壤溶液中,而保留在土壤溶液中的各种离子相对被土壤颗粒所吸附的离子而言,会更容易被植物所吸收。我国北方土壤通常属中性到弱碱性,其pH值要大于6.0;而南方的土壤被称为酸性土壤,其pH值通常小于6.0。这也是为什么重金属超标的农产品污染事件主要发生在南方而非北方,其原因就在于土壤pH严重影响了土壤颗粒对重金属离子的吸附。

还需要知道的是,即使土壤中重金属超标,也不意味着所生产的农产品就一定会重金属超标;因为农作物对重金属的吸附能力、所吸收的重金属在其不同部位的分布,都决定着农作物重金属含量是否超标。不同的农作物,我们所采食的部位是不一样的,比如水稻、小麦、水果等只食用其果实或种子部分,而蔬菜则分别全部或部分采食其根、茎、叶、花;所以,相比粮食,蔬菜特别是叶菜类,可能会由于富集更容易超标或导致不良后果。而且,不同的农作物对重金属的吸收也有很大差异,比如,水稻相对更喜欢吸收镉,而且会在籽粒中累积,所以稻米中镉超标相对较多;而同一块地里,别的农作物就不一定会镉超标。

综上所述,我们可以知道,由于土壤的复杂性、土壤-植物系统的多因素,以及迄今我们对土壤-植物体系中重金属的转移分布等科学问题研究的深度等,会使得制定一个非常精确的土壤重金属环境标准是非常困难的。在“预防为主,防治为辅”的原则下,政府只能以相对严格的标准去尽量减少不良后果的产生,虽然有些“宁可错杀一千,不可放过一个”的味道,但这也从根本上保证了所生产农产品的安全。但从科学的角度而言,即使土壤重金属超标,也不意味着在这种土壤上所生产的农产品也重金属超标。

需要强调的是,重金属一旦进入土壤,其移除非常困难且成本巨大;相比空气和水,土壤重金属污染更为复杂,其治理难度也更大。而且,重金属在土壤中是逐步累积的,所以,不能以土壤超标不等于农产品超标为由,轻视土壤重金属污染的巨大危害,否则就是从一个极端走向另一个极端了。

评审意见:土壤重金属超标问题关系民生健康,应受到重视,但毫无根据的恐慌也会产生不良影响。本文深入浅出地介绍了土壤重金属含量标准的具体意义,以及土壤中含有的重金属与能否养育出有害的农作物的关系,阐明了只要农产品指标合格即安全的结论。文章条理有序、论述清晰,是一篇不错的科普小文。

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