孫協(xié)平，謝永紅，胡佳羽，陳元平，王 武，史文景

（重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所，重慶 401329）

硒是人體必須的微量元素，在抗氧化、抗衰老、防癌和抗癌方面有顯著的作用[1]。中國是一個缺硒大國[2]，發(fā)展富硒農(nóng)產(chǎn)品既能夠滿足全民補硒的需求[3]，又能促進相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。然而隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的發(fā)展，土壤重金屬污染問題也越來越嚴重[4]，重金屬對作物的毒害主要表現(xiàn)為抑制植物生長、降低作物產(chǎn)量，更嚴重的是會增加可食部位重金屬含量，這將會直接危害人類健康[5-6]。因此，研究富硒地區(qū)土壤重金屬含量的情況對富硒農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)有重要的意義。

1 我國富硒地區(qū)的分布情況

硒是一種稀有的分散元素，在自然環(huán)境中分布并不均勻，因而在世界范圍內(nèi)形成了不同的富硒區(qū)和缺硒帶。我國從東北向西南直至西藏高原構(gòu)成了一條缺硒帶，它包括東北的暗棕壤、黑土，黃土高原的褐土、黑壚土，川滇的紫色土、紅褐土、紅棕壤以及西藏高原東部和南部的亞高山草甸土等[7]。

土壤中的硒的來源有：成土母質(zhì)、化學(xué)肥料、大氣沉降、灌溉水、農(nóng)用石灰等[8]。一般來講，成土母質(zhì)是決定土壤硒含量的關(guān)鍵因素。Blazina 等[9]根據(jù)土壤硒含量分為4個區(qū)：土壤硒含量≤0.1 mg/kg 地區(qū)為缺硒地區(qū)；0.1～0.2 mg/kg 為低硒地區(qū)；0.2～0.4 mg/kg 為正常硒含量地區(qū)；>0.4mg/kg 為高硒地區(qū)。富硒地區(qū)一般指的是土壤硒含量高于0.4 mg/kg，目前國內(nèi)報道的富硒地區(qū)主要有湖北恩施、重慶江津、安徽池州、陜西紫陽、浙江寧波、江西北部灣地區(qū)、貴州開陽、海南東北部以及青海東部、新疆石河子、瑪納斯、呼圖壁和沙灣地區(qū)等地[10-14]。由此可以看出我國硒富集地主要集中在南方和西北地區(qū)（圖1）。

圖1 我國土壤硒含量分布[9]

2 土壤重金屬含量現(xiàn)狀

土壤重金屬含量狀況直接影響到農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全。農(nóng)田土壤重金屬污染主要來源于大氣沉降、污水農(nóng)灌、農(nóng)用物資施用（化肥、農(nóng)藥、地膜等）和固體廢棄物堆放等[15]。隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的發(fā)展，農(nóng)田重金屬問題日益突出。宋偉等[4]依據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量標準（GB15618-1995）》Ⅱ級標準對我國138個典型區(qū)域耕地土壤重金屬污染進行分析，得出我國耕地土壤重金屬污染概率約16.67%，且鎘的污染概率為25.20%。曾希柏等[16]指出，我國農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)農(nóng)田重金屬含量基本安全，但是重金屬累積趨勢明顯，特別指出采礦區(qū)和冶煉區(qū)周邊及部分城郊地區(qū)等高風(fēng)險區(qū)域農(nóng)田重金屬超標較為嚴重。

由于農(nóng)田立地條件以及重金屬來源因素較多，導(dǎo)致不同地區(qū)土壤重金屬含量有一定的差異。郭朝暉等[17]對湖南省湘江中下游的219個農(nóng)田土壤樣品進行重金屬含量分析，指出農(nóng)田土壤和菜地土壤中鎘、砷、銅、鎳、鉛和鋅的含量超過《土壤環(huán)境質(zhì)量標準（GB15618-1995）》Ⅱ級標準，并指出湘江中下游的土壤重金屬污染的潛在風(fēng)險值得關(guān)注。梁烜赫等[18]通過對吉林省26個縣（市）97個農(nóng)田土壤樣品進行重金屬含量的測定，結(jié)果表明農(nóng)田土壤重金屬含量超過上述土壤環(huán)境質(zhì)量標準Ⅱ級的共計6個樣品涉及鎘、銅兩種重金屬，土壤總體污染等級為清潔。

3 富硒土壤存在重金屬威脅

大量研究表明，土壤硒與重金屬之間有一定的伴生關(guān)系。各種因素導(dǎo)致的農(nóng)田土壤重金屬積累量增加，使富硒地區(qū)存在較大的重金屬威脅。目前有些富硒地區(qū)已經(jīng)存在重金屬含量超標，而有些富硒地區(qū)重金屬含量較低，存在潛在危害。沈燕春[10]研究表明安徽池州富硒地區(qū)硒均值大于0.589 mg/kg，土壤重金屬鎘與土壤硒水分空間分布較為一致，并指出富硒地區(qū)重金屬污染評價中多數(shù)樣品受到一定程度的重金屬協(xié)同污染，但處于輕度污染范圍。張運強等[19]對浙江金華富硒地區(qū)（土壤硒含量：0.67～0.90 mg/kg）菜地重金屬污染程度進行綜合評判，指出該區(qū)土壤重金屬污染程度：鎘>鉛>鋅>銅，輕度污染占31%，中重度污染占30%。李慧等[11]測量湖北恩施富硒茶葉硒與土壤重金屬的關(guān)系研究指出，土壤重金屬鎘的含量為0.2～0.45 mg/kg，中酸性土壤鎘的臨界值是0.3 mg/kg，對于茶園來說土壤鎘含量略有超標。巴西58個土壤樣分析土壤硒含量為0.08～1.61 mg/kg，且硒含量與土壤pH 值和金屬鋁的含量相關(guān)[20]。然而，宋明義等[12]指出特殊的地形地貌、母巖風(fēng)化物質(zhì)搬運條件以及有利的土壤理化性質(zhì)等條件，使得浙江典型富硒地區(qū)土壤中重金屬較少，但是該地區(qū)硒與重金屬的形態(tài)分析中表明成土母巖中與硒伴生的重金屬汞、鎘、鉛、砷等含量較高。此外，耿建梅等[21]研究表明硒含量高的稻田土壤主要集中在海南東北部的?？诩捌渲苓叺某芜~、定安、文昌和瓊海，東南部的萬寧和保亭，重金屬含量較低，可以種植富硒水稻。但是海南稻田土壤硒與重金屬汞、鎘、鉛和砷呈極顯著或顯著正相關(guān)，應(yīng)加強研究稻田土壤硒與重金屬的有效性以及相互作用。

4 硒與重金屬的關(guān)系

人體積累過多的重金屬會誘發(fā)肝癌、肺癌和胃癌等病癥[22]。硒是人體和動物的必須微量元素，吃富硒食品能夠降低動物體內(nèi)的重金屬的毒害作用。硒主要通過提高抗氧化能力水平來增強人體免疫作用。陳兵[23]研究表明，在慢性腎功能衰竭患者中鎘含量相對較高，而硒缺乏比較普遍。林海等[24]研究表明硒、鋅能夠拮抗體內(nèi)的鎘毒性，對鎘中毒的防護與干預(yù)性清排具有積極作用。黃莉[25]通過對綿陽口服醋酸鉛和氯化鎘溶液后注射亞硒酸鈉，其血液學(xué)指標的變化表明硒能夠減輕鉛鎘毒性。

硒是植物有益微量元素，也是非必需元素。大量研究表明，低濃度的硒能夠抑制重金屬的吸收、起到拮抗作用，高濃度的硒促進重金屬的吸收、起到協(xié)同的作用。高揚等[26]研究硒鉛混合液對大蒜根尖有絲分裂的影響，結(jié)果表明鉛濃度較低時，硒對鉛的拮抗作用明顯；當鉛濃度高時，硒協(xié)同抑制了有絲分裂指數(shù)。同時，在硒汞互作中，硒與土壤中的汞形成難溶的HgSe 復(fù)合物沉淀，抑制植物對汞和硒的吸收[27]。施用硒肥能夠通過增加蛋白質(zhì)的積累，如提高谷酰基激酶活性和降低脯氨酸氧化酶的活性，減緩鉛毒害導(dǎo)致的活性氧脅迫[28]。鐵梅等[29]研究表明，土壤硒濃度低于1.5 mg/kg 時對鎘有拮抗作用；在高濃度的硒處理下，小麥根系對銅和錳的吸收積累量各增加12%～24%和30%～35%[30]。

5 展 望

總之，無論在富硒地區(qū)還是非富硒地區(qū)，重金屬都會伴隨著土壤-生物系統(tǒng)的遷移進入人體，進而對人體健康產(chǎn)生一定影響。然而，隨著土壤硒含量的增加，土壤硒將協(xié)同重金屬進入作物體內(nèi)，促進重金屬在作物中積累，進而對農(nóng)產(chǎn)品的安全產(chǎn)生嚴重的影響。因此，建議富硒地區(qū)必須時刻關(guān)注重金屬的潛在危害性。除了定期測量土壤重金屬的含量之外，也要杜絕使用不合格的農(nóng)藥、化肥等農(nóng)資用品、杜絕用污水灌溉農(nóng)田等人為因素導(dǎo)致的土壤重金屬積累。對于富硒地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)重金屬含量超標問題，除了采取正常的防御措施來防止其惡化外，應(yīng)采取土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)進行土壤修復(fù)，如物理化學(xué)修復(fù)、植物修復(fù)、微生物修復(fù)等措施。

[1]薛美如，常海靜，楊學(xué)舉，等. 植物富集硒的關(guān)鍵酶及其轉(zhuǎn)基因研究進展[J]. 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（11）：52-55.

[2]Hargreaves M K， Liu J， Buchow ski MS， et al. Plasma Selenium Biomarkers in Low Income Black and White Americans from the Southeastern United States[J]. Plos One， 2014， （9）： 1-9.

[3]Banuelos G S， Lin Z Q. Phytoremediation of selenium-contaminated soil and water produces biofortified products and new agricultural byproducts[M]. Development and Uses of Biofortified Agricultural Products. Florida： CRC Press， Boca Raton， 2009， 57-70.

[4]宋 偉，陳百名，劉 琳. 中國耕地土壤重金屬污染概況[J]. 水土保持研究，2013，20（2）：293-298.

[5]Cui W， Chen H， Zhu K， et al. Cadm ium-induced hydrogen sulfide synthesis is involved in cadm ium tolerance in Medicago sativa by reestablishment of reduced （homo）glutathione and reactive oxygen species homeostases[J]. PLOS ONE， 2014， 9（10）： e109669.

[6]唐 詠，王萍萍，張 寧. 植物重金屬毒害作用機理研究現(xiàn)狀[J]. 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2006，37（4）：551-555.

[7]戴 偉，耿增超. 土壤硒的研究概況[J]. 西北林學(xué)院學(xué)報，1995，（10）：93-97.

[8]李靜賢，劉家軍. 硒礦資源研究現(xiàn)狀[J]. 資源與產(chǎn)業(yè)，2014，16（2）：90-97.

[9]Blazina T， Sun Y， Voegelin A， etal. Terrestrial selenium distribution in China is potentially linked to m onsoonal climate[J]. Nature Communications. 2014， （5）： 17-47.

[10]沈燕春. 貴池富硒區(qū)伴生重金屬及其生物效應(yīng)研究[D]. 合肥：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011.

[11]李 慧，魏昌華，鮑征宇，等. 恩施富硒茶葉中Se 含量與對應(yīng)土壤中Se 及重金屬元素As、Cd、U 的關(guān)系[J]. 地質(zhì)科技情報，2011，（30）：103-107.

[12]宋明義，馮雪外，周濤發(fā)，等. 浙江典型富硒區(qū)硒與重金屬的形態(tài)分析[J]. 現(xiàn)代地質(zhì)，2008，（6）：960-965.

[13]Ren H， and Yang R. Distribution and controlling factors of selenium in weathered soil in Kaiyang County， Southwest China[J]. Chinese J Geochem， 2014， 33（3）： 300-309.

[14]馮彩霞. 揚子地塊周邊∈、P 硅巖建造中硒的富集機理對比研究以漁塘壩、紫陽富硒區(qū)為例[D]. 北京： 中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所，2004.

[15]樊 霆，葉文玲，陳海燕，等. 農(nóng)田土壤重金屬污染狀況及修復(fù)技術(shù)研究[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2013，22（10）：1727-1736.

[16]曾希柏，徐建明，黃巧云，等. 中國農(nóng)田重金屬問題的若干思考[J]. 土壤學(xué)報，2013，50（1）：186-194.

[17]郭朝輝，肖細元，陳同斌，等. 湘江中下游農(nóng)田土壤和蔬菜的重金屬污染[J]. 地理學(xué)報，2008，63（1）：3-11.

[18]梁烜赫，曹鐵華，張 磊，等. 吉林省農(nóng)田重金屬含量及其在作物中的累積[J]. 吉林農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，36（6）：59-62.

[19]張運強，毛德玲. 金華富硒區(qū)菜地土壤重金屬污染程度模糊綜合評判[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，（1）：47-49.

[20]Gabos M B， Alleoni L R F， Abreu C A. Background levels of selenium in some selected Brazilian tropical soils[J]. J Geochem Explor， 2014， （145）： 35-39.

[21]耿建梅，王文斌，溫翠萍，等. 海南稻田土壤硒與重金屬的含量、分布及其安全性[J]. 生態(tài)學(xué)報，2012，（32）：3477-3486.

[22]Zhao Q， Wang Y， Cao Y， et al. Potential health risks of heavy metals in cultivated topsoil and grain， including correlations w ith human primary liver， lung and gastric cancer， in Anhui province， Eastern China[J]. Science of The Total Environment， 2014， （470）： 340-347.

[23]陳 兵. 我國腎功能衰竭患者鉛、鎘、硒、鍶、鋁的水平研究[D]. 濟南：山東大學(xué)，2009.

[24]林 海，于曉波，龔 樺，等. 海洋貝類攝取對人體重金屬鎘沉積的影響及綠藻、硒和鋅干預(yù)性清排的機制[J]. 大連工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2009，28（2）：90-93.

[25]黃 莉. 綿羊?qū)嶒炐糟U鎘中毒及硒解毒時血液學(xué)指標的變化[J]. 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，1998，33（4）：417-421.

[26]高 揚，馬子明，何正飚. 硒鉛混合液對大蒜根尖有絲分裂的影響[J]. 長春師范學(xué)院學(xué)報，2004，23（3）：46-49.

[27]張 華，馮新斌，王祖光，等. 硒汞相互作用及機理研究進展[J]. 地球與環(huán)境，2013，41（6）：696-707.

[28]Khan M I R， Nazir F， Asgher M， et al. Selenium and sulfur influence ethylene formation and alleviate cadm ium-induced oxidative stress by improving proline and glutathione production in wheat[J]. J Plant Phys， 2015， 173（15）： 9-18.

[29]鐵 梅，劉 陽，李華為，等. 硒鎘處理對蘿卜硒鎘吸收的影響及其交互作用[J]. 生態(tài)學(xué)雜志，2014，33（6）：1587-1593.

[30]Guerrero B， Llugany M， Palacios O， et al. Dual effects of different selenium species on wheat[J]. Plant physiol biochem， 2014， （83）： 300-307.