高鹏说药材：新疆中药材种植区域性土壤重金属含量状况简要介绍

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根据多年新疆中药材行业经验，结合南北疆土壤现实，通过网上搜集相关资料等，将新疆中药材种植区域性土壤重金属含量状况简要汇总如下，纯属个人观点，仅供参考。

一、什么叫土壤重金属污染？

土壤重金属污染是指由于人类活动，土壤中的微量有害元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的重金属含量过高，并造成生态破坏和环境质量恶化的现象，统称为土壤重金属污染。重金属元素在化学中一般定义为相对密度等于或大于5.0的金属，包括Fe、Mn、Cu、Zn、Cd、Hg、Ni、Co等45种元素。As是一种类金属，但由于其很多性质和环境行为都与重金属元素类似，所以也将它归入重金属元素。一般来说，引起土壤重金属污染的元素主要包括锌(Zn)、铜(Cu）、铬(Cr)、镉(Cd)、铅(Pb)、镍(Ni)、汞(Hg)、砷(As)等八种重金属。

二、土壤重金属污染的来源及危害

（一）土壤重金属污染的主要来源

据了解，土壤重金属主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等，如汞主要来自含汞废水镉、铅污染主要来自冶炼排放，和汽车废气沉降，砷则被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂。土壤重金属污染物大致可分为五类：

1.铁锈、泥沙、漂浮物;

2.农药、化肥、洗涤剂;

3.病毒、细菌、有机物;

4.异色、异味、无机物;

5.放射性病毒、细菌、微粒子。

以上污染的来源有：

1.工业的废气、废水、废渣、废料及汽车尾气等。

2.农业的农药、化肥;化学试剂、添加剂等。

3.生活垃圾、废水、污水、排泄物等。

4.医疗垃圾、病毒、细菌、腐败物等。

5.科研辐射、损伤、化学放射性污染等。

铅(Pb)含量主要来自于汽车尾气排放污染源;镉(Cd)含量主要来自于自然源;铬(Cr)含量主要来自于工业排放源;镍(Ni)含量主要来自于其他外来源;铜(Cu）、锌(Zn)含量主要来自于农业投入品投入源。汞(Hg)主要来自工业排放的废水、废气和废渣。砷(As)来自砷和含砷金属排放源。

（二）土壤重金属污染的危害

1.对植物的危害。土壤中的重金属会对植物产生一定的毒害作用，引起株高、主根长度、叶面积等一系列生理特征的改变。

2.对土壤动物的危害。土壤重金属含量对蚯蚓、线虫等无脊椎动物数目、丰富度、生物数量和群体构成等有直接影响。

3.对土壤酶的危害。土壤酶是一种生物催化剂，是反映土壤肥力的一个敏感性生物指标，更能直接反映土壤生物化学过程的强度和方向。由于土壤酶活性易受土壤物理性质、化学性质和生物活性的影响，环境污染对土壤酶活性影响较大，可在一定程度上灵敏地反映出土壤的环境状况。

4.对人体健康的危害。土壤尤其是表层土壤中的重金属极易进入人体，直接对人体健康造成威胁，当人体摄入或吸入过量的Cd，会引起身体各器官一系列的病变，可引发以骨矿密度降低和骨折发生机率增加为特征的骨效应。Pb能导致包括人类在内的各种生物的生殖功能下降、机体免疫力降低，当人体内血铅质量比达到600μg/g～800μg/g时会表现为头晕、头疼、记忆力减退和腹疼等一系列症状。长期食用含Cr的食物，人体会出现不同程度的皮肤和呼吸道系统病变，并且出现溃疡和炎症。长期吸入Ni可以引起鼻癌、肺癌，并且可以引起接触性皮炎、肺炎等病症。当金属Hg进入人体后，可与体内酶或蛋白质中许多带负电的基团如巯基等结合，使能量生成、蛋白质和核酸合成受到影响，从而影响细胞正常的功能和生长。研究得出，癌的产生和发展与土壤环境中Sn元素质量分数有关，居住在Sn元素质量分数高的地区的人群癌症死亡率较高。可见，土壤重金属污染对人体产生极大的危害。

三、如何对土壤重金属污染进行改良和控制

土壤重金属污染主要采取生物措施和改良措施将土壤中的重金属萃取出来，富集并搬运到植物的可收割部分或向受污染的土壤投放改良剂，使重金属发生氧化、还原、沉淀、吸附、抑制和拮抗作用。

1.工程措施。主要包括客土、换土和深耕翻土等措施。通过客土、换土和深耕翻土与污土混合，可以降低土壤中重金属的含量，减少重金属对土壤-植物系统产生的毒害，从而使农产品达到食品卫生标准。深耕翻土用于轻度污染的土壤，而客土和换土则是用于重污染区的常见方法。工程措施具有彻底、稳定的优点，但实施工程量大、投资费用高，破坏土地结构，引起土壤肥力下降，并且还要对换出的污土进行堆放或处理。

2.植物修复。植物修复是一种利用自然生长或遗传培育植物修复重金属污染土壤的技术。根据其作用过程和机理，重金属污染土壤的植物修复技术可分为植物提取、植物挥发和植物稳定3种类型。①植物提取。即利用重金属超积累植物从土壤中吸取重金属污染物，随后收割地上部分并进行集中处理，连续种植该植物，达到降低或去除土壤重金属污染的目的。如遏蓝菜为锌和镉的超级累植物，柳属的某些物种能大量富集镉，印度芥菜茎叶部分中镉、镍、锌、铜的金属含量可分别达到其种植土壤中的58倍、52倍、31倍、17倍，芥子草等对铅、铬、镉、镍、锌、铜具有较强的累积能力，高山萤属类可吸收高浓度的铜、钴、锰、铅、硒、镉和锌。②植物挥发其机理是利用植物根系吸收重金属，将其转化为气态物质挥发到大气中以降低土壤污染。目前研究较多的是汞和硒。湿地上的某些植物可清除土壤中的硒。③植物稳定。利用耐重金属植物和超累积植物降低重金属的活性，从而减少重金属被淋洗到地下水或通过空气扩散进一步污染环境的可能性。其机理主要是通过金属在根部的积累、沉淀或根系吸收来加强土壤中重金属的固化。植物根系分泌物能改变土壤根际环境，可使多价态的铬、汞、硒的价态和形态发生改变，影响其毒性效应。植物的根毛可直接从土壤交换吸附重金属，增加根表固定。

3.微生物修复。微生物在修复被重金属污染的土壤方面具有独特的作用。其主要作用原理是：微生物可以降低土壤中重金属的毒性；微生物可以吸附积累重金属；微生物可以改变根际微环境，从而提高植物对重金属的吸收效率、挥发效率或固定效率。如动胶菌、蓝细菌、硫酸还原菌及某些藻类能够产生胞外聚合物与重金属离子形成络合物；有些微生物能把剧毒的甲基汞降解为毒性小、可挥发的单质汞；也有以硒的微生物甲基化作为基础进行原位生物修复。利用菌根吸收和固定重金属铁、锰、锌、铜取得了良好的效果。

4.农业生态修复。农业生态修复主要包括两个方面。一是农艺修复措施。包括改变耕作制度、调整作物品种、种植不进入食物链的植物、增施能够固定重金属的有机肥等措施来降低土壤重金属污染。二是生态修复。通过调节诸如土壤水分、土壤养分、土壤pH和土壤氧化还原状况及气温、湿度等生态因子，实现对污染物所处环境介质的调控。但利用该技术修复污染土壤的周期长，效果不显著。

四、新疆各区域土壤重金属含量状况

通过搜集资料显示，全疆总体土地质量良好,环境质量总体良好,重金属污染极少,部分农田土壤重金属存在潜在污染风险,应注意重金属污染源的控制和土壤重金属污染的监测。

1.伊犁州。十二五"期间自治区加大了对伊犁河谷境内典型生态环境区域集中式饮用水源地土壤、农田、果园、菜地以及昭苏、特克斯和新源三大天然草场土壤汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、砷(As)、铜(Cu)、铬(Cr)、镍(Ni)、锌(Zn)八种重金属的监测，采用内梅罗指数评价法对土壤Cu,Pb,As,Hg含量进行环境污染评价,评价结果显示,土壤汞Hg尚未受到污染;土壤铜Cu,铅Pb属于中度污染,局部地区属于轻度污染;土壤砷As属于重度污染,其中霍城县,伊宁县,伊宁市,察布查尔县污染现象较严重。伊犁牧区显示为轻污染。

2.新疆天山北坡经济带。分析3个地区土壤重金属含量表明,奎屯土壤镉Cd含量最高,乌苏镍Ni含量最高,克拉玛依市和独山子土壤中其它6种重金属含量高于其它地区。因重工业、化工业、石油工业发达，造成污染较严重。

3.石河子垦区附近周边。研究区土壤重金属的平均含量均低于国家土壤环境质量二级标准;镉Cd和汞Hg含量分别为新疆土壤背景值的4.3和4.7倍,积累最明显。汞Hg和砷As表现出明显的异源特征.依据国家土壤环境质量二级标准,研究区土壤重金属综合污染指数为0.68,属清洁(安全);但以新疆土壤背景值为评价标准,综合污染指数平均为4.21,已达到了重度污染水平;垦区土壤重金属含量总体处于较高潜在生态风险水平，应引起重视。取样点中重金属多因子综合潜在生态风险指数处于低潜在生态风险的占27%,中等潜在生态风险占50%,较高潜在生态风险占23%;其中,土壤镉Cd的潜在生态风险指数最大,其次是汞Hg。

4.沙湾县周边。经单因子污染指数和内梅罗综合污染指数评价,不同重金属元素污染程度大小顺序为Cd〉Hg〉Cr〉Cu〉Zn〉As〉Mn〉Pb〉Ni,所有采样点均受到不同程度的重金属污染,轻度污染、中度污染和重度污染所占比例分别为28.57%、18.57%和52.86%。潜在生态风险评价结果显示,镉Cd和汞Hg达到较高生态风险,其余重金属均为轻微生态风险,研究区整体存在高生态风险。

5.塔城地区、博州（博乐、精河、温泉等）。塔城地区土壤中铬(Cr)、砷(As)、汞(Hg)、铅(Pb)的综合污染系数均小于0.7,部分县市未受到As,Hg,Pb,Cr 4种重金属元素的污染,但受到镉Cd重金属元素的污染。原因主要离克拉玛依重工业区较近。但基本上符合农业生产要求。博州精河县、博乐市土壤整体存在砷(As)、镉Cd污染的风险需关注。

6.阿勒泰地区。土壤中汞(Hg)与铬(Cr)、铜(Cu)、砷(As)主要分布于工业、矿冶炼作业区域附近。其中铅(Pb)、铜(Cu)、铬(Cr)和砷(As)的平均值超过地区背景值，说明这些重金属元素在阿勒泰地区土壤中已存在一定程度的积累。从土壤重金属综合潜在污染风险效应特征分布图上可以发现，在阿勒泰地区西北部与哈巴河县、布尔津县、吉木乃县距离较近的区域出现中等潜在污染风险区。复合重金属高值区主要分布于哈巴河县、布尔津县、吉木乃县交汇处附近，说明重金属的积累与人类活动有分不开的关系。根据内梅罗综合指数法计算结果可以发现，阿勒泰地区内的综合污染指数均处于“警戒”轻度的污染程度。其中主要的不利影响因子包括：铅(Pb)、砷(As)、锌(Zn)、铬(Cr)。利用地质累积指数法计算，发现锌(Zn)元素部分样品处于中等程度重金属土地质量，并且砷(As)、铬(Cr)、镉（Cd）和铅(Pb)的样品处于轻度-中等程度重金属元素土地质量影响的比例达22%，对土地质量影响的风险较大。根据综合潜在污染风险指数法计算，铬(Cr)、汞(Hg)有少数样品处于中等级别的潜在风险。

7.乌鲁木齐市：乌鲁木齐城市土壤受到了不同程度铬(Cr)、铜Cu,铅Pb、锌Zn污染,其中铅Pb的污染相当严重。六个功能区的土壤样品中各重金属的含量有较大变化,重金属元素的平均含量大大高于其背景值,其中铅Pb、锌Zn、铬Cr、铜Cu、镉Cd、镍Ni、砷As的平均含量分别是背景值的3.6倍、2.3倍、2.1倍、1.9倍、4.5倍、1倍和1.3倍,说明由于人为活动的影响,各重金属元素在各功能区中已呈现富集的趋势。利用Hakanson提出的潜在生态危害指数法对乌鲁木齐市不同功能区土壤进行评价,结果表明:乌鲁木齐市各功能区土壤受到了不同程度的重金属污染,土壤潜在生态危害综合指数为RI = 175,说明重金属污染为中等度,有必要及时进行综合治理。通过对乌鲁木齐市土壤中不同重金属形态(可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态、残渣态)含量的描述性统计分析表明,除土壤镉Cd以铁锰氧化物结合态为主外,其余五种元素铅Pb、铬Cr、铜Cu、锌Zn、镍Ni则以残渣态为主。六种重金属元素的形态含量大小排序为,镉Cd为铁锰氧化物结合态残渣态碳酸盐结合态有机结合态可交换态,铅Pb, 铬Cr, 铜Cu, 锌Zn,镍Ni均为残渣态铁锰氧化物结合态有机结合态碳酸盐结合态可交换态。同时,土壤重金属元素的活性态(可交换态+碳酸盐结合态+铁锰氧化物结合态+有机结合态)含量所占总量的比例相差较大,其中所占比例最大的是镉Cd,最小的是铬Cr。通过数据分析表明在乌鲁木齐市各功能区土壤中工业区、商业区、交通密集区活性态重金属含量较高。

乌市米东工业区周边农田：土壤中重金属呈现不同程度的累积或污染。土壤镉(Cd)污染较为突出,土壤表层(0-20cm)镉(Cd)含量平均值0.46mg/kg,与国家土壤环境质量二级标准相比,镉(Cd)存在11个超标点位,占总样本12.09%,1级以上镉(Cd)地累积指数,占92.31%,表明镉(Cd)累积超标率高且污染严重；

乌鲁木齐产菜区安宁渠区：表层土壤及地表下40cm土壤中重金属Cd,Hg,As,Pb,Cr进行了分析和测定,并对土壤中的重金属污染进行了环境质量评价.结果表明,安宁渠区土壤大部分为轻污染,但个别点已达重度污染,地表的污染较地表下40 cm土壤为重.污染为外源性污染,与垃圾肥料的使用有关。研究区农田土壤8种重金属中,只有砷(As)和镉（Cd）含量大于该限值,且超标率为6%和1%;与新疆土壤背景值相比,除砷As以外,其他七种元素的含量高于背景值1.5倍左右,8种重金属元素都有超标情况,超标率范围为60%-99%;累积趋势较显著,表明研究区内存在外界来源输入,且这8种重金属在土壤中已存在一定的富积。

乌鲁木齐县南山区：属于旅游风景区，无工业污染，铅(Pb)、铜(Cu)、铬(Cr)和砷(As)的平均值未超过地区背景值，属较轻度污染。

8.昌吉州：从水平分布来看,土壤镉（Cd）和汞(Hg)含量超过我国A层土壤算术平均值及新疆A层土壤算术平均值,铜(Cu)、镍(Ni)、锌(Zn),砷(As)含量略高于我国A层土壤算术平均值及新疆A层土壤算术平均值,铅(Pb)和铬(Cr)含量低于我国A层土壤算术平均值及新疆A层土壤算术平均值。从垂直分布来看,随着土层变化八种重金属在土层剖面20-40cm之间含量最高,土壤剖面底层含量与表层含量差异不大。该区域土壤在0-20cm没有受到铜Cu,铅Pb,锌Zn,铬Cr,镍Ni的污染;仅在部分较少土壤中存在砷As的污染;汞Hg,镉Cd污染较严重.剖面中可以看出,土壤中重金属含量随着土层加深变化不大,八种重金属在土层剖面20-40cm之间含量最高,而在采样点土层剖面底层含量与表层含量变化不大，分析其原因主要可能是耕作及灌溉等因素的影响,使重金属元素向下淀积于20-40cm土层中,有待于进一步的研究。

9.哈密市、吐鲁番市。受天气、气候等影响，农田土壤砷As、铅Pb和锌Zn主要有人为因素的影响,铬Cr、铜Cu和镍Ni主要受到土壤地球化学作用的影响,镉Cd受人为污染和自然因素共同影响。镉Cd对农田土壤污染及潜在生态风险较大值得关注。

10.巴州周边。总体测定农田土壤铅Pb呈现中度污染,镉Cd、铬Cr、铜Cu、镍Ni和锌Zn轻度污染,锰Mn轻微污染,砷As无污染。农田土壤重金属污染负荷指数的平均值为1.09,呈现轻度污染态势。镉Cd与铅Pb是研究区主要的污染因子必须关注。

（1）库尔勒市、尉犁县、轮台县。土壤中8种重金属元素含量均低于国家标准中最大允许限量。土壤砷As、铅Pb、镉Cd、铬Cr、镍Ni、铜Cu单因子污染指数分别为0.442、0.22、0.33、0.18、0.444、0.12,内梅罗指数为0.47。从重金属污染等级来说,三个县土壤均处于安全级别;从风险控制的角度来说,8种重金属污染风险均在可接受的水平,风险排序由高到低依次为镍Ni>砷As>镉Cd>铅Pb>铬Cr>铜Cu。

（2）若羌县、且末县。表层土壤中除铬Cr和镉Cd之外,其余重金属的平均含量均低于新疆土壤背景值,深层土壤中的8种重金属的平均含量均低于新疆土壤基准值,说明表层土壤受到轻度污染,深层土壤基本未受到污染。

（3）焉耆县、和硕县。焉耆县农田土壤中锌Zn呈现轻度污染,镉Cd与铅Pb呈现轻微污染,砷As、铬Cr、铜Cu与镍Ni呈现无污染态势。和硕县农田土壤镉Cd与锌Zn呈现中度污染,铬Cr、铜Cu、镍Ni和铅Pb轻度污染,锰Mn轻微污染,砷As无污染，呈现轻度污染，属于轻微生态风险。

11.阿克苏地区。从整体看，土壤均处于安全级别;从风险控制的角度来说,8种重金属污染风险均在可接受的水平。

（1）库车县、沙雅县、新和县、阿克苏市、阿瓦提县等5个县市也为香梨主产区。土壤砷As、铅Pb、镉Cd、铬Cr、镍Ni、铜Cu单因子污染指数分别为0.442、0.22、0.33、0.18、0.444、0.12,内梅罗指数为0.47。从重金属污染等级来说,5个县土壤均处于安全级别;从风险控制的角度来说,8种重金属污染风险均在可接受的水平。

（2）阿拉尔市。土壤中铜Cu,铬Cr,铅Pb和锌Zn2+污染等级均为无污染、安全无风险,符合国家二级土壤标准.但是存在镉Cd污染,分别有54.17％,8.33％,37.5％的采样点处于轻度、中度和重度污染,需要进行特别的关注.土壤重金属综合污染指数平均值为3.36,属于中度污染状态。

（3）温宿县、沙雅县。监测主要5种重金属的潜在生态危害排序为:汞Hg(77.35) ＞镉Cd(42.60) ＞砷As(11.03) ＞铅Pb(7.96) ＞铬Cr(1.01),重金属砷As、铅Pb和铬Cr处于低生态风险程度(E＜40),重金属汞Hg和镉Cd处于中生态风险程度(E＜80)，5种重金属的综合潜在生态风险指数的范围为79.78～236.10,处于低生态风险程度(RI=139.94＜ 150)。土壤重金属(砷As、汞Hg、镉Cd、铅Pb和铬Cr)含量均低于警戒线,污染程度均处于安全等级,单因子、综合生态风险评价也均属于低生态风险程度,说明温宿县的土壤环境质量整体良好。

12.和田地区。整体属于轻微污染程度。土壤重金属综合潜在生态风险指数均值为13.828,属于轻微生态风险。

（1）民丰县。85组农田表层土壤样品中，地累积指数从大到小依次为As、Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb、Hg;土壤重金属的污染负荷指数PLI平均值为0.1268,属于无污染程度。土壤重金属综合潜在生态风险指数均值为13.828,属于轻微生态风险。民丰县农田土壤环境适宜耕种,农产品安全隐患概率极低。

（2）于田县。于田县484组农田土壤中,除砷As元素外,其余重金属单项污染指数均小于1.0,只有砷As元素在研究区土壤中存在富集现象,土壤可能受到人为污染；内梅罗综合指数结果表明,研究区整体处于安全状态,轻污染和警戒状态分别占0.2%和0.4%；土壤中重(类)金属的潜在生态风险程度都较低,取样点均属于轻微生态风险。

13.喀什地区、克州。以喀什地区喀什市、克州阿图什市为例，样品土壤镉Cd、铬Cr、镍Ni和铅Pb平均含量分别超出新疆灌耕土背景值的3.25,1.55,1.1,1.29倍,镉Cd呈现中度污染,铅Pb、铬Cr和镍Ni呈现轻度污染。各重金属元素单项生态风险指数平均值从大到小依次为:Cd>Pb>Cr>Ni,均处于轻微风险水平。耕地土壤RI呈现轻微生态风险,IER呈现中等预警态势。

以上数据只代表各地局部区域数据，不代表整体土壤重金属分布情况，只作为参考。

即便如此，建议选择中药材种植区域时，要统筹考虑周边整体环境，应避免选择在大中型工矿企业、石油化工企业、制造企业、污水处理企业等周边，优选地广人稀、气候适宜、少工业的区域。南疆优选区域：巴州、阿克苏地区周边；北疆：伊犁州、博州、塔城、阿勒泰地区、昌吉州周边。

农残方面，北疆数值高于南疆，因北疆相比南疆有普遍气候湿润，光照时间短，生长周期短，地膜降解不充分等特点，导致农药化肥降解时间短，出现农残超标的问题。

根据即将施行的2020版<药典>要求，目前重金属没进入通则，只将33种禁用农药不得检出，写入0212药材和饮片检定通则。但制定重金属通则是大势所趋，今后要严格按照国家对重金属、农残的超高标准和要求，开展绿色标准化种植，推动中药材产业向专业化、规范化、规模化、产业化发展。

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