馬成有

（吉林大學 化學學院，吉林 長春 130012）

區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全相關(guān)性研究的有關(guān)問題

馬成有

（吉林大學 化學學院，吉林 長春 130012）

水環(huán)境質(zhì)量與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全二者之間有著密切的關(guān)系。明確二者之間的關(guān)系，可以指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和為科學研究奠定基礎(chǔ)理論支持。提出二者相關(guān)性研究的實驗方法，并對研究方法中關(guān)鍵性問題及難點等進行分析，具有可行性和必要性。

水環(huán)境質(zhì)量；農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全；人類生存質(zhì)量

水是生命之源，是人類生存和農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，水環(huán)境質(zhì)量的好壞，直接影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與否，進而影響人類生存質(zhì)量的好壞。只有“天藍”、“水碧”、“土凈”三者和諧一致，才能“潔食”，才能真正解決農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題，否則任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會影響到農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全。

一、水環(huán)境質(zhì)量與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全之間關(guān)系的分析

水環(huán)境質(zhì)量與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量二者之間一定有著密切的關(guān)系，但是這種關(guān)系并不一定如人們所理解的那樣，即水體環(huán)境受到污染，相應(yīng)農(nóng)產(chǎn)品就一定污染，而是水體受到污染，某種類型的農(nóng)產(chǎn)品卻未被污染，水體未被污染，相應(yīng)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量卻未必安全。

有些生長環(huán)境適合這類農(nóng)作物或植物的生長，相應(yīng)的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量也好，有些生長環(huán)境則適合另外一類農(nóng)作物的生長。生長環(huán)境對農(nóng)產(chǎn)品種類及農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量有著重要的影響。因此，調(diào)查生長環(huán)境中水環(huán)境質(zhì)量與農(nóng)產(chǎn)品之間的相互關(guān)系可以指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，采取相應(yīng)措施，改善水環(huán)境質(zhì)量，進而提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的程度。

調(diào)查生長環(huán)境中水環(huán)境質(zhì)量與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量之間的相互關(guān)系可以明確二者之間的關(guān)系，了解污染物在農(nóng)作物體內(nèi)遷移富集規(guī)律，為無公害蔬菜基地的選址和污染水源及土壤的治理提供科學依據(jù)和理論基礎(chǔ)。

調(diào)查生長環(huán)境中水環(huán)境質(zhì)量與農(nóng)產(chǎn)品之間的相互關(guān)系可以建立水環(huán)境質(zhì)量與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量之間對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，為以后的科學研究、生產(chǎn)發(fā)展提供重要的理論基礎(chǔ)支持。

對二者之間關(guān)系的分析雖為相關(guān)性理論研究，但

實際意義是如果確定農(nóng)作物的產(chǎn)地，即水源地和土壤類型確定，便可知其相應(yīng)農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量是否安全，為后續(xù)農(nóng)產(chǎn)品的銷售、推廣、普及還有進出口業(yè)務(wù)等做好前期工作。并可進一步進行拓展實驗，即被水環(huán)境中污染物污染的農(nóng)產(chǎn)品與生物體之間的慢性、急性毒理或生理學研究、食物鏈累積關(guān)系等都可進一步開展研究。

二、國內(nèi)研究現(xiàn)狀

關(guān)于農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與水環(huán)境質(zhì)量之間的相關(guān)性研究，通過文獻查找，較多的是研究環(huán)境污染物與人體健康的影響關(guān)系或是土壤環(huán)境污染物與農(nóng)產(chǎn)品中含有污染物的多少，即遷移富集規(guī)律的研究，而對其深入的相關(guān)性研究并不多見，水體環(huán)境質(zhì)量與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全之間相關(guān)性的分析更是少見。

陸琳、鄒炳禮、李茂萱等以單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)為評價指標，對昆明市典型污灌區(qū)5種不同環(huán)境條件下土壤和蔬菜進行重金屬（Hg、Cr、Cd、Pb、As、Cu、Ni）污染監(jiān)測。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，污灌區(qū)的蔬菜地土壤重金屬As、Ni、Cd、Hg、Cu均存在一定的污染，部分已超過GB15618-1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標準》二級標準限值。部分蔬菜已受到重金屬的污染，重金屬含量超過國家食品衛(wèi)生標準和無公害蔬菜標準。土壤中Cd含量與蔬菜中的Cd含量呈顯著正相關(guān)，而多數(shù)蔬菜As含量與土壤污染無相關(guān)性。[1]

劉蘋、魏建林、于淑芳、楊力等對山東省主要蔬菜產(chǎn)地的灌溉水進行了重金屬Hg、Cd、As、Cr、Pb、Cu 和Zn含量的抽樣調(diào)查分析，并采用單項質(zhì)量指數(shù)與綜合質(zhì)量指數(shù)相結(jié)合的方法對重金屬的環(huán)境質(zhì)量狀況進行了評價。[2]

黃新、唐建初、肖順勇、劉欽云等以湖南省長沙市郊黃興鎮(zhèn)某廢棄硫酸錳廠周邊地區(qū)為例，運用污染指數(shù)法對其農(nóng)業(yè)環(huán)境與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量進行評價。結(jié)果表明:從單一因素考慮，各污染元素對土壤、水環(huán)境質(zhì)量和蔬菜、水稻生產(chǎn)威脅的大小是Mn>Cd>Zn>S>Pb、Mn>S>Cd>Zn>Pb和Cd>Pb>Mn>Zn>S、Zn>Mn> Pb>Cd>S；綜合評價該地區(qū)農(nóng)業(yè)環(huán)境與主要農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，土壤和蔬菜已受到嚴重污染，灌溉水源受輕度污染，稻米品質(zhì)超出了警戒水平。根據(jù)評價結(jié)果和當?shù)貙嶋H情況，建議將該地區(qū)已被污染的耕地改造為花木等非食用性經(jīng)濟植物的生產(chǎn)用地。[3]

王顏紅、王俊偉、紀淑娟等以遼寧省昌圖縣為研究區(qū)域采集26個采樣點的土壤以及玉米樣品分析土壤鎘總量與有效態(tài)鎘之間的相關(guān)性，以及玉米可食部位中鎘含量與土壤鎘總量、有效態(tài)鎘之間的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)作物可食部位中鎘含量與土壤有效態(tài)鎘之間有明顯的相關(guān)性。并通過盆栽試驗確定土壤有效態(tài)鎘臨界值，根據(jù)此臨界值評價研究區(qū)域的土壤環(huán)境質(zhì)量狀況。[4]

紀淑娟、王俊偉、王顏紅等通過對大蒜的重金屬添加土培試驗，采用DTPA（二乙基胺五乙酸）為有效態(tài)鉛、鎘提取劑，對受試土壤進行浸提檢測，分析Pb 和Cd在大蒜不同部位的吸收、積累及其與土壤中有效態(tài)含量的相關(guān)性。根據(jù)GB2762-2005《食品中污染物限量標準》中對食品中Pb、Cd的限量要求，初步確定了本試驗條件下，土壤中重金屬Pb、Cd有效態(tài)的臨界值，并以此臨界點評價該種土壤中Pb、Cd對大蒜的潛在污染。[5]

李景梅、鞠殿民、金麗虹等以菠菜為試驗對象，研究各基因型菠菜對鎘的吸收累積差異及鎘對菠菜生理代謝的影響。結(jié)果表明:鎘含量和鎘積累量基因型間存在顯著差異，鎘主要累積在菠菜的根部。鎘影響菠菜對大量元素的吸收及分配。[6]

2007年，李河、張舉成、邱成書等對石榴果實、石榴籽、汁與土壤中的一些重金屬含量進行測試，并對試驗樣品中各重金屬離子的含量的關(guān)系進行了分析，研究結(jié)果表明：土壤受到重金屬的污染更為嚴重；石榴果實中籽對重金屬的富集能力強于汁；石榴對重金屬具有一定程度的耐受性。[7]

2008年，趙勇、李紅娟、魏婷婷、孫志強等人對土壤重金屬污染和蔬菜污染的相關(guān)性進行了研究，為綠色蔬菜生產(chǎn)提供技術(shù)支持，以鄭州市常見的5種葉菜類蔬菜為試驗材料，采用溫室盆栽土培的方法研究了土壤Pb濃度與蔬菜污染的相關(guān)性，并對綠色蔬菜生產(chǎn)要求的土壤Pb污染閾限值進行了預(yù)測。研究結(jié)果表明：低濃度Pb污染的土壤對蔬菜生長、產(chǎn)量無明顯影響；隨著施Pb濃度的增加，5種蔬菜中的Pb含量均呈增加趨勢，且與土壤中的Pb含量相關(guān)性顯著；模擬得出的Pb閾限值對Pb富集能力由大到小排序。[8]

2008年，李東坡、武志杰、梁成華等人通過分析土壤污染的原因、特點、我國土壤污染現(xiàn)狀以及與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)系，提出了協(xié)調(diào)人與自然關(guān)系，積極研究

土壤環(huán)境污染的控制方法與修復(fù)技術(shù)；加強無污染生產(chǎn)資料的開發(fā)技術(shù)研究，減輕土壤環(huán)境污染；走節(jié)約資源，提高效率，減少污染的綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展之路，確保糧食生產(chǎn)和農(nóng)產(chǎn)品食用安全。還指出土壤污染是土壤環(huán)境惡化因素中，對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量影響最大,起決定性作用的因素。[9]

2005年，徐明崗、李菊梅、張青等對土壤環(huán)境改善和食品安全之間的相關(guān)性進行了專題論述。[10]

從上述文獻來看，農(nóng)產(chǎn)品、食品質(zhì)量安全與水體環(huán)境質(zhì)量、土壤環(huán)境質(zhì)量及其他相關(guān)環(huán)境之間有必然的相關(guān)性，但對其相關(guān)性的理論研究很少，尤其是水環(huán)境質(zhì)量與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全之間的相關(guān)性更是少見。大多數(shù)文獻報道的是環(huán)境污染物對農(nóng)產(chǎn)品的直接影響或是環(huán)境污染物對人體健康的影響或是對生物、生態(tài)效應(yīng)的影響關(guān)系做實驗研究。其實環(huán)境質(zhì)量、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、生物體生態(tài)、生理健康之間的關(guān)系應(yīng)該是非常密切的。環(huán)境質(zhì)量直接影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與否與人體健康關(guān)系密切。

從根本上研究問題，水體環(huán)境質(zhì)量對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全有何影響，研究其相關(guān)性，明確二者之間的數(shù)量效應(yīng)關(guān)系，為農(nóng)作物選擇生長環(huán)境奠定理論基礎(chǔ)，可以指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，采取相應(yīng)措施，提高水環(huán)境質(zhì)量，進而提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全程度。

水環(huán)境質(zhì)量、土壤環(huán)境質(zhì)量是根本，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全是目標，明確二者之間相關(guān)性是非常必要的，也是有針對性的，農(nóng)作物種類不同對水環(huán)境質(zhì)量的要求也是不同的。今后的發(fā)展趨勢是對水環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)控應(yīng)是動態(tài)的、即時的，建立全國范圍內(nèi)水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，建立水環(huán)境質(zhì)量以及土壤環(huán)境質(zhì)量與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量之間的數(shù)據(jù)庫，采取相應(yīng)措施，從根本上保證我國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。

三、研究方法的探討

水環(huán)境質(zhì)量與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全之間相關(guān)性的問題，可以通過以下方法進行研究。

一是確定農(nóng)產(chǎn)品實驗基地或?qū)嶒炇覂?nèi)采用盆栽的方法，栽種相應(yīng)的農(nóng)作物，選擇現(xiàn)今流行的一些環(huán)境污染物，如重金屬、持久性有機污染物，用其污染灌溉水源，定期澆水，待農(nóng)作物成熟后采收，對農(nóng)作物的果實或其他可食用部分采用分析測試方法獲取分析數(shù)據(jù)，確定污染物的富集程度。

試驗地設(shè)在貴州省威寧縣雪山鎮(zhèn)雪山村，地理位置E 104°17′，N 26°52′，海拔1 937 m，年平均氣溫為10.8℃，極端最高氣溫為31.5℃，極端最低氣溫為-7.1℃，最熱月平均氣溫17.1℃，最冷月平均氣溫3.5℃，≥0℃年積溫3 645℃，年降水量859.4 mm，降水多集中在5～9月，占全年降水量的80 %。無霜期202.4 d，年日照時數(shù)1 635.2 h，相對濕度79%，供試土壤(0～30 cm)的理化性質(zhì)為有機質(zhì)5.71 g/kg，堿解氮36.65 mg/kg，速效磷21.87 mg/kg，速效鉀104.17 mg/kg，pH 7.3。

二是通過構(gòu)建數(shù)學模型，對水環(huán)境中污染物的濃度數(shù)據(jù)和農(nóng)產(chǎn)品中相應(yīng)污染物濃度數(shù)據(jù)進行相關(guān)性分析。通過對水環(huán)境質(zhì)量與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量之間相關(guān)性的分析，可以明確污染物在水體、農(nóng)產(chǎn)品及土壤中的遷移富集規(guī)律，為農(nóng)作物選擇生長環(huán)境奠定理論基礎(chǔ)，可以指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，采取相應(yīng)措施，提高水環(huán)境質(zhì)量，進而提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全程度。通過構(gòu)建合適的數(shù)學模型，可以建立水環(huán)境質(zhì)量與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量之間對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，為以后的科學研究、生產(chǎn)發(fā)展提供重要的理論基礎(chǔ)支持。

三是實驗和理論相結(jié)合，通過實驗獲取分析數(shù)據(jù)，采用數(shù)學理論對數(shù)據(jù)進行深層信息的挖掘，獲取我們想要的信息。

四、技術(shù)關(guān)鍵和難點

確定污染指標的選擇是項目的一個關(guān)鍵問題，有些污染指標在水環(huán)境及土壤環(huán)境中大量存在，但是在其相應(yīng)的農(nóng)產(chǎn)品當中未能體現(xiàn)出來，這可能與農(nóng)產(chǎn)品種類對該項污染指標的耐受機制有關(guān)。就像人們所能理解的，水環(huán)境、土壤環(huán)境污染嚴重，種出來的果實也一定有問題，其實未必是這種結(jié)果。有些污染指標在土壤環(huán)境或水體環(huán)境中含量很小，但是在農(nóng)產(chǎn)品當中卻表現(xiàn)得含量很高，這就需要不僅要考慮水體環(huán)境單一方面的因素，還要考慮土壤、大氣等周圍的環(huán)境以及農(nóng)產(chǎn)品本身的種類等問題。

還要考慮污染指標在水環(huán)境及土壤環(huán)境中的賦存狀態(tài)，形態(tài)決定性質(zhì)。

還有一個就是污染指標的濃度問題。

模型的建立是關(guān)鍵，模型建立得適合，會真實地反映本質(zhì)問題，反映出二者之間的相關(guān)性，如果模型選擇得不合理，則未必得出真實結(jié)果。

水環(huán)境質(zhì)量與相應(yīng)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全之間的相關(guān)性問題很復(fù)雜，并不是相關(guān)或不相關(guān)兩個答案就能解決的問題，需要多方面、多角度考慮影響問題答案的因素，才有可能得出客觀的結(jié)果。

五、結(jié)論

做準備。

其次，水環(huán)境質(zhì)量與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全相關(guān)性的研究作為水環(huán)境質(zhì)量、土壤環(huán)境質(zhì)量、大氣環(huán)境質(zhì)量、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、生物體生理或生態(tài)健康多個因素中兩者之間相關(guān)性的研究，只是多個相互影響因素中的一個環(huán)節(jié)，另外農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與生物體生理或生態(tài)健康之間也存在必然的聯(lián)系，這也是相當重要的研究內(nèi)容。所以項目研究具有可延續(xù)性。

再次，數(shù)學模型的建立是一個核心內(nèi)容。建立的數(shù)學模型應(yīng)具有普適性，不受污染指標數(shù)量的限制，也不受污染指標性質(zhì)的限制，當然這必須是在貫徹水環(huán)境質(zhì)量國家標準和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全標準框架范圍內(nèi)才能完成的工作。建立的數(shù)學模型應(yīng)具有拓展性，可以建立水環(huán)境質(zhì)量與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全之間對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，為以后的科學研究、生產(chǎn)指導(dǎo)及發(fā)展提供重要的理論基礎(chǔ)支持。也可拓展到其他類似問題的相關(guān)性研究方面。

最后，從問題的本質(zhì)來看，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與水環(huán)境質(zhì)量相關(guān)性，其實也是一種模式對應(yīng)，屬模式識別問題，采用一定的數(shù)學方法，一定能明確二者之間有無相關(guān)性，但關(guān)鍵是采用何種數(shù)學模型才能準確體現(xiàn)二者的相關(guān)性，這需要深入研究。

[1]陸琳，鄒炳禮，李茂萱.典型污灌區(qū)土壤重金屬污染與蔬菜質(zhì)量相關(guān)性研究[J].江西農(nóng)業(yè)學報，2010，（1）.

[2]劉蘋，魏建林，于淑芳，楊力.山東省蔬菜產(chǎn)地灌溉水重金屬環(huán)境質(zhì)量分析與評價[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2010，（23）.

[3]黃新，唐建初，肖順勇，劉欽云.被關(guān)閉污染源企業(yè)周邊地區(qū)農(nóng)業(yè)環(huán)境與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量評價[J].安微農(nóng)業(yè)科學，2005，（2）.

[4]王顏紅，王俊偉，紀淑娟，李波，崔杰華，王世成.土壤鎘污染對玉米質(zhì)量安全影響的研究[J].糧食加工，2008，（6）.

[5]紀淑娟，王俊偉，王顏紅，李波，崔杰華.土壤有效態(tài)Pb和Cd與大蒜吸收Pb和Cd的關(guān)系[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學學報,2008，（2）.

[6]李景梅，鞠殿民，金麗虹，葛建镕，馮耀勇，李程.鎘對菠菜中大量元素吸收的影響[J].吉林農(nóng)業(yè)大學學報，2009，（1）.

[7]李河，張舉成，邱成書.礦區(qū)土壤·水重金屬污染對石榴果實的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2007，（5）.

[8]趙勇，李紅娟，魏婷婷，孫志強.土壤、蔬菜的鉛污染相關(guān)性分析及土壤鉛污染閾限值研究[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報，2008，（4）.

[9]李東坡，武志杰，梁成華.土壤環(huán)境污染與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量[J].水土保持通報，2008，（4）.

[10]徐明崗，李菊梅，張青.從土壤環(huán)境改善和新型肥料研發(fā)看食品安全[J].腐植酸，2005，（4）.

［責任編輯：姜 杰］

X2；F322

A

008-8466（2014）05-0077-04

2014-08-10

馬成有（1973— ），男，內(nèi)蒙古通遼人，吉林大學化學學院副教授，主要從事分析化學和環(huán)境質(zhì)量評價問題研究。