張靜靜　周衛(wèi)紅　鄒萌萌　劉影　杜小龍　李建龍

摘 要：近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口數(shù)量的增加，城鎮(zhèn)農(nóng)田土壤重金屬污染問題越來越嚴(yán)重，對糧食安全和人類身體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅，因此，需要及時(shí)有效地獲取農(nóng)田土壤重金屬污染信息，做到早發(fā)現(xiàn)、早治理。本文綜述了近年來國內(nèi)外農(nóng)田土壤重金屬的常規(guī)、新型檢測和監(jiān)測方法，包括其原理、特點(diǎn)及應(yīng)用現(xiàn)狀，對不同的方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對比，并指出可以利用地面或航空航天高光譜遙感獲取農(nóng)作物葉片或籽粒光譜數(shù)據(jù)反演土壤重金屬含量，將檢測與監(jiān)測相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)土壤重金屬污染的大面積立體監(jiān)測，這將為農(nóng)田土壤重金屬污染的監(jiān)測和修復(fù)提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)農(nóng)田土壤重金屬；檢測方法；高光譜遙感；原位主動(dòng)監(jiān)測；食品安全

中圖分類號：X833 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.05.006

Abstract：In recent years，with the rapid development of social economy and increasing population， heavy metal contamination of towns agricultural soil is becoming serious increasingly， which threatens food security and human health. So we need acquire the information of soil heavy metal pollution quickly and effectively in order to realize the principle that the earlier we find it， the earlier we curb it. This paper summarized the traditional and new soil heavy metal detecting and monitoring methods at home and abroad in recent years and analyzed their theories， characteristics and service condition，and contrasted the advantages and disadvantages of different methods. Then it pointed out that we can use the surficial or aerospace hyper spectral remote sensing to acquire the spectroscopic data of crops leaf or grain in order to invert the concentration of heavy metals， and we should combine the detection with monitoring to realize the widely and three-dimensionally monitoring of soil heavy metal contamination， all which will provide technical support for the monitoring and restoration of soil heavy metal pollution in the future.

Key words：towns agricultural soil heavy metals；detection methods；hyper spectral remote sensing；monitoring in situ and actively；food security

農(nóng)田土壤是由有機(jī)質(zhì)、礦物質(zhì)、無機(jī)質(zhì)、水分等多組分組成的，可為農(nóng)作物的生長提供基質(zhì)和營養(yǎng)元素。但隨著工業(yè)“三廢”的排放，農(nóng)藥、化肥的使用，污水灌溉農(nóng)田等活動(dòng)的加劇，農(nóng)田土壤重金屬污染問題日益加重。重金屬具有隱蔽性、滯后性、不可逆性、長期性、治理難且周期長的特點(diǎn)[1]，因此，一直被世界各國環(huán)境科學(xué)工作者視為研究重點(diǎn)。

過去國內(nèi)外對土壤重金屬污染的研究多集中在化工廠、電子廠、污水等附近的土壤重金屬污染研究上，這些地方由于距離重金屬污染源頭較近，土壤重金屬污染較為嚴(yán)重，檢測其污染水平較為簡單。但隨著重金屬污染問題的加重，農(nóng)田土壤也不可避免地受到污染，農(nóng)田土壤是糧食作物、蔬菜、瓜果等食物的生長母質(zhì)，一旦被重金屬污染，必然會(huì)影響到農(nóng)作物的品質(zhì)和產(chǎn)量，進(jìn)而對人體健康造成巨大威脅，所以對城鎮(zhèn)農(nóng)田土壤重金屬污染進(jìn)行快速、準(zhǔn)確地監(jiān)測是非常有必要的。

基于此認(rèn)識，筆者就國內(nèi)外農(nóng)田土壤重金屬檢測和監(jiān)測的方法及其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行綜述，按照其實(shí)用性將其分為常規(guī)檢測方法和新型監(jiān)測方法，通過比較各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用性，指出未來農(nóng)田土壤重金屬監(jiān)測方法的發(fā)展趨勢：利用高光譜遙感從農(nóng)作物葉片或籽粒光譜數(shù)據(jù)反演重金屬污染，將化學(xué)檢測與實(shí)時(shí)監(jiān)測相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)土壤重金屬污染的大面積原位立體監(jiān)測，為農(nóng)田土壤重金屬污染的監(jiān)測和治理提供技術(shù)支持。

1 國內(nèi)外城鎮(zhèn)農(nóng)田土壤重金屬污染現(xiàn)狀

隨著農(nóng)田土壤重金屬污染的逐漸加重，及其對人體已經(jīng)造成的傷害，國外屢有報(bào)道，如日本“鎘大米”造成的骨痛病、泰國農(nóng)產(chǎn)品As超標(biāo)造成的“黑腳病”，人們逐漸意識到土壤重金屬污染的嚴(yán)重程度。全球各國土壤都存在不同程度的重金屬污染，全球每年排放鉛約為5×104 t、鎳約為1×106 t、汞約為1.5×104 t、錳大約1.5×107 t [2]。國內(nèi)農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品污染防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室對全國24個(gè)省市土地調(diào)查結(jié)果顯示，我國存在320個(gè)嚴(yán)重污染區(qū)，面積約5.48×106 hm2，而重金屬超標(biāo)的農(nóng)產(chǎn)品占污染物超標(biāo)農(nóng)產(chǎn)品總面積的80%以上[3]。而且通過對我國多個(gè)地區(qū)農(nóng)田土壤鉛、鉻、汞、鎳、鎘的濃度分析發(fā)現(xiàn)，多數(shù)地區(qū)的實(shí)測值高于其背景值，全國二十多個(gè)省市中有三百多個(gè)重金屬污染區(qū)[4]，2010年的調(diào)查顯示，黃浦江中上游地區(qū)土壤中鎘、汞、砷、鉻和鉛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都超過土壤背景值的60%以上[5]。