2014年4月17日，《全国土壤污染状况调查公报》发布；2015年1月13日，《农用地土壤环境质量标准(征求意见稿)》出台，人们将注意力聚焦到“土壤污染了”上来，被当做常识的“农产品的超标来自于土壤污染”之说再次冲击人们的神经。
但事实上，农产品安全与土壤污染的关系并没有那么直接的、线性的关系。固然，农作物生长于土壤之上，农作物的安全深受土壤中的重金属含量的影响。但众多的外部因素如气候、酸雨、灰霾等同样会影响农产品的安全；耕作过程、施肥、产量追求等等也会直接地或间接地影响农产品的重金属含量。
无疑，《农用地土壤环境质量标准》修订的目的首先应该在于实现粮食安全，从而保护人体健康。因此阐明农产品安全与土壤污染的关系便可为农用地土壤环境质量标准的制订开拓视野，也为土壤保护、管理、治理和修复提供思路。
因此，本文力图从十个方面来阐明这些关系，提供给同行分享，期待批评指正。
一、重金属中，真正通过土地生产的食物而对人体产生健康损害的目前只有镉
重金属这个词汇其实是个表意词，一般情况下是指比重大于5.0（或密度大于4.5g/cm3）的金属元素的总称，在自然界中大约有45种，这在元素周期表中占了大约40%。
作为发育于地球的岩石、累积在地球表面的土壤，重金属是它天然的组分，岩石类型不同，土壤重金属含量也不同，因此从人为规定的土壤环境质量标准来衡量，有的就是天然的超标，有的则是有很低的背景值。
对于镉而言，在牙买加发育于鸟粪形成磷块岩的土壤的Cd 浓度很高，可达930毫克/公斤，堪称世界之最，而发育于火成岩的土壤的镉则很低，本地只有0.06毫克/公斤。
但不同重金属在土壤中的性质则是千差万别，重金属土壤-作物系统中的迁移能力千差万别，1980年美国著名土壤学家RL Channey将各种重金属在土壤-植物系统中的迁移能力来个概略划分，并称之为“土壤-植物屏障（soil-plant barrier）”。
第一类重金属元素在土壤中极难溶解，这类元素在土壤中哪怕含量再高也不会影响动物、植物和人体健康，例如金、钛、钇等；
第二类重金属元素在土壤中难迁移，在正常土壤中也不会从土壤到影响到人体如砷、汞、铅；
第三类重金属较容易被植物吸收，但在高浓度下其毒性优先表现在植物体身上了，如铜、锌、锰、钼等；第三类重金属，它们的毒性一般不会表现在植物身上，而会透过植物让其毒性表现在动物和人体身上，这类重金属有钴、钼、硒、铊和镉等。
在新西兰等放牧地区，一些地方由于土壤低钴、低钼而让牛羊等表现出白肌病等，我国江西省也有这样的情况。
硒不是植物的必需元素，但是人体的必需元素。人体对硒的需求量和中毒浓度之间的范围很窄，最高浓度造成的硒中毒和最低浓度造成的疾病在我国均有发生，前者在恩施富硒地区，而后者在黑龙江的克山县，俗称克山病，当然这些疾病通过人为干预已经消失或者减缓了。
镉之所以在土壤污染和食品安全中“脱颖而出”则与它的很多特性有关。
镉在地壳中的含量并不高，在地壳地球背景值中排行32，本身难以单独成矿，是个分散元素，通常与其他矿石共生，由于它与锌是同族关系，因此最常伴生在闪锌矿中；由于它的离子半径和钙相近，因此在含钙的矿山中它也经常插一脚，来个“同晶替代”。
因此铅锌矿、铁硫矿等等的开采容易导致镉对环境的污染。碳酸盐地区的土壤镉背景值比较高，这在我国西南部的省份如广西、贵州、云南的碳酸盐地区的表现尤为突出。
镉之所以成为土壤污染和食品安全的头号“魔鬼”不仅在于以上的特征，也不仅在于它的高毒性和致癌性，还在于它的低熔点（321度）和低沸点（767度），因此冶炼、燃煤甚至抽烟都可以将镉蒸发到大气中。
因此虽然有众多的重金属，真正通过土地生产的食物而对人体产生健康损害的目前只有镉，其典型案例便是上个世纪发生于日本神通川流域并被称为环境公害的“痛痛病”。
二、土壤中的元素相互作用可以被用来减低有害重金属吸收、提高农产品安全
虽然重金属是一个复合的词，人们在理解的重金属超标、毒性等等方面时则往往只是用单个元素来考虑的，比如稻米镉超标多少倍。
但事实上，在任何环境介质中，大都是多种重金属并存的，土壤如此、生物体内也如此。这些重金属有着各自的行为，但更多的场合是在“明争暗斗”。
这种“明争暗斗”（科学词汇是相互作用）的一个生动典型的案例是科学家Shubert等在1978年的一个实验，他们用可以让一只老鼠致死的汞的剂量和可以让一只老鼠致死的铅剂量的1/20组合起来给100只老鼠吃，两者混合就可以毒死100只老鼠。
以上例子中重金属间的相互作用是一种协同作用（synergy）（1+1>2）。 事实相互作用还有其他形式，如叠加(additive，即1+1=2)、、颉颃的(antagonism，即1+1<2 ), 也可以是没有作用的(1+1=1)。
对于这种复杂关系，令土壤环境学家甚为头疼，曾经有科学家力图以锌为基准，将各种重金属的毒性换算成锌来表达，按相当锌的毒害浓度表示而提出“锌当量”的概念，这样将各种重金属毒性统一成一个指标，例如他们认为在土壤中, 锌、铜、镍的有效态对植物的毒性比为1 : 2 : 8 ，当然在实际情况中这种换算并不具有普遍意义。
以下这个图是土壤体系中经典的元素间的相互作用, 由土壤学家Mulder率先提出，被Mulder图。粗线条代表这协同作用，如磷和镁、钾和锰是协同的，细线条代表颉颃作用，如磷和铁、钾和氮是颉颃的。
在众多相互作用中，镉与锌一般最引人关注，这是因为他们在周期表中有着同族的关系，他们相互作用可以变化的。
如研究表明，在玉米籽实中，镉与锌之间表现为相互抑制作用，即相互抑制了玉米籽实中对方的吸收和运转，而在大豆籽实中却表现为协同作用，土壤中镉的增加有促进植株吸收锌的功能，而土壤中锌的增加对植物吸收镉有激发作用。
当土壤中镉含量达4.60mg/kg时，由于土壤锌的作用，玉米籽实中的镉含量仍在正常水平范围，当然这些结果与土壤类型和环境条件密切相关。
土壤中的元素相互作用可以被用来减低有害重金属吸收、提高农产品安全的法子。
最典型的便是石灰施用来降镉。2014年湖南省大面积治理农田土壤的镉的方法“VIP+n”中的pH就是利用石灰来调整pH.
的确，对酸性土壤施用石灰是中和酸性的有效办法，但由于钙离子半径和镉相当，当土壤中钙离子浓度很高时，有可能将吸附在土壤颗粒上的镉离子置换到溶液中，而导致施用石灰治理镉的效果不明显甚至反效果，当然最终的情况取决于两者交互作用的净效果。
日本于1971年曾一度在20个都县的28个区域开展石灰施用等降镉的大田示范试验，施用石灰15-200公斤/1000平方米不等，其效果是糙米镉降低达到60%以上只有2处，40-60%的6处，20-40%的8处，0-20%的8处，反而增加的有4处。
因此认为石灰降镉效果不稳定，不能作为主要治理措施，而只能作为辅助手段。
在澳大利亚，利用锌镉普遍的颉颃关系，在含锌低的土壤开展“施锌控镉”取得相当的成功，而在瑞典土壤不怎么缺锌，“施锌控镉”效果却极为有限。
在高镉背景区域镉含量高，但锌含量同样也很高，施锌控镉的效果并不理想。
三、 污染土壤中农产品的安全性随着不同作物、同一作物不同品种而差别，“合适的才是最好的”
土壤环境学家都知道这样一个事实，不同作物、同一作物不同品种间的重金属积累差异很大，对于农作物，科学家Arthur 等根据植物体内镉的积累量，把植物分为低积累型(如豆科) ，中等积累型(如禾本科)和高积累型(如十字花科) 三种类型。
对于污染程度不高的土壤，农产品的安全可以通过改变种植结构而得到保障。
也基于以上的品种特性，很多科学家力图通过筛选获得低重金属吸收的品种，在轻微污染的土壤可以获得农产品的不超标。
在加拿大，成功找到了镉的低吸收的硬质小麦品种，并得到了大面积的推广。
但对于水稻，虽然很多研究单位也找到了很多镉低吸收的品种，但在实际生产中缺鲜有成功的例子。
这是因为水稻生长的土壤环境多变，加上元素间的相互作用，低镉品种的表现并不稳定。早稻的低镉品种在晚稻可能就高镉，一个地方的低镉品种到另一个地方就高镉了，必须因地制宜地进行选择，所谓“合适的才是最好的”。
四、气候也会影响农产品安全
气候因素会对农产品的重金属含量有很大的影响，这听起来似乎不可思议。
事实上，这种影响不单在年度上，也表现在季度上，甚至表现在大尺度的气候变化上。
有科学家研究了毛叶山樱花等六种牧草在春夏秋三季中镉含量的变化，总体平均夏天的比春天的降低了47%，而秋天的比夏天的增加了29%。
其中各种牧草的变化不同，如毛叶山樱花叶片夏天比春天降低32%，秋天比夏天又低26%，但S. aucuparia这种牧草的叶片，虽然春天的比夏天低42%，但秋天的比夏天的高53%。
在英国的Shipham的铅锌矿区地区，冬天蔬菜含镉量0.02-1.77 mg/kg(平均0.23)，而夏天蔬菜含镉量0.01-3.56mg/kg (平均0.52)，夏天的蔬菜平均值高出冬天的一倍以上。
对于南方的早晚两季稻，往往早稻的镉含量远远低于晚稻，且超标率也大幅度降低。这类结果广东、广西、韩国、台湾都有过报道。
其原因大都认为是夏天温度高，但雨水多，空气湿度大，镉的吸收量低，而在秋天，雨水少，土壤容易处于氧化状态，加上天气干燥，水稻叶片的蒸腾量大，有利于水稻对镉的吸收。
在南京一带，曾有报道晚稻稻米含镉量低于早稻的报告，估计与晚稻在后期温度低有关。
对于年度变化，日本曾经有研究从1954年到1970年同一块田的稻米含镉量，每年的大米镉浓度都不相同，其变化浓度从几近为0到0.8mg/kg, 通过分析得出稻米镉含量与9月份的烤田(指田面没水的状况)的天数高度相关。显然自然界的气候也会“暗中”影响着粮食的安全。
地球变暖、二氧化碳浓度升高是个全球气候变化的大趋势，这样的变化对于将来的粮食安全也会产生影响。
有研究表明，因为CO2升高而显著增加生物量和重金属吸收的品种显示出更大的植物修复潜力，但稻米镉含量也会升高，这可能增加对人类健康的风险。
因此，很多科研文章利用单季的研究结果来评估一个区域的重金属健康风险，容易出现与实际情况有偏差而造成误导的可能。
五、酸雨在食品安全中扮演的角色不可忽视
中国是三大酸雨重灾区之一。在上世纪 80 年代，酸雨主要集中在西南地区。2004年估算的面积达170万平方公里，长江以南沿海发达城市尤其严重，我国每年排放SO2据统计约1200万吨。
近年来，中国东部地区逐渐成为酸雨污染的主要地区。北部地区也不时出现酸雨。以煤炭为主要能源的我国酸雨问题正日益突出。
酸雨影响农产品安全比较容易理解，人们最容易想到的是酸性活化了土壤中的重金属。此外酸雨也会增加叶片上的有害重金属的吸收。
酸雨对土壤重金属的活化作用得到了很多的研究，结果都表明酸雨能增加重金属从土壤的溶出，增加重金属的有效性。
如有模拟实验表明，在pH 4. 5 的酸雨作用下，红壤的镉的平均
