王玉潔，朱維琴，金 俊,郭 丹，袁勇華

(杭州師范大學(xué) 生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州 310036)

0 引 言

蔬菜是人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚氖澄?，具有生長快、生長期短，可食部分比例較大等特點.由于工業(yè)“三廢”和城市垃圾的不合理堆放，造成重金屬對土壤的污染，使蔬菜亦遭受了一定程度的重金屬污染[1-5].盡管蔬菜中重金屬的污染一般不會造成人們急性中毒，但重金屬可以通過食物鏈在人體中累積，從而危害人們的健康[6-11]，所以有關(guān)蔬菜中重金屬污染方面的研究日益引起廣泛關(guān)注.例如，北京、上海等大中城市都曾對郊區(qū)菜園地的土壤和蔬菜中的重金屬污染狀況做過系統(tǒng)的研究，這些資料表明重金屬在蔬菜中的積累比較明顯，殘留水平比較高，甚至超過食品衛(wèi)生的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[12].另有研究[13]表明，浙江省樂清市菜地土壤Cd污染嚴(yán)重，Cu污染次之，Zn污染稍輕，且部分種類的蔬菜可食用部分Cd、Cu等含量嚴(yán)重超標(biāo).目前，隨著各地經(jīng)濟發(fā)展和種植業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，原有的城郊菜地被大量征用，蔬菜種植基地被逐步轉(zhuǎn)移到遠離城市的農(nóng)區(qū)，城郊農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中因污灌而導(dǎo)致土壤環(huán)境呈現(xiàn)不同程度的重金屬復(fù)合污染現(xiàn)象.有研究[14-15]表明杭州市農(nóng)田土壤存在一定程度的Cu、Zn、Pb重金屬污染.隨著杭州城市化進程的加快，以及公眾環(huán)境保護、農(nóng)產(chǎn)品食用安全意識的提高，城市蔬菜基地中蔬菜的重金屬含量現(xiàn)狀和安全性已越來越受到政府和社會各界的關(guān)注.基于此，本研究主要通過對杭州市主要地區(qū)不同蔬菜及其周圍土壤中Cu、Zn、Pb含量調(diào)查和分析，研究杭州市主要農(nóng)田蔬菜中重金屬含量狀況、污染現(xiàn)狀及對重金屬的富集規(guī)律，以期為杭州市主要蔬菜重金屬污染調(diào)控、種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和無公害蔬菜基地的選擇和建設(shè)提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 樣品采集與分析

供試蔬菜品種主要包括大蔥、小蔥、韭菜及茄子，分別取自杭州喬司、七堡、下沙、蔣村4個不同區(qū)域的13個樣地.采集植物樣品并將其洗凈烘干粉碎，保存待測.同時，在每份蔬菜取樣時挖取植株根系的0～20 cm土壤混合樣.每份蔬菜樣品和土壤樣品不少于1 kg.樣品均于取樣當(dāng)日運達實驗室，用去離子水沖洗干凈，將根和莖葉分開，用吸水紙吸干稱其鮮重后放入105 ℃烘箱殺青30 min，再在85 ℃烘干至恒重，稱其干重，采用原子吸收分光光度計(Shimadzu，AA6800，乙炔/空氣焰)法測定各重金屬元素含量.

1.2 蔬菜重金屬質(zhì)量評價方法

1.2.1 單因子污染指數(shù)方法

單因子污染指數(shù)法計算方法[16]為Pi=Ci/Si，

式中,Pi——農(nóng)產(chǎn)品中污染物i的單項污染指數(shù)；Ci——農(nóng)產(chǎn)品中污染物i的實測數(shù)據(jù)；Si——污染物i的評價標(biāo)準(zhǔn).

1.2.2 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評價方法

內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法[16]計算方法為PM={[Pi max2+Pi ave2]/2}1/2.

式中,Pi max——農(nóng)產(chǎn)品中污染物i的單項污染指數(shù)最大值；Pi ave——農(nóng)產(chǎn)品中污染物i的單項污染指數(shù)平均值.

1.3 評價標(biāo)準(zhǔn)

采用國家有關(guān)的食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)限值評價蔬菜重金屬污染狀況,評價標(biāo)準(zhǔn)見表1.

1.4 污染等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

單因子污染等級劃分標(biāo)準(zhǔn)[17]見表2.

表1 食品蔬菜中重金屬衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)限值

表2 蔬菜中重金屬單項污染指數(shù)污染分級標(biāo)準(zhǔn)

綜合污染等級劃分[17]見表3.

表3 蔬菜質(zhì)量綜合分級標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與討論

2.1 蔬菜中的Cu、Zn、Pb含量分布特征(表4)

表4 不同蔬菜中Cu、Zn、Pb含量分布特征

所檢4種蔬菜中Cu、Zn含量狀況如表3所示，與國家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[18]中Cu≤10.0 mg·(kg 鮮重)-1和Zn≤20.0 mg·(kg 鮮重)-1的限量標(biāo)準(zhǔn)相比，4種蔬菜的可食部分即莖葉和果實中平均含Cu量和平均含Zn量均未超標(biāo)，其中，大蒜、小蔥、韭菜的莖葉及茄子的果實中平均含Cu量分別為1.45，2.92，2.47和1.03 mg·(kg 鮮重)-1，平均含Zn量分別為4.32，6.91，6.75和4.04 mg·(kg 鮮重)-1，此外，4種蔬菜可食部分的平均含Cu量變異相對較大，變異系數(shù)高達60%左右，說明同種蔬菜可食部分含Cu量受區(qū)域土壤性質(zhì)的影響較大.但是，與國家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中Cu≤10.0 mg·(kg 鮮重)-1的限量標(biāo)準(zhǔn)相比，4種蔬菜中根系含Cu量和含Zn量均出現(xiàn)部分超標(biāo)現(xiàn)象，其中韭菜根系含Cu量和含Zn量的超標(biāo)率均達100%，小蔥根系含Cu量和含Zn量的超標(biāo)率分別為25%和75%，而大蒜根系含Cu量和含Zn量均無超標(biāo)現(xiàn)象，說明韭菜根系和部分小蔥根系的含Cu量和含Zn量存在一定的健康風(fēng)險，值得引起重視.就4種蔬菜中Pb含量狀況而言，大蒜、小蔥、韭菜的莖葉及茄子的果實中平均含Pb量分別為2.91，9.31，3.77和1.38 mg·(kg 鮮重)-1，均嚴(yán)重超過國家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中Pb<0.2 mg·(kg 鮮重)-1的限量標(biāo)準(zhǔn)，樣本超標(biāo)率均達100%.大蒜、小蔥、韭菜的根系平均含Pb量分別為32.37，92.90和15.56 mg·(kg 鮮重)-1，樣本超標(biāo)率亦高達100%，且均遠高于其相應(yīng)莖葉含Pb量.此外，比較不同蔬菜平均含Pb量發(fā)現(xiàn)，以小蔥莖葉及根系中平均含Pb量相對最高，可見，4種蔬菜Pb含量均有超標(biāo)現(xiàn)象，其中小蔥Pb超標(biāo)最為嚴(yán)重，存在一定的健康風(fēng)險.

2.2 不同蔬菜中Cu、Zn、Pb污染評價(表5)

表5 不同蔬菜中Cu、Zn、Pb污染評價

蔬菜質(zhì)量狀況評價結(jié)果如表5所示，從單因子污染指數(shù)(Pi)來看，大蒜、小蔥、韭菜莖葉中Cu和Zn含量及茄子果實中Cu和Zn含量的單項污染指數(shù)Pi均小于1，均為1級，屬清潔水平，說明大蒜、小蔥、韭菜及茄子中Cu、Zn含量均為安全水平.但是，小蔥根系中的Zn含量及韭菜根系中Cu、Zn含量的污染等級均達到2級，均呈輕度污染現(xiàn)象，其中韭菜根系中Cu、Zn含量的單項污染指數(shù)Pi分別為1.18和1.16，小蔥根系中Cu、Zn含量的單項污染指數(shù)為1.13，說明韭菜根系中Cu、Zn含量污染程度相對更為嚴(yán)重.就各蔬菜中Pb含量而言，由表5可見，大蒜、小蔥、韭菜的莖葉、根系Pb含量及茄子的果實中Pb含量的污染等級均為4級，均達到重污染水平，且大蒜、小蔥、韭菜的Pb污染指數(shù)(Pi)大小均以根系大于莖葉，說明根系中Pb污染程度遠大于莖葉.另由表5可見，不同蔬菜可食部分的Pb污染指數(shù)(Pi)大小順序為：小蔥>韭菜>大蒜>茄子，不同蔬菜根系中Pb污染指數(shù)(Pi)大小順序為：小蔥>大蒜>韭菜，可見，相對其它蔬菜，小蔥Pb污染程度更為嚴(yán)重，應(yīng)引起高度重視.從綜合污染指數(shù)(PM)看，大蒜、小蔥、韭菜的莖葉、根系及茄子果實的綜合污染指數(shù)(PM)均遠大于3，均達到重度污染程度，此外，不同蔬菜可食部分(莖葉，果實)和根系的綜合污染指數(shù)(PM)大小順序亦分別為：小蔥>韭菜>大蒜>茄子，小蔥>大蒜>韭菜.可見，各蔬菜的綜合污染程度及污染順序與各蔬菜的Pb污染狀況具有一致性，亦說明各蔬菜的綜合污染程度決定于其Pb污染狀況，因此，對杭州市主要蔬菜中的Pb污染進行進一步有效的監(jiān)測和控制值得引起重視.

2.3 不同品種蔬菜對土壤Cu、Zn、Pb的富集特性研究

一般而言，土壤是植物重金屬的主要來源，且同一植物種類對不同重金屬元素的吸收富集能力不同，不同種類的植物對同一種重金屬元素的吸收、富集能力也不同[19].本研究中不同區(qū)域農(nóng)田蔬菜根系土重金屬的平均含量如表6所示，各區(qū)域蔬菜地土壤pH的平均值為7.0左右，對照國家土壤二級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中pH介于6.5～7.5的標(biāo)準(zhǔn)，大蒜、小蔥、韭菜及茄子根系土壤的平均Cu、Zn、Pb含量均未超標(biāo)，但其中土壤Zn含量與國家土壤二級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值較為相近，存在潛在污染風(fēng)險.然而，根據(jù)蔬菜樣品及其對應(yīng)土壤的重金屬元素含量，得到各種蔬菜的生物富集系數(shù)(生物體內(nèi)污染物的濃度與其生存環(huán)境中該污染物濃度的比值)，結(jié)果如表6所示，各種蔬菜根系對Cu、Zn、Pb的富集能力均較強，大蒜、小蔥、茄子的根系中Cu、Zn、Pb富集系數(shù)都在5%以上，均屬于高富集.而蔬菜莖葉或果實部分對Cu、Zn、Pb的富集能力具有明顯著差異，其中，除小蔥和韭菜莖葉的Cu富集系數(shù)和大蒜、小蔥及韭菜莖葉的Pb富集系數(shù)大于5%外，各蔬菜莖葉或果實對Cu、Zn的富集系數(shù)均介于2% 和5%之間，屬于中度富集.此外，表6亦可見，不同蔬菜對Cu、Zn、Pb的相對富集能力基本一致，其富集系數(shù)順序為：Pb>Cu>Zn，結(jié)合根系土中平均Pb含量遠低于國家二級土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)這一現(xiàn)象，分析蔬菜中Pb的污染除來自土壤Pb外，空氣污染可能亦為蔬菜Pb污染的重要來源.此外，進一步研究各蔬菜可食部位Pb富集系數(shù)發(fā)現(xiàn)，茄子的重金屬富集能力明顯低于大蒜、小蔥和韭菜，不同蔬菜Pb富集系數(shù)大小順序為：小蔥>韭菜>大蒜>茄子，這與岳振華、張富強等[20]研究得出的葉菜類對Cu、Zn、Pb的吸收富集能力一般均大于果菜類的結(jié)果相一致.因此，需要根據(jù)不同作物對土壤重金屬富集間的差異性，有選擇地栽培作物、確定蔬菜基地的選址，以減少作物對土壤重金屬的吸收富集，此外，加強大氣環(huán)境的治理以減少葉菜類蔬菜的重金屬來源亦具有重要意義.

表6 不同蔬菜Cu、Zn、Pb富集系數(shù)及根系土重金屬含量狀況

3 結(jié) 論

1)杭州市部分區(qū)域4種蔬菜可食部位含Cu量和含Zn量均未出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，部分蔬菜根系含Cu量和含Zn量卻出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象；但4種蔬菜的可食部位和非可食部位Pb含量均出現(xiàn)嚴(yán)重超標(biāo)現(xiàn)象，樣本超標(biāo)率達100%.

2)單因子污染指數(shù)評價結(jié)果表明：4種蔬菜可食部位Cu、Zn含量均屬清潔水平，而韭菜根系Cu、Zn含量和小蔥Zn含量均屬輕污染水平；但4種蔬菜的可食部位及根系Pb含量均屬重污染水平，且以小蔥的Pb污染最為嚴(yán)重.綜合污染指數(shù)評價結(jié)果表明，4種蔬菜的重金屬污染程度均屬重度污染，且污染順序為：小蔥>韭菜>大蒜>茄子.

3)不同蔬菜對Cu、Zn、Pb的富集系數(shù)順序為：Pb>Cu>Zn，其中，4種不同蔬菜的根系對Cu、Zn、Pb均具有高富集特性；不同蔬菜莖葉對Cu、Zn多為中度富集，而對Pb則均為高度富集，且不同蔬菜Pb富集系數(shù)大小順序為：小蔥>韭菜>大蒜>茄子.

[1] 孫國強,崔俊鳳.狠抓源頭治理,確保蔬菜質(zhì)量安全[J].北京農(nóng)業(yè),2007(7):10-11.

[2] 樊孝鳳,周向陽,周德翼.蔬菜質(zhì)量安全問題治理分析[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2007(4):484-485.

[3] 張淼,葛顏祥,王仁強.蔬菜安全生產(chǎn)保障體系研究——以山東省壽光市為例[J].農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),2007(4):19-21.

[4] 周頎,黃陽誠,李翔,等.蔬菜質(zhì)量安全監(jiān)測體系建設(shè)探討[J].長江蔬菜,2007(4):1-2.

[5] 謝正苗,李靜,徐建明,等.杭州市郊蔬菜基地土壤重金屬中Pb、Zn和Cu含量的環(huán)境質(zhì)量評價[J].環(huán)境科學(xué),2006,27(4):742-747.

[6] Song Jing, Zhao Fangjie, Steve P M. Influence of soil properties and aging on arsenic phytotoxicity[J]. Environmental Toxicology and Chemistry,2006,25(6):1663-1670.

[7] Rajesh K S, Madhoolika A, Fiona M. Heavy metal contamination of soil and vegetables in suburban areas of Varanasi[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety,2007,66(2):258-266.

[8] 馬瑾,萬洪富,楊國義,等.東莞市蔬菜重金屬污染狀況研究[J].生態(tài)環(huán)境,2006,15(2):319-322.

[9] 陳同斌,宋波,鄭袁名,等.北京市菜地土壤和蔬菜鎳含量及其健康風(fēng)險[J].自然資源學(xué)報,2006,21(3):349-361.

[10] Wang Xilong, Sato T, Xing Baoshan,etal. Health risks of heavy metals to the general public in Tianjin, China via consumption of vegetables and fish[J]. Science of the Total Environment,2005,350:28-37.

[11] 謝正苗,李靜,陳建軍,等.中國蔬菜地土壤重金屬健康風(fēng)險基準(zhǔn)的研究[J].生態(tài)毒理學(xué)報,2006,1(2):172-179.

[12] 馬祥愛,王振亞,侯雅麗.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)菜市場蔬菜中重金屬污染分析與評價[J].山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2006，26(1):96-112.

[13] 趙麗芳,黃鵬武,張作選,等.樂清市菜地土壤養(yǎng)分及重金屬污染狀況調(diào)查研究[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué),2001(3):124-126.

[14] 葉蘭軍,謝正苗,徐建明.杭州市郊菜園土部分重金屬污染狀況的調(diào)查[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué),2003(3):123-125.

[15] 郭丹,朱維琴,林娟.杭州市主要地區(qū)農(nóng)田土壤重金屬污染評價及關(guān)聯(lián)特征研究[J].杭州師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版,2009,8(3):183-143.

[16] 丁園,宗良綱,何歡,等.蔬菜中重金屬含量及其評價[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2007,35(33) :10672-10674.

[17] 王學(xué)峰,馮穎俊,林海,等.新鄉(xiāng)市部分市售蔬菜中重金屬污染狀況與質(zhì)量評價[J].河南師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版,2006,34(3):120-123.

[18] 中華人民共和國食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1995.

[19] 呂保玉,白海強,喻澤斌,等.蔬菜重金屬污染的研究現(xiàn)狀與防治措施[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(4) :1566-1568.

[20] 岳振華,張富強,胡瑞芝,等.菜園土中重金屬和氟的遷移積累及蔬菜對重金屬的富集作用[J].湖南農(nóng)學(xué)院學(xué)報,1992,18(4):929-936.