高 清，李淑英，顧優(yōu)麗，龔夢丹，巫 陽，朱維琴

(杭州師范大學(xué)生態(tài)系統(tǒng)保護與恢復(fù)杭州市重點實驗室，浙江 杭州 310036)

隨著經(jīng)濟發(fā)展和種植業(yè)結(jié)構(gòu)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)移到遠離城區(qū)的郊區(qū)，城郊農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中因污水灌溉而導(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.此外，由于目前空氣污染日益嚴重，也有可能導(dǎo)致土壤及蔬菜受到間接污染.伴隨土壤重金屬污染日益嚴重，蔬菜亦遭受了一定程度的重金屬污染，且重金屬在蔬菜中的殘留水平比較高，甚至超過食品衛(wèi)生的相關(guān)標準[1-5].有研究表明，杭州市農(nóng)田土壤存在一定程度的Cu、Zn、Pb重金屬復(fù)合污染現(xiàn)象.盡管蔬菜中重金屬的污染一般不會造成急性中毒，但重金屬可以通過食物鏈在人體中積累，從而危害人類[6-9].同時，隨著公眾食品安全意識的日益提高，蔬菜安全性越來越受到政府相關(guān)部門的重視.

杭州和睦濕地是西溪濕地的延伸帶，地處余杭、倉前、閑林、五常等四大片區(qū)的中心地帶，是杭州市余杭區(qū)組團的生態(tài)“綠心”， 作為新開發(fā)的城市濕地，和睦濕地的用地主要是由河港、池塘、農(nóng)田等多種要素組成.但是，隨著杭州城市化進程的加快，人類活動的頻繁介入，天然濕地已逐步轉(zhuǎn)化為次生濕地，土壤污染亦越來越嚴重，因此，和睦濕地的保護與建設(shè)對杭州市城市整體布局規(guī)劃及城市體系完善均有積極意義.基于此，本研究通過對和睦濕地不同區(qū)域蔬菜中銅(Cu)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、鎘(Cd)、鉻(Cr)、鎳(Ni)含量的調(diào)查與分析，研究和睦濕地農(nóng)田蔬菜中重金屬含量狀況及污染現(xiàn)狀，以期為和睦濕地農(nóng)田重金屬污染調(diào)控提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 供試植物

供試蔬菜品種主要包括小白菜、大白菜、蠶豆、芥菜、蠶豆以及蘿卜，分別取自和睦濕地不同區(qū)域的10個樣地.首先，用去離子水將采集的植物樣品洗凈，將根系和莖葉分開，用吸水紙吸干稱其鮮重后放入105 ℃烘箱中殺青30 min，再在85 ℃烘干至恒重，稱其干重，然后用HNO3+HClO4法消解并過濾后，采用原子吸收分光光度計(AAS, Shimadzu 6800，USA)法測定各重金屬元素含量.如表1，各樣地農(nóng)田土壤的電導(dǎo)率、總氮含量、有機質(zhì)含量及CEC間存在較大差異.本研究中和睦濕地不同區(qū)域農(nóng)田蔬菜根系土重金屬的平均含量如表2所示，各區(qū)域蔬菜地土壤pH的平均值在6～7左右，對照國家土壤二級質(zhì)量標準中pH介于6.5～7.5的標準，雪菜、大白菜、小白菜、蠶豆和芥菜根際土壤的平均含量除了俞家橋北的土壤中Zn含量超過國家二級質(zhì)量標準，其余5種重金屬含量均未超標，但其中Ni的含量與國家土壤二級質(zhì)量標準值較為相近，存在潛在污染危險.

表1 和睦濕地農(nóng)田土壤基本理化性質(zhì)

表2 根際土重金屬含量

1.2 評價標準

采用國家有關(guān)的食品衛(wèi)生標準限值評價蔬菜重金屬污染狀況，蔬菜中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni的評價標準上限值分別為10.0、20.0、0.2、0.05、0.5、0.6 mg·(kg鮮重)-1.

1.3 評價方法

1.3.1 單因子污染指數(shù)方法及污染等級劃分

單因子污染指數(shù)計算方法[10]為Pi=Ci/Si.式中:Pi—蔬菜中污染物i的單項污染指數(shù)；Ci—蔬菜中污染物i的實測數(shù)據(jù)；Si—污染物i的評價標準.根據(jù)蔬菜中重金屬單項污染指數(shù)污染分級標準[11]：當Pi<1時，污染級為清潔；1≤Pi<2時，污染級別為輕污染；2≤Pi<3時，污染級別為中污染；Pi≥3時為重污染.

1.3.2 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評價方法及污染等級劃分

2 結(jié)果與分析

2.1 蔬菜中的Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni含量狀況

所檢6種蔬菜中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni 含量狀況如表3所示，與國家食品衛(wèi)生標準中Cu≤ 10.0 mg·(kg 鮮重)-1、Zn≤20.0 mg·(kg 鮮重)-1和Cd≤0.05 mg·(kg 鮮重)-1的限量標準相比，6種蔬菜莖葉和根系中的Cu、Zn、Cd含量均未超標；Pb含量則遠遠超過了限量標準，污染程度相對嚴重；各蔬菜根系中的Cr和Ni含量亦超過了限量標準，而各蔬菜莖葉中Cr含量和Ni含量基本在限量標準值以下，但芥菜中Ni含量則存在一定超標現(xiàn)象.由表4可知:蘿卜、芥菜和蠶豆的莖葉Pb含量及Cr含量明顯高于雪菜、小白菜以及大白菜，Ni含量則在芥菜和雪菜莖葉中較高；根系中，蠶豆、芥菜和大白菜的Pb含量相對較高，Cr含量與莖葉中相差不大.此外，大白菜和芥菜根系中的Ni含量平均值分別為1.30和1.22，達到限量標準的2倍.

表3 不同蔬菜中的Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni含量

表4 不同蔬菜中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni污染評價

2.2 不同蔬菜中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr和Ni污染評價

蔬菜污染評價結(jié)果如表4和表5所示.從單因子污染指數(shù)Pi來看，大白菜、小白菜、蘿卜、芥菜、蠶豆、雪菜中根系和莖葉的重金屬Cd、Zn、Cu的單項污染指數(shù)Pi均小于1，均為1級，屬清潔水平；就各蔬菜中重金屬Cr、Ni污染而言，由表5看出，除了雪菜、小白菜、大白菜、芥菜及蠶豆的根系中Cr的單因子污染指數(shù)Pi及芥菜、雪菜、大白菜的根系中Ni的單因子污染指數(shù)Pi大于1外，各蔬菜可食部分(包括蘿卜根系)中Cr、Ni的單因子污染指數(shù)Pi均小于1，均屬清潔水平.然而，由表5可見，各蔬菜莖葉及根系中Pb的單因子污染指數(shù)Pi均遠大于1，污染等級均達重度污染水平，且以蘿卜、芥菜及蠶豆可食部分Pb的單因子污染指數(shù)Pi相對較高，污染更為嚴重.從綜合污染指數(shù)PM來看，各蔬菜的重金屬綜合污染指數(shù)均大于3，除了雪菜、小白菜、大白菜的重金屬綜合污染指數(shù)在6左右，其他均超過了10，甚至最高達到了29.565，均屬于重度污染；各蔬菜的莖葉中重金屬綜合污染指數(shù)大小順序為：蠶豆>蘿卜>芥菜>小白菜>大白菜>雪菜.結(jié)合兩項污染指數(shù)大小分析可以發(fā)現(xiàn)，各蔬菜莖葉中重金屬污染程度主要與其Pb污染有關(guān).因此，和睦濕地農(nóng)田土壤及蔬菜中的Pb污染需要引起有關(guān)部門的高度重視.

2.3 不同蔬菜對土壤Cu、Zn、Pb、Cd、Cr和Ni的富集特性

表5 不同蔬菜的綜合污染指數(shù)及污染程度

一般而言，植物中的重金屬主要來源于土壤，而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重金屬元素的吸收富集能力也不同.根據(jù)蔬菜樣品重金屬含量(表3)及其對應(yīng)土壤的重金屬含量(表2)，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，各蔬菜莖葉對Cu、Zn、Pb、Cd、Cr和Ni的富集存在明顯差異，除了蠶豆莖葉中的Cu、Zn富集系數(shù)及蘿卜、芥菜、蠶豆中的Pb富集系數(shù)大于5%，屬于高度富集外，其余蔬菜中的重金屬Zn和Pb的富集系數(shù)均多介于2%～5%之間，為中度富集，而各蔬菜莖葉Cu、Cr和Ni的富集系數(shù)均小于2%，即均為輕度富集.與莖葉相比，各種蔬菜根系對Cu、Zn、Pb、Cd、Cr和Ni的富集能力較強，6種蔬菜根系中，Cu在蠶豆根系中屬于高度富集，但在雪菜、小白菜、大白菜及芥菜中則為中度富集，而在蘿卜中為輕度富集；各蔬菜根系Zn的富集系數(shù)除了在蘿卜根系中小于5%，在其他蔬菜中均超過5%，屬于高度富集；各蔬菜根系Pb的富集系數(shù)均遠遠大于5%，最高甚至達到了20.18%；重金屬Ni在根系中多數(shù)為輕度富集和中度富集；Cr在蠶豆根系中為高度富集，其余均為輕度和中度富集.另由表6可知，不同蔬菜對不同重金屬的富集能力基本一致，其順序大致為Pb、Zn、Cu、Ni、Cr、Cd.結(jié)合根際土中平均Pb含量低于國家二級土壤質(zhì)量標準這一現(xiàn)象，分析蔬菜中的Pb污染除了來自土壤以外，空氣污染也有可能成為蔬菜Pb污染的重要來源.可見，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，以便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、Cd、Cr、Ni富集系數(shù)

3 結(jié) 論

1)和睦濕地采樣區(qū)域中6種蔬菜中平均含Cu量、含Zn量及含Cd量均未超標，而Pb含量遠遠超過了限量標準，污染程度相對嚴重.

2)單因子污染指數(shù)評價發(fā)現(xiàn)，6種蔬菜根系和莖葉的重金屬Cd、Cu、Zn污染水平均屬清潔水平；多數(shù)蔬菜根系受到Cr、Ni污染，但各蔬菜莖葉中Cr、Ni均達清潔水平；6種蔬菜中Pb的污染等級均屬重度污染并致使各蔬菜綜合污染程度達重度污染水平，其中尤以蠶豆受Pb污染比較嚴重.

3)不同蔬菜對不同重金屬的富集能力基本一致，其順序大致為Pb、Zn、Cu、Ni、Cr、Cd.不同蔬菜根系對6種重金屬都具有高度富集性，6種蔬菜莖葉對重金屬Cu、Zn、Ni、Cr、Cd多為輕度富集，而對Pb則多為中度和高度富集，且不同蔬菜Pb富集系數(shù)大小順序為：蠶豆>蘿卜>芥菜>小白菜>大白菜>雪菜.

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