三峽庫(kù)區(qū)根莖類蔬菜中重金屬含量分析及評(píng)價(jià)

秦隆兵 李祖祥 楊玉榮 向艷君 緱天鵬 唐華麗

（重慶三峽學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院，重慶 404000）

三峽庫(kù)區(qū)腹地水土資源豐富、氣候適宜，各類蔬菜均有種植［1］。近年來，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快使得工業(yè)“三廢”的無節(jié)制排放以及生活垃圾的無序堆放現(xiàn)象十分嚴(yán)重［2］，大量含重金屬的污染物進(jìn)入環(huán)境中，有毒重金屬通過大氣、水體以及土壤被蔬菜作物吸收并富集。長(zhǎng)期食用被污染的蔬菜具有健康風(fēng)險(xiǎn)［3，4］。為了探索三峽庫(kù)區(qū)腹地重金屬污染的危害效應(yīng)，采集6種根莖類蔬菜樣品，分析其中Pb、Cd、As、Sn、Cu、Cr等元素含量，對(duì)其結(jié)果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，旨在為三峽庫(kù)區(qū)水土環(huán)境污染防治及人群健康安全提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蔬菜樣品：共計(jì)6種（分別是土豆、紅薯、胡蘿卜、蓮藕、白蘿卜和萵筍）48件樣品，分別來自三峽庫(kù)區(qū)腹地萬州區(qū)4個(gè)農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)，各市場(chǎng)采集各種樣品2件。將鮮菜可食部分用去離子水反復(fù)沖洗干凈，晾干后切碎，盛于潔凈的托盤放入烘箱中，70℃下烘干至恒重，樣品經(jīng)粉碎機(jī)粉碎、過篩后裝入塑料袋密閉冷藏保存。

各重金屬標(biāo)準(zhǔn)品：純度＞99%，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心；

硝酸、鹽酸：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

雙蒸水、去離子水：本實(shí)驗(yàn)室自制。

1.2 儀器與設(shè)備

原子吸收分光光度計(jì)：AA-6300型，日本島津公司；

微波消解儀：Anton Paar Multiwave 3000型，奧地利安東帕（中國(guó)）有限公司；

冷凍干燥器：FD-1A-50型，上海比朗儀器有限公司；

分析天平：CPA223S型，北京賽多利斯儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品消解 準(zhǔn)確稱取0.6g樣品置于微波消解管中，加入一定量的濃硝酸和濃鹽酸（6∶1），將消解管置于微波消解儀中，按表1的條件啟動(dòng)消解程序，消解結(jié)束后待樣品冷至室溫，將消化管置于通風(fēng)櫥排酸3～4h，后將澄清消化液用1%硝酸溶液定容至25mL容量瓶中備用。

1.3.2 檢測(cè)方法

（1）標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：將Pb、Cd、As、Sn、Cu、Cr系列標(biāo)準(zhǔn)品配制成濃度為1 000μg/mL的母液，稀釋后分別于原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度及工作方程見表2。

（2）樣品測(cè)定：利用原子吸收分光光度法對(duì)消解后樣液中的重金屬含量進(jìn)行檢測(cè)［5－7］，儀器工作條件見表3。

表1 微波消解程序Table 1 Procedure of microwave digestion

表2 標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度及工作方程Table 2 The concentration of standard solutions and the equation of curve

表3 儀器工作參數(shù)Table 3 The working parameters of instrument

1.4 檢測(cè)結(jié)果的評(píng)價(jià)

1.4.1 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 蔬菜中Pb、Cd、As、Sn、Cu、Cr含量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參照GB 2762—2012以及GB/T 5009.13—2003進(jìn)行，見表4。

1.4.2 評(píng)價(jià)方法

（1）單項(xiàng)污染指數(shù)法：采用單項(xiàng)污染指數(shù)描述蔬菜中重金屬受污染的程度，其表達(dá)式見式（1）。

式中：

Pi——蔬菜中重金屬i的污染指數(shù)；

Ci——蔬菜中重金屬i的實(shí)測(cè)值，mg/kg；

表4 蔬菜中重金屬元素的最高允許限量Table 4 The maximum allowable limit of heavy metals in vegetables

Si——蔬菜中重金屬i的限量標(biāo)準(zhǔn)值（見表4），mg/kg。

（2）綜合污染指數(shù)法［8］：Pi在評(píng)價(jià)某單一重金屬對(duì)蔬菜的污染程度方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，但其在綜合反映某一區(qū)域蔬菜的總體污染狀況方面存在一定的局限，為全面反映各重金屬對(duì)三峽庫(kù)區(qū)根莖類蔬菜的不同作用，突出高濃度重金屬元素對(duì)蔬菜質(zhì)量的影響，引入綜合污染指數(shù)反映污染較重的重金屬的作用。其表達(dá)式見式（2）。

式中：

P——質(zhì)量綜合指數(shù)；

Pimax——蔬菜中重金屬元素i所有單項(xiàng)污染指數(shù)的最大值；

Piave——蔬菜中重金屬元素i所有單項(xiàng)污染指數(shù)的平均值。

（3）最大超標(biāo)倍數(shù)的計(jì)算：按式（3）進(jìn)行。

式中：

N——某金屬在蔬菜樣品中的最大超標(biāo)倍數(shù)；

Cimax——蔬菜中重金屬i的實(shí)測(cè)最大值，mg/kg；

Si——蔬菜中重金屬i的限量標(biāo)準(zhǔn)值（見表4），mg/kg。

（4）蔬菜評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)：采用單項(xiàng)污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)法對(duì)蔬菜重金屬污染程度進(jìn)行分級(jí)與評(píng)價(jià)，蔬菜質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)詳見表5。

表5 蔬菜質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 5 Grading standard of vegetables quality

2 結(jié)果與分析

2.1 蔬菜中重金屬含量分析

對(duì)三峽庫(kù)區(qū)根莖類蔬菜中重金屬含量進(jìn)行分析，結(jié)果表明各重金屬含量差異較大，所檢測(cè)樣品中Pb、Cd、As、Sn、Cu、Cr各金屬含量范圍及平均值見表6。根據(jù)表4的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算金屬超標(biāo)率及最大超標(biāo)倍數(shù)，由超標(biāo)率可知三峽庫(kù)區(qū)根莖蔬菜中存在重金屬As、Sn和Cr的污染；其中As的超標(biāo)率為27.08%，最大超標(biāo)倍數(shù)為3.27；Sn的超標(biāo)率為12.50%，最大超標(biāo)倍數(shù)為16；Cr的超標(biāo)率為8.33%，最大超標(biāo)倍數(shù)為12.42。

表6 三峽庫(kù)區(qū)根莖類蔬菜中重金屬含量狀況Table 6 The content of heavy metals in root vegetables in three gorges reservoir

2.2 蔬菜中重金屬污染狀況評(píng)價(jià)結(jié)果

對(duì)三峽庫(kù)區(qū)根莖類蔬菜中重金屬污染程度的評(píng)價(jià)結(jié)果見表7。由各重金屬對(duì)蔬菜的綜合污染指數(shù)可知，采集的三峽庫(kù)區(qū)6種根莖類蔬菜中，土豆、紅薯、胡蘿卜和萵筍均未受到污染，其中胡蘿卜中As和Cr的單項(xiàng)污染指數(shù)均處于0.7和1.0之間，說明胡蘿卜被As和Cr污染的程度處于警戒級(jí)；白蘿卜中As的單項(xiàng)污染指數(shù)處于1.0和2.0之間，Cr的單項(xiàng)污染指數(shù)為0.818，說明白蘿卜被As輕度污染，被Cr污染處于警戒級(jí)，白蘿卜中各金屬的綜合污染指數(shù)介于0.7和1.0之間，說明白蘿卜受重金屬的污染處于警戒級(jí)。

表7 三峽庫(kù)區(qū)6種根莖蔬菜中重金屬污染狀況Table 7 The pollution of heavy metals in six kinds of root vegetables in three gorges reservoir

蓮藕中各金屬的單項(xiàng)污染指數(shù)表明其受到Cr和Sn的污染較為嚴(yán)重，同時(shí)還受到As的輕度污染；綜合污染指數(shù)大于3，表明蓮藕受到的污染最為嚴(yán)重，屬于重度污染。這可能跟蓮藕的生長(zhǎng)環(huán)境有關(guān)，三峽庫(kù)區(qū)萬州段化工廠較多，且蓮藕生長(zhǎng)在池塘底泥中，由于底泥對(duì)重金屬等污染物具有一定的累積和富集作用，可能使蓮藕比其他蔬菜具有更高的污染風(fēng)險(xiǎn)［9］。

3 結(jié)論和討論

（1）三峽庫(kù)區(qū)市售部分根莖類蔬菜中存在重金屬As、Sn和Cr含量超標(biāo)現(xiàn)象，其超標(biāo)率分別為27.08%，12.50%，8.33%，最大超標(biāo)倍數(shù)分別為3.27，16.00，12.42。單項(xiàng)污染指數(shù)表明，As對(duì)胡蘿卜、Cr對(duì)胡蘿卜和白蘿卜的污染均處于警戒級(jí)，尚在可控范圍之內(nèi)；As對(duì)白蘿卜和蓮藕有輕度污染；而Cr和Sn對(duì)蓮藕的污染較為嚴(yán)重。綜合污染指數(shù)表明，采集的6種根莖蔬菜中，土豆、紅薯、胡蘿卜和萵筍未受污染；白蘿卜受到輕度污染；而蓮藕受到了重金屬的重度污染。

（2）本研究結(jié)果表明三峽庫(kù)區(qū)腹地部分市售蔬菜重金屬含量超標(biāo)，存在安全隱患，但由于采樣范圍局限，研究結(jié)果無法對(duì)三峽庫(kù)區(qū)種植蔬菜重金屬污染情況以及居民食用蔬菜的安全性進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)。進(jìn)一步研究需考查庫(kù)區(qū)不同地域種植蔬菜的重金屬含量水平，同時(shí)檢測(cè)相應(yīng)地域土壤以及水樣的重金屬污染情況，發(fā)現(xiàn)不同地域土壤、水質(zhì)與蔬菜之間重金屬污染的相關(guān)性，從而為庫(kù)區(qū)居民安全食用蔬菜提供參考，保障人體健康。

1 賴亞蘭.重慶三峽庫(kù)區(qū)高效生態(tài)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展模式與機(jī)制研究［D］.重慶：西南大學(xué)，2001.

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