連云港市蔬菜中重金屬含量與健康風(fēng)險評價

尚慶偉 徐敏權(quán) 于洋 徐悅

摘 要：以連云港市5個蔬菜基地土壤、水和蔬菜為研究對像，對基地土壤、水和蔬菜中Hg、As、Pb、Cr、Cd含量進(jìn)行測定，評估居民經(jīng)蔬菜途徑攝入重金屬的人體健康風(fēng)險。結(jié)果表明，伊山、李集鎮(zhèn)蔬菜基地中土壤中As、Cd存在超標(biāo)情況，水、蔬菜中各重金屬元素均未超標(biāo)，蔬菜對重金屬元素吸收率排序為：Cd>Hg>Cr>As>Pb；兒童的THQ值普遍高于成人值，伊山鎮(zhèn)兒童的Cd 、Hg元素THQ值分別達(dá)到0.89、0.96。研究認(rèn)為該地重金屬Cd、Hg通過蔬菜途徑對當(dāng)?shù)鼐用竦慕】碉L(fēng)險應(yīng)引起重視。

關(guān)鍵詞：蔬菜；重金屬；健康；風(fēng)險評價

中圖分類號：TS207.5+1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.02.028

Heavy Metal Content and Health Risk Assessment of Vegetables in Lianyungang

SHANG Qingwei， XU Minquan， YU Yang，XU Yue

（Lianyungang Agricultural Product Quality Supervision and Testing Center， Lianyungang， Jiangsu 222001，China）

Abstract：Taking the soil， water and vegetables of 5 vegetable bases in Lianyungang as material， the contents of heavy metals in soil， water and vegetables were determined and human health risk of heavy metals in vegetables for residents were assessed. The results showed that the Cd and As existed in soil of Yishan and Liji vegetable base and the heavy metal elements in water and vegetables were not exceeded. The absorption rate of heavy metals in vegetables was as follow Cd>Hg>Cr>As>Pb； Children's THQ values were generally higher than that of adults. The Cd and Hg elements in the children of the Yishan are 0.89 and 0.96， respectively. The heavy metal Cd and Hg in the region should be paid more attention to the health risks of the local residents.

Key words：vegetables；heavy metals；healthy；risk assessment

隨著人們生活質(zhì)量的提高，對于食品的質(zhì)量安全越來越重視，蔬菜作為生活必需品，其質(zhì)量安全備受關(guān)注。蔬菜富含維生素、碳水化合物、礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)等，是人們生活中必不可少的重要農(nóng)產(chǎn)品，我國年人均鮮菜占有量400 kg左右[1]。近年來，受城市化進(jìn)程的影響，生活、生產(chǎn)環(huán)境逐漸發(fā)生變化，環(huán)境對蔬菜質(zhì)量安全的負(fù)面效應(yīng)越來越顯著，特別是水、土壤中重金屬含量主要受土壤背景值以及外來污染物的影響，通過生物鏈富集造成食品污染[2]。重金屬具有難降解、易富集的特點，這使得重金屬在土壤中累積、作物體內(nèi)富集，影響作物的生長和品質(zhì)，并通過食物鏈進(jìn)入人體，在人體逐漸積聚，最終對人類的健康構(gòu)成威脅[3-4]。

連云港市是江蘇省最大的蔬菜出口基地，蔬菜常年種植面積在3.33萬hm2以上，蔬菜自給率超過了50%。開展蔬菜栽培環(huán)境重金屬積聚的研究，分析、評價蔬菜中重金屬元素污染狀況，對于提高蔬菜的質(zhì)量安全水平、保障人們餐桌上的安全、促進(jìn)蔬菜生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展都有重要的意義。本研究旨在對連云港市主要“菜藍(lán)子”鄉(xiāng)鎮(zhèn)的菜田土壤、灌溉水以及蔬菜樣品的重金屬含量進(jìn)行測定，對該市蔬菜主產(chǎn)區(qū)環(huán)境和蔬菜中重金屬含量進(jìn)行系統(tǒng)地風(fēng)險評價。以期為政府有關(guān)部門治理農(nóng)業(yè)環(huán)境污染、提升蔬菜質(zhì)量水平、防止重金屬污染危害人體健康提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

連云港位于江蘇省東北部， 北緯34°12′～35°07′，東經(jīng)118°24′～119°48′，總面積7 500 km2，是魯中南丘陵與淮北平原的結(jié)合部。全市地貌基本分為中部平原區(qū)，西部崗嶺區(qū)和東部沿海區(qū)三大部分。域內(nèi)灌溉水源基本來源于淮河流域沂沭泗水系，新沂河、新沭河等均從市內(nèi)入海， 是沂沭地區(qū)的主要排洪河道，故有“洪水走廊”之稱。屬暖溫帶南緣濕潤性季風(fēng)氣候，處于暖溫帶和北亞熱帶過渡地帶，四季分明、氣候溫和、光照充足，常年平均氣溫14 ℃，平均降水900.9 mm，無霜期為220 d。南北過渡的氣候條件和地貌類型的多樣性極利于農(nóng)作物的生長，利于農(nóng)作物的多樣性發(fā)展，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)非常有利。年蔬菜種植面積13.33萬hm2，與糧食面積比為0.2∶1；出口蔬菜4.33萬hm2；設(shè)施蔬菜4.67萬hm2；在規(guī)模生產(chǎn)上，洋蔥、草莓、大蒜等十大品種面積總和2.67萬hm2。灌云、灌南、部分工業(yè)區(qū)受重金屬污染比較集中，而遠(yuǎn)離中心城區(qū)的東海西北部、贛榆西部地區(qū)土壤質(zhì)量較好[5]，轄區(qū)內(nèi)灌溉水污染較輕，對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的影響不大[6]。

1.2 土壤、灌溉水和蔬菜樣品采集

依據(jù)連云港市行政區(qū)劃，選擇沙河鎮(zhèn)、石榴鎮(zhèn)、浦南鎮(zhèn)、伊山鎮(zhèn)、李集鄉(xiāng)等5個“菜藍(lán)子”鄉(xiāng)鎮(zhèn)，在蔬菜采收期采集菜田種植層土壤、灌溉水和相應(yīng)點位的蔬菜樣品， 采樣全程用GPS定位。

在蔬菜基地隨機(jī)布設(shè)采樣點，按“梅花狀”或S法均勻采取混合土壤樣品1 kg，取樣深度為（0～20 cm）；對上述鄉(xiāng)鎮(zhèn)蔬菜基地的灌溉水進(jìn)行取樣，石榴鎮(zhèn)點為石安河（N 34°34′47.23″，E 118°43′56.61″），沙河鎮(zhèn)采樣點為新沭河（N 34°42′29.09″，E 118°56′24.65″），浦南鎮(zhèn)點為淮沭新河（N 34°35′7.02″，E 119°03′16.29″），伊山點為鹽河（N 34°19′51.34″，E 119°15′38.32″），李集鄉(xiāng)點為六塘河水源（N 34°07′33.45″ ，E 119°13′38.57″），在河流中部水面下0.3 m處取混合水樣1份，采樣量大于5 L，現(xiàn)場測定水樣pH值，分別重復(fù)3次；采集蔬菜樣品為大蒜、小白菜、萵苣、韭菜、四季蔥等當(dāng)?shù)貢r令蔬菜品種可食部分，每個樣品2 kg；共采集蔬菜樣品200個、土壤樣品200個、灌溉水樣品15個。將所采集的3組樣品運回實驗室后，蔬菜樣品用自來水沖洗、蒸餾水洗凈， 烘干， 磨碎備用；灌溉水樣品過濾后待測；土壤經(jīng)自然風(fēng)干，除去植物根系、砂礫等異物，經(jīng)壓碎、研磨，過孔徑0.15 mm篩，保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 分析方法

土壤樣品用HNO3-HClO4-HF消化法制樣，蔬菜樣品采用HNO3-HClO4消化法制樣；全量Hg、As采用原子熒光法檢測[7]，全量Pb、Cr、Cd采用原子吸收石墨爐法檢測[8]，水樣用石墨爐原子吸收分光光度計測定。在重金屬的分析測定中，均加入國家標(biāo)準(zhǔn)土壤標(biāo)樣（GSS-1）和西紅柿標(biāo)樣（ESP-1）進(jìn)行分析質(zhì)量控制，分析結(jié)果符合質(zhì)量控制要求，數(shù)據(jù)處理用Excel軟件和SPSS13.0統(tǒng)計軟件。

1.4 評價方法

1.4.1 蔬菜基地土壤中重金屬污染評價 單元素評價采用單項污染指數(shù)法，整體評價方法采用綜合污染指數(shù)法。

單項污染指數(shù)對土壤中單個重金屬污染程度進(jìn)行評價，其計算公式為：

Pi = Ci/Si

式中，Si為污染物i的評價標(biāo)準(zhǔn)值，Ci為污染物i的實測數(shù)據(jù)，Pi為污染物i的單項污染指數(shù)。蔬菜基地土壤按照無公害蔬菜產(chǎn)地環(huán)境安全要求（GB/T18407.1）為評價標(biāo)準(zhǔn)，評價結(jié)果劃分為優(yōu)良（Pi≤0.7），清潔（0.7≤Pi≤1.0），輕污染（13）等5個等級。

由于單項污染指數(shù)只能反映單個重金屬元素的污染程度，不能全面地反映產(chǎn)地的污染狀況，綜合污染指數(shù)可涵蓋單項污染指數(shù)平均值和最高值，突出污染較重的單個污染物的影響因子。其計算公式為：

P綜= [（Ci/Si）2max+（Ci/Si）2ave]/2

式中，（Ci/Si）2ave為土壤中所有單項污染指數(shù)的平均值的平方；（Ci/Si）2max為土壤污染物中單項污染指數(shù)最大值的平方。

土壤按照國家標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全無公害蔬菜產(chǎn)地環(huán)境安全要求為基準(zhǔn)，評價結(jié)果劃分為安全（P綜≤0.7）、警戒級（0.7

據(jù)表3，以國家標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全無公害蔬菜產(chǎn)地環(huán)境安全要求（GB/ T 18407.1）限值為評價標(biāo)準(zhǔn)，伊山鎮(zhèn)蔬菜基地中Cd元素、李集鎮(zhèn)蔬菜基地中As元素Pi值分別為0.97和0.71，大于0.7且小于1.0，基地屬清潔范圍；伊山鎮(zhèn)蔬菜基地中As元素Pi值為1.12，大于1且小于2，屬輕污染范圍，應(yīng)加強(qiáng)預(yù)警監(jiān)測；其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)蔬菜基地中各重金屬元素Pi值均小于0.7，屬優(yōu)良產(chǎn)地。由P綜值可見，5個菜藍(lán)子鄉(xiāng)鎮(zhèn)重金屬污染程度排序為： 沙河鎮(zhèn)<李集鎮(zhèn)<石榴鎮(zhèn)<浦南鎮(zhèn)<伊山鎮(zhèn)；其中伊山鎮(zhèn)P綜值為0.88，大于0.7且小于1.0，該鄉(xiāng)鎮(zhèn)蔬菜基地按農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全無公害蔬菜產(chǎn)地環(huán)境安全要求限值標(biāo)準(zhǔn)評價為清潔范圍；其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)P綜值均小于0.7，其蔬菜基地整體評價為優(yōu)良。

2.2 灌溉水重金屬含量及污染評價

灌溉水質(zhì)量檢測結(jié)果見表4，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)無公害蔬菜產(chǎn)地環(huán)境安全要求（GB/T 18407.1）規(guī)定，該地區(qū)灌溉水pH值7.1～8.2，平均為7.59，呈弱堿性，在限定值5.5～8.5區(qū)間內(nèi)；鎘含量為0.001 1～0.002 1 mg·L-1， 平均為0.001 5 mg·L-1；總汞含量為0.000 2～0.000 6 mg·L-1， 平均為0.000 36 mg·L-1；砷含量為0.001 6～0.008 2 mg·L-1，平均為0.003 9 mg·L-1；鉛含量為0.001 1～0.008 8 mg·L-1，平均為0.004 6 mg·L-1；鉻（六價）含量為0.010～0.017 mg·L-1，平均為0.013 mg·L-1；5個菜藍(lán)子產(chǎn)地灌溉水中各項參數(shù)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于GB/T 18407.1-2001中無公害產(chǎn)地環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)限定值，說明蔬菜基地灌溉水質(zhì)量較好，符合無公害蔬菜生產(chǎn)要求。

2.3 蔬菜重金屬含量及富集特征分析

蔬菜樣品主要測定蔬菜可食部分重金屬有效態(tài)與全量，研究土壤與蔬菜質(zhì)量關(guān)聯(lián)特征。表5為蔬菜檢測結(jié)果以及重金屬指標(biāo)的吸收率，參照食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量（GB 2762—2012），數(shù)據(jù)顯示蔬菜檢測結(jié)果均未超標(biāo)，反映了As、Cr、Pb等高背景元素未對當(dāng)?shù)刂饕卟水a(chǎn)品質(zhì)量安全構(gòu)成明顯影響。蔬菜中累積吸收率總體表現(xiàn)為：Cd>Hg>Cr>As>Pb，As吸收率0.014%～0.095%、Cr吸收率0.43%～0.74%、Pb吸收率0.001 3%～0.031 0%、Cd吸收率1.58%～2.88%、Hg吸收率0.95%～2.49%。蔬菜對Hg、Cd元素的吸收率略高，各種蔬菜對Hg、Cd的吸收能力分別表現(xiàn)為：韭菜>萵苣>小白菜>大蒜>四季蔥，萵苣>韭菜>大蒜>小白菜>四季蔥。

2.4 經(jīng)蔬菜途徑攝入重金屬的健康風(fēng)險評估

根據(jù)US EPA（2000）提出的標(biāo)準(zhǔn)，表6中是對居民通過蔬菜途徑進(jìn)入人體暴露接觸重金屬As、Hg、Pb、Cr和Cd的THQ值進(jìn)行的測算。Cd、Hg、As、Pb、Cr的THQ值均小于1，說明經(jīng)蔬菜途徑攝入的Cd、Hg、As、Pb、Cr等重金屬無素對當(dāng)?shù)鼐用窠】碉L(fēng)險比較低。兒童的THQ值普遍高于成人值，說明重金屬經(jīng)蔬菜途徑進(jìn)入人體對兒童的風(fēng)險高于成年人；伊山鎮(zhèn)兒童的Cd 、Hg元素THQ值分別達(dá)到0.89，0.96，說明重金屬Cd、Hg通過蔬菜途徑對當(dāng)?shù)貎和用竦慕】碉L(fēng)險應(yīng)引起重視。

3 討 論

3.1 蔬菜基地土壤、水中重金屬

蔬菜基地土壤由于城市三廢、施肥、灌溉、農(nóng)藥使用，缺乏污染治理與休耕等保護(hù)措施，導(dǎo)致土壤中重金屬出現(xiàn)累積效應(yīng)。結(jié)合菜藍(lán)子鄉(xiāng)鎮(zhèn)地理位置、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)管理等因素，初步分析該地區(qū)土壤環(huán)境中As元素的累積主要是由于前期農(nóng)業(yè)作物施用農(nóng)藥不規(guī)范，農(nóng)藥降解不徹底產(chǎn)生的藥殘造成的污染，要限制使用含As元素的農(nóng)業(yè)殺蟲劑、土壤消毒性以及其它防治植物病害農(nóng)藥。其中鎘元素的含量各點較為接近，在0.010～0.240 mg·kg-1之間，伊山鎮(zhèn)鎘元素含量達(dá)0.026～8.620 mg·kg-1，且各檢測點多超過江蘇省土壤的背景值與無公害蔬菜產(chǎn)地環(huán)境安全要求標(biāo)準(zhǔn)值。汞的含量在0.011～0.562 mg·kg-1之間，超背景值點均分布在伊山鎮(zhèn)，該鎮(zhèn)汞元素含量偏高，可能與該地區(qū)農(nóng)作物種植品種以及含汞農(nóng)藥長期使用有關(guān)，其它基地汞元素含量均低于背景值和限值。鉛含量分布為李集>伊山>沙河>石榴>浦南，含量在20.6～55.2 mg·kg-1之間，遠(yuǎn)低于150 mg·kg-1的限值，但有90%樣品鉛元素含量超過江蘇省背景值，表現(xiàn)為靠近公路地塊含鉛量偏高，這可能由于近年來汽車持有量不斷飚升，汽車尾氣對周邊環(huán)境造成Pb元素累積污染。灌溉水中重金屬含量均未超過無公害蔬菜產(chǎn)地環(huán)境安全要求（GB/T 18407.1）中限定值，符合無公害蔬菜生產(chǎn)灌溉條件。

3.2 蔬菜中重金屬

不同種類的蔬菜對同一重金屬元素的吸收、富集能力不同，同種蔬菜對不同重金屬元素的吸收富集能力也不同。本研究中同一種蔬菜對不同重金屬元素累積、吸收、富集的規(guī)律是Cd>Pb、Hg、As、Cr，與汪雅谷等[12]的研究相一致。數(shù)據(jù)顯示，蔬菜中重金屬含量均符合食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量（GB 2762—2012）值，部分基地土壤點中重金屬超標(biāo)未對蔬菜質(zhì)量造成根本性影響。蔬菜重金屬元素含量與土壤中重金屬元素含量的相關(guān)性不密切，表明本地區(qū)蔬菜中重金屬富集并不決定于該地土壤重金屬含量，要了解蔬菜中重金屬污染途徑的多元化，才能有助于理解蔬菜中重金屬的富集特征。

3.3 人體健康風(fēng)險

重金屬暴露接觸對人體的風(fēng)險評價結(jié)果表明，連云港地區(qū)通過蔬菜途徑進(jìn)入人體的重金屬元素Cd、Pb、Hg、As、Cr的THQ值均小于1，說明該地區(qū)居民通過蔬菜途徑攝入的Cd、Pb、Hg、As、Cd元素對其健康風(fēng)險可控。但不同蔬菜對重金屬的富集系數(shù)不同，蔬菜中重金屬富集途徑研究還存在盲點，蔬菜重金屬污染還存在不可預(yù)知性風(fēng)險。部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)成人和兒童通過蔬菜攝入途徑進(jìn)入人體重金屬Cd 、Hg接觸THQ值接近了USEPA 限定的安全標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)對攝食蔬菜導(dǎo)致的Cd 、Hg潛在健康風(fēng)險引起重視。

4 結(jié) 論

（1）連云港市菜藍(lán)子基地以伊山鎮(zhèn)蔬菜基地土壤重金屬Cd 和Pb 的污染最嚴(yán)重，蔬菜對重金屬元素有較強(qiáng)的吸附力，這也成了影響蔬菜產(chǎn)品質(zhì)量安全的一個難點。土壤中重金屬指標(biāo)值與土壤pH值有較大相關(guān)性，適時調(diào)整種植結(jié)構(gòu)、合理培肥，修復(fù)污染地塊，改善土壤理化性狀對控制蔬菜質(zhì)量風(fēng)險有著重要意義。

（2） 對照食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量（GB 2762—2012）值，檢測蔬菜重金屬含量均未超標(biāo)，但伊山、李集等地土壤均偏堿性，可能是導(dǎo)致蔬菜中重金屬富集能力偏低的因素之一，如土壤出現(xiàn)酸化現(xiàn)象，存在蔬菜重金屬富集系數(shù)變化的風(fēng)險。

（3）伊山、李集等地成人和兒童通過蔬菜每日攝入重金屬Cd、Hg 的量接近了USEPA 限定的安全標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)引起重視，加大該地區(qū)土壤中Cd、Hg元素的防治，調(diào)整蔬菜種植結(jié)構(gòu)，降低居民通過蔬菜途徑攝入Cd、Hg的健康風(fēng)險。

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