四川地區(qū)低鎘富集蔬菜品種分析及安全性評估

張澤錦，唐 麗*，李躍建，劉小俊

(1. 四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 園藝研究所/蔬菜種質(zhì)與品種創(chuàng)新四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610066；2. 農(nóng)業(yè)部西南地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610066)

四川地區(qū)低鎘富集蔬菜品種分析及安全性評估

張澤錦1,2，唐 麗1,2*，李躍建2，劉小俊1,2

(1. 四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 園藝研究所/蔬菜種質(zhì)與品種創(chuàng)新四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610066；2. 農(nóng)業(yè)部西南地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610066)

選取四川地區(qū)常用的5大類46種蔬菜品種，分別種植在鎘超限和鎘未超限土壤中，測定可食部分的鎘含量，分析不同蔬菜類型的鎘富集能力，探討其食用安全性，為鎘污染土壤中蔬菜種植規(guī)劃提供支持。結(jié)果表明，不同類型蔬菜對重金屬的富集能力順序?yàn)椋喝~菜類>茄果類>根莖類>瓜類>豆類。在鎘含量較高的土壤中應(yīng)避免種植葉菜類中高鎘富集型蔬菜品種，建議種植豆類和瓜類低鎘富集型蔬菜品種。對普通人群而言，在土壤鎘超限[土壤鎘含量<0.977±0.090 mg/kg]區(qū)域內(nèi)，攝入蔬菜量442.8 g/d以下通過食用蔬菜而攝入的鎘含量是相對安全的。

鎘含量；蔬菜；土壤；食用安全性

土壤中重金屬來源主要由兩方面因素引起，一是土壤成土母質(zhì)中自帶；二是近年來，隨著中國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展、城市規(guī)模日益擴(kuò)大，工農(nóng)業(yè)活動(dòng)過程中排放到環(huán)境中的重金屬，在土壤中逐漸積累，使其我國農(nóng)村土壤環(huán)境面臨重金屬污染的威脅。其中鎘(Cd)是毒性最強(qiáng)的幾種重金屬之一，它在自然界中的含量十分稀少，分布卻很分散，土壤和水體中一般都含有微量的鎘存在。鎘為動(dòng)植物的非必需元素，農(nóng)田鎘含量超標(biāo)會(huì)影響作物生長、產(chǎn)量及品質(zhì)[1]。人體攝入過量鎘會(huì)引起機(jī)體突變、畸形及癌癥[2]，因此聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署曾經(jīng)提出12種具有全球性意義的危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)，其中鎘列在首位。我國土壤鎘污染形式嚴(yán)峻，《全國土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》(2014)年報(bào)道，在土壤重金屬污染中，鎘的點(diǎn)位超標(biāo)率最高，為7.0 %。鎘污染在四川地區(qū)已經(jīng)成為不容忽視的問題[3]。存在于土壤中的鎘不易分解，因此在鎘污染地區(qū)，選擇種植低鎘富集能力的作物是應(yīng)對土壤鎘污染，保證食品安全的有效措施之一。

蔬菜作為居民日常飲食中必不可少的食品類型，在飲食結(jié)構(gòu)中占據(jù)舉足輕重的地位。據(jù)四川省農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒(2013)報(bào)道，2013年四川蔬菜年產(chǎn)量為3910.7萬t，已成為四川省優(yōu)勢特色產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分。不同的蔬菜種類、同一蔬菜不同品種及同一品種的不同器官，由于外部形態(tài)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)不一，以及生長發(fā)育特點(diǎn)和代謝類型不同等原因，造成其對重金屬的吸收富集能力有較大差異[4]。有報(bào)道指出，葉菜類的吸收能力大于果菜類蔬菜，葉菜類蔬菜的吸收變異性較大，而果菜類較小[5]。成都地區(qū)蔬菜重金屬污染分析標(biāo)明，9種蔬菜對鎘的吸收大小為：菠菜>芹菜>大白菜>韭菜>黃瓜>油菜>花菜>番茄>甘藍(lán)[6]。但已有報(bào)道只針對四川蔬菜鎘含量進(jìn)行了調(diào)查，未能涉及適應(yīng)四川地區(qū)種植蔬菜鎘富集能力的探討。因此，本文在鎘超限和鎘未超限土壤中種植冬、春兩季，不同種類蔬菜(瓜類、茄果類、豆類、葉菜類等)以篩選適宜四川地區(qū)種植的低鎘富集蔬菜品種，同時(shí)探討其食用安全性，為鎘超限土壤中蔬菜種植規(guī)劃提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 供試材料

瓜類(8種)，豆類(10種)，葉菜類(14種)，茄果類(9種)，根莖類(5種)播種分秋冬季和春夏季進(jìn)行(表1)。

表1 供試品種

表2 實(shí)驗(yàn)地土壤鎘含量

1.2 栽培與取樣方法

試驗(yàn)地點(diǎn)：分別選取四川省德陽市A點(diǎn)和南充市B點(diǎn)為試驗(yàn)地，面積分別為0.13 hm2。按照5點(diǎn)采樣法對試驗(yàn)地塊進(jìn)行采樣，測定土壤鎘含量。

秋冬季試驗(yàn)2013年9月種植，2014年3月試驗(yàn)結(jié)束；春夏季試驗(yàn)2014年3月至2014年6月。試驗(yàn)隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，每個(gè)小區(qū)8 m2(稀植作物種植不低于20株)。為避免化學(xué)肥料施入帶來的污染所用肥料種類：尿素、磷酸二氫鉀，按常規(guī)管理作底肥和追肥施入。蔬菜按商品正常成熟后各小區(qū)取樣，混和后測定可食部分鎘含量。

1.3 鎘含量測定

土壤樣品按照石墨爐原子吸收分光光度法(GB/T17141-1997)進(jìn)行總鎘含量測定；蔬菜樣品按照食品中鎘的測定(GB/T 5009.15-2003)方法進(jìn)行總鎘含量測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及分析利用Microsoft Excel 2010和SPSS 18.0軟件完成。利用SPSS 18.0軟件進(jìn)行組內(nèi)聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)地土壤鎘含量

A點(diǎn)試驗(yàn)地和B點(diǎn)試驗(yàn)地土壤全鎘的平均值分別為(0.977±0.090) 和(0.100±0.012)mg/kg，pH分別為6.45和6.62。依據(jù)食用農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(HJ332-2006)中土壤鎘含量的限定值，A點(diǎn)試驗(yàn)地和B點(diǎn)試驗(yàn)地土壤分別為鎘超限土壤和鎘未超限土壤(表2)，分別為蔬菜生產(chǎn)土壤鎘限量標(biāo)準(zhǔn)的3.3倍和33 %。

2.2 不同蔬菜種類鎘富集差異

從表3可以看出，在超限土壤中葉菜類可食部分鎘含量最高，平均值為(0.1752±0.1277)mg/kg，分別比根莖類、瓜類及豆類蔬菜高333.6 %，134.8 %和428.0 %。未超限土壤中葉菜類可食部分鎘平均含量為(0.0300±0.0285) mg/kg，比瓜類和豆類蔬菜高126.4 %和177.5 %。蔬菜可食部分鎘含量從高到底為：葉菜類>茄果類>根莖類>瓜類>豆類。

從鎘富集能力來看，葉菜類蔬菜的富集能力最高，其次為茄果類，根莖類，瓜類和豆類(表3)。通過不同蔬菜品種可食部分鎘富集系數(shù)的聚類分析(圖1)，可把5個(gè)不同類型的蔬菜分為為高、中、低鎘富集類型。豆類和瓜類為低鎘富集型蔬菜，根莖類和茄果類蔬菜為中鎘富集型蔬菜，葉菜類為高鎘富集型蔬菜。

表3 不同蔬菜可食部分的鎘含量和富集系數(shù)

注：由于菠菜鎘含量與其它葉菜類鎘含量差距太大，不便計(jì)算，因此在此統(tǒng)計(jì)中未納入。富集系數(shù)=蔬菜可食用部分重金屬含量/土壤重。

2.3 不同蔬菜品種鎘富集差異

不同蔬菜品種可食部分鎘含量如圖1所示，葉菜類和茄果類蔬菜在鎘超限土壤種植后，可食部分鎘含量普遍超過食品中污染物限量的國家標(biāo)準(zhǔn)(GB2762-2012)(豌豆苗除外)(表4)。

葉菜類中萵筍葉、芹菜以及空心菜在鎘超限土壤種植后可食部分鎘含量均超過了安全限值(圖2，表4)。以菠菜含量最高，在鎘未超限土壤中為0.2300 mg/kg，比安全限量值高15 %，在鎘超限土壤中達(dá)到了1.3000 mg/kg，為安全限值的6.5倍；空心菜可食部分鎘含量是0.4 mg/kg，為安全限量值的2倍，位列菠菜之后；蓮白(品種：日本平頭王)的鎘含量較低，在鎘未超限和鎘超限土壤中可食部分鎘含量分別是0.0076和0.0170 mg/kg，為安全限量值的3.8 %和8.5 %；豌豆苗在鎘超限土壤中，可食部分鎘含量為0.016 mg/kg，是安全限量值的8.0 %，為葉菜中含量最低，達(dá)到了食品鎘含量安全標(biāo)準(zhǔn)(圖2)。

茄果類蔬菜在鎘污染土壤中種植，可食部分全部超過安全限值，其中茄子(品種：黑劍)可食部分的鎘含量最高，是0.2700 mg/kg，為安全限量值的5.4倍；最低的為櫻桃番茄，含量是0.0550 mg/kg，為安全限量值的110 %；其余辣椒、番茄及茄子品種不同程度的超過鎘含量安全限量值(圖2)。

此外，根莖類、瓜類及豆類蔬菜在兩種鎘含量土壤中，可食部分均未超過安全限量值。從本次試驗(yàn)結(jié)果來看，十字花科和葫蘆科的作物在鎘超限土壤種植后其可食用部分鎘含量不容易超限，但要得出此結(jié)論，還需更多的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行論證。

2.4 蔬菜鎘攝入量及其食用安全性評價(jià)

根據(jù)《四川省食物與營養(yǎng)發(fā)展實(shí)施計(jì)劃(2014-2020年)》報(bào)道，2010-2012年，我省年人均消費(fèi)蔬菜321.7 g/d。四川地區(qū)冬季主要以葉菜和根莖類蔬菜為主，春季主要以瓜類，茄果類和豆類蔬菜為主。假設(shè)烹調(diào)不影響蔬菜鎘含量，參照鄭娜等(2007)的推算方法[7]，針對成人(人均質(zhì)量以55. 9 kg)來說，在本次實(shí)驗(yàn)的鎘超限和鎘未超限地區(qū)普通居民食用蔬菜的鎘攝入量平均值分別為冬季攝入量43.59和8.68 μg/d，為世界衛(wèi)生組織和美國環(huán)境保護(hù)署規(guī)定的成人鎘最大允許攝入量(60 μg/d)的72.7 %和14.5 %。春季蔬菜攝入量14.99 和2.21 μg/d為允許攝入值的25.0 %和3.7 %。采用鎘最大攝入值進(jìn)行反推，當(dāng)蔬菜可食部分鎘量高于0.1865 mg/kg時(shí)，人體鎘攝入量才會(huì)超標(biāo)。本文供試的蔬菜品種中超過此含量的蔬菜只有8個(gè)，占實(shí)驗(yàn)品種的18 %。但這是有前提的，按照風(fēng)險(xiǎn)評估理論，只有人群長期食用這種高污染物含量的食品時(shí)，才可能產(chǎn)生潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)，但出現(xiàn)這種情況的概率較低?？梢?，對于普通人群而言，通過食用生產(chǎn)于鎘超限土壤的蔬菜(鎘含量<(0.977±0.090) mg/kg以下的土壤)，在攝入蔬菜442.8 g/d以下，平均攝入鎘的量是相對安全的。

圖2 不同蔬菜品種的鎘含量Fig.2 Cd content of vegetable

種類Type鎘含量(mg/kg)Cdcontent葉菜類Leafvegetables0.20根莖類Rhizomevegetables0.10瓜類Melonvegetables0.05豆類Beanvegetables0.10茄果類Solanberryvegetables0.05

3 討論與結(jié)論

本研究表明，鎘超限土壤所種植蔬菜的可食部分鎘富集能力因蔬菜種類差異較大，存在鎘含量安全、超限或嚴(yán)重超限情況。四川地區(qū)主栽蔬菜種類的鎘含量和富集能力與羅曉梅等(2003)[6]和李明德等(2005)[8]的結(jié)果類似，葉菜類最高，豆類最低。不同蔬菜鎘含量與其可食部分相關(guān)，廖自基(1993)認(rèn)為鎘在植物新陳代謝旺盛器官積蓄量最大，而營養(yǎng)貯存器官積蓄量最少，各部位分布依次為：根>葉>枝>花>果實(shí)>籽粒[9]。同種類蔬菜不同品種，其鎘富集能力有所不同，這可能由于不同品種基因型間耐鎘性存在差異所導(dǎo)致[10-11]。對鎘污染的這類土壤宜選擇種植豆類和瓜類以及其他類蔬菜中低鎘富集型蔬菜品種，應(yīng)盡量避免種植高鎘富集型蔬菜品種。

在鎘未超限土壤區(qū)域，種植的大部分蔬菜是安全的，但葉類中的菠菜，其鎘含量仍然超限，在鎘未超限土壤中亦應(yīng)避免種植這類高鎘富集型的蔬菜品種。雖然，在鎘超限土壤區(qū)(土壤鎘含量<(0.977±0.090) mg/kg)，居民通過食用蔬菜的人均鎘攝入量，對普通人群而言，鎘攝入量是相對安全的，但在不同鎘含量污染土壤中種植蔬菜應(yīng)根據(jù)蔬菜種類有所選擇，使鎘超限土地達(dá)到高效利用，確保食品安全和農(nóng)戶利益。

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(責(zé)任編輯 李 潔)

Analysis of Low Cadmium Collection Capacity Vegetables and Food Safety Assessment of Vegetables in Sichuan Province

ZHANG Ze-jin1, 2, TANG Li1, 2*, LI Yue-jian2, LIU Xiao-jun1, 2

(1. Horticulture Research Institute, Sichuan Academy of Agricultural Sciences / Vegetable Germplasm Innovation and Variety Improvement Key Laboratory of Sichuan Province, Sichuan Chengdu 610066, China; 2. Key Laboratory of Horticultural Crop Biology and Germplasm Enhancement in Southwest, Ministry of Agriculture, Sichuan Chengdu 610066, China)

The 45 cultivated varieties of vegetables were planted in cadmium (Cd)-over standard soil and no cadmium-over standard soil to analyze the Cd collection capacity in different varieties of vegetables and eating safety. The results showed that the sequence of Cd collection capacity was that leaf vegetables > solanberry vegetables > rhizome vegetables > melon vegetables > bean vegetables. The low Cd collection capacity vegetables such as leaf vegetables should be planted in Cd-over standard area. On average，the residents of cadmium-over standard [Cd<(0.977±0.090)mg/kg] ingest 43.59 μg/d in sumner and 14.99 μg/d in winter per person through this study varieties, which did not pose any health risk to common people．

Cadmium content; Vegetable; Soil; Food safety

1001-4829(2016)10-2483-05

10.16213/j.cnki.scjas.2016.10.042

2015-08-20

四川省科技支撐項(xiàng)目(2014NZ0008)

張澤錦(1984-)，男，四川成都人，助理研究員，主要從事蔬菜栽培研究工作，E-mail：zejinzhang@hotmail.com；*為通訊作者：唐 麗(1963-)，女，四川成都人，研究員，主要從事蔬菜栽培及水肥一體化技術(shù)等研究工作，E-mail：tangli-999@163.com。

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