煤礦區(qū)產(chǎn)魚腥草中重金屬含量測(cè)定

李 娜,蘇 杰,惠伯棣,宮 平

(北京聯(lián)合大學(xué)應(yīng)用文理學(xué)院食品科學(xué)系,北京 100191)

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煤礦區(qū)產(chǎn)魚腥草中重金屬含量測(cè)定

李 娜,蘇 杰,惠伯棣*,宮 平

(北京聯(lián)合大學(xué)應(yīng)用文理學(xué)院食品科學(xué)系,北京 100191)

本文采用國(guó)標(biāo)方法對(duì)煤礦區(qū)生長(zhǎng)的魚腥草可食部分進(jìn)行重金屬含量檢測(cè),以非礦區(qū)出產(chǎn)的魚腥草作為對(duì)照。檢測(cè)結(jié)果表明:在煤礦區(qū)魚腥草植株可食部分中,鎘、鉻、鎳、鋁、汞五種元素的含量均高于來自非礦區(qū)的對(duì)照樣品,其中礦區(qū)魚腥草植株可食部分中的鉛和鉻含量超過國(guó)標(biāo)限量。煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境對(duì)魚腥草中重金屬含量有負(fù)面影響,使得魚腥草食用安全的風(fēng)險(xiǎn)增加。

魚腥草,煤礦區(qū),重金屬

魚腥草(HouttuyniacordataThunberg),學(xué)名蕺菜,又名側(cè)耳根、豬鼻孔等,屬三白草科(Saururaceae)蕺菜屬(Houttuynia)植物。在我國(guó)江西、江蘇、四川、云南、貴州等地有廣泛的野生和栽培資源分布。魚腥草是多年生草本植物,具地下有節(jié)莖、心型葉等形態(tài)特征[1]。魚腥草在我國(guó)有長(zhǎng)期做為普通食品食用的歷史[2-5]。其食用和加工方法多樣,可被全草食用[6-10]。同時(shí),魚腥草為我國(guó)傳統(tǒng)的藥食同源植物,在我國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中也被長(zhǎng)期使用。其藥性寒,味苦辛,入肝、肺二經(jīng),主治清熱解毒、排膿消癰、利尿通淋、抗感染等[11-13]。

魚腥草易吸收和富集土壤中鉛(Pb)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、鉻(Cr)、銅(Cu)等多種重金屬[14-16]。并且,魚腥草的這種吸收能力易受土壤環(huán)境因素的調(diào)節(jié)[17],如:施用檸檬酸可提高魚腥草對(duì)Pb、Zn、Cd和Cr的富集能力[18],施用EDTA可提高魚腥草對(duì)Pb、Zn、Cu和Cd的富集能力[19],施用硝態(tài)氮肥可使魚腥草體內(nèi)的Pb更易由根部向莖部轉(zhuǎn)移[20],根系微生物可促進(jìn)魚腥草將地下部分的Cd轉(zhuǎn)移到地上部[21],使用多效唑可增加魚腥草對(duì)Cr的富集能力[22]。這些屬性是魚腥草重要的生物學(xué)特性[23-24]。因此,土壤中的重金屬水平對(duì)魚腥草體內(nèi)的重金屬含量有很直接的相關(guān)性。魚腥草的這些生物學(xué)特征造成了其食用安全性方面的重大隱患。

在眾多的煤礦開采區(qū),野生和栽培魚腥草資源也很豐富。在客觀上,礦區(qū)的生態(tài)資源(包括地表植被、土壤環(huán)境和水文條件等)受到一定程度的污染,如土壤中重金屬含量超標(biāo)。形成礦區(qū)土壤重金屬超標(biāo)的主要原因包括:礦區(qū)中大量堆積在地表的煤矸石中重金屬及氟等有毒物質(zhì)不斷釋放進(jìn)入周邊的土壤;采礦廢水對(duì)礦石及圍巖具有較高的溶解性,加劇了礦石及圍巖中重金屬的溶出。廢水?dāng)y帶大量重金屬等有害物質(zhì)進(jìn)入礦區(qū)水體,最終進(jìn)入土壤。因此,產(chǎn)自礦區(qū)的魚腥草資源中重金屬及有害物質(zhì)的含量和食用安全性受到消費(fèi)者的關(guān)注。如果當(dāng)?shù)鼐用耖L(zhǎng)期食用這種受重金屬污染的魚腥草,可能導(dǎo)致重金屬的中毒。本文的研究目的在于以重金屬為指標(biāo)評(píng)估礦區(qū)魚腥草的安全風(fēng)險(xiǎn),對(duì)煤礦區(qū)所生長(zhǎng)的魚腥草進(jìn)行重金屬含量測(cè)定,評(píng)價(jià)其所受到的污染情況,對(duì)礦區(qū)作物的重金屬污染防范提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

野生魚腥草完整鮮植株收集自某煤礦區(qū)和對(duì)照區(qū)的不同地點(diǎn)。煤礦區(qū)指產(chǎn)煤作業(yè)區(qū)20公里半徑內(nèi)區(qū)域,對(duì)照區(qū)指距產(chǎn)煤作業(yè)區(qū)50公里半徑以外、100公里半徑以內(nèi)的區(qū)域。二者具有相同生態(tài)環(huán)境和土壤與氣候條件。取自礦區(qū)和對(duì)照區(qū)的樣品各6份。每份樣品鮮重500 g。用清水洗凈每棵植株的泥土,將每棵植株的地上部分(地上莖和葉)與地下部分(有節(jié)地下莖和根)分離并收集。將新鮮的植株片段在65 ℃熱風(fēng)下烘干至恒重(約4～5 h)。稱量干重,計(jì)算每份樣品的含水量。用咖啡磨將每份干燥的植物片段粉碎約30 s。粉碎物過80目篩。收集過篩粉末待測(cè)。

原子吸收分光光度計(jì)為SOLAAR MKII M6型 由Thermo公司提供;原子熒光光譜儀為 AF-610A型 由北京瑞利分析儀器公司提供;四極桿電感耦合等離子體質(zhì)譜儀為7900型 由安捷倫公司提供。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

在本項(xiàng)研究中,所有重金屬檢測(cè)采用已經(jīng)頒布的國(guó)標(biāo)方法。計(jì)算每個(gè)地區(qū)采集樣品檢測(cè)結(jié)果的平均值和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)。

鉛的檢測(cè)采用GB 5009.12-2010(第一法)方法,檢出限為0.005 mg/kg。

銅的檢測(cè)采用GB/T 5009.13-2003(第一法)方法,檢出限為0.005 mg/kg。

鎘的檢測(cè)采用GB 5009.15-2014方法,檢出限為0.001 mg/kg。

鉻(6價(jià))的檢測(cè)采用GB 5009.123-2014方法,檢出限為0.001 mg/kg。

鎳的檢測(cè)采用GB/T 5009.138-2003(第一法)方法,檢出限為0.01 mg/kg。

砷的檢測(cè)包括無機(jī)砷和總砷的檢測(cè),采用了GB/T 5009.11-2003(第一法)中的方法,檢出限為0.010 mg/kg。有機(jī)砷含量值以總砷與無機(jī)砷檢測(cè)值的差計(jì)。

總汞的檢測(cè)采用了GB/T 5009.17-2003(第一法)方法,檢出限為0.005 mg/kg。

鋁的檢測(cè)采用GB/T 23374-2009(第一法)方法,檢出限為0.05 mg/kg。

2 結(jié)果與分析

2.1 鉛

圖1為兩區(qū)樣品中鉛含量的平均值比較。圖1顯示:魚腥草植株地上部分的鉛含量明顯高于其地下部分。據(jù)報(bào)道,魚腥草體內(nèi)鉛累積與土壤理化性質(zhì)存在一定的相關(guān)性,尤其以地下莖的關(guān)系最為明顯,經(jīng)過相關(guān)性分析,R值可達(dá)0.578[17]。據(jù)此判斷,礦區(qū)土壤中鉛水平略低于非礦區(qū)對(duì)照,但只有獲得兩地區(qū)土壤中鉛含量的數(shù)據(jù)比較后才能做出正確的結(jié)論,由于經(jīng)費(fèi)所限,該項(xiàng)工作仍在計(jì)劃中。與對(duì)照區(qū)樣品相比,礦區(qū)魚腥草植株地上和地下部分樣品的鉛含量均略低。其原因可能有兩種:一種是植株本身的鉛載荷量已達(dá)到上限。同樣,這種判斷也需要進(jìn)一步的研究來證實(shí);另一種是調(diào)節(jié)鉛在魚腥草體內(nèi)鉛含量的因素很多。魚腥草對(duì)Pb的吸收與土壤pH、陽(yáng)離子交換量(CEC)及有機(jī)質(zhì)呈極顯著負(fù)相關(guān),與速效磷呈極顯著正相關(guān)[17-20]。由于礦區(qū)生態(tài)環(huán)境中存在的調(diào)節(jié)Pb吸收的因子種類和數(shù)量未見報(bào)道,故在此還不能做出最終判斷。

圖1 各區(qū)植物鉛含量平均值比較Fig.1 Comparison of the average amount of Pb in plants from different fields

2.2 銅

圖2為各地區(qū)樣品中銅含量的平均值比較。圖2顯示:對(duì)照區(qū)植株地下部分的銅含量明顯高于其地上部分。礦區(qū)植株的情況剛好相反,其原因有待進(jìn)一步探明。與對(duì)照區(qū)樣品相比,礦區(qū)植株地上部分銅含量高出約兩倍,地下部分樣品銅含量大致持平。有可能是由于植株地下部分的銅吸收達(dá)到飽和后再向地上部分轉(zhuǎn)移。這說明銅在礦區(qū)植株地上部分中積累顯著,受到礦區(qū)環(huán)境影響。

圖2 各區(qū)植物銅含量平均值比較Fig.2 Comparison of the average amount of Cu in plants from different fields

2.3 鎘

圖3為各地區(qū)樣品中鎘含量的平均值比較。圖3顯示:與對(duì)照區(qū)樣品相比,礦區(qū)植株地上部分鎘含量均高出約一倍,地下部分樣品的鎘含量高出約二倍。這說明鎘在礦區(qū)魚腥草植株中的積累有顯著增加。其地下部分中鎘的積累受礦區(qū)環(huán)境影響更大,增幅更高。由于鎘在魚腥草體內(nèi)的轉(zhuǎn)移調(diào)節(jié)機(jī)制未見報(bào)道,故形成這一現(xiàn)象的原因需進(jìn)一步的研究來證明。綜合地上和地下部分鎘含量的增幅,可以認(rèn)為礦區(qū)生態(tài)環(huán)境導(dǎo)致了魚腥草中鎘含量的增加。

圖3 各區(qū)植物鎘含量平均值比較Fig.3 Comparison of the average amount of Cd in plants from different fields

2.4 鉻

如上所述,本項(xiàng)研究中測(cè)定的鉻是6價(jià)鉻。圖4為各地區(qū)樣品中鉻含量的平均值比較。圖4顯示:魚腥草植株地下部分的鉻含量高于地上部分的鉻含量。與對(duì)照區(qū)樣品相比,礦區(qū)植株地上部分的鉻含量增加了近4倍,地下部分的鉻含量增加了1倍多。綜合地上和地下部分鉻含量的增幅,可以認(rèn)為礦區(qū)生態(tài)環(huán)境導(dǎo)致了魚腥草中鉻含量的增加。

圖4 各區(qū)植物鉻含量平均值比較Fig.4 Comparison of the average amount of Cr in plants from different fields

2.5 鎳

圖5為各地區(qū)樣品中鎳含量的平均值比較。圖5顯示:與對(duì)照區(qū)的樣品相比,礦區(qū)植株地上部分鎳含量增加近三倍,地下部分中鎳含量也有顯著增加。地上部分鎳含量增幅更大。由于鎳在魚腥草體內(nèi)的轉(zhuǎn)移調(diào)節(jié)機(jī)制未見報(bào)道,故形成這一現(xiàn)象的原因需進(jìn)一步的研究來證實(shí)。綜合地上和地下部分鎳含量的增幅,可以認(rèn)為礦區(qū)生態(tài)環(huán)境導(dǎo)致了魚腥草中鎳含量的增加。

圖5 各區(qū)植物鎳含量平均值比較Fig.5 Comparison of the average amount of Ni in plants from different fields

2.6 鋁

圖6為各地區(qū)樣品中鋁含量的平均值比較。圖6顯示:與對(duì)照區(qū)樣品相比,礦區(qū)植株地上部分的鋁含量增加了四倍多,地下部分的鋁含量增加近一倍。其中地上部分中鋁的積累增幅更大。由于鋁在魚腥草體內(nèi)的轉(zhuǎn)移調(diào)節(jié)機(jī)制未見報(bào)道,故形成這一現(xiàn)象的原因需進(jìn)一步的研究來證實(shí)。綜合地上和地下部分鋁含量的增幅,可以認(rèn)為礦區(qū)生態(tài)環(huán)境導(dǎo)致了魚腥草中鋁含量的增加。

圖6 各區(qū)植物鋁含量平均值比較Fig.6 Comparison of the average amount of Al in plants from different fields

2.7 砷

圖7為各地區(qū)樣品中總砷、無機(jī)砷和有機(jī)砷含量的平均值比較。圖7顯示:與對(duì)照區(qū)的樣品相比,礦區(qū)植株地上部分的總砷、無機(jī)砷和有機(jī)砷含量均略低,地下部分中無機(jī)砷含量低一倍多,有機(jī)砷含量低約九倍,總砷含量低兩倍多,降幅顯著。目前未見礦區(qū)土壤中砷含量和調(diào)節(jié)吸收因子的報(bào)道,故其原因需要進(jìn)一步的研究證實(shí)。來自兩區(qū)的樣品檢測(cè)結(jié)果比較顯示砷在植株體內(nèi)分布也發(fā)生變化。對(duì)照區(qū)樣品:地下部分含量>地上部分含量;礦區(qū)樣品:地上部分含量>地下部分含量。其中以有機(jī)砷分布變化幅度最大。由于未見植株體內(nèi)調(diào)節(jié)砷分布因子的報(bào)道,故其原因需要進(jìn)一步的研究探明。

圖7 各區(qū)樣品總砷、無機(jī)砷和有機(jī)砷含量平均值比較Fig.7 Comparison of the average amount of total As,inorganic As and organic As in different parts from different fields

2.8 汞

表1 植株重金屬含量與國(guó)標(biāo)限量比較Table 1 Heavy metal amount comparison of plants with the maximum limits of national standards

注:*樣品為油脂;**樣品為面食制品;***樣品為蔬菜罐頭。圖8為各地區(qū)樣品中總汞含量的平均值比較。圖8顯示:魚腥草地上部分的總汞含量明顯高于其地下部分。與對(duì)照區(qū)的樣品相比,礦區(qū)植株地上部分總汞的含量有顯著增加,地下部分的總汞含量與對(duì)照組的基本持平。綜合地上和地下部分總汞含量的增幅,可以認(rèn)為礦區(qū)生態(tài)環(huán)境導(dǎo)致了魚腥草中總汞含量的增加。

圖8 各區(qū)樣品總汞含量平均值Fig.8 Comparison of the average amount of total Hg in different parts from different fields

2.9 魚腥草中重金屬含量與國(guó)標(biāo)限量的比較

根據(jù)各樣品含水量,計(jì)算各樣品干物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù),折算其鮮重中重金屬的含量,與GB 2762-2012《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)-食品中污染物限量》等國(guó)標(biāo)中的重金屬限量標(biāo)準(zhǔn)比較,結(jié)果詳見表1。

表1顯示魚腥草植株富集鉛的能力確實(shí)較強(qiáng),兩區(qū)的植株均處于鉛超標(biāo)的狀態(tài),其食品安全性存在顯見的風(fēng)險(xiǎn);雖然礦區(qū)環(huán)境增加了其中的鎘富集水平,但來自兩區(qū)的植株中鎘的富集水平均未超過國(guó)標(biāo)限量;礦區(qū)植株地上和地下部分中鉻的含量均已明顯超標(biāo),且礦區(qū)生態(tài)環(huán)境大幅提升了植株體內(nèi)鉻的積累水平。已經(jīng)證明:六價(jià)鉻具有較強(qiáng)的毒性。進(jìn)入體內(nèi)后一般會(huì)囤積在肝和腎臟,以慢性毒性為主,逐漸導(dǎo)致臟器衰竭;由于國(guó)標(biāo)中的限量是針對(duì)油脂的,在未知食物暴露量的前體下,魚腥草中的鎳含量與國(guó)標(biāo)限量不具可比性;來自兩區(qū)的植株中總砷水平均未超標(biāo);兩區(qū)植株中總汞的含量均未超標(biāo);由于國(guó)標(biāo)中的限量是針對(duì)面食制品的,在未知食物暴露量的前體下,植株中鋁的含量與國(guó)標(biāo)限量不具可比性;兩區(qū)植株體內(nèi)銅的含量均未超標(biāo)。

3 結(jié)論

魚腥草在生理上具有富集重金屬的生物學(xué)特性。本項(xiàng)研究的結(jié)果表明:來自礦區(qū)和對(duì)照區(qū)的魚腥草地上和地下部分的鉛含量均超過國(guó)標(biāo)限量。因此,鉛可以被認(rèn)為對(duì)魚腥草食用安全性的重要風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí),礦區(qū)生態(tài)環(huán)境大幅提升了魚腥草體內(nèi)鉻的積累水平,來自礦區(qū)植株的地上和地下部分中鉻的含量均已超過國(guó)標(biāo)限量。此外,來自礦區(qū)魚腥草可食部分中的鎘、汞含量雖未超過相關(guān)國(guó)標(biāo)限量,但均高于對(duì)照樣區(qū)樣品。鎳、鋁雖然在國(guó)標(biāo)中的限量針對(duì)特類食品，但來自礦區(qū)的魚腥草可食部分含量也高于對(duì)照樣區(qū)樣品。因此,可以認(rèn)為:礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境導(dǎo)致魚腥草體內(nèi)的一些重金屬含量升高,降低了其食用安全性。

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Heavy metal determination ofHouttuyniacordataThunberg from coal mining fields

LI Na,SU Jie,HUI Bo-di*,GONG Ping

(Department of food science,college of applied arts & science,Beijing Union University,Beijing 100191,China)

HeavymetalcontentsinediblepartofHouttuynia cordataThunbincoalmineareaweredetectedbynationalstandardmethod,withHouttuynia cordataThunbsamplesinnon-miningareausedascontrol.TheresultsshowedthatthecontentofCd,Cr,Ni,AlandHgintheediblepartoftheplantfromcoalminingfieldswerehigherthanthatincontrolsamples.ThecontentofPbandCrintheediblepartsofHouttuynia cordataThunbincoalminingfieldsexceededthenationalstandardlimit.TheecologicalenvironmentincoalminingareahadanegativeeffectonheavymetalcontentinHouttuynia cordata,whichincreasedfoodsafetyriskofHouttuynia.

Houttuynia cordataThunberg;coalminingfield;heavymetal

2016-04-08

李娜(1976-)，女，碩士，講師，研究方向：環(huán)境史，E-mail:lina1@buu.edu.cn 。

*通訊作者:惠伯棣(1959-)，男，博士，教授，研究方向:食品科學(xué)，E-mail：bodi_hui@buu.edu.cn。

2013國(guó)家社科基金(13CZS059)。

TS207.3

A

1002-0306(2016)21-0309-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.21.051