不同品種蔬菜重金屬污染評價和富集特征研究

鄒素敏，杜瑞英，文典，王富華*，張衛(wèi)杰，管頤雯

1. 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品公共監(jiān)測中心，廣東 廣州 510640；2. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430070；3. 農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測與評價重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（廣州），廣東 廣州 510640

不同品種蔬菜重金屬污染評價和富集特征研究

鄒素敏1,2,3，杜瑞英1,3，文典1,3，王富華1,2,3*，張衛(wèi)杰1,2,3，管頤雯1,2,3

1. 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品公共監(jiān)測中心，廣東 廣州 510640；2. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430070；3. 農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測與評價重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（廣州），廣東 廣州 510640

運(yùn)用單因子污染指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法，并通過因子分析和變異系數(shù)分析對17種不同的蔬菜品種進(jìn)行了重金屬污染評價和富集特征研究，以期在保證蔬菜安全生產(chǎn)的前提下為耕地資源的充分利用提供合理的建議。重金屬污染評價結(jié)果表明，17個蔬菜品種中，污染程度處于安全的有4種：水東紅燈籠脆甜芥菜（Brassica juncea (L.) Czern. et Coss.）、大坪鋪大肉包心芥菜（Brassica juncea (L.) Czern. et Coss）、大坪鋪中遲熟包心芥菜（Brassica juncea (L.) Czern. et Coss.）、南畔洲遲蘿卜（Raphanus sativus）；警戒線的有8種：四九31號油青甜菜心（Brassica campestris L. ssp.chinensis var. utilis Tsen et Lee）、70 d油菜心（Brassica campestris L. ssp.chinensis var.utilis Tsen et Lee）、31號甜菜心（Brassica campestris L. ssp.chinensis var.utilis Tsen et Lee）、玉兔5號青梗小白菜（Brassica pekinensis Rupr.），如意快菜（Brassica pekinensis Rupr.）、北京小雜56（Brassica pekinensis Rupr.）、荷蘭豆（Pisum sativum）、短葉13號白蘿卜（Raphanus sativus）；輕度污染的有2種：60 d油菜心（Brassica campestris L. ssp.chinensis var. utilis Tsen et Lee）、毛豆（Glycine max）；中度污染的有2種：全年抗熱油麥菜（Lactuca sativa var longifoliaf Lam.）、特選青梗莙荙菜（Beta vulgaris L.），重度污染的有1種：芫荽（Coriandrum sativum L.）。處于安全范圍內(nèi)的4種蔬菜品種可以作為該農(nóng)田蔬菜安全生產(chǎn)的優(yōu)選品種。因子分析表明，Cd是造成該批蔬菜重金屬污染的主要因子。通過對該批蔬菜富集特征進(jìn)行研究：不同品種蔬菜對Cr的富集差異較大，Cd次之，Pb、Hg和As則相對較小。17種蔬菜品種中，對Cr、Cd、Pb的富集系數(shù)最小的是蘿卜1（南畔洲遲蘿卜）；對As富集系數(shù)最小的是芥菜1（精選水東紅燈籠脆甜芥菜）；對Hg富集系數(shù)最小的則有多種蔬菜，包括2種豆類（荷蘭豆、毛豆）和2種蘿卜（南畔遲蘿卜、短葉13號白蘿卜）。以上結(jié)果可以作為重金屬低積累型蔬菜品種篩選的一個依據(jù)。

蔬菜；重金屬；污染評價；富集特征

《中國居民膳食指南(2016)》指出蔬菜水果是平衡膳食的重要組成部分，推薦餐餐有蔬菜，保證每天攝入300~500 g蔬菜，深色蔬菜應(yīng)占1/2。隨著人們生活質(zhì)量的提高以及對膳食營養(yǎng)的重視，每年蔬菜的消費(fèi)量都在逐年增加（中華人民共和國國家發(fā)展改革委員會，2012）。眾所周知，土壤環(huán)境質(zhì)量與蔬菜安全生產(chǎn)密切相關(guān)，然而隨著中國工業(yè)化、城市化進(jìn)程的不斷加快，目前的土壤環(huán)境狀況并不樂觀，尤其是耕地土壤重金屬污染問題日益突出（樊霆等，2013；宋偉等，2013），因此蔬菜安全生產(chǎn)也越來越受到人們的重視。如何充分利用有限的耕地資源，在重金屬含量達(dá)到國家相關(guān)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的臨界值或者是處于超標(biāo)狀態(tài)的農(nóng)田土壤上，選擇性種植對重金屬富集能力低的蔬菜種類，對保障蔬菜安全生產(chǎn)、擴(kuò)大蔬菜的種植面積具有重要意義。

蔬菜對于重金屬的吸收和積累一直都是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問題（Al-Jassir et al.，2005；Demirezen et al.，2006；Arora et al.，2008；Han et al.，2008）。劉維濤等（2009）通過研究不同大白菜Brassica pekinensis對鉛積累與轉(zhuǎn)運(yùn)的品種差異，發(fā)現(xiàn)15種大白菜地上部Pb含量存在顯著品種差異（P<0.05），根據(jù)地上部Pb含量、轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)、耐性等指標(biāo)評價，篩選出第一春寶作為Pb低積累潛力大的白菜品種。韓峰等（2014）通過對Cd、Hg、Pb、As超標(biāo)的土壤上12種蔬菜品種中的重金屬含量進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在As、Pb含量超標(biāo)的耕地上，這12類蔬菜均可種植；在Cd含量超標(biāo)的耕地上，建議種植胡蘿卜Daucus carrot、芹菜Apium graveolens、茄子Solanum melongena、豇豆Vigna unguiculata、萵苣Lactuca sativa和絲瓜Luffa aegyptiaca；在Hg含量超標(biāo)的土壤上，建議種植豇豆、棒豆和辣椒Capsicum annuum。Liu et al.（2010）通過盆栽實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在不同Cd添加量下40種大白菜地上部Cd含量存在顯著差異（P<0.05），并以此篩選出了重金屬低積累型大白菜品種。以上這些研究都表明了在重金屬含量超標(biāo)的土壤上篩選出安全型蔬菜品種的可行性。本研究選取具有代表性的重金屬污染地塊開展試驗(yàn)，并根據(jù)當(dāng)?shù)厝说南M(fèi)習(xí)慣選取17種不同的蔬菜品種進(jìn)行研究，同時為了更好地反映復(fù)合重金屬對蔬菜重金屬污染和富集差異的影響，特選取砷（As）、汞（Hg）、鉛（Pb）、鎘（Cd）和鉻（Cr）作為分析對象，旨在在不超出蔬菜重金屬污染安全閾值的前提下，篩選出重金屬低積累型的蔬菜品種，這對于充分利用耕地資源和從源頭上保障蔬菜安全生產(chǎn)具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和樣品采集

大寶山礦區(qū)位于廣東省北部，地處廣東曲江、翁源兩縣交界處，長年的開采使得礦區(qū)生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重惡化，重金屬污染問題尤為突出（陳家棟等，2012；陳三雄等，2014）。在對大寶山礦區(qū)周邊農(nóng)田土壤重金屬污染調(diào)查和風(fēng)險(xiǎn)評估的基礎(chǔ)上，選取代表該區(qū)域重金屬污染水平的農(nóng)田，開展試驗(yàn)。于2015年9月種植1種莙荙菜（Beta vulgaris L.）——特選青梗莙荙菜；1種油麥菜（Lactuca sativa var longifoliaf. Lam）——全年抗熱油麥菜；1種芫荽（Coriandrum sativum L.）——芫荽；4種菜心（Brassica campestris L. ssp. chinensis var. utilis Tsen et Lee）——四九31號油青甜菜心、60 d油菜心、31號甜菜心、70 d油菜心；3種芥菜（Brassica juncea (L.) Czern. et Coss.）——精選水東燈籠脆甜芥菜、大坪鋪大肉包心芥菜、大坪鋪中遲熟包心芥菜；2種豆類——荷蘭豆（Pisum sativum）、毛豆（Glycine max）；2種白蘿卜（Raphanus sativus）——南畔洲遲蘿卜、短葉13號白蘿卜；3種白菜（Brassica pekinensis Rupr.）——玉兔5號青梗小白菜、如意快菜、北京小雜56；共17種（類）蔬菜（表2）。每個小區(qū)面積為2 m×1 m，小區(qū)間間隔1 m，各品種按完全隨機(jī)排列，每個小區(qū)3個重復(fù)。施肥及田間管理完全按照當(dāng)?shù)氐姆N植習(xí)慣，并于11月上旬采用5點(diǎn)采樣法采集土壤和蔬菜樣品。土壤樣品采集深度為0~20 cm，混合后裝于塑料袋；蔬菜樣品主要采集其可食性部分，混合后裝入塑料袋，整個采樣過程沒有與金屬工具接觸。

1.2 樣品處理與分析

采集的土壤樣品置于干燥通風(fēng)處自然晾干，混勻后分別過20目篩和100目篩保存待測。蔬菜樣品先以自來水沖洗干凈，再用去離子水洗3次，然后用濾紙吸干表面多余水分，最后用打樣機(jī)均勻打碎，裝入自封袋保存于冰箱待測。

分析測試的重金屬元素主要包括As、Hg、Pb、Cd、Cr，As、Hg全量的測定采用原子熒光光度法，分別參照《食品衛(wèi)生檢驗(yàn)方法理化部分》中的GB/T5009.11—2003和GB/T5009.17—2003；Pb、Cd和Cr全量的測定采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法，參照標(biāo)準(zhǔn)為《中華人民共和國出入境檢驗(yàn)檢疫行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》（SN/T0448—2011）。Pb和Cd有效態(tài)的測定參照GB/T 23739—2009土壤質(zhì)量有效態(tài)鉛和鎘的測定（原子吸收法），Cr和Hg有效態(tài)的測定參照《福建省農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染分類標(biāo)準(zhǔn)》（DB35/T 859—2008）附錄B土壤有效鉻的測定；As的測定參照《福建省農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染分類標(biāo)準(zhǔn)》（DB35/T 859—2008）附錄C土壤有效砷的測定。土壤分析過程參照國家標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品[GBW07453（GSS-24）]進(jìn)行分析質(zhì)量控制。蔬菜分析過程中參照國家標(biāo)準(zhǔn)蔬菜樣品[GBW10015（GSB-6）]進(jìn)行分析質(zhì)量控制。

1.3 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Microsoft Excel 2007和SPSS 18.0軟件對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

1.4 蔬菜重金屬污染評價

蔬菜重金屬污染評價方法采用單因子污染指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法（李如忠等，2013；楊晶等，2014）。

單因子污染指數(shù)法計(jì)算公式：

式中，Pi為單因子污染指數(shù)；Ci為蔬菜中重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)，單位為mg·kg-1，以鮮重計(jì)；Si為重金屬污染物限量標(biāo)準(zhǔn)，單位為mg·kg-1；每種重金屬在不同蔬菜中的限量標(biāo)準(zhǔn)參照食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)《食品中污染物限量》（GB 2762—2012）。

綜合污染指數(shù)法計(jì)算公式：

式中，P為重金屬污染綜合指數(shù)；(Ci/Si)max為單因子污染指數(shù)最大的值；(Ci/Si)ave為各單因子污染指數(shù)的平均值。

2 結(jié)果

2.1 土壤重金屬含量

分別對各小區(qū)進(jìn)行采樣，測定結(jié)果表明各小區(qū)土壤重金屬全量及有效態(tài)差異不顯著（P>0.05），故該區(qū)域土壤重金屬含量值以各小區(qū)土壤重金屬含量的平均值表示。如表1所示，以國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)（GB15618—1995）作為參照，土壤中5種重金屬As、Hg、Cr、Cd、Pb全量值分別是國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)（GB15618—1995）的0.875、0.900、0.373、2.863和0.305倍，只有Cd的含量超過了國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)，這與許多前人對大寶山礦區(qū)土壤重金屬污染調(diào)查的結(jié)果基本一致，均表現(xiàn)出Cd污染比較突出（許超等，2007；鄭佳佳等，2008；陳三雄等，2014）。曾希柏等（2007）對當(dāng)前中國菜地土壤重金屬含量的一項(xiàng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果也表明了中國菜地土壤中重金屬含量以Cd的超標(biāo)率較高，所有樣本中Cd超標(biāo)率達(dá)24.1%；由此可見菜地土壤重金屬Cd污染是蔬菜安全生產(chǎn)的最大威脅。

目前多以采用化學(xué)浸提法得到的可提取態(tài)來表征土壤重金屬有效性，由于土壤中有效態(tài)的重金屬元素易于轉(zhuǎn)化和遷移，最容易被農(nóng)作物吸收利用而進(jìn)入食物鏈。由于同一土壤中不同種類重金屬可提取態(tài)可能會存在數(shù)量級上的差異，因此一些研究采用土壤重金屬可提取態(tài)系數(shù)來表征不同種類土壤重金屬“有效性”的強(qiáng)弱（楊軍等，2005）。從表1可知，在本試驗(yàn)土壤中Cd的可提取態(tài)系數(shù)比較大（0.610），Pb（0.196）和As（0.216）的可提取態(tài)系數(shù)其次，Hg（0.001）和Cr（0.004）的可提取態(tài)系數(shù)則相對比較小。研究表明土壤重金屬有效性除與重金屬全量有關(guān)外，土壤pH值、氧化還原電位、土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤微生物類群，作物種類和耕作方式等也會對土壤重金屬有效性產(chǎn)生影響（丁琮等，2012；王凌等，2011），該區(qū)農(nóng)田土壤pH值為4.67，呈酸性；土壤有機(jī)質(zhì)含量為30.19 g·kg-1，由于土壤有機(jī)質(zhì)能與重金屬形成具有不同化學(xué)和生物學(xué)穩(wěn)定性的物質(zhì)，因此它能影響重金屬在土壤中的遷移和轉(zhuǎn)化，進(jìn)而影響重金屬生物有效性。

2.2 蔬菜重金屬污染評價

以《食品中污染物限量》標(biāo)準(zhǔn)（GB2762—2012）作為參照（表3），根據(jù)單因子污染指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法的判定標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)Pi≤1時，表示蔬菜未受污染；Pi>1時，表示蔬菜受到污染。P≤0.7為安全等級，0.73.0為重度污染（陳三雄等，2014；李如忠等，2013）對不同蔬菜重金屬污染進(jìn)行評價。從表4可知，同種蔬菜的不同重金屬單因子污染指數(shù)不同，不同種蔬菜品種的同種重金屬的單因子污染指數(shù)也不同，這是由土壤污染狀況和蔬菜本身的品種差異共同決定的。根據(jù)單因子污染指數(shù)法的判定標(biāo)準(zhǔn)，各蔬菜品種均未受到重金屬As、Hg、Cr的污染，然而受到重金屬Cd污染的蔬菜品種達(dá)到了64.7%，受重金屬Pb污染的蔬菜品種為11.8%，出現(xiàn)這種結(jié)果的原因可能與土壤中各重金屬含量分布有一定的聯(lián)系。表1表明土壤Pb未超標(biāo)，但是在表4中受重金屬Pb污染的蔬菜品種卻達(dá)到了11.8%，這是由于不同蔬菜品種對重金屬的選擇性吸收和積累作用引起的，此外也反映了安全的土壤并不一定會生產(chǎn)出安全的蔬菜，為了確保蔬菜的安全生產(chǎn)，找到各個蔬菜品種的重金屬污染安全閾值才是關(guān)鍵所在。根據(jù)綜合污染指數(shù)法的判定標(biāo)準(zhǔn)，除了芥菜1（水東紅燈籠脆甜芥菜）、芥菜2（大坪鋪大肉包心芥菜）、芥菜3（大坪鋪中遲熟包心芥菜）、蘿卜1（南畔洲遲蘿卜）在安全線以內(nèi)，所檢測的其他品種蔬菜均受到不同程度的重金屬污染。在這17個蔬菜品種中污染程度處于安全范圍的有4種（水東紅燈籠脆甜芥菜、大坪鋪大肉包心芥菜、大坪鋪中遲熟包心芥菜、南畔洲遲蘿卜），警戒線的有8種（四九31號油青甜菜心、70天油菜心、31號甜菜心、玉兔5號青梗小白菜、如意快菜、北京小雜56、荷蘭豆、短葉13號白蘿卜），輕度污染的有2種（油菜60天菜心種、毛豆），中度污染的有2種（全年抗熱油麥菜、特選青梗莙荙菜），重度污染的有1種（芫荽）。其中，芫荽受污染程度最為嚴(yán)重，綜合污染指數(shù)為3.339，單因子污染指數(shù)PCd>PPb>PHg>PAs>PCr，且PCd為4.609>1，因此芫荽主要受到Cd污染，且其PCd、PAs、PHg都明顯大于其他蔬菜品種。

表1 土壤中重金屬含量Table 1 Contents of heavy metals in soils

表2 蔬菜品種名稱Table 2 The name of vegetables

表3 蔬菜中各重金屬限量標(biāo)準(zhǔn)Table 3 The evaluation standard of heavy metal in vegetables

表4 蔬菜重金屬污染評價Table 4 Evaluation of Vegetables heavy metal pollution

為了更好地說明這5種重金屬元素對該批蔬菜重金屬污染的貢獻(xiàn)率水平，進(jìn)一步反映該批蔬菜各重金屬污染程度的高低。采用因子分析法對該批蔬菜各重金屬單因子污染指數(shù)進(jìn)行分析。具體分析過程為：首先盡可能地提取各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)以較全面地反映各重金屬元素污染信息，從表4的重金屬污染評價結(jié)果中選取重金屬單項(xiàng)污染指數(shù)的均值、均值的標(biāo)準(zhǔn)誤、標(biāo)準(zhǔn)差、最小值、最大值、25%分位點(diǎn)、50%分位點(diǎn)和75%分位點(diǎn)組成蔬菜各重金屬污染程度比較的原始分析矩陣，然后運(yùn)用SPSS對所篩選的原始分析矩陣進(jìn)行因子分析。在因子分析過程中先通過主成分法抽取公因子，然后通過回歸方法最終得出各種金屬元素的因子得分狀況。由于第一主因子的貢獻(xiàn)率就達(dá)到了99.76%，代表原始指標(biāo)99.76%的信息。因此，只用各重金屬元素在第一主因子中的得分狀況就能反映各重金屬元素對該批蔬菜樣品污染的貢獻(xiàn)水平，具體結(jié)果如表5所示。由表5可知，各重金屬元素在該批蔬菜樣品重金屬污染中的貢獻(xiàn)水平為Cd>Pb>Cr>Hg>As，則5種重金屬對該批蔬菜的影響以Cd的污染程度最高，貢獻(xiàn)率最大；Pb的貢獻(xiàn)率次之；Cr、Hg和As的貢獻(xiàn)率相對比較小，污染程度也低。

2.3 不同品種蔬菜對重金屬的富集特征

富集系數(shù)是植物體內(nèi)某種重金屬元素含量與土壤中同種重金屬元素含量的比值，它反映了植物對土壤重金屬元素的富集能力的大小，在與重金屬污染相關(guān)的一些研究中一般都會用富集系數(shù)作為品種篩選的依據(jù)。表6表明該批蔬菜可食用部位對所生長土壤中5種重金屬的富集情況，從均值結(jié)果來看，該批蔬菜對不同重金屬富集能力的大體趨勢是Cd>Hg>Pb>Cr>As，但如果想要反映各重金屬生物活性情況，就還需要在保證土壤中各種重金屬有效態(tài)含量基本一致的情況下對該批蔬菜富集系數(shù)展開進(jìn)一步的深入研究。從變異系數(shù)來看，不同種蔬菜對同種重金屬富集的變異性表現(xiàn)為對Cr的富集差異較大，Cd次之，Pb、Hg和As則相對較小，這是由各個重金屬在土壤-植物系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化特性決定的。在該批蔬菜中芫荽對重金屬As、Hg、Cd的富集系數(shù)都是最大的，其中，對Cd的富集系數(shù)達(dá)到了1.07311；而對Cr和Pb富集系數(shù)最大的是荷蘭豆；蘿卜1（南畔洲遲蘿卜）對Cr、Cd、Pb的富集系數(shù)都是最小的；對As富集系數(shù)最小的是芥菜1（精選水東紅燈籠脆甜芥菜）；對Hg富集系數(shù)最小的則有多種蔬菜，包括2種豆類（荷蘭豆，毛豆）和2種蘿卜（南畔遲蘿卜，短葉13號白蘿卜）。研究表明蔬菜中各重金屬含量除了與蔬菜本身的生理特性和遺傳因素有關(guān)外還與各重金屬在土壤-作物系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化特點(diǎn)有關(guān)（劉霞等，2002；鄒日等2011），因此不同種蔬菜品種對同種重金屬的富集狀況不同，同種蔬菜品種對不同種重金屬的富集狀況也有可能不同。

表6 蔬菜對于各重金屬的富集系數(shù)Table 6 Heavy metals enrichment factor of different vegetables

表5 蔬菜中各重金屬元素污染程度Table 5 The contribution of different heavy metals in vegetables pollution

3 討論

本研究17種蔬菜品種中，芫荽受污染程度最為嚴(yán)重，且其PCd、PAs、PHg都明顯大于其他蔬菜品種，馬建軍等（2013）對秦皇島市售葉菜類蔬菜中重金屬含量狀況的研究表明，芫荽的重金屬超標(biāo)率達(dá)到了100%，由此可知，芫荽對重金屬的積累特性是有別于其他蔬菜品種的，其中機(jī)理有待進(jìn)一步研究。芥菜1（水東紅燈籠脆甜芥菜）、芥菜2（大坪鋪大肉包心芥菜）、芥菜3（大坪鋪中遲熟包心芥菜）、蘿卜1（南畔洲遲蘿卜）這4個蔬菜品種在安全范圍之內(nèi)，因此針對該農(nóng)田土壤污染情況，在保證蔬菜安全生產(chǎn)并發(fā)揮土壤最大利用價值的前提下，建議種植這4類蔬菜品種。對該批蔬菜單因子污染指數(shù)進(jìn)行因子分析以反映該批蔬菜各重金屬污染程度的高低，結(jié)果表明該批蔬菜中Cd的污染程度較高，Pb的污染程度次之；Cr、Hg和As的污染程度相對低，因此Cd是造成該批蔬菜重金屬污染的主要因子。一些研究表明，葉菜類蔬菜對重金屬Cd具有較強(qiáng)的吸收積累能力，即使在土壤Cd含量不超標(biāo)的前提下，某些葉菜品種也有可能出現(xiàn)Cd含量超標(biāo)情況（姚會敏等，2006；江解增等，2006）。由于本研究17種蔬菜品種中有13種屬于葉菜類，推測這可能是該批蔬菜鎘污染程度高的原因之一。

對該批蔬菜富集特征進(jìn)行研究，結(jié)果表明同種蔬菜對不同種重金屬的富集能力不同，不同種蔬菜對同種重金屬的富集能力也不同，這是由于蔬菜本身的生理特性和各重金屬在土壤-蔬菜系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律共同決定的。本研究17種蔬菜中，對Cr、Cd、Pb的富集系數(shù)最小的是蘿卜1（南畔洲遲蘿卜）；對As富集系數(shù)最小的是芥菜1（精選水東紅燈籠脆甜芥菜）；對Hg富集系數(shù)最小的則有多種蔬菜，包括2種豆類（荷蘭豆、毛豆）和2種蘿卜（南畔遲蘿卜、短葉13號白蘿卜）。一定程度上，以上結(jié)果均可以作為重金屬低積累型蔬菜品種篩選的一個依據(jù)，然而對于這幾種蔬菜品種安全生產(chǎn)的土壤重金屬含量閾值還有待展開進(jìn)一步的研究，可以通過分析其與土壤重金屬含量的相關(guān)性，并擬合方程來確定這幾種蔬菜安全生產(chǎn)的土壤重金屬含量閾值。

4 結(jié)論

（1）本研究農(nóng)田土壤中只有Cd的含量超過了國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)，在該批蔬菜中也只有重金屬Cd含量的平均值超過了食品中污染物的限量標(biāo)準(zhǔn)，其他重金屬含量平均值及含量范圍均在限量標(biāo)準(zhǔn)可接受范圍內(nèi)。

（2）在17個蔬菜品種中，安全的有4種（水東紅燈籠脆甜芥菜、大坪鋪大肉包心芥菜、大坪鋪中遲熟包心芥菜、南畔洲遲蘿卜），污染程度處于警戒線的有8種（四九31號油青甜菜心、70 d油菜心，31號甜菜心、玉兔5號青梗小白菜、如意快菜、北京小雜56、荷蘭豆、短葉13號白蘿卜），輕度污染的有2種（油菜60 d菜心種、毛豆），中度污染的有2種（全年抗熱油麥菜、特選青梗莙荙菜），重度污染的有1種（芫荽），建議在發(fā)揮該區(qū)域農(nóng)田土壤最大利用價值的基礎(chǔ)之上，種植4種在安全范圍內(nèi)的蔬菜品種，從而最大程度地降低人體所面臨的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)。

（3）該批蔬菜中Cd的污染程度較高，Pb的污染程度次之；Cr、Hg和As的污染程度相對低，因此Cd是造成該批蔬菜重金屬污染的主要因子。

（4）該批蔬菜對不同重金屬元素富集能力的大體趨勢是Cd>Hg>Pb>Cr>As。而不同種蔬菜對同種重金屬富集差異表現(xiàn)為Cr的富集差異較大，Cd次之，Pb、Hg和As則相對較小。本研究17種蔬菜品種中，對Cr、Cd、Pb的富集系數(shù)最小的是蘿卜1（南畔洲遲蘿卜）；對As富集系數(shù)最小的是芥菜1（精選水東紅燈籠脆甜芥菜）；對Hg富集系數(shù)最小的則有多種蔬菜包括2種豆類（荷蘭豆、毛豆）和2種蘿卜（南畔遲蘿卜、短葉13號白蘿卜）。以上結(jié)果可以作為重金屬低積累型蔬菜品種篩選的一個依據(jù)，然而對于這幾種蔬菜品種安全生產(chǎn)的土壤重金屬含量閾值還有待進(jìn)一步研究。

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ZOU Sumin, DU Ruiying, WEN Dian, WANG Fuhua, ZHANG Weijie, GUAN Yiwen. 2017.

Enrichment Characteristics Analysis and Assessment on Heavy Metal Contamination of Different Vegetables

ZOU Sumin1,2,3, DU Ruiying1,3, WEN Dian1,3, WANG Fuhua1,2,3*, ZHANG Weijie1,2,3, GUAN Yiwen1,2,3
1. Public Monitoring Center for Agro-product of Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 510640, China;
2. College of Resources and Environment, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China;
3. Laboratory of Quality and Safety Risk Assessment for Agro-products (Guangzhou), Ministry of Agriculture, Guangzhou 510640, China

This research applied single factor and comprehensive contaminant index methods to analyze the heavy metal accumulation characteristics of 17 vegetable species in order to ensure the safety of vegetable production and safe utilization of agriculture soils. The results of heavy metals pollution evaluation showed that, 4 vegetables: Shuidong leaf mustard (Brassica juncea (L.) Czern. et Coss.), Dapingpu more pulp leaf mustard (Brassica juncea (L.) Czern. et Coss.), Dapingpu late leaf mustard (Brassica juncea (L.) Czern. et Coss.), and Nanpanzhou late white radish (Raphanus sativus) were in security; 8 vegetables: Sijiu No.31 Chinese flowering cabbage (Brassica campestris L. ssp.chinensis var.utilis Tsen et Lee), 70 days Chinese flowering cabbage (Brassica campestris L. ssp.chinensis var.utilis Tsen et Lee), No.31 sweet Chinese flowering cabbage (Brassica campestris L. ssp.chinensis var.utilis Tsen et Lee), Yutu No.5 Green stem chinese cabbage (Brassica pekinensis Rupr.), Ruyi chinese cabbage (Brassica pekinensis Rupr.), Beijing No.56 chinese cabbage (Brassica pekinensis Rupr.), Snow pea(Pisum sativum), and Short leaf No.13 white radish (Raphanus sativus) were near the warning limit; 2 vegetables: 60 days Chinese flowering cabbage (Brassica campestris L. ssp.chinensis var.utilis Tsen et Lee), and green soy bean (Glycine max) were slightly polluted; 2 vegetables: Heat-resisting leaf lettuce (Lactuca sativa var longifoliaf. Lam), and Green stem spinach beet (Beta vulgaris L.) were moderately polluted; and 1 vegetable: Corainder (Coriandrum sativum L.) was heavily polluted. Therefore, the 4 vegetables in security can be used in safety production. Factor analysis showed that Cd was the main contaminant of the tested vegetables. For the heavy metal accumulation in vegetables, Cr had the greatest variation coefficient and then was Cd, while the accumulation of Pb, Hg, and As had little variation. From the view of heavy metal enrichment factor, white radish 1 (Nanpanzhou late white radish) had the lowest accumulation ability for Cr, Cd and Pb; leaf mustard 1 (Shuidong leaf mustard) had the lowest accumulation ability for As; while 2 kinds of beans (Snow pea and green soy bean) and 2 kinds of white radishes (Nanpanzhou late white radish and Short leaf No.13 white radish) had the lowest accumulation ability for Hg. These vegetable species and varieties could be used for future screening of low heavy metal accumulation vegetables.

vegetables; heavy metal; contamination assessment; enrichment characteristics

10.16258/j.cnki.1674-5906.2017.04.025

X56

A

1674-5906（2017）04-0714-07

鄒素敏, 杜瑞英, 文典, 王富華, 張衛(wèi)杰, 管頤雯. 2017. 不同品種蔬菜重金屬污染評價和富集特征研究[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 26(4): 714-720.

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41401367）；廣東省農(nóng)田土壤重金屬污染重點(diǎn)區(qū)域動態(tài)監(jiān)測研究項(xiàng)目

鄒素敏（1990年生），女，碩士研究生，主要研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。E-mail: zsm9097@163.com

*通信作者：王富華，研究員。E-mail: wfhwqs@163.com

2017-02-21