海南油茶對土壤重金屬的富集作用研究

彭德乾 閆超 吳友根 張軍鋒 王燦紅

摘要 采用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）法測定海南油茶植物及其種植土壤中的重金屬含量，并評價海南油茶中的不同部位對種植土壤中重金屬的富集能力。研究結(jié)果表明，種植海南油茶的土壤和果實(shí)中，Pb含量最高（分別為16.2、88.4 μg/kg），而油茶植物根部和葉中，Cu的含量最高（分別為59.6、53.3 μg/kg），以上重金屬的測定值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于GAP藥用植物標(biāo)準(zhǔn)。此外，海南油茶的根、葉和果對重金屬的富集能力均有差異，其大小分別為根Cu>Pb>Cr、葉Cu>Cr>Pb和果Pb>Cu>Cr。

關(guān)鍵詞 油茶；電感耦合等離子體質(zhì)譜；土壤；重金屬；富集

中圖分類號 S794.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）21-0001-02

Study on Enrichment of Heavy Metals in Soil by Hainan Camellia oleifera

PENG De-qian 1 YAN Chao 2 WU You-gen 2 ZHANG Jun-feng 2 * WANG Can-hong 3

（1 School of Pharmacy，Hainan Medical College，Haikou Hainan 571199； 2 Materials and Chemical Engineering Institute，Hainan University；

3 Hainan Branch Institute of Medicinal Plant Development，Chinese Academy of Medical Sciences ）

Abstract The content of heavy metals in Hainan Camellia oleifera and its planting soil was measured by ICP-MS with digestion technique，and the ability to absorb heavy metals of different parts of Camellia oleifera was evaluated. The results showed that the content of Pb was the highest in the soil and fruit，which was 16.2 μg/kg and 88.4 μg/kg，respectively；and the content of Cu was the highest in the roots and leaves，which was 59.6 μg/kg and 53.3 μg/kg，respectively，the above values of heavy metals content were far below that of the GAP standard for medicinal plants. Additionally，the ability to absorb heavy metals by root，leaves and fruit of Camellia oleifera is different，which is Cu>Pb>Cr（roots），Cu>Cr>Pb（leaves）and Pb>Cu>Cr（fruits），respectively.

Key words Camellia oleifera；ICP-MS；soil；heavy metal；enrichment

油茶（Camellia oleifera），又名油茶樹、茶子樹、茶油樹和白花茶等，是一種山茶科山茶屬含油脂量較高且具有經(jīng)濟(jì)價值的樹種，其在我國的海南、廣東、廣西、湖南等地均有分布[1]。油茶作為一種野生植物，產(chǎn)量高，且具有廣泛的食用價值和藥用價值[2-4]。目前，油茶的相關(guān)產(chǎn)品在市面上日益增多，同時也備受人們的青睞[5-6]。

然而，隨著工農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，土壤的重金屬污染日益嚴(yán)重。據(jù)報道，高濃度的重金屬對土壤-植物系統(tǒng)造成危害，而且通過食物鏈也會危害人類的健康[7-10]。目前，油茶對土壤重金屬富集方面的研究幾乎未見報道。鑒于此，有必要測定油茶各部位的重金屬含量，保障油茶的品質(zhì)。本研究采用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）法測定海南油茶植物中的重金屬含量，通過其富集系數(shù)評價油茶各部位對其生長土壤中重金屬的富集能力，為油茶的相關(guān)產(chǎn)品提供試驗(yàn)依據(jù)和保障。

1 材料與方法

1.1 供試材料

采集海南油茶植物的葉、果、根及其栽培土壤樣品，用自來水沖洗干凈，再用二次蒸餾水清洗2～3次，曬干后，用高速植物組織粉碎機(jī)打碎，過60目的篩網(wǎng)，得到目標(biāo)樣品，分別裝進(jìn)干凈的樣品袋中，待用。

1.2 儀器及試劑

1.2.1 儀器。X Series 2型電感耦合等離子質(zhì)譜儀（ICP-MS），美國Thermo Fisher公司；MDS-6型光纖壓力自控密閉微波消解系統(tǒng)，上海新儀微波化學(xué)科技有限公司；QE-200高速中藥粉碎機(jī)，武義縣屹立工具有限公司；AL204-IC電子天平，梅特勒-托利多儀器上海有限公司；PYP-20L超純水機(jī)，廣州品業(yè)有限公司。

1.2.2 試劑。濃硝酸和30%雙氧水，上海國藥集團(tuán)生產(chǎn)的優(yōu)級純試劑；多參數(shù)水質(zhì)分析儀配套試劑，長春吉大小天鵝儀器有限公司；GSB 04-1767-2004多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液；試驗(yàn)用水均為二次蒸餾水。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品預(yù)處理。稱量粉碎后的土壤樣品50.0 mg，分別稱量粉碎后的植物樣品300.0 mg，裝入干凈的聚四氟乙烯消解罐中，加入濃硝酸5 mL和30%過氧化氫3 mL，混合均勻，分別蓋緊后在消解罐中進(jìn)行消解，完畢后，將消解罐取下冷卻至室溫后打開，將樣品轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，用去離子水清洗消解罐3次并定容至50 mL。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液選擇。ICP-MS分析標(biāo)準(zhǔn)溶液選擇國家標(biāo)準(zhǔn)《GSB 04-1767-2004-ICP分析用標(biāo)準(zhǔn)溶液》Al、As、B、Ba、Be、Bi、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、Li、Mg、Mn、Ni、Pb、Sb、Sn、Sr、Ti、Tl、V、Zn多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.3.3 樣品測量。儀器經(jīng)過1 μg/L的Be、Co、In、U混合調(diào)諧液優(yōu)化后進(jìn)行測定，用GSB04-1767-2004多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液在計(jì)算機(jī)控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。對油茶植物的根、果和葉及土壤樣品重復(fù)試驗(yàn)3次，最終測定結(jié)果為其平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 線性關(guān)系

根據(jù)多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液的測試結(jié)果繪制作圖，得到多元素標(biāo)準(zhǔn)曲線，其相關(guān)性系數(shù)為0.999 9～1.000 0，表明線性關(guān)系良好。

2.2 檢出限和精密度

在樣品中加入一定量的各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，測定其回收率，結(jié)果見表1?？梢钥闯?，其回收率為99.0%～105.2%，表明本方法的準(zhǔn)確度良好；標(biāo)準(zhǔn)偏差<2%（n=3），表明其精密度基本達(dá)到試驗(yàn)要求。

在中藥材生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（GAP）中規(guī)定，用于藥材栽培的土壤，其重金屬含量要符合《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618—2008）中的土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)（表2）。根據(jù)測定栽培海南油茶的土壤中重金屬含量結(jié)果，Pb含量（16.2 μg/kg）最高，可其結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到規(guī)定重金屬含量的標(biāo)準(zhǔn)；As和Cd均未檢出。以上結(jié)果表明，所栽培土壤符合海南油茶的種植要求。

2.3 樣品中各重金屬元素的含量

在優(yōu)化后的儀器設(shè)備中，對海南油茶不同部位的重金屬含量測定結(jié)果如表3所示。在根部和葉中，Cu的含量最高，其含量分別為59.6、53.3 μg/kg；在果肉中，Pb的含量最高（88.4 μg/kg）。以上結(jié)果表明，海南油茶不同部位的重金屬含量均存在差異。

依據(jù)GAP藥用植物標(biāo)準(zhǔn)（表2），海南油茶植物不同部位的各重金屬及其總量含量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于規(guī)定的值，其結(jié)果表明，海南油茶達(dá)到GAP藥用植物標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 油茶對土壤重金屬元素的富集能力

植物對土壤重金屬有富集作用，其強(qiáng)度可用富集系數(shù)（某重金屬元素在植物中的含量與之在土壤中的含量的比值）表示。海南油茶不同部位對重金屬的富集系數(shù)如表4所示?？梢钥闯?，根對Cu的富集能力最強(qiáng)，對Cr、Pb富集程度相近，都有著較強(qiáng)的富集能力；果對Pb的富集能力最強(qiáng)，對Cr、Cu有較強(qiáng)的富集能力；葉對3種重金屬的富集能力排列依次為Cu>Cr>Pb。

以上結(jié)果表明，油茶的不同組織內(nèi)各重金屬元素含量部分存在明顯差異，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因主要與植物不同組織的功能作用、生命活動和對元素的吸收能力有關(guān)系，還與其生存土壤情況有關(guān)。

3 結(jié)論與討論

油茶具有廣泛的藥用價值和食用價值，其重金屬含量是影響其品質(zhì)的一個重要方面。本研究采用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）法測定海南油茶植株中的重金屬含量和評價其富集能力，研究結(jié)果表明，種植油茶的土壤中重金屬含量達(dá)到GAP要求，并且該油茶中的重金屬含量明顯小于生產(chǎn)規(guī)范要求。此外，海南油茶不同部位的富集能力均有差異。今后將會進(jìn)一步對其他產(chǎn)地的油茶及其種植土壤進(jìn)行檢測，擴(kuò)大樣品量，系統(tǒng)分析，為油茶產(chǎn)品的開發(fā)提供試驗(yàn)依據(jù)和品質(zhì)保障。

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