廣東麻竹筍及產(chǎn)地土壤重金屬污染與風(fēng)險評價*

李怡欣 謝桂軍 李臘梅 曹永建 李興偉

（廣東省林業(yè)科學(xué)研究院/廣東省森林培育與保護(hù)利用重點實驗室，廣東 廣州510520）

麻竹Dendrocalamus latiflorus，禾本科竹亞科牡竹屬，是廣東省的常見筍用竹種。麻竹筍具有高纖維、低脂肪、氨基酸及維生素豐富、味道鮮美等優(yōu)點，深受當(dāng)?shù)叵M者喜愛，制品出口多個國家和地區(qū)[1-3]。廣東西牛麻竹筍以及以麻竹筍為主的埔田竹筍更被列為國家地理標(biāo)志產(chǎn)品。隨著工業(yè)化的推進(jìn)，土壤重金屬污染的問題受到關(guān)注。土壤中的重金屬在植物體內(nèi)的過量累積，不僅影響植物生長代謝，導(dǎo)致植物質(zhì)量下降，還可能通過食物鏈及其他攝入途徑進(jìn)一步在人體內(nèi)蓄積，威脅人體健康[4-5]。

為了解廣東麻竹筍及其產(chǎn)地土壤的重金屬污染和風(fēng)險水平，本研究于2019 年7 月至9 月間在廣東省揭陽市揭東縣、清遠(yuǎn)市英德市、清遠(yuǎn)市清新區(qū)共采集了79 批次麻竹筍及其產(chǎn)地土壤，檢測其重金屬鉻（Cr）、銅（Cu）、鉛（Pb）含量，并利用單項污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法(Nemerow pollution index method，NPI)評價土壤的重金屬污染水平，利用目標(biāo)危害系數(shù)法（Target hazard quotient，THQ）評價麻竹筍的健康風(fēng)險水平，為保障麻竹筍產(chǎn)品質(zhì)量安全、推動廣東可食林產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 采樣方法

在2019 年7 月至9 月期間，分別從揭陽市揭東縣、清遠(yuǎn)市英德市、清遠(yuǎn)市清新區(qū)的20、29、30 個麻竹筍種植地采集樣品。從每個種植地隨機(jī)采集長度30～50 cm 的成熟麻竹筍，不少于2 根，總質(zhì)量不少于2 kg，合并為一個混合樣；在同一種植地采集土壤樣品，參照HJ/T 166—2004《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》[6]，使用對角線法設(shè)置5 個樣點，分別取其0～20 cm 剖面土，等比例混合均勻制成混合樣，不少于1 kg，儲存于自封袋中，袋內(nèi)外各貼一標(biāo)簽，寫明編號、采集地點、土壤名稱等。合計79 批次麻竹筍、79 批次土壤。

1.2 檢測方法

土壤pH 值的測定參照NY/T 1121.2—2006[7]，鉻、銅和鉛的測定參照HJ 491—2019[8]；竹筍樣品鉻、銅和鉛的測定分別參照GB 5009.123—2014[9]、GB 5009.13—2017[10]、GB 5009.12—2010[11]。

1.3 土壤重金屬污染評價

土壤重金屬污染評價采用單項污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法[12-13]。單項污染指數(shù)計算方法如下：

其中，i 為土壤中某項重金屬，Ci為土壤中重金屬i 的實測含量（mg/kg）；Si為參考標(biāo)準(zhǔn)含量（mg/kg），本研究中Si采用GB 15618—2018《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)》[14]中“其他”農(nóng)用地的風(fēng)險篩選值。

綜合污染指數(shù)計算方法如下：

式中，n 為重金屬種類數(shù)量。（Pi）max為各項金屬的Pi中的最大值。

P 值越大，污染程度越重。其評價標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.4 麻竹筍重金屬健康風(fēng)險評價

采用美國環(huán)境保護(hù)署（USEPA）于2000 年發(fā)布的目標(biāo)危害系數(shù)法[15-18]評估麻竹筍重金屬對暴露成人人群的健康風(fēng)險。單項重金屬的目標(biāo)危害系數(shù)THQ 計算公式如下：

其中，EF 為暴露頻率，取350 天/年[16-18]；ED 為暴露持續(xù)時間，成人取30 年[16-18]；FIR為蔬菜攝入量，取185.4 克/天[19]；C 為蔬菜中某重金屬含量，單位mg/kg；RfD0為參考劑量，Cr、Cu、Pb 分別為0.003、0.04、0.003 5 mg/kg/天[16-18]；BW為人體平均體重，成人取61.75 kg[20]；ATn為非致癌效應(yīng)平均時間，取30 年，即10 950 天[16-18]。

表1 污染指數(shù)與土壤污染程度的對應(yīng)關(guān)系Table 1 Relations between pollution index and pollution level

評價多種重金屬或污染物對人體健康危害時，采用綜合目標(biāo)危害系數(shù)TTHQ，計算公式如下：

THQ 或TTHQ 值越大，表明該污染物對人體健康風(fēng)險越大。若小于1，說明對暴露人群沒有明顯的健康風(fēng)險，反之則有。

1.5 麻竹筍對重金屬的生物富集

生物富集系數(shù)(bioconcentration factor，BCF)[21-22]是植物體內(nèi)某種重金屬含量與該種植物所生長的土壤中同種重金屬含量的比值，不同的植物對土壤中的重金屬表現(xiàn)出不同的吸收能力，其計算公式為:

其中，C植為植物中某重金屬的含量（mg/kg），C土為土壤中該重金屬的含量（mg/kg）。

BCF 愈大，表明植物對土壤中重金屬的吸收能力越強(qiáng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤樣品的重金屬含量

所采土壤樣品的pH、Cr、Cu、Pb 含量概況如表2 所示。所采樣點的土壤樣品pH 處于3.8～7.3，平均值4.5，與廣東省環(huán)境背景土壤背景值（紅壤，中值）[23]4.8 接近，79 個樣品中僅有2 個樣品pH＞7，整體呈酸性，三地土壤pH 無顯著差異。

重金屬含量限量值均采用GB 15618—2018 中規(guī)定的“其他”農(nóng)用地風(fēng)險篩選值。土壤樣品鉻含量總體達(dá)標(biāo)率100%。其中最大值103 mg/kg，最小值1.94 mg/kg，整體平均值38.6 mg/kg，低于全國土壤環(huán)境背景值（中值）[24]57. 3 mg/kg 和廣東土壤環(huán)境背景值43.25 mg/kg。各地平均含量：清新＞英德＞揭東，揭東的鉻含量水平與另兩地有顯著差異（P＜0.05）。

土壤樣品銅含量總體達(dá)標(biāo)率93.7%，其中最大值71.6 mg/kg，最小值1.78 mg/kg，整體平均值為23.1 mg/kg，高于全國土壤環(huán)境背景值20.7 mg/kg 和廣東土壤環(huán)境背景值14.38 mg/kg。揭東、英德分別有3 批次和2 批次超過限量值，分別占所監(jiān)測批次的15.0%、6.9%。各地平均含量：英德＞揭東＞清新，水平比較接近，無顯著差異。

表2 各采樣點土壤的檢測結(jié)果Table 2 Test results of soil samples

表3 竹筍樣品的重金屬含量 mg·kg-1Table 3 Contents of heavy metals in bamboo shoots samples

土壤樣品鉛含量總體達(dá)標(biāo)率96.2%，其中最大值114 mg/kg，最小值8.80 mg/kg，整體平均值為30.3 mg/kg，高于全國土壤環(huán)境背景值23.5 mg/kg，低于廣東土壤環(huán)境背景值34.38 mg/kg。揭東有3批次超過限量值，占所監(jiān)測批次的15.0%。各地平均含量：揭東＞英德＞清新。揭東的鉻含量水平與另兩地有顯著差異（P＜0.05）。

3 種重金屬含量的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差高低次序均為：揭東＞英德＞清新，說明揭東土壤的鉻含量較為離散，英德次之，清新土壤樣品差異性較小。

2.2 麻竹筍樣品的重金屬含量

所采麻竹筍樣品的鉻、銅、鉛含量情況如表3所示，整體上含量高低順序為：銅＞鉻＞鉛。采用GB 2762—2017[25]“普通新鮮蔬菜”中的鉻、鉛限量值作參考值，達(dá)標(biāo)情況見圖1。

麻竹筍樣品鉻含量總體達(dá)標(biāo)率100%，其中最大值0.41 mg/kg，最小值0.06 mg/kg，整體平均值為0.19 mg/kg。3 個地區(qū)的平均值高低順序為：揭東＞清新＞英德，揭東麻竹筍的鉻水平與另外兩地區(qū)有顯著差異（P＜0.05）。

圖1 各地麻竹筍重金屬含量達(dá)標(biāo)情況Fig. 1 Qualification ratios of heavy metals in bamboo shoots

麻竹筍樣品銅含量最大值11.8 mg/kg，最小值0.79 mg/kg，整體平均值為3.57 mg/kg，低于GB 15199—1994《食品中銅限量衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》[26]中的限量值10 mg/kg，但該標(biāo)準(zhǔn)已于2011 年廢止，因此不討論達(dá)標(biāo)率。3 個地區(qū)的平均值順序為：英德＞清新＞揭東，三地麻竹筍的銅水平無顯著差異。

麻竹筍樣品鉛含量總體達(dá)標(biāo)率87.3%，其中最大值0.29 mg/kg，最小值0.03 mg/kg，整體平均值為0.054 mg/kg。其中揭東有3 批次超限量值1 倍以內(nèi)，占所檢批次數(shù)量的15.0%；清新有5 批次超限量值1 倍以內(nèi)，2 批次超限量值2 倍以上，分別占所檢批次16.7%、6.7%。3 個地區(qū)的平均值高低順序為：清新＞揭東＞英德，英德與清新兩地的麻竹筍鉛水平之間有顯著差異（P＜0.05）。

除揭東麻竹筍的鉻和英德的鉛以外，其他各地各指標(biāo)的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均不低于39.0%，數(shù)據(jù)較離散。

2.3 土壤重金屬污染水平評價

采用單項污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅污染指數(shù)法計算，各地土壤重金屬污染指數(shù)如圖2 所示，污染水平分布如圖3 所示。

圖2 各地土壤重金屬污染指數(shù)Fig. 2 Pollution indexes of soil samples

圖3 各地土壤重金屬污染程度分布Fig. 3 Distribution of different pollution levels

各地土壤樣品的元素單項、綜合污染指數(shù)平均值的高低次序均為：銅＞鉛＞鉻，污染程度均為輕污染或以下，無中污染或以上水平。

所監(jiān)測的所有79 批次土壤樣品，鉻單項污染指數(shù)Pi均小于0.7，污染水平屬于安全，其中又以揭東土壤污染水平最低，Pi平均值僅為0.100。

關(guān)于銅元素，揭東樣品80.0%安全、5.0%警戒、15.0%輕污染；英德有75.9%安全、17.2%警戒、6.9%輕污染；清新的土壤樣品均為安全。

關(guān)于鉛元素，揭東土壤樣品有65.0%安全、20.0%警戒、15.0%輕污染；英德有93.1%安全、6.9%警戒；清新的土壤樣品均為安全。

從綜合污染指數(shù)來看，79 批次中，共有84.8%安全、10.1%警戒、5.1%輕污染。其中，清新的樣品均為安全；揭東土壤樣品有70.0%安全、15.0%警戒、15.0%輕污染；英德有79.3%安全、17.2%警戒、3.4%輕污染。揭東雖然鉻單項污染指數(shù)低，但由于銅、鉛指數(shù)較高，因此綜合指數(shù)高于其他兩地，綜合污染指數(shù)的平均值排序為：揭東＞英德＞清新。

2.4 麻竹筍重金屬健康風(fēng)險評價

各地麻竹筍重金屬目標(biāo)危害系數(shù)平均值如表4 所示。THQ 整體呈現(xiàn)銅＞鉛＞鉻的趨勢，與重金屬含量“銅＞鉻＞鉛”的順序不同，這是由于THQ 的計算中考慮了各種金屬的參考劑量。THQ 值 鉻 介 乎0.000 12～0.000 78，整 體 平 均 值0.000 37；銅介乎0.057～0.85，整體平均值0.26；鉛介乎0.026～0.23，整體平均值0.045。

三地TTHQ 最大值0.881，最小值0.083，整體平均值0.30，平均值高低順序為：英德＞清新＞ 揭東，但三地之間無顯著差異（P＞0.05）。各項重金屬THQ 及TTHQ 均小于1，說明這3 種金屬對暴露成人人群均沒有明顯的健康風(fēng)險。但除鉻、銅、鉛之外，還有其他重金屬和污染物可能影響人體健康，因此麻竹筍的實際TTHQ 仍有＞1 的潛在風(fēng)險。

表4 各地麻竹筍重金屬目標(biāo)危害系數(shù)Table 4 Target hazard quotients of heavy metals in bamboo shoot samples

表5 竹筍對重金屬的生物富集系數(shù)Table 5 Bioconcentration factors of bamboo shoots for heavy metals

2.5 麻竹筍對重金屬的生物富集

各地麻竹筍對土壤中的重金屬的生物富集系數(shù)概況如表5 所示。可見，3 個地區(qū)的麻竹筍對3 種元素的富集系數(shù)的高低順序一致，均為：銅＞ 鉻≥ 鉛，銅的平均值為0.31，鉻、鉛分別為0.013 0、0.002 4。同一竹筍對不同元素表現(xiàn)出不同的吸收能力，可能與元素本身的形態(tài)和性質(zhì)有關(guān)。Cr、Pb元素在土壤中多以難溶物的形態(tài)存在，因此難以被植物吸收或遷移，屬于生物有效性低的元素，而Cu 屬于生物有效性高的元素[21-22]，因此銅在土壤中含量雖較低，但富集系數(shù)卻是最高的。

各地麻竹筍對鉻元素的富集系數(shù)介于0.001 0～0.130 0，平均值0.013。揭東土壤中的鉻含量為三地中最低，竹筍中鉻含量最高，說明揭東竹筍對鉻的吸收能力最強(qiáng)，富集系數(shù)最大，為0.039，遠(yuǎn)大于英德0.004 1 和清新0.004 1。揭東麻竹筍對鉻元素的吸收能力與其他兩地有顯著差異。

各地麻竹筍對銅元素的富集系數(shù)介于0.015～2.800，平均值0.31，地區(qū)之間無顯著差異，高低順序為：清新＞英德＞揭東。

各地麻竹筍對鉛元素的富集系數(shù)介于0.000 27～0.022 00，平均值0.002 4，清新麻竹筍與其他兩地有顯著差異。高低順序為：清新＞揭東＞英德。

3 結(jié)論與討論

對廣東3 個麻竹筍產(chǎn)區(qū)揭東、英德、清新的麻竹筍及產(chǎn)地土壤進(jìn)行鉻、銅、鉛3 種重金屬的含量檢測，結(jié)論如下：

（1）所監(jiān)測的79 個土壤樣品鉻、銅、鉛含量平均值依次為38.6、23.1、30.3 mg/kg，達(dá)標(biāo)率依次為100%、93.7%、96.2%。

（2）從單項污染指數(shù)來看，土壤污染程度：銅＞鉛＞鉻；從綜合污染指數(shù)來看，安全、警戒、輕污染的批次各占84.8%、10.1%、5.1%，無中污染或重污染情況。其中揭東、英德、清新土壤分別有15.0%、3.4%、0%批次屬于輕污染，其余批次為安全或警戒。

（3）所監(jiān)測的79 個麻竹筍樣品中鉻、銅、鉛含量平均值依次為0.19、3.57、0.054 mg/kg，鉻、鉛達(dá)標(biāo)率分別為100%、87.3%。其中鉛含量清新、揭東、英德分別有23.4%、15.0%、0%樣品超過限量值。

（4）從目標(biāo)危害系數(shù)來看，麻竹筍中的3 種重金屬對暴露成人人群均沒有明顯的健康風(fēng)險。

（5）麻竹筍對不同重金屬的吸收能力差異較大，富集系數(shù)高低順序為：銅＞鉻≥鉛。

土壤中的銅、鉛，麻竹筍中的鉛應(yīng)作為廣東麻竹筍質(zhì)量安全監(jiān)測中的重點監(jiān)測指標(biāo)，在種植經(jīng)營、產(chǎn)地環(huán)境維護(hù)等方面引起重視。土壤處于安全或警戒水平的產(chǎn)地應(yīng)注重防范，減少人為活動對產(chǎn)地的污染；已有輕度污染的麻竹筍產(chǎn)地，則可采取物理、化學(xué)、生物修復(fù)等多種方法進(jìn)行污染治理，在保障麻竹筍產(chǎn)品質(zhì)量安全的同時，促進(jìn)產(chǎn)地的可持續(xù)利用。