東北設(shè)施葉菜類蔬菜鎘鉛污染安全生產(chǎn)分區(qū)研究

李想，龍振華，朱彥諺，楊昳，李明堂

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，長(zhǎng)春130118）

近年來我國(guó)設(shè)施蔬菜種植業(yè)發(fā)展迅速，設(shè)施蔬菜種植面積以每年10% 左右的速度不斷增長(zhǎng)，設(shè)施蔬菜用24% 的土地面積提供了60% 以上的產(chǎn)值和33%以上的蔬菜產(chǎn)量，在蔬菜生產(chǎn)中起到了至關(guān)重要的作用[1-2]。設(shè)施蔬菜種植過程中可人為控制生產(chǎn)空間內(nèi)的小氣候、調(diào)控土壤濕度和肥力，從而延長(zhǎng)蔬菜生產(chǎn)時(shí)間，因此在常年低溫期較長(zhǎng)的東北地區(qū)的發(fā)展尤為迅速[3-5]。其中吉林省在2009—2011年設(shè)施蔬菜種植面積在省內(nèi)9 個(gè)地區(qū)均增長(zhǎng)了1 倍以上[6]。隨著設(shè)施蔬菜的快速發(fā)展，設(shè)施菜地土壤重金屬污染對(duì)蔬菜安全生產(chǎn)的影響以及因農(nóng)業(yè)投入品大量使用導(dǎo)致的重金屬累積風(fēng)險(xiǎn)正引起人們的關(guān)注[7-8]，如我國(guó)部分設(shè)施蔬菜土壤在種植之前已經(jīng)受到了各種人為因素導(dǎo)致的重金屬污染，或者農(nóng)業(yè)投入品的過量和不當(dāng)使用，使得設(shè)施蔬菜種植過程中土壤重金屬風(fēng)險(xiǎn)隱患加劇[9-12]。研究表明，我國(guó)東北地區(qū)設(shè)施葉菜類蔬菜的主要重金屬污染物為Cd和Pb[13-14]。蔬菜對(duì)土壤中Cd和Pb 的吸收富集不僅與蔬菜的種類和品種有關(guān)，還與Cd 和Pb 在土壤中的生物有效性有關(guān)[15-16]。土壤中Cd 和Pb 的生物有效性不僅與其總量有關(guān)，還與土壤的理化性質(zhì)，如pH 和有機(jī)質(zhì)的含量有關(guān)。大多數(shù)研究表明蔬菜中重金屬與土壤pH 呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，土壤有機(jī)質(zhì)的增加會(huì)顯著降低蔬菜對(duì)重金屬的吸收，但也有研究表明有機(jī)質(zhì)的增加會(huì)促進(jìn)Pb 的溶解，增加土壤中的水溶性Pb 的含量從而使蔬菜對(duì)Pb 的吸收富集能力增加[17-18]。因此從蔬菜品種和種類以及土壤基本性質(zhì)等方面系統(tǒng)考慮設(shè)施蔬菜對(duì)Cd 和Pb 的吸收富集能力，針對(duì)具體的區(qū)域?qū)嶋H情況開展土壤重金屬閾值和分區(qū)生產(chǎn)，對(duì)實(shí)現(xiàn)Cd 和Pb 污染土壤的蔬菜安全生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。

目前主要是利用蔬菜重金屬超標(biāo)率、種間外推法和物種敏感曲線法（SSD）研究重金屬污染土壤安全生產(chǎn)的閾值和分區(qū)。徐建明等[19]利用蔬菜重金屬不超標(biāo)率90%、60% 和30% 定為安全值、限制值和高危值；劉香香等[20]以蔬菜和土壤中Cd 的含量建立線性回歸方程，根據(jù)蔬菜中Cd的限量值得出土壤閾值；程菁靚等[21]根據(jù)不同品種水稻對(duì)Pb 的富集情況利用Log-logistic 模型計(jì)算水稻對(duì)Pb 的富集SSD 頻次，并根據(jù)SSD 曲線得出宜產(chǎn)、限產(chǎn)和禁產(chǎn)3區(qū)的土壤中Pb的含量閾值。物種敏感性分布法是一種統(tǒng)計(jì)學(xué)外推法，能在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)中，通過概率或者經(jīng)驗(yàn)分布函數(shù)來描述不同物種樣本對(duì)脅迫因素的敏感度差異，與其他方法相比更具實(shí)際意義。劉克[22]利用種間外推法和物種敏感曲線法研究小麥產(chǎn)地土壤中Cd和Pb 的安全閾值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)物種敏感曲線法的擬合效果最好。

綜上所述，本研究以吉林省某礦區(qū)礦石采集場(chǎng)和冶煉廠附近受Cd 和Pb 污染的設(shè)施葉菜類蔬菜種植基地為研究對(duì)象，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)采集土壤和葉菜類蔬菜的可食部位，在對(duì)土壤污染和蔬菜重金屬超標(biāo)情況進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合不同葉菜類蔬菜對(duì)Cd 和Pb 的富集系數(shù)及其與土壤pH 和有機(jī)質(zhì)含量的相關(guān)性，利用物種敏感曲線法對(duì)Cd 和Pb 污染設(shè)施蔬菜種植土壤安全生產(chǎn)閾值和宜產(chǎn)區(qū)、限產(chǎn)區(qū)和禁產(chǎn)區(qū)的劃分進(jìn)行研究，以期為設(shè)施蔬菜安全生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

根據(jù)吉林省土壤背景值分布和近幾年吉林省耕地土壤重金屬污染情況[23-24]，以吉林省某礦區(qū)礦石開采區(qū)域和礦石冶煉廠附近可能受到Cd 和Pb 污染的設(shè)施蔬菜種植基地為采樣點(diǎn)。采樣區(qū)位于吉林省中南部，屬于北溫帶東亞大陸性季風(fēng)氣候，四季溫差較大，年氣溫范圍在-18～22.4 ℃，年降水量為954.3 mm，采樣區(qū)的土壤類型為黑土。據(jù)調(diào)查研究地區(qū)設(shè)施基地大約從3月份開始種植到10月份結(jié)束，期間種植葉菜類蔬菜3～4 茬，因此本研究于2019 年6 月份和9 月份進(jìn)行兩次田間采樣。根據(jù)蔬菜大棚土壤中Cd 和Pb 的污染情況、與主要污染源的距離以及蔬菜大棚和冶煉廠煙囪的風(fēng)向等條件，選取了具有代表性、棚齡為1～6 a的7個(gè)塑料大棚為采樣點(diǎn)。

1.2 土壤和蔬菜樣品采集及處理

根據(jù)采樣區(qū)的特點(diǎn)，分別于2019 年6 月份和9 月份點(diǎn)對(duì)點(diǎn)采集塑料大棚的土壤和蔬菜樣品，蔬菜種類主要包括菠菜、小白菜、韭菜、油菜、茼蒿、大白菜和油麥菜。采用塑料采樣器點(diǎn)對(duì)點(diǎn)采集0～20 cm 的耕作層土壤和蔬菜樣品。樣品采集后立即放入無菌的自封塑料袋內(nèi)，放置于泡沫箱內(nèi)，并加入冰袋保持低溫，6 h內(nèi)運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后立即對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理。蔬菜采集樣品數(shù)與土壤樣品數(shù)相同，最終各采集樣品34個(gè)。

蔬菜樣品制備：蔬菜樣品用自來水沖洗干凈后，用去離子水沖洗3 次，晾干蔬菜表面水分，稱其鮮質(zhì)量，測(cè)蔬菜含水率，然后置于烘箱中105 ℃殺青30 min，65～70 ℃烘24 h 左右，過0.15 mm 尼龍篩后保存于干燥器內(nèi)。

土壤樣品制備：將采集的土壤放置于陰涼處風(fēng)干，直至恒質(zhì)量，去除植物根莖、石塊等雜物，過2 mm尼龍篩，混勻，一部分過1 mm 和0.25 mm 尼龍篩，用于測(cè)定土壤pH和有機(jī)質(zhì)的含量，再取一部分研磨，過0.15 mm尼龍篩，用于重金屬的測(cè)定。

1.3 測(cè)定方法

土壤和蔬菜中Cd 和Pb 的含量的測(cè)定[25]：稱取0.1 g（精確至0.000 1 g）過篩的土壤樣品置于微波消解管中，加入6 mL 鹽酸-2 mL 硝酸（優(yōu)級(jí)純）-1 mL 氫氟酸（優(yōu)級(jí)純）于微波消解儀（MARS6）內(nèi)消解；稱取0.3 g（精確至0.000 1 g）過篩的蔬菜樣品置于微波消解管中，加入10 mL 硝酸（優(yōu)級(jí)純）于微波消解儀（MARS6）內(nèi)消解。消解結(jié)束后在180 ℃條件下加熱趕酸使管內(nèi)消解液剩至1 mL 左右時(shí)，用20 mL 2% 硝酸溶液清洗管壁，轉(zhuǎn)移到容量瓶中定容至25 mL，搖勻后取上清液，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICPMS 7900）測(cè)定Cd 和Pb 的含量，測(cè)定過程中以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品[GBW07453（GSS-24）]和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)蔬菜樣品[GBW10015（GSB-5）]進(jìn)行分析質(zhì)量控制。

土壤pH 測(cè)定：水土比為2.5∶1，采用pH 計(jì)測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)含量測(cè)定：采用高溫外熱重鉻酸鉀氧化-容量法測(cè)定[26]。

蔬菜富集系數(shù)計(jì)算公式：富集系數(shù)（BCF）=蔬菜重金屬含量（mg·kg-1）/土壤重金屬含量（mg·kg-1）

1.4 統(tǒng)計(jì)與分析

使用SPSS 18.0 軟件對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)差異顯著性分析、回歸分析和均值聚類分析，使用Origin 8.5 軟件利用Logistic 分布模型繪制擬合SSD 曲線，其他試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用Excel 2010進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與討論

2.1 土壤理化性質(zhì)與重金屬含量

從表1 可以看出，土壤樣品的pH 值范圍為5.85～7.55，平均值為6.69。一般情況下pH 較低的土壤種植的蔬菜更易受重金屬污染[27]，相比湖北[28]、湖南株洲[29]、廣東省[30]受重金屬污染的蔬菜土壤pH 平均值分別為5.61、5.14、4.67，本研究的土壤樣品pH 偏高，可能會(huì)降低土壤重金屬的生物有效性從而減少蔬菜對(duì)重金屬的吸收富集[18]。土壤樣品有機(jī)質(zhì)的含量范圍為13.73～52.00 g·kg-1，平均值為35.09 g·kg-1，本研究采集的土壤樣品pH 和有機(jī)質(zhì)的含量均在焉莉等[31]調(diào)查的吉林省農(nóng)田土壤pH 和有機(jī)質(zhì)的含量范圍內(nèi)，說明研究區(qū)土壤pH和有機(jī)質(zhì)的含量并沒有受到礦石開采和冶煉的顯著影響。

土壤樣品中Cd的含量范圍為0.27～1.55 mg·kg-1，平均值為0.80 mg·kg-1；Pb 的含量范圍為17.99～70.18 mg·kg-1，平均值為37.48 mg·kg-1。土壤中Cd 含量超過《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618—2018）中的農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值的樣品比例為97.06%，說明研究區(qū)域內(nèi)蔬菜生產(chǎn)可能存在Cd 污染的風(fēng)險(xiǎn)。采集土壤樣品中Pb 的含量均未超過《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618—2018）中的農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值。

表1 土壤pH、有機(jī)質(zhì)和重金屬含量Table 1 The soil pH and contents of organic matter and heavy metals in soil

2.2 蔬菜可食部位對(duì)重金屬的吸收和富集

由表2 可知，34 個(gè)蔬菜可食部位樣品中Cd 的含量范圍為0.06～0.52 mg·kg-1，平均值為0.18 mg·kg-1；Pb 的含量范圍為0.01～1.46 mg·kg-1，平均值為0.25 mg·kg-1。根據(jù)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》（GB 2762—2017）蔬菜可食部位中Cd的含量超過標(biāo)準(zhǔn)值的樣品比例為23.53%，Pb 的含量超過標(biāo)準(zhǔn)值的樣品比例為20.59%。說明在研究區(qū)域的土壤環(huán)境條件下，葉菜類蔬菜已經(jīng)受到不同程度的Cd 和Pb 污染。對(duì)于Cd 而言，土壤中Cd 的含量超農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值的樣品比例雖然為97.06%，但蔬菜可食部位中Cd 的含量超標(biāo)準(zhǔn)值的樣品比例卻僅僅為23.53%；對(duì)于Pb 而言，雖然土壤樣品中Pb 含量均沒有超過農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值，但蔬菜可食部位中Pb 的含量超標(biāo)準(zhǔn)值的樣品比例高達(dá)20.59%，說明設(shè)施蔬菜對(duì)Cd和Pb的富集特征不一樣。李蓮芳等[14]采集的吉林四平設(shè)施蔬菜土壤中Cd的含量超標(biāo)準(zhǔn)值樣品數(shù)量超過總數(shù)的一半，Pb 的含量則沒有超過標(biāo)準(zhǔn)值；有少量蔬菜樣品中Cd 和Pb 的含量超標(biāo)準(zhǔn)值?？赡苁茄芯繀^(qū)土壤樣品pH和有機(jī)質(zhì)含量較高導(dǎo)致土壤中Cd 的生物有效性降低，從而使葉菜類蔬菜對(duì)Cd的吸收富集降低，但卻增加了蔬菜對(duì)Pb 的富集[18]，具體原因仍有待進(jìn)一步研究。

不同種類葉菜類蔬菜可食部位對(duì)Cd的平均富集系數(shù)大小順序?yàn)椋翰げ耍?1.65%）＞小白菜（35.45%）＞韭菜（33.07%）＞油菜（23.43%）＞茼蒿（21.38%）＞大白菜（19.53%）＞油麥菜（14.16%）；對(duì)Pb的平均富集系數(shù)大小順序?yàn)椋盒“撞耍?.28%）＞韭菜（1.01%）＞菠菜（0.91%）＞油麥菜（0.87%）＞油菜（0.59%）＞大白菜（0.50%）＞茼蒿（0.10%）。另外，同種蔬菜不同季節(jié)和不同大棚采集的樣品中可食部位對(duì)Cd 和Pb 的富集系數(shù)也有較大差異，蔬菜對(duì)Cd 的富集系數(shù)變異系數(shù)大小順序?yàn)椋河筒耍?3.62%）＞小白菜（57.52%）＞大白菜（40.52%）＞菠菜（21.47%）＞韭菜（20.21%）＞油麥菜（15.98%）；蔬菜對(duì)Pb 的富集系數(shù)變異系數(shù)大小順序?yàn)椋翰げ耍?23.07%）＞小白菜（112.45%）＞大白菜（71.35%）＞油麥菜（58.29%）＞油菜（52.28%）＞韭菜（51.08%），變異系數(shù)越大說明該蔬菜品種受本身基因型或者外在條件的影響不同而對(duì)Cd 和Pb 的富集能力差異越大，因此葉菜類蔬菜之間對(duì)Pb 的富集能力差異比對(duì)Cd的要大，而小白菜和大白菜對(duì)Cd和Pb富集能力差異都比較大。

表2 蔬菜重金屬含量及富集系數(shù)Table 2 Heavy metal content and enrichment coefficient in vegetables

2.3 蔬菜富集系數(shù)與土壤pH 和有機(jī)質(zhì)含量的相關(guān)性分析

從表3 中可以看出，葉菜類蔬菜對(duì)Cd 的富集系數(shù)（BCF）與土壤pH 呈顯著性負(fù)相關(guān)關(guān)系，即土壤pH越高，葉菜類蔬菜越不易吸收富集Cd；蔬菜對(duì)Cd 的富集系數(shù)與土壤有機(jī)質(zhì)的含量呈負(fù)相關(guān)，但并無顯著性相關(guān)關(guān)系，因此本研究將土壤pH 作為影響蔬菜吸收富集Cd的主要影響因子建立回歸模型。

從表3 中可看出，葉菜類蔬菜對(duì)Pb 的富集系數(shù)與土壤pH 無顯著相關(guān)關(guān)系，具體原因可能是蔬菜品種差異較大，或者有其他共存的重金屬，干擾了土壤pH 對(duì)蔬菜富集Pb 的影響作用[17]；葉菜類蔬菜對(duì)Pb 的富集系數(shù)與土壤有機(jī)質(zhì)的含量有顯著正相關(guān)關(guān)系，即土壤有機(jī)質(zhì)的含量越高，葉菜類蔬菜越易吸收富集Pb，推測(cè)可能是本研究中的土壤樣品有機(jī)質(zhì)含量較高，增加了Pb 的生物有效性，促進(jìn)了蔬菜對(duì)Pb 的富集[18]，因此本研究將土壤有機(jī)質(zhì)的含量作為影響蔬菜吸收富集Pb的主要影響因子建立回歸方程。

2.4 土壤典型情景

蔬菜對(duì)Cd的富集系數(shù)與土壤pH 有顯著性關(guān)系，所以將土壤pH 作為自變量，通過SPSS 18.0 軟件進(jìn)行K-均值聚類分析，而蔬菜對(duì)Pb 的富集系數(shù)只與有機(jī)質(zhì)的含量呈顯著性關(guān)系，所以將土壤有機(jī)質(zhì)的含量作為自變量，通過SPSS 18.0 軟件進(jìn)行K-均值聚類分析。聚類結(jié)果如表4 所示，從表中可以看出研究區(qū)的土壤樣品土壤pH 值跨度較大，分成了5.99、6.65 和7.21共3種情景。土壤有機(jī)質(zhì)的含量范圍也較大，分成含量為20.25、30.04 g·kg-1和44.44 g·kg-13種情景。

表3 重金屬富集系數(shù)與土壤pH和有機(jī)質(zhì)含量的相關(guān)性Table 3 Correlation of heavy metal enrichment coefficient with soil pH and organic matter content

表4 土壤典型情景Table 4 Typical situation of soil

2.5 蔬菜富集系數(shù)歸一化

利用SPSS 18.0 軟件將34 種葉菜類蔬菜可食部位對(duì)Cd 和Pb 的富集系數(shù)分別與土壤pH 和有機(jī)質(zhì)的含量進(jìn)行回歸分析，得到回歸方程，利用回歸方程將各蔬菜不同的富集系數(shù)數(shù)據(jù)歸一化到特定土壤條件下，以消除土壤理化性質(zhì)差異對(duì)蔬菜富集系數(shù)的影響?；貧w方程如下：

Cd：lgBCF=a×pH+k

Pb：lgBCF=b×lgOM+k

式中：pH 為土壤pH 值；OM 為土壤有機(jī)質(zhì)的含量，g·kg-1；a、b為無量綱參數(shù)，表示土壤性質(zhì)對(duì)富集系數(shù)的影響程度；k為方程截距，表示蔬菜品種對(duì)Cd 和Pb 的固有敏感性。

Cd 的 回 歸 方 程 為lgBCF=- 0.252pH + 0.322（r=0.404）；Pb 的回歸方程為lgBCF=0.733lgOM-3.420（r=0.233）。為進(jìn)一步消除土壤理化性質(zhì)對(duì)葉菜類蔬菜富集系數(shù)的影響，將34 種蔬菜分別通過回歸模型歸一化到3種典型土壤情景下蔬菜的富集系數(shù)，見表5。如大白菜1在pH=6.7、有機(jī)質(zhì)的含量為13.73 g·kg-1的實(shí)際土壤中對(duì)Cd 的BCF 為4.54%、對(duì)Pb 的BCF 為0.53%，利用Cd 的富集回歸方程lgBCF=-0.252pH+0.322，將其歸一化到土壤pH=5.99 條件下得到BCF=4.54×10-0.252×（5.99-6.7）；同理，利用Pb 的回歸方程lgBCF=0.733lgOM-3.420 將其歸一化到土壤有機(jī)質(zhì)的含量為20.25 g·kg-1條件下時(shí)得到BCF=0.53×100.733×（20.25/13.73），方程中系數(shù)0.322、-3.420 為各蔬菜品種間固有的敏感性，在歸一化運(yùn)算過程中可忽略，其他蔬菜品種以此類推。

由表5 可知34 種蔬菜在3 種典型土壤情景下對(duì)Cd 和Pb 的富集系數(shù)從大到小排序一致，不同種類葉菜類蔬菜Cd 的3 種歸一化后富集系數(shù)平均值對(duì)富集能力的排序一致：菠菜＞小白菜＞油菜＞韭菜＞大白菜＞茼蒿＞油麥菜，與歸一化前相比，菠菜、小白菜對(duì)Cd的富集能力較強(qiáng)，油麥菜對(duì)Cd 的富集能力較弱。不同種類葉菜類蔬菜Pb 的3 種歸一化后富集系數(shù)平均值對(duì)富集能力的排序一致：小白菜＞韭菜＞菠菜＞油麥菜＞大白菜＞油菜＞茼蒿，與歸一化前相比，小白菜、韭菜對(duì)Pb 的富集能力較強(qiáng)，茼蒿對(duì)Pb 的富集能力較弱。但歸一化前后的富集能力排序并不完全一致，可能是由于某些種類蔬菜不同樣品間對(duì)重金屬富集能力差距較大，受土壤理化性質(zhì)影響較大，并且和另一種類蔬菜富集能力相近等，在歸一化過程中導(dǎo)致排序的改變，但并沒有改變大致趨勢(shì)。

2.6 蔬菜敏感性分布和安全生產(chǎn)分區(qū)

將上述蔬菜品種歸一化后的富集系數(shù)由大到小排列并設(shè)定相應(yīng)序數(shù)R，計(jì)算其累計(jì)概率，累計(jì)概率P公式如下：

P=R/（N+1）式中：R是物種從小到大排序的秩；N是樣本數(shù)。

以1/BCF 為橫坐標(biāo)，累計(jì)概率為縱坐標(biāo)，利用Logistic 分布模型在Origin 8.5 得出的擬合曲線如圖1 和圖2。由圖1 可知，3 種典型情景土壤中蔬菜對(duì)Cd 敏感性順序基本一致，不同蔬菜對(duì)Cd 的富集能力差異顯著，曲線上端蔬菜代表對(duì)Cd 的富集性差。綜合分析可知菠菜和小白菜對(duì)Cd 的富集能力強(qiáng)，不同大白菜和油菜樣品對(duì)Cd的富集能力差異較大。

由圖2 可知，3 種典型情景土壤中蔬菜對(duì)Pb 敏感性順序基本一致，不同蔬菜對(duì)Pb 的富集能力差異顯著，曲線上端蔬菜代表對(duì)Pb 的富集能力差。綜合分析可知葉菜類蔬菜對(duì)Pb 的富集能力差異大，說明葉菜類蔬菜富集Pb的樣品間差異較大。

表5 葉菜類蔬菜在土壤典型情境下歸一化后的富集系數(shù)（%）Table 5 Normalized enrichment coefficients of leafy vegetables under typical situation of soil（%）

2.7 典型土壤情景下安全生產(chǎn)分區(qū)

圖1 土壤典型情景下Cd的葉菜類蔬菜敏感分布曲線Figure 1 Sensitivity distribution curves of leafy vegetables for Cd under typical situation of soil

據(jù)上述分析，綜合參照徐建明等[19]和程菁靚等[21]對(duì)宜產(chǎn)區(qū)、限產(chǎn)區(qū)和禁產(chǎn)區(qū)保護(hù)農(nóng)作物百分比的劃分，建議分別將保護(hù)90% 和5% 的蔬菜品種作為劃分葉菜類蔬菜宜產(chǎn)、限產(chǎn)和禁產(chǎn)的依據(jù)，即宜產(chǎn)區(qū)設(shè)置為保護(hù)90% 及以上蔬菜品種；限產(chǎn)區(qū)設(shè)置為保護(hù)5%～90% 蔬菜品種；禁產(chǎn)區(qū)設(shè)置為保護(hù)5% 及以下蔬菜品種，詳細(xì)劃分如下：根據(jù)葉菜類食品限量標(biāo)準(zhǔn)，按照BCF公式可反推出3種情景下土壤中Cd和Pb的閾值（見表6），取3 種情景下閾值的平均值作為劃分依據(jù)，即保護(hù)90%和5%蔬菜時(shí)土壤中Cd的含量的閾值分別為（0.29 + 0.42 + 0.58）/3=0.43 mg · kg-1和（1.94 +2.83+3.88）/3=2.88 mg·kg-1，Pb 的含量的閾值則分別為（31.54+23.47+17.62）/3=24.21 mg·kg-1和（508.99+381.51+286.43）/3= 392.31 mg·kg-1。當(dāng)土壤中Cd 的含量≤0.43 mg·kg-1為宜產(chǎn)區(qū)，土壤中Cd 的含量0.43～2.88 mg·kg-1為限產(chǎn)區(qū)，土壤中Cd 的含量≥2.88 mg·kg-1為禁產(chǎn)區(qū)；當(dāng)土壤中Pb 的含量≤24.21 mg·kg-1為宜產(chǎn)區(qū)，土壤中Pb 的含量24.21～392.31 mg·kg-1為限產(chǎn)區(qū)，土壤中Pb的含量≥392.31 mg·kg-1為禁產(chǎn)區(qū)。

圖2 土壤典型情景下Pb的葉菜類蔬菜敏感分布曲線Figure 2 Sensitivity distribution curves of leafy vegetables for Pb under typical situation of soil

本研究得到的宜產(chǎn)區(qū)和限產(chǎn)區(qū)土壤中Cd的含量閾值高于《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618—2018）中Cd 的農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值和農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管制值的最低值，接近最高值，可能原因是研究區(qū)土壤的pH較高，導(dǎo)致土壤中Cd 的活性降低，使得葉菜類蔬菜對(duì)Cd 的吸收富集能力下降[32]。宜產(chǎn)區(qū)土壤中Pb 的含量閾值明顯小于《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618—2018）中Pb 的農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值，限產(chǎn)區(qū)土壤中Pb 的閾值略低于《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618—2018）中Pb 的農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管制值的最低值，原因可能是東北地區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量比較高，增加了Pb 的生物有效性，促進(jìn)了設(shè)施葉菜類蔬菜對(duì)Pb 的吸收[17-18]。另外，研究表明不同種類蔬菜對(duì)不同重金屬的富集能力差異很大，而葉菜類蔬菜更易吸收富集Pb，使得Pb 往往成為葉菜類蔬菜的主要超標(biāo)重金屬[33]。趙勇等[34]對(duì)蔬菜土壤Pb的污染閾值進(jìn)行研究，其結(jié)果表明土壤中Pb 的含量閾值油麥菜為39.91 mg·kg-1，生菜為33.70 mg·kg-1；史明易等[35]收集12 個(gè)?。ㄊ校┕?9 篇文獻(xiàn)中設(shè)施蔬菜重金屬污染的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，當(dāng)土壤pH 為6.5～7.5 時(shí)葉菜類蔬菜土壤中Pb 含量的安全閾值為20.55 mg·kg-1。以上說明Pb對(duì)葉菜類蔬菜安全生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)較高，在蔬菜種植過程中需要注意土壤中Pb 的污染，這與本文的研究結(jié)果基本一致。

當(dāng)土壤中Cd 和Pb 的含量處于宜產(chǎn)區(qū)時(shí)能保護(hù)90%葉菜類蔬菜正常生長(zhǎng)，可種植大部分葉菜類蔬菜品種，一些高積累蔬菜品種如菠菜、小白菜和韭菜等種植需要采用以農(nóng)藝調(diào)控為主的安全生產(chǎn)技術(shù)[36-37]，生產(chǎn)過程中嚴(yán)格控制農(nóng)業(yè)投入品可能帶來的重金屬污染。當(dāng)土壤中Cd 和Pb 的含量處于限產(chǎn)區(qū)時(shí)應(yīng)禁止種植極高富集能力的蔬菜，若土壤中Cd 的含量處于限產(chǎn)區(qū)時(shí)不應(yīng)種植菠菜和小白菜，土壤中Pb 的含量處于限產(chǎn)區(qū)時(shí)不應(yīng)種植高富集Pb的小白菜、韭菜、大白菜、菠菜和油麥菜品種，蔬菜種植需要采用以農(nóng)藝調(diào)控為主、土壤修復(fù)為輔的安全生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)過程中加強(qiáng)對(duì)土壤和蔬菜產(chǎn)品中Cd 和Pb 的協(xié)同監(jiān)測(cè)[38-40]。當(dāng)土壤中Cd 和Pb 的含量處于禁產(chǎn)區(qū)時(shí)95%葉菜類蔬菜均較容易富集Cd 和Pb，大部分蔬菜品種不易直接種植，可科學(xué)性選擇其他農(nóng)作物或種植觀賞性植物[41-42]。

3 結(jié)論

（1）設(shè)施葉菜類蔬菜對(duì)土壤中Cd 的富集系數(shù)與土壤pH 值呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；對(duì)Pb 的富集系數(shù)與土壤有機(jī)質(zhì)的含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系。

（2）菠菜和小白菜對(duì)Cd的富集能力較強(qiáng)，油麥菜對(duì)Cd 的富集能力較弱；小白菜和韭菜對(duì)Pb 的富集能力較強(qiáng)，茼蒿對(duì)Pb 的富集能力較弱。葉菜類蔬菜對(duì)Pb 的富集系數(shù)樣品間差異比Cd 的大，其中小白菜和大白菜對(duì)Cd和Pb的富集能力存在較大差異。

（3）建議研究區(qū)內(nèi)設(shè)施葉菜類蔬菜宜產(chǎn)區(qū)、限產(chǎn)區(qū)和禁產(chǎn)區(qū)土壤中Cd的含量范圍分別為≤0.43、0.43～2.88 mg·kg-1和≥2.88 mg·kg-1；Pb 的含量范圍分別為≤24.21、24.21～392.31 mg·kg-1和≥392.31 mg·kg-1。

表6 基于Log-logistic擬合曲線保護(hù)不同比例葉菜類蔬菜的土壤Cd和Pb生態(tài)閾值Table 6 The ecological thresholds of Cd and Pb in soil to protect different proportions of leafy vegetables based on Log-logistic fitting curve