甘肅省榆中縣菜地土壤與蔬菜中硝酸鹽與亞硝酸鹽含量及食用安全性評價

王彥斌，楊一鳴，曾　亮，蘇　瓊，趙利斌

(1.西北民族大學化工學院，甘肅 蘭州 730030; 2.甘肅省高校環(huán)境友好復合材料及生物質利用省級重點實驗室， 甘肅 蘭州 730030;3.四川北方硝化棉股份有限公司， 四川 成都 610063)

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甘肅省榆中縣菜地土壤與蔬菜中硝酸鹽與亞硝酸鹽含量及食用安全性評價

王彥斌1,2，楊一鳴1,2，曾亮1,2，蘇瓊1,2，趙利斌3

(1.西北民族大學化工學院，甘肅 蘭州 730030; 2.甘肅省高校環(huán)境友好復合材料及生物質利用省級重點實驗室， 甘肅 蘭州 730030;3.四川北方硝化棉股份有限公司， 四川 成都 610063)

摘要：在甘肅省榆中縣蔬菜基地，選擇20個點位采集5種蔬菜(100株) 及相應的土樣，在分別對硝酸鹽與亞硝酸鹽含量分析測試的基礎上，開展蔬菜硝酸鹽與亞硝酸鹽污染評價、富集能力分析及食用安全性評估。結果表明：研究區(qū)土壤表層(0～20 cm)硝酸鹽與亞硝酸鹽平均含量分別為30.58 mg·kg-1和52.35 mg·kg-1，土壤深層(20～50 cm)硝酸鹽與亞硝酸鹽含量分別為9.14 mg·kg-1和0.11 mg·kg-1，硝酸鹽與亞硝酸鹽主要聚集在土壤表層。蔬菜中(鮮重)硝酸鹽與亞硝酸鹽平均含量分別為1649.18 mg·kg-1與0.64 mg·kg-1，硝酸鹽與亞硝酸鹽平均富集系數分別為53.94與0.01。硝酸鹽與亞硝酸鹽在5種蔬菜中的累積含量不同，且蔬菜中硝酸鹽含量遠大于亞硝酸鹽含量。硝酸鹽在不同蔬菜中的累積順序為大白菜≈菜花>韭菜≈芹菜≈甘藍，亞硝酸鹽在不同蔬菜中的累積順序為韭菜>菜花≈甘藍≈芹菜?大白菜，大白菜對硝酸鹽有更強的富集能力，而韭菜對亞硝酸鹽有更強的富集作用。在所有樣品中，有2%的蔬菜樣品受到硝酸鹽輕度污染，有7%的蔬菜樣品受到硝酸鹽中度污染，有33%的蔬菜樣品受到硝酸鹽重度污染，有56%的蔬菜樣品受到硝酸鹽嚴重污染。蔬菜亞硝酸鹽含量較低，均未超過國家食品污染物限量值。

關鍵詞：蔬菜；土壤；硝酸鹽與亞硝酸鹽；食用安全評價;甘肅省榆中縣

當前，蔬菜食用的安全性受到了公眾的普遍關注，蔬菜硝酸鹽、亞硝酸鹽積累一直是人們關注的熱點問題之一。硝酸鹽、亞硝酸鹽廣泛存在于人類環(huán)境中，是自然界最普遍的含氮化合物。硝酸鹽、亞硝酸鹽主要通過氮肥的過量使用進入農田土壤，并在土壤中積累，不僅污染土壤和水體環(huán)境，造成土壤養(yǎng)分失衡，致使植物生長生理失調，且易被蔬菜吸收，并通過食物鏈進入人體，對人的身體健康構成潛在的威脅。硝酸鹽對人體的毒性相對較低，但人體攝入的硝酸鹽在一定條件下可轉化成亞硝酸鹽，同時，蔬菜中的硝酸鹽在合適的條件下也可轉化為亞硝酸鹽，而亞硝酸鹽毒性較強，是強致癌物亞硝胺的前體，亞硝酸鹽可與食物中或體內的仲胺類物質作用生成亞硝胺，從而誘發(fā)消化系統(tǒng)癌變。研究表明，人體攝入的硝酸鹽81.2% 來自蔬菜[1]。

全國已有多個城市和地區(qū)如北京[1-3]、上海[3-5]、南京[6]、重慶[7-8]、武漢[9]等對蔬菜硝酸鹽、亞硝酸鹽的含量進行調查及評估[10-16]，調查資料顯示，我國生產的蔬菜硝酸鹽含量普遍超標，且大棚蔬菜硝酸鹽含量普遍高于露地蔬菜，但蔬菜亞硝酸鹽含量普遍較低，未超過國家食品衛(wèi)生標準，即使如此，食用這些地區(qū)生產的蔬菜仍然會對人體產生一定程度的安全風險。前人的研究[5,16]也表明由于大量使用氮肥，菜地土壤中積累了大量的硝酸鹽，是造成蔬菜硝酸鹽超標的主要原因。由于對甘肅省榆中縣蔬菜基地土壤與蔬菜硝酸鹽、亞硝酸鹽含量狀況了解甚少，本文以此地蔬菜基地土壤-蔬菜系統(tǒng)為研究對象，廣泛采集了榆中縣蔬菜基地的20個樣點的土壤與種植面積最大的5種蔬菜(大白菜、甘藍、菜花、芹菜、韭菜)進行硝酸鹽、亞硝酸鹽含量調查，并在此基礎上進行食用安全性評價，以期為本地蔬菜的食用安全及種植結構的調整提供依據。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

榆中縣位于甘肅省中部，地處蘭州市東郊, 總人口42.4×104人，海拔1 500～2 600 m, 年均降雨量350 mm，蒸發(fā)量1 450 mm，年平均氣溫6.7℃，無霜期115～140 d。榆中縣以生產高原夏菜聞名，境內氣候條件復雜, 日照充足, 蔬菜生產區(qū)≥10℃的積溫1 900℃～2 500℃, 生長季為228～243 d。蔬菜種植區(qū)土壤為黃綿土、黑麻土、碳酸鹽灰褐土，適合蔬菜生產，因此成為甘肅省著力打造的全國無公害蔬菜生產基地之一。2013年榆中縣高原夏菜種植面積達2×104hm2，產量約7.0×105t。

1.2樣品采集與處理

2013年5—6月在榆中縣蔬菜基地選擇大面積種植大白菜(ChineseCabbage)、甘藍(BrassicaoleraceaL.)、菜花(BrassicaoleraceaL.var.botrytisL.)、芹菜(Apiumgraveolens)和韭菜(Alliumtuberosumrottl)的菜地為采樣點，共設置20個。每個采樣點采用5點采樣法采集土壤樣品，采樣深度為0～50 cm，沿剖面分為表層(0～20 cm)與深層(20～50 cm)，表層與深層5點各取1 kg土壤，分別混勻后再用四分法分取1 kg土壤裝于塑料袋中，共采集土壤樣品40份(表層與深層各20份)，運送至實驗室。土壤樣品在室內風干，去除雜物、石塊與植物根系，過20目尼龍篩保存?zhèn)溆?。再用四分法取部分樣品用瑪瑙研缽研磨，過100目尼龍篩，裝入玻璃瓶待用。在樣品采集和處理過程沒有與金屬工具接觸。

在采集土壤樣品的同時采集其上生長的蔬菜，蔬菜種類為大白菜、甘藍、菜花、芹菜和韭菜，每種蔬菜各采集多株蔬菜新鮮成熟期的可食部分，蔬菜鮮樣采集后馬上裝入塑料袋中，共采集蔬菜樣品100株，運送至實驗室。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水珠，切碎后用高速組織粉碎機打碎成漿狀，備用。

1.3樣品測試分析

土壤硝酸鹽、亞硝酸鹽測定采用氯化鉀提取分光光度法[17](分光光度計型號UV759，中國上海儀表公司)。蔬菜樣品亞硝酸鹽與硝酸鹽測定分別采用鹽酸萘乙二胺分光光度法與鎘柱法[18]。測定時分光光度計波長設定為543 nm，制作亞硝酸鹽標準曲線。先測定土壤與蔬菜中的亞硝酸鹽含量，再測定亞硝酸鹽與硝酸鹽總量，硝酸鹽與亞硝酸鹽總量與亞硝酸鹽含量之差即為硝酸鹽含量，蔬菜中硝酸鹽與亞硝酸鹽含量均為鮮重含量。

分析過程中用加標回收法進行質量控制，同時進行空白和試劑的校正試驗。以上分析實驗所用試劑均為優(yōu)級純，所用的水均為超純水。

1.4數據處理

用Microsoft Excel 2010和SPSS1 7.0軟件對實驗數據進行處理。

1.5蔬菜硝酸鹽與亞硝酸鹽富集系數

蔬菜硝酸鹽與亞硝酸鹽的富集系數(bioaccumulation factor，BCF) 是指植物中硝酸鹽、亞硝酸鹽含量與土壤中硝酸鹽、亞硝酸鹽含量的比值，它可以大致反映蔬菜在相同土壤硝酸鹽、亞硝酸鹽含量條件下對硝酸鹽、亞硝酸鹽的吸收能力。富集系數值越小，表明蔬菜吸收硝酸鹽、亞硝酸鹽的能力越差，抗土壤硝酸鹽、亞硝酸鹽污染的能力則越強。相應的計算公式為：

BCF=C蔬菜/C土壤

(1)

式中，C蔬菜和C土壤分別為蔬菜和對應表層(0～20 cm)土壤中硝酸鹽、亞硝酸鹽含量。

1.6食用安全評價方法

1973年聯(lián)合國糧農組織和世界衛(wèi)生組織(FAO/WHO)制定了食品中硝酸鹽和亞硝酸鹽的日允許攝入量(acceptable daily intake，ADI)，規(guī)定人體中硝酸鹽、亞硝酸鹽的ADI值分別為3.6和0.13 mg·kg-1；2002年FAO/WHO食品添加劑聯(lián)合專家委員會(JECFA)第59次會議建議人體中硝酸鹽和亞硝酸鹽的每日允許攝入量(ADI值)分別為0～5 mg·kg-1和0～0.07 mg·kg-1。

我國農產品安全質量無公害蔬菜安全要求規(guī)定葉菜類蔬菜中硝酸鹽含量不得高于3 000 mg·kg-1[19]。我國的食品安全國家標準食品中污染物限量[20]中規(guī)定了亞硝酸鹽的限量值，但并沒有規(guī)定硝酸鹽的限量值。為此沈明珠等[1]以WHO、FAO規(guī)定的ADI值為基準[21]，提出了蔬菜硝酸鹽含量分級評價標準，目前已得到國內外的公認。該標準按每人每天平均食用0.5 kg蔬菜，平均體重60 kg計，參照WHO和FAO規(guī)定的ADI值，推算出我國蔬菜硝酸鹽允許量可為432 mg·kg-1。如果再將鹽漬和烹煮時的損失(分別為45%和70%)加入計算，此限量可擴大為785和1440 mg·kg-1。由此將蔬菜可食部分中硝酸鹽含量的衛(wèi)生標準定為432 mg·kg-1，蔬菜中硝酸鹽含量小于432 mg·kg-1定為1級，屬輕度污染，生食、熟食都可以；蔬菜中硝酸鹽含量大于432 mg·kg-1小于785 mg·kg-1定為2級，屬中度污染，不宜生食，經鹽漬、烹飪后可食用；蔬菜中硝酸鹽含量大于785 mg·kg-1小于1440 mg·kg-1定為3級，屬高度污染，烹飪后可食用；蔬菜中硝酸鹽含量大于1 440 mg·kg-1小于3 100 mg·kg-1定為4級，屬嚴重污染，生食、熟食都不宜。

本研究采用沈明珠等[1]的方法對甘肅省榆中縣蔬菜基地蔬菜中硝酸鹽含量的食用安全性進行評價。蔬菜亞硝酸鹽食用安全性評價以GB2762-2012《食品中污染物限量》[20]蔬菜中亞硝酸鹽限量標準為依據，標準中規(guī)定蔬菜亞硝酸鹽(以硝酸鈉計)含量應≤20.0 mg·kg-1。

2結果與討論

2.1菜地土壤硝酸鹽、亞硝酸鹽含量特征

菜地土壤硝酸鹽與亞硝酸鹽含量統(tǒng)計值見表1，可以看出土壤中硝酸鹽與亞硝酸鹽含量數據均屬于正偏態(tài)(偏度>0，深層亞硝酸鹽含量除外)，低峰態(tài)(峰度<0)，近似符合正態(tài)分布(Ps-k>0.05)。土壤表層硝酸鹽與亞硝酸鹽平均含量分別為30.58 mg·kg-1和52.35 mg·kg-1，土壤深層硝酸鹽與亞硝酸鹽平均含量分別為9.14 mg·kg-1和0.11 mg·kg-1，可見，土壤表層硝酸鹽與亞硝酸鹽含量均明顯高于深層硝酸鹽與亞硝酸鹽含量(P<0.05)，表明硝酸鹽與亞硝酸鹽主要聚集在土壤表層，且土壤表層亞硝酸鹽含量大于硝酸鹽含量，而土壤深層亞硝酸鹽含量遠小于硝酸鹽含量。這是由于西北半干旱地區(qū)降水量小于蒸發(fā)量且大多缺少灌溉條件，在一年中土壤水分基本上處于虧缺狀態(tài)，因此，這一地區(qū)硝酸鹽與亞硝酸鹽在土壤中淋失的深度有限，而呈現(xiàn)出表聚性。

土壤略呈堿性(表層與深層土壤平均pH值分別為7.21與7.31)。土壤中硝酸鹽與亞硝酸鹽含量的變異系數均較小，屬于弱變異，表明不同采樣點位之間土壤硝酸鹽與亞硝酸鹽含量的變化性相對較弱，也即均勻性相對較好。

本研究中菜地土壤硝酸鹽含量與蘇州市[22]露天菜地土壤相近，但遠小于上海市[5]與佛山市[16]露天菜地土壤。根據秦遂初等[23]提出的菜地土壤障礙的診斷指標，菜地土壤硝酸鹽累積量0～150 mg·kg-1為安全范圍，200 mg·kg-1為污染臨界點，超過300 mg·kg-1為嚴重污染水平。若以此為評價標準，目前榆中縣蔬菜基地土壤硝酸鹽累積量整體上尚處于安全水平。

2.2蔬菜硝酸鹽與亞硝酸鹽含量特征

蔬菜硝酸鹽與亞硝酸鹽含量統(tǒng)計值見表2，可以看出：蔬菜中硝酸鹽含量數據均屬于正偏態(tài)，而亞硝酸鹽含量數據均屬于負偏態(tài)，但兩者均屬于低峰態(tài)，符合近似正態(tài)分布。蔬菜中硝酸鹽與亞硝酸鹽含量的變異系數均較小，屬于弱變異，表明不同采樣點位之間蔬菜硝酸鹽與亞硝酸鹽含量的變化性相對較弱，也即均勻性相對較好。蔬菜中硝酸鹽與亞硝酸鹽平均含量分別為1 649.18 mg·kg-1與0.64 mg·kg-1。

注：表中同行數據不同字母表示經LSD檢驗差異顯著(P<0.05)。下同。

Note： Data in the same line followed by different letters are significantly different(P<0.05) according to the LSD test. The same as below.

硝酸鹽與亞硝酸鹽在5種蔬菜中的累積情況見表3，可以看出硝酸鹽與亞硝酸鹽在不同蔬菜中的累積含量差異顯著(P<0.05)，且蔬菜中硝酸鹽含量遠大于亞硝酸鹽含量。不同蔬菜中硝酸鹽累積含量不同的主要原因是遺傳因素[5]，包括兩個方面，其一是不同蔬菜根系吸收硝酸鹽的能力不同，吸收能力強的可能硝酸鹽含量最高，二是不同蔬菜的硝酸還原酶活力不同，硝酸還原酶活力弱的可能造成過多的硝酸鹽累積。姚春霞等[5]的研究表明植物中亞硝酸還原酶的活力遠高于硝酸酶的活力，當植物根系吸收的硝酸鹽被硝酸還原酶還原成亞硝酸鹽后，就會連續(xù)被活力較高的亞硝酸還原酶還原成胺，因此植物體一般不會積累過多的亞硝酸鹽。硝酸鹽在5種蔬菜中的累積含量均大于1000 mg·kg-1，而亞硝酸鹽含量除韭菜外均小于1.00 mg·kg-1。沈明珠等[1]的研究結果表明北京菜地中韭菜亞硝酸鹽的平均含量為1.53 mg·kg-1，本研究得到了類似的結果。硝酸鹽在不同蔬菜中的累積順序為大白菜≈菜花>韭菜≈芹菜≈甘藍，亞硝酸鹽在不同蔬菜中的累積順序為韭菜>菜花≈甘藍≈芹菜?大白菜。

將本研究中蔬菜硝酸鹽與亞硝酸鹽含量與其它地區(qū)研究結果比較(表3)，發(fā)現(xiàn)不同蔬菜中硝酸鹽與亞硝酸鹽含量，同種蔬菜中硝酸鹽與亞硝酸鹽含量在不同地區(qū)均存在較大差異，前人的研究表明蔬菜中的硝酸鹽與亞硝酸鹽含量不僅與蔬菜種類、品種、部位和年齡有關,而且還與外界的溫度、光照和肥料等環(huán)境條件有密切的關系[1,8]。

2.3蔬菜中硝酸鹽與亞硝酸鹽富集系數

富集系數為蔬菜中污染物含量與表層土壤中污染物含量之比，表征污染物從土壤向蔬菜中的遷移能力。經公式(1)計算所得硝酸鹽與亞硝酸鹽在5種蔬菜中的富集系數如表4所示。蔬菜中硝酸鹽與亞硝酸鹽平均富集系數分別為53.94與0.01，硝酸鹽富集系數遠大于亞硝酸鹽。同時可見，硝酸鹽與亞硝酸鹽在不同蔬菜中的富集系數差異較大(P<0.05)，硝酸鹽在不同蔬菜中的累積順序為大白菜≈菜花>韭菜≈芹菜≈甘藍，亞硝酸鹽在不同蔬菜中的累積順序為韭菜>菜花≈甘藍≈芹菜?大白菜。這表明榆中縣蔬菜基地大白菜對硝酸鹽有更強的富集能力，而韭菜對亞硝酸鹽有更強的富集作用。

2.4蔬菜硝酸鹽與亞硝酸鹽含量與土壤硝酸鹽與亞硝酸鹽含量相關關系

表5為蔬菜硝酸鹽與亞硝酸鹽含量與土壤硝酸鹽與亞硝酸鹽含量之間的相關系數，可以看出榆中縣菜地蔬菜中硝酸鹽與亞硝酸鹽含量與土壤中硝酸鹽與亞硝酸鹽含量之間均沒有明顯相關關系。這與王翠紅等[24-25]的研究結果不同，他們的研究表明蔬菜硝酸鹽含量與土壤硝酸鹽含量之間呈顯著正相關，其相關系數為r=0.4201(n=23)，而葉菜類蔬菜硝酸鹽含量與土壤硝酸鹽含量之間呈極顯著正相關(r=0.7050)。

2.5蔬菜中硝酸鹽與亞硝酸鹽食用安全評價

從表6可以看出，蔬菜中硝酸鹽污染嚴重，應引起足夠重視。在所有樣品中，有2%的蔬菜樣品受到硝酸鹽輕度污染，有7%的蔬菜樣品受到硝酸鹽中度污染，有33%的蔬菜樣品受到硝酸鹽重度污染，有56%的蔬菜樣品受到硝酸鹽嚴重污染。蔬菜亞硝酸鹽含量較低，均未超過國家食品污染物限量值。

3結論

1) 榆中縣菜地土壤表層硝酸鹽與亞硝酸鹽含量均明顯高于深層硝酸鹽與亞硝酸鹽含量，硝酸鹽與亞硝酸鹽主要聚集在土壤表層。

2) 榆中縣菜地蔬菜中硝酸鹽與亞硝酸鹽在不同蔬菜中的累積含量差異顯著，硝酸鹽在不同蔬菜中的累積順序為大白菜≈菜花>韭菜≈芹菜≈甘藍，亞硝酸鹽在不同蔬菜中的累積順序為韭菜>菜花≈甘藍≈芹菜?大白菜。

3) 榆中縣菜地蔬菜硝酸鹽富集系數遠大于亞硝酸鹽。硝酸鹽與亞硝酸鹽在不同蔬菜中的富集系數差異顯著，大白菜對硝酸鹽有更強的富集能力，而韭菜對亞硝酸鹽有更強的富集作用。

4) 榆中縣菜地蔬菜中硝酸鹽污染嚴重，應引起足夠重視。但蔬菜亞硝酸鹽含量較低，均未超過國家食品污染物限量值。

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Nitrate and nitrite concentrations in vegetables and soils in Yuzhong County of Gansu Province and their safety evaluation

WANG Yan-bin1,2, YANG Yi-ming1,2, ZENG Liang1,2, SU Qiong1,2, ZHAO Li-bin3

(1.NorthwestUniversityofNationalities,SchoolofChemicalEngineering,Lanzhou,Gansu730030,China； 2.KeyLaboratoryforUtilityofEnvironment-friendlyCompositeMaterialsandBiomassinUniversitiesofGansuProvince,Lanzhou,Gansu730030,China;3.SichuanNitrocellCompany,Ltd.,Chengdu,Sichuan610063,China)

Keywords:vegetable; soil; nitrate and nitrite; safety evaluation; Yuzhong County of Gansu Province

Abstract：A systematic survey of nitrate and nitrite concentrations in five kinds of vegetables (involving 100 samples) and their corresponding soils at 20 sampling sites in vegetable plots of Yuzhong County, Gansu Province, was conducted for assessing their pollution, bioavaibility, and safety to local residents. The results showed that the average concentrations of nitrate and nitrite in surface soils in the studied plots were 30.58 mg·kg-1and 52.35 mg·kg-1, respectively, and that in deep soils were 9.14 mg·kg-1and 0.11 mg·kg-1, respectively, indicating that the deposition of nitrate and nitrite was mainly in surface soils. The average concentrations of nitrate and nitrite in vegetables were 1649.18 mg·kg-1and 0.64 mg·kg-1fresh weight (FW), respectively. The average bio-concentration factors (BCFs) of nitrate and nitrite in vegetables were 53.94 and 0.01, respectively. The average concentrations of nitrate and nitrite in five vegetables were significantly different, with nitrate being higher than nitrite in vegetables. The order of nitrate in vegetables was Chinese cabbage ≈ cauliflower > leek ≈ celery ≈ cabbage，and that of nitrite in vegetables was leek > cauliflower ≈ cabbage ≈ celery >> Chinese cabbage. Chinese cabbage had stronger enrichment ability of nitrate. Of all the samples, 2% was slightly, 7% moderately, 33% severely, and 56% seriously polluted by nitrate.

文章編號：1000-7601(2016)03-0228-06

doi:10.7606/j.issn.1000-7601.2016.03.36

收稿日期：2015-05-11

基金項目：西北民族大學中央高校基本科研業(yè)務費專項資金項目(zyj2011007,zyj2011006,No.31920130023)

作者簡介：王彥斌(1967—)，男，教授，甘肅會寧人，主要從事分析化學方面的教學與研究工作。E-mail:ybwang@126.com。 通信作者：楊一鳴(1972—)，男，副教授，甘肅天水人，主要從事污染過程與生態(tài)修復方面的教學與研究工作。E-mail:yyiming2004@126.com。

中圖分類號：X53; X503.231

文獻標志碼：A