江西省黃精及其土壤重金屬含量水平與評價

李晚根，何定軍，鄭育桃，吳妹杰★

（1.萬載縣林業(yè)局，江西 萬載 336100；2.宜春市林業(yè)經(jīng)濟發(fā)展中心，江西 宜春 336000；3.江西省林業(yè)科學院，江西 南昌 330013）

黃精（Polygonatum sibiricum）按形狀不同，又稱“大黃精”“雞頭黃精”“姜形黃精”，是百合科（Liliaceae）黃精屬（Polygonatum）多年生草本植物，有著“仙人余糧”“不老芝”之稱。黃精以莖入藥，其干燥根莖，是一種營養(yǎng)價值極高的藥食同源物質[1]。

近年來，隨著人們對健康的追求及國內外對黃精研究的深入，尤其是在營養(yǎng)保健、老年人疾病預防等方面，黃精作為藥食兩用的藥材，其食用藥用價值逐漸進入大眾視野并被人們所認可，人們對黃精的需求量也不斷增大[2-3]，野生黃精資源遠遠不能滿足人們的需求。為滿足市場需求，衍生出了人工種植黃精產(chǎn)業(yè)[4]。但是受限于種植技術水平不高，黃精生長過程中易發(fā)生病蟲害等問題，加上種植戶為追求產(chǎn)量不合理用藥施肥，易造成黃精產(chǎn)地土壤中重金屬含量超標并在生物體內富集[5]。

江西是黃精資源大省，作為江西道地藥材之一的黃精，在江西境內被廣泛種植。黃精作為集生態(tài)、藥用、食用價值于一體的多功能植物，其制品的營養(yǎng)價值和經(jīng)濟價值得到了社會的廣泛關注，具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的市場前景。但是在人口老齡化、亞健康及慢性病等問題使得“養(yǎng)”和“防”成為現(xiàn)代人日常保健重心的當下，人們在接觸黃精時更多的是關注其食用藥用價值而忽視了黃精產(chǎn)品本身生長過程中可能存在的有害物質，其中重金屬作為影響食品質量與安全的重要因素，其含量超標將嚴重威脅到消費者的身心健康，從而給人體健康帶來安全隱患。為保證人民群眾的食用藥用安全，從源頭（產(chǎn)地）進行重金屬含量監(jiān)測勢在必行。

本研究以江西省9 個黃精產(chǎn)區(qū)的鮮品黃精及8個產(chǎn)地土壤為對象，通過監(jiān)測江西省黃精及其產(chǎn)地土壤重金屬含量，了解并掌握江西省黃精重金屬污染現(xiàn)狀，為黃精的藥食用安全性評價提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試驗材料的采集及處理

于2022 年10 月10 日-11 月10 日，分別在江西省撫州、贛州、吉安、景德鎮(zhèn)、九江、萍鄉(xiāng)、上饒、新余、宜春9 個地區(qū)的23 個縣（區(qū)）的黃精產(chǎn)地，采用隨機抽樣的方式，共采集到黃精樣品87 份；除贛州外（因贛州黃精種植較少，該地黃精樣品直接從工廠采集，未采集到土壤樣品），在其他8 個地區(qū)采集土壤樣品64 份。采集后的樣品帶回實驗室，清除黃精表面的泥土，粉碎備用；土壤樣品鋪開，除去沙礫等異物，攤開自然風干后碾碎土樣，四分法縮分取樣過篩，樣品通過孔徑100目尼龍篩后裝袋備用。

1.1.2 主要儀器及試劑

Multiwave PRO 微波消解儀（奧地利安東帕有限公司），Z2000 原子吸收分光光度儀（日本日立科技有限公司），AFS-230E 原子熒光分光光度儀（北京科創(chuàng)海光儀器有限公司），PQMS 電感耦合等離子體質譜儀（德國耶拿分析儀器有限公司），ME104E 電子天平（美國梅特勒科技有限公司），Milli QA 超純水機（美國默克密理博儀器有限公司），As、Hg、Pb、Cd、Cr標準溶液（國家有色金屬研究院），其他試劑均為國產(chǎn)分析純或色譜純。

1.2 試驗方法

1.2.1 黃精樣品處理及檢測方法

黃精樣品的重金屬As 參照GB 5009.11-2014《食品安全國家標準食品中總砷及無機砷的測定》[6]執(zhí)行；Hg 參照GB 5009.17-2014《食品安全國家標準食品中總汞及有機汞的測定》[7]執(zhí)行；Pb 參照GB 5009.12-2017《食品安全國家標準食品中鉛的測定》[8]執(zhí)行；Cd 參照GB 5009.15-2014《食品安全國家標準食品中鎘的測定》[9]執(zhí)行；Cr 參照GB 5009.123-2014《食品安全國家標準食品中鉻的測定》[10]執(zhí)行。

1.2.2 土壤樣品處理及檢測方法

土壤樣品的重金屬Hg、As參照HJ 680-2013《土壤和沉積物汞、砷、硒、鉍、銻的測定微波消解原子熒光法》[11]執(zhí)行；Pb、Cd 參照GB/T 17141-1997《土壤質量鉛、鎘的測定石墨爐原子吸收分光光度法》[12]執(zhí)行；Cr 參照HJ 491-2019《土壤和沉積物銅、鋅、鉛、鎳、鉻的測定火焰原子吸收分光光度法》[13]執(zhí)行。

1.3 重金屬風險評估方法

1.3.1 單項污染指數(shù)法

用實際測量值與限量標準值對比進行評價。該方法反映的是單一污染物的污染程度，是最基本和最廣泛使用的一種評價方法[14]。計算公式為：

式（1）中：Pi為重金屬單項污染指數(shù)；Ci為所測黃精樣品重金屬實際含量（mg·kg-1）；Si為黃精中重金屬的限量標準值（mg·kg-1）。當Pi≤1 時，表示黃精及其土壤未受污染；Pi＞1時，表示黃精及其土壤已受污染；Pi值越大表示受污染程度越嚴重。

1.3.2 內梅羅綜合污染指數(shù)法

在單項污染指數(shù)法的基礎上，綜合考慮重金屬污染指數(shù)的最大值和平均值，能夠更加客觀、全面地評價重金屬的污染現(xiàn)狀，是國內外常用的一種綜合評價方法。計算公式為：

式（2）中，P綜為重金屬綜合污染指數(shù)；Pimax為樣品中重金屬污染指數(shù)的最大值；Pavg為樣品中各重金屬污染指數(shù)的平均值。污染等級劃分見表1。

表1 污染等級Tab.1 Pollution levels

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

數(shù)據(jù)分析采用Microsoft Excel進行。

2 結果與分析

2.1 黃精及其土壤中5種重金屬含量水平及分析

2.1.1 黃精樣品重金屬含量

食品、中藥材和土壤中的5 種重金屬的限量值[15]見表2。依據(jù)《中國藥典》[16]（2020 年版一部）可知，黃精中As、Hg、Pb、Cd 的限量值分別為2.0 mg·kg-1、0.2 mg·kg-1、5.0 mg·kg-1、1.0 mg·kg-1，而對于Cr 未作出限定。黃精作為藥食同源物質，本試驗Cr 的限量參考GB 2762-2017《食品安全國家標準食品中污染物限量》新鮮蔬菜的限量值0.5 mg·kg-1[17]。

表2 食品、中藥材中重金屬限量值Tab.2 Maximum levels of heavy metals in food and Chinese herb medicine 單位：mg·kg-1

表3 結果表明，江西省大部分產(chǎn)地的黃精未受到重金屬污染，其中，景德鎮(zhèn)市所采集的樣品中未檢測出Pb，上饒市所采集的樣品中未檢測出Cd，其余各市均有5 種重金屬元素檢出。檢測的所有黃精樣品As、Hg、Pb、Cd 均未超過限量值，部分樣品中檢測出Cr 超標，在吉安市采集的19 份檢測樣品中測得Cr 超標率5.26%（1 份），含量為0.976 7 mg·kg-1，相當于國家限量標準中規(guī)定的Cr 含量的1.95 倍；宜春市采集的34 份樣品中測得Cr 超標率14.71%（5份），含量分別為0.905 3 mg·kg-1、0.512 9 mg·kg-1、0.518 2 mg·kg-1、0.998 9 mg·kg-1、0.813 4 mg·kg-1，相當于國家限量標準中規(guī)定的Cr 含量的1.81 倍、1.03倍、1.04 倍、2.00 倍、1.63 倍。檢出的6 份Cr 含量超標樣品中有5 份為個人種植戶的黃精樣品，可能是由于個人種植戶缺乏規(guī)范化栽培技術，故易出現(xiàn)Cr超標現(xiàn)象。

表3 江西省87份黃精樣品5種重金屬含量分析Tab.3 Analysis of 5 heavy metals in 87 samples of P.sibiricum in Jiangxi Province

2.1.2 黃精產(chǎn)地土壤重金屬含量

依據(jù)GB 15618-2018《土壤環(huán)境質量農用地土壤污染風險管控標準（試行）》[18]可知，土壤中As、Hg、Pb、Cd、Cr 的限量值分別為40 mg·kg-1、1.3 mg·kg-1、70 mg·kg-1、0.3 mg·kg-1、150 mg·kg-1。對江西省8 市共計64 份黃精產(chǎn)地土壤樣品進行分析，重金屬含量數(shù)據(jù)統(tǒng)計結果見表4。

表4 黃精產(chǎn)地土壤樣品5種重金屬含量Tab.4 Analysis of 5 heavy metal content in soil samples from P.sibiricum production area

表4 結果表明，江西省黃精產(chǎn)地土壤受到重金屬污染的影響較小。江西省8 個地市黃精產(chǎn)地土壤中均檢測出5 種重金屬元素，其中As、Pb 檢出率高達100%，除存在極小部分As、Pb 超標外，檢測的所有土壤樣品中Hg、Cd、Cr 均未超標。在九江市所測13 份土壤樣品中測得As 超標率7.69%（1 份），含量為89.291 3 mg·kg-1；在撫州市6份土壤樣品中測得Pb超標率16.67%（1份），含量為71.949 7 mg·kg-1。

2.2 黃精樣品重金屬的污染評價

2.2.1 黃精樣品單因子污染評價

采用單因子污染指數(shù)法，對采集的87 份黃精樣品中5 種重金屬進行測定評估（表5），發(fā)現(xiàn)黃精中Cr超標的有6份（分別為吉安市1份、宜春市5份），均為輕微污染；As、Hg、Pb、Cd 對江西省各地區(qū)的黃精均未造成污染；總污染率占總樣本的6.90%。As、Hg、Pb、Cd、Cr 的平均單因子污染指數(shù)的排序依次為Cr（0.488 2）＞Cd（0.055 0）＞Hg（0.048 2）＞As（0.041 2）＞Pb（0.024 4）。由此可見，Cr 的單因子污染指數(shù)較其他重金屬單因子污染指數(shù)高，黃精受Cr 污染的風險較其他重金屬高。

表5 黃精中5種重金屬的單因子污染評價Tab.5 Single factor pollution evaluation of five heavy metals in P.sibiricum

2.2.2 黃精樣品重金屬的綜合污染評價

采用內梅羅綜合污染指數(shù)法評估黃精樣品中污染物污染狀況，結果見表6。由表6 可知，江西省各地區(qū)黃精樣品重金屬污染評價結果中，各單項和綜合污染指數(shù)評價均處于安全、清潔水平。根據(jù)綜合污染指數(shù)排序，各地黃精綜合污染水平依次為：景德鎮(zhèn)市（0.480 4）＞九江市（0.448 5）＞宜春市（0.370 9）＞吉安市（0.337 9）＞新余市（0.301 9）＞贛州市（0.257 7）＞上饒市（0.254 8）＞萍鄉(xiāng)市（0.231 1）＞撫州市（0.110 9）。

表6 黃精樣品中As、Hg、Pb、Cd、Cr的綜合污染評價Tab.6 Comprehensive pollution assessment of As,Hg,Pb,Cd and Cr in P.sibiricum

2.3 黃精產(chǎn)地土壤中重金屬的污染評價

2.3.1 黃精產(chǎn)地土壤中重金屬單因子污染評價

對采集的64 份黃精產(chǎn)地土壤進行分析評估（見表7），發(fā)現(xiàn)土壤中As 超標的有1 份（九江市），為輕度污染；Pb 超標的有1 份（撫州市），為輕微污染；Hg、Cd、Cr 對各地區(qū)均未造成污染，總污染率占總樣本的3.13%。對土壤中As、Hg、Pb、Cd、Cr 的平均單因子污染指數(shù)進行排序，依次為Pb（0.450 3）＞Cd（0.325 3）＞As（0.314 4）＞Cr（0.183 8）＞Hg（0.147 7），As、Pb、Cd 的單因子污染指數(shù)較高，相對而言，黃精種植土壤受As、Pb、Cd污染風險較高。

表7 黃精產(chǎn)地土壤中重金屬的單因子污染評價Tab.7 Single factor pollution evaluation of heavy metals in the soil of P.sibiricum

綜上所述，江西省大部分地區(qū)的黃精樣品及產(chǎn)地土壤目前沒有受到重金屬元素的污染，處于安全等級、清潔水平。

2.3.2 黃精產(chǎn)地土壤中重金屬的綜合污染評價

采用內梅羅綜合污染指數(shù)法評估黃精及其土壤中污染物污染狀況，結果見表8。表8顯示，江西省黃精產(chǎn)地土壤中重金屬的各單項和綜合污染指數(shù)評價均處于安全等級、清潔水平。黃精產(chǎn)地土壤綜合污染水平依次為：上饒市（0.588 3）＞撫州市（0.513 6）＞九江市（0.415 9）＞新余市（0.415 1）＞萍鄉(xiāng)市（0.403 5）＞吉安市（0.381 9）＞景德鎮(zhèn)市（0.322 2）＞宜春市（0.281 3）。

表8 土壤中As、Hg、Pb、Cd、Cr的綜合污染評價Tab.8 Comprehensive pollution assessment of As,Hg,Pb,Cd and Cr in Soil

3 結論與討論

江西省抽檢的各地區(qū)黃精樣品及其產(chǎn)地土壤均有As、Hg、Cr 檢出，其中黃精中Cr 超標較多；本試驗所采集的87份黃精樣品均未受到As、Hg、Pb、Cd的污染；檢測出6 份黃精樣品中存在Cr 輕微污染現(xiàn)象，其中有5份Cr超標的黃精樣品是在個人種植戶采集的，表明個人種植戶栽培的黃精易受到Cr 污染，可能由于個人栽培缺乏系統(tǒng)知識和標準化種植技術導致。產(chǎn)地土壤中As、Pb 的檢出率達100%，部分地區(qū)存在超標現(xiàn)象。所檢測的64份黃精產(chǎn)地種植土壤樣品中均未受到Hg、Cd、Cr 的污染，僅2 份土壤樣品中檢測出存在輕微As 污染、輕度Pb 污染現(xiàn)象。單因子污染指數(shù)評價結果顯示各地黃精受Cr 污染風險較高，產(chǎn)地土壤受Pb、Cd、As污染風險較高。綜合污染指數(shù)評價各地黃精及其土壤均處于安全水平，未受重金屬污染。檢測結果表明，江西省各地的黃精種植情況良好。與其他省份黃精重金屬含量相比[15]，江西種植的黃精在重金屬污染方面相對較輕，但相關部門仍需要繼續(xù)加大對黃精的源頭監(jiān)管，確保黃精在中藥材中安全生產(chǎn)。

本研究通過監(jiān)測江西省黃精及其土壤重金屬含量水平，了解江西省黃精重金屬污染現(xiàn)狀，為黃精的食用藥用安全性提供了質量保證。在質量安全監(jiān)測過程中黃精中的Cr，土壤中的As、Pb應作為重點監(jiān)測指標。江西作為黃精資源大省，為培育優(yōu)質黃精、推動黃精產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，相關部門企業(yè)個人應在種植經(jīng)營和產(chǎn)地環(huán)境維護上下功夫，對于已受重金屬輕微污染的地方，宜采取生物、化學、物理等措施進行修復治理，保障黃精的質量安全，共同打造高質量、高標準、規(guī)?；⒁?guī)范化的黃精種植基地，促進黃精產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。