鄱阳湖入湖河口土壤重金属污染评价及藜蒿食用安全分析

宋鹏飞，曾雪真，倪才英，2* ，赵思颖

(1．江西师范大学 地理与环境学院，江西 南昌 330022;2．江西师范大学 鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室，江西 南昌 330022)

鄱阳湖是我国最大的季节性淡水湖，位于长江中下游南岸，江西省北部，全湖面积3．6×103km2，流域面积1．6×105km2，吸纳了江西全省流域面积97%的江河水。充沛的水量使得鄱阳湖成为世界重要的生态湿地，在生物多样性保护中具有重要的地位，因而被列为中国生物多样性保护的关键区域。

近年来，随着鄱阳湖周边地区工业化和城市化的发展以及矿山开发，鄱阳湖的水土环境也受到了不同程度的污染，其中尤以五河口重金属污染较为严重［1］。当前有关鄱阳湖区域的重金属污染研究主要集中在重金属污染的监测及生态评价等方面，如胡春华［2］等对鄱阳湖流域溶解态重金属行为特征及健康风险进行了评价，发现Cu、Pb、Zn等化学非致癌物引起的健康危害的个人年均风险值远低于国家标准的最大可接受风险值，而化学致癌物Cr的健康危害的风险值超出可接受水平5～6个数量级;李鸣［3］等对鄱阳湖五河入湖口重金属污染的分析评价，发现五大河口均受到重金属的严重污染尤其是Cu的污染，Cu单因子污染指数在饶河入湖口和乐安河口分别高达31．75，27．69;张杰［4］等对鄱阳湖主要入湖口重金属的分布及潜在进行了风险评价，表明Cu、Pb、Cd、Zn这4种重金属含量均超过鄱阳湖相应背景值且呈积累富集的趋势，其中信江入湖口、饶河入湖口以及三江口已受到重金属的严重污染，潜在生态危害均为中等，而污染最轻的区域为南主湖区。

藜蒿(Artemisia selengensis)是一种半野生传统特产蔬菜，别名芦蒿、蒌蒿等，为菊科蒿属多年生草本植物。藜蒿是鄱阳湖区特色野生食用植物，深受广大消费者喜爱。研究表明藜蒿含有丰富的营养成分，蛋白质含量高，矿物质及微量元素组成丰富，含有多种维生素和膳食纤维，并且具有保健药理作用［5］。祝云龙［6］对大通湖及东洞庭湖藜蒿和莲藕中重金属元素的含量特征，发现藜蒿重金属Cu、Pb、Hg、As的富集能力比莲藕强。潘静娴［7］等在藜蒿大量上市期间对藜蒿进行了取样分析，发现不同产地、市场和品种的蒌蒿食用部位均出现Cd的富集，并且采用土壤试验的方法进一步证明了藜蒿是一种Cd、Zn的超量富集植物。

以上研究表明，黎蒿是重金属富集植物，鄱阳湖黎蒿的重金属富集情况及生态风险如何，暂无文献系统报道。为此，本文以鄱阳湖5条主要入湖河口(抚河河口因未找到大片生长的黎蒿，故未采集)的藜蒿及其生长土壤为研究对象，通过采样分析，揭示鄱阳湖湿地土壤重金属污染及黎蒿的食用安全情况，为广大湖区黎蒿爱好者及政府管理部门提供参考。

1 材料与方法

1．1 样品采集

藜蒿和土壤样品于2013年3月采得，分别取自赣江口附近(新建朱港)、信江口附近(余干瑞洪)、饶河口附近(鄱阳龙口)及修水口附近(吴城大湖池)(图1)。在采样点采集生长集中连片、长势良好藜蒿根系及茎叶样品，同时采集其生长土壤0～20 cm的土样，分别装入干净的标好标签的聚乙烯塑料袋。将样品标号带回实验室进行分析。

1．2 样品处理

1．2．1 土壤样品的处理 将采集的土壤样品除去沙石等杂质后，在实验室里自然风干。用玛瑙研钵研磨过100目尼龙筛，分别装入干净的标好标签的聚乙烯塑料袋，并各取50 g装入标好标签的信封，置于烘箱内恒温65℃烘烤12 h，取出并干燥保存。

1．2．2 植物样品的处理 采集的藜蒿样品先用自来水将表面的泥土等污物冲洗干净，而后再用二次蒸馏水冲洗3遍，沥去水分。藜蒿分地下部(根)和地上部(茎叶)，至于烘箱内恒温80℃烘干。将烘干后的藜蒿用玛瑙研钵磨碎，过100目尼龙筛分别装入标好标签的信封，干燥保存。

1．2．3 测试项目与方法 经过预处理的样品待测溶液，按照 GB5009．15-1996［8］中规定，其中植物样品采用湿式消解法:每个样品用分析天平称取1 g(精确到0．0001 g)，用10 mL的浓硝酸，浸泡一整夜，然后加热到澄清，再加10 mL浓硝酸，加热到澄清，最后加3 mL高氯酸，加热到澄清。然后将消解液移至50 mL容量瓶中定容;土壤样品采样压力消解罐消解法［9］:称取 0．5 g(精确到0．000 1 g)干样于聚四氟乙烯内罐，加浓硝酸3 mL浸泡过夜。盖好内盖，旋紧不锈钢外套，放入恒温干燥箱，260～280℃保持4～5 h，在箱内自然冷却至室温，用滴管将消化液洗入或过滤入(视消化后试样的盐分而定)50 mL容量瓶中，用水少量多次洗涤罐，洗液合并于容量瓶中并用超纯水定容至刻度，混匀备用;同时作空白样参照。采用石墨炉原子吸收光谱法测定样品中重金属元素含量。

土壤样品采用重铬酸钾容量法测定有机质含量，用电位法测定土壤pH值。

图1 采样点分布图Fig．1 The distributionmap of sampling points

2 结果与讨论

2．1 土壤重金属污染状况

土壤样品指标测定结果如表1所示，与1990年发布的中国土壤(A层)元素背景平均值及《鄱阳湖研究》(1988年)中公布的鄱阳湖重金属元素背景值［10］(表2)比较发现:土壤样品中的Cu、Pb、Cd含量均高于全国平均水平和当地背景值，其中朱港Pb含量最高，是全国平均水平的4．74倍，当地背景值的8．31倍;龙口的Cu和Cd含量最高，Cu是全国平均水平的9．45倍，当地背景值的47．96倍;Cd是全国平均水平的26．02倍，是当地背景值的3．57倍。

表1 各样品土壤有机质、pH值及重金属含量Tab．1 Soil organicmatter，pH value and heavy metal content of samp les

表2 全国潮土及区域土壤重金属背景值Tab．2 Background values of heavy mental in national alluvial soil and regional soil

2．2 土壤环境质量现状评价

采用污染指数评价法评价鄱阳湖区湿地土壤的重金属污染程度，单因子污染指数能分别反映各个污染物的污染程度;为了更加全面、综合地反映土壤污染的状况，使用污染综合指数法即Nemerow污染指数法进行评价，以全面反映土壤的环境质量。同时，采用潜在生态危害指数法评价土壤环境质量，以期在明确土壤重金属污染现状的前提下，揭示其潜在的环境危害和生态风险。

2．2．1 重金属污染评价 土壤中重金属污染的评价方法采用单因子评价指数法，多因子综合污染指数法进行评价。其中，单因子评价指数公式为:

式中:Pi为土壤重金属元素i的污染指数;Ci为土壤重金属元素i的实测浓度;Si为土壤重金属元素i的限量标准值。

多因子综合污染指数即Nemerow污染指数［11］的公式为:

表3 土壤综合污染指数分级标准Tab．3 The classification standard of soil comprehensive pollution index

一般来说，采用所研究地区的实际颗粒物中污染物平均组成作为单因子评价与综合污染评价的限量标准值是最合适的［12-13］，所以本文也采用《鄱阳湖研究》(1988年)中公布的鄱阳湖重金属元素背景值作为参照标准。各样地土壤测定和评价结果如表4。

表4 各样点污染指数、综合污染指数及污染程度估计Tab．4 The sampling points pollution index，synthetic pollution index and the degree of pollution

结果表明:从鄱阳湖各河流入湖口的综合污染指数看，均受到重金属的严重污染，并且东部流域河口(龙口)的重金属污染程度明显高于西部流域河口(大湖池)。江西省有色金属冶炼工业比较发达，尤其是铜的开采和冶炼，因此Cu在鄱阳湖区域的污染较突出，表中饶河入湖口(龙口)Cu的污染指达到最大的47．96，受到Cu的污染最严重，这是由于受德兴铜矿开采过程中重金属酸性废水的影响。各样点Cd污染指数值都集中在3．0附近，表明鄱阳湖区Cd污染分布相对均衡。赣江(朱港)重金属主要来自赣南有色金属采矿区水土流失和沿线的工业废水，故朱港Pb污染指数值明显高于其他各采样点，Cu污染指数也处于较高水平(除饶河入湖口的龙口外)，表明赣江入湖口附近重金属污染严重，且属于复合污染。各地Cu、Pb、Cd综合污染指数均在3．0以上，平均为13．92，属于严重污染级。其中龙口污染指数最大，朱港次之，大湖池和瑞洪两地污染程度相当。

2．2．2 重金属的潜在生态风险评价 潜在生态风险指数法是瑞典学者Hakanson［14］于1980年建立的一套评价重金属元素污染及潜在生态风险程度的方法，该方法综合考虑了重金属元素的毒性、重金属元素污染的敏感性，以及重金属元素区域背景值的差异，并给出了重金属元素潜在生态风险程度的定量划分，是国内外沉积物质量评价中应用最为广泛的方法之一。

单个重金属的潜在危害系数(The potential ecological risk factor):

表5 Hakanson潜在生态危害指数污染程度Tab．5 Pollution degree by Hakanson’smethod of potential ecological risk factors

潜在生态危害指数与污染程度等级划分标准见表5。潜在生态风险性指数值综合反映了沉积物中Pb、Cu、Cd的污染水平及潜在生态危害性，是评价土壤生态风险的重要指标。鄱阳湖湿地土壤重金属元素评价结果如表6。

表6 潜在生态危害指数法评价结果Tab．6 Evaluation results by themethod of potential ecological risk factors

表6中各重金属的潜在生态风险指数表明，各采样点潜在生态危害指数平均值为201．64，属中等生态危害。最大潜在生态风险在龙口，潜在危害指数为379．43，属强生态危害;最小潜在生态风险大湖池，潜在危害指数为118．75，属轻微生态危害;瑞洪潜在危害指数值接近轻微生态危害临界值，潜在生态风险较大。除龙口外，各地Cd的潜在风险因子值均大于Pb和Cu，这与文献［4］的研究结果一致，鄱阳湖主要入湖口表层沉积物中重金属的潜在生态风险程度的顺序为Cd＞Cu＞Pb，表明Cd是最主要的生态风险贡献因子，且处于较重的生态风险程度。

2．3 藜蒿的食用安全性分析

2．3．1 藜蒿镉含量 金属镉元素无毒，但Cd的化合物毒性很大，而且属于积累型，引起慢性中毒的潜伏期可达10-30年之久。由于土壤对Cd的吸附能力很强，土壤中呈吸附交换态的Cd所占比重较大。在酸性条件下，Cd化合物的溶解度增大，毒性也随之增大。土壤中的Cd非常容易被植物吸收，因此土壤中Cd的含量稍有增加，就会使植物体内Cd的含量相应增高［16］。

表7 藜蒿样品镉元素含量Tab．7 The content of cadm ium in Artemisia selengensis mg·kg-1

所采集野生藜蒿样品中镉含量指标如表7。对比藜蒿样品与土壤样品中Cd的含量发现，各地藜蒿茎叶中的Cd含量均大于当地土壤Cd含量(龙口接近)，这表明藜蒿对重金属元素Cd具有较强的吸收能力。经计算各点黎蒿富集系数(茎叶中某种重金属含量除以土壤中该元素含量)，发现它们为0．95～2．54，平均为1．65，除龙口外，均大于1．00，说明黎蒿能富集土壤中 Cd。此外，地上部(茎叶)中 Cd的含量均大于地下部(根)内含量，说明在藜蒿体内重金属元素Cd也具有较强的迁移能力，迁移系数为1．34(龙口)～5．47(瑞洪)，平均为2．74。人们平时选择食用的，正是藜蒿的地上部(茎叶)，故黎蒿的食用安全隐患较大。

祝云龙［6］在其研究中发现，洞庭湖中藜蒿重金属Cd的富集能力比莲藕强，且在同一植物的不同器官对各种重金属的吸收富集能力有明显差异，一般根部大于茎叶部。简敏菲［17］等在研究中也认为鄱阳湖区大部分水生植物根部的重金属含量比茎、叶部分高。这些结论都与本研究结果相反，推测与植物种属、采样地域(土壤理化性质)或根部清洗程度有关。

2．3．2 藜蒿的食用安全分析 Cd是一种有害的重金属元素，它的生物半衰期长达16－33a［18］，排泄缓慢，少量的Cd持续进入人体内可因长期积累对组织器官造成损伤，在肾脏、肝脏、肺脏、骨骼、生殖系统、心血管系统、胃肠系统、胰脏表现出明显病变［19］。Rennier等［20］研究表明Cd大部分集中于肠内，转移到内部器官较少;国内很多报道也表明，大多数Cd积聚在内脏器官，特别是肾。虽然Cd在体内蓄积对机体造成很大伤害机理尚未完全清楚，但Cd是目前具有“三致作用”(致畸、致癌、致突变)的重金属［21］。

作为鄱阳湖区特色野生食用植物，藜蒿以其味道独特，鲜嫩可口，赢得湖区周边乃至整个江西消费者的喜爱，藜蒿炒腊肉更是成为赣北地区的特色名肴，名遍全国。经与我国规定的无公害食品中重金属浓度的限量标准(GB2762-2005，茎叶类蔬菜0．2 mg/kg)相比较，样品中藜蒿中重金属元素Cd含量均已大大超出国家食品安全标准。其中供食用的地上部(茎叶)平均约超过标准值16．8倍，最多更是高达到25倍之多(表7)。研究发现，整个鄱阳湖区很多种蔬菜存在重金属Cd超标现象，例如:白菜(平均含量0．17 mg/kg)［22］超过标准值近4倍，芹菜(平均含量0．37 mg/kg)超标近2倍。这两种蔬菜的Cd超标倍数均低于藜蒿，这表明藜蒿对于重金属元素Cd具有较强的富集作用。

近年来，随着工业发展和镉化合物应用范围扩展(电镀、电池、油漆等)，排放到环境中镉浓度越来越高，且可在植物体内蓄积，还可随着食物链方式聚积在哺乳动物体内，包括人类。作为消费者，我们也渐渐陷入了食品安全的困境。由于镉元素摄入过量对人民生产生活带来危害，应引起政府部门的重视，要采取坚决措施，截断外源镉输入土壤。

3 结论

(1)鄱阳湖湿地土壤已受重金属的污染，沉积物中Cu、Pb和Cd 3种重金属含量平均值均明显高于其相应土壤背景值;鄱阳湖沉积物中重金属含量分布差别较大，其中Cu的污染较突出。

(2)鄱阳湖湿地土壤重金属污染物的平均潜在生态危害指数为201．64，属于中等生态风险，最大潜在生态风险在饶河口(龙口)，最小潜在生态风险修水口(大湖池)，其中Cd对鄱阳湖区生态风险贡献最大。

(3)藜蒿对于重金属元素Cd具有较强的富集作用，富集系数平均为1．65。Cd在藜蒿植物体内的迁移能力也较强，其迁移系数平均为2．74。

(4)在目前我国无公害食品(茎叶类蔬菜)中重金属浓度的限量标准下，藜蒿样品中的Cd含量均超过国家限定值11．70～25．70倍，对广大消费者的生命安全构成较大程度危害。

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