三峡库区根茎类蔬菜中重金属含量分析及评价

秦隆兵 李祖祥 杨玉荣 向艳君 缑天鹏 唐华丽

（重庆三峡学院生命科学与工程学院，重庆 404000）

三峡库区腹地水土资源丰富、气候适宜，各类蔬菜均有种植［1］。近年来，工业化和城镇化进程的加快使得工业“三废”的无节制排放以及生活垃圾的无序堆放现象十分严重［2］，大量含重金属的污染物进入环境中，有毒重金属通过大气、水体以及土壤被蔬菜作物吸收并富集。长期食用被污染的蔬菜具有健康风险［3，4］。为了探索三峡库区腹地重金属污染的危害效应，采集6种根茎类蔬菜样品，分析其中Pb、Cd、As、Sn、Cu、Cr等元素含量，对其结果进行分析评价，旨在为三峡库区水土环境污染防治及人群健康安全提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

蔬菜样品：共计6种（分别是土豆、红薯、胡萝卜、莲藕、白萝卜和莴笋）48件样品，分别来自三峡库区腹地万州区4个农贸市场，各市场采集各种样品2件。将鲜菜可食部分用去离子水反复冲洗干净，晾干后切碎，盛于洁净的托盘放入烘箱中，70℃下烘干至恒重，样品经粉碎机粉碎、过筛后装入塑料袋密闭冷藏保存。

各重金属标准品：纯度＞99%，国家有色金属及电子材料分析测试中心；

硝酸、盐酸：分析纯，国药集团化学试剂有限公司；

双蒸水、去离子水：本实验室自制。

1.2 仪器与设备

原子吸收分光光度计：AA-6300型，日本岛津公司；

微波消解仪：Anton Paar Multiwave 3000型，奥地利安东帕（中国）有限公司；

冷冻干燥器：FD-1A-50型，上海比朗仪器有限公司；

分析天平：CPA223S型，北京赛多利斯仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 样品消解 准确称取0.6g样品置于微波消解管中，加入一定量的浓硝酸和浓盐酸（6∶1），将消解管置于微波消解仪中，按表1的条件启动消解程序，消解结束后待样品冷至室温，将消化管置于通风橱排酸3～4h，后将澄清消化液用1%硝酸溶液定容至25mL容量瓶中备用。

1.3.2 检测方法

（1）标准曲线的制作：将Pb、Cd、As、Sn、Cu、Cr系列标准品配制成浓度为1 000μg/mL的母液，稀释后分别于原子吸收分光光度计测定，绘制标准曲线，各元素标准溶液浓度及工作方程见表2。

（2）样品测定：利用原子吸收分光光度法对消解后样液中的重金属含量进行检测［5－7］，仪器工作条件见表3。

表1 微波消解程序Table 1 Procedure of microwave digestion

表2 标准溶液浓度及工作方程Table 2 The concentration of standard solutions and the equation of curve

表3 仪器工作参数Table 3 The working parameters of instrument

1.4 检测结果的评价

1.4.1 评价标准 蔬菜中Pb、Cd、As、Sn、Cu、Cr含量评价标准参照GB 2762—2012以及GB/T 5009.13—2003进行，见表4。

1.4.2 评价方法

（1）单项污染指数法：采用单项污染指数描述蔬菜中重金属受污染的程度，其表达式见式（1）。

式中：

Pi——蔬菜中重金属i的污染指数；

Ci——蔬菜中重金属i的实测值，mg/kg；

表4 蔬菜中重金属元素的最高允许限量Table 4 The maximum allowable limit of heavy metals in vegetables

Si——蔬菜中重金属i的限量标准值（见表4），mg/kg。

（2）综合污染指数法［8］：Pi在评价某单一重金属对蔬菜的污染程度方面具有一定的优势，但其在综合反映某一区域蔬菜的总体污染状况方面存在一定的局限，为全面反映各重金属对三峡库区根茎类蔬菜的不同作用，突出高浓度重金属元素对蔬菜质量的影响，引入综合污染指数反映污染较重的重金属的作用。其表达式见式（2）。

式中：

P——质量综合指数；

Pimax——蔬菜中重金属元素i所有单项污染指数的最大值；

Piave——蔬菜中重金属元素i所有单项污染指数的平均值。

（3）最大超标倍数的计算：按式（3）进行。

式中：

N——某金属在蔬菜样品中的最大超标倍数；

Cimax——蔬菜中重金属i的实测最大值，mg/kg；

Si——蔬菜中重金属i的限量标准值（见表4），mg/kg。

（4）蔬菜评价方法和标准：采用单项污染指数和综合污染指数法对蔬菜重金属污染程度进行分级与评价，蔬菜质量分级标准详见表5。

表5 蔬菜质量分级标准Table 5 Grading standard of vegetables quality

2 结果与分析

2.1 蔬菜中重金属含量分析

对三峡库区根茎类蔬菜中重金属含量进行分析，结果表明各重金属含量差异较大，所检测样品中Pb、Cd、As、Sn、Cu、Cr各金属含量范围及平均值见表6。根据表4的标准计算金属超标率及最大超标倍数，由超标率可知三峡库区根茎蔬菜中存在重金属As、Sn和Cr的污染；其中As的超标率为27.08%，最大超标倍数为3.27；Sn的超标率为12.50%，最大超标倍数为16；Cr的超标率为8.33%，最大超标倍数为12.42。

表6 三峡库区根茎类蔬菜中重金属含量状况Table 6 The content of heavy metals in root vegetables in three gorges reservoir

2.2 蔬菜中重金属污染状况评价结果

对三峡库区根茎类蔬菜中重金属污染程度的评价结果见表7。由各重金属对蔬菜的综合污染指数可知，采集的三峡库区6种根茎类蔬菜中，土豆、红薯、胡萝卜和莴笋均未受到污染，其中胡萝卜中As和Cr的单项污染指数均处于0.7和1.0之间，说明胡萝卜被As和Cr污染的程度处于警戒级；白萝卜中As的单项污染指数处于1.0和2.0之间，Cr的单项污染指数为0.818，说明白萝卜被As轻度污染，被Cr污染处于警戒级，白萝卜中各金属的综合污染指数介于0.7和1.0之间，说明白萝卜受重金属的污染处于警戒级。

表7 三峡库区6种根茎蔬菜中重金属污染状况Table 7 The pollution of heavy metals in six kinds of root vegetables in three gorges reservoir

莲藕中各金属的单项污染指数表明其受到Cr和Sn的污染较为严重，同时还受到As的轻度污染；综合污染指数大于3，表明莲藕受到的污染最为严重，属于重度污染。这可能跟莲藕的生长环境有关，三峡库区万州段化工厂较多，且莲藕生长在池塘底泥中，由于底泥对重金属等污染物具有一定的累积和富集作用，可能使莲藕比其他蔬菜具有更高的污染风险［9］。

3 结论和讨论

（1）三峡库区市售部分根茎类蔬菜中存在重金属As、Sn和Cr含量超标现象，其超标率分别为27.08%，12.50%，8.33%，最大超标倍数分别为3.27，16.00，12.42。单项污染指数表明，As对胡萝卜、Cr对胡萝卜和白萝卜的污染均处于警戒级，尚在可控范围之内；As对白萝卜和莲藕有轻度污染；而Cr和Sn对莲藕的污染较为严重。综合污染指数表明，采集的6种根茎蔬菜中，土豆、红薯、胡萝卜和莴笋未受污染；白萝卜受到轻度污染；而莲藕受到了重金属的重度污染。

（2）本研究结果表明三峡库区腹地部分市售蔬菜重金属含量超标，存在安全隐患，但由于采样范围局限，研究结果无法对三峡库区种植蔬菜重金属污染情况以及居民食用蔬菜的安全性进行系统评价。进一步研究需考查库区不同地域种植蔬菜的重金属含量水平，同时检测相应地域土壤以及水样的重金属污染情况，发现不同地域土壤、水质与蔬菜之间重金属污染的相关性，从而为库区居民安全食用蔬菜提供参考，保障人体健康。

1 赖亚兰.重庆三峡库区高效生态农业可持续发展模式与机制研究［D］.重庆：西南大学，2001.

2 刘元.三峡库区蔬菜生产存在的问题及对策［J］.现代经济信息，2009（18）：10～12.

3 Luo Chun-ling，Liu Chuan-ping，Wang Yan，et al.Heavy metal contamination in soils and vegetables near an e-waste processing site，south China［J］.Journal of Hazardous Materials，2011（186）：481～490.

4 Akan J C，Abdulrahman F I，Ogugbuaja V O，et al.Heavy metals and anion levels in some samples of vegetable grown within the vicinity of challawa industrial area，kano state，nigeria［J］.American Journal of Applied Sciences，2009，6（3）：534～542.

5 Huang Biao，Shi Xue-zheng，Yu Dong-sheng，et al.Environmental assessment of small-scale vegetable farming systems in peri-urban areas of the yangtze river delta region，China［J］.Agriculture，Ecosystems and Environment，2006（112）：391～402.

6 Zhu Fang-kun，Fan Wen-xiu，Wang Xue-jing，et al.Health risk assessment of eight heavy metals in nine varieties of edible vegetables oils consumed in China［J］.Food and Chemical Toxicology，2011（49）：3 081～3 085.

7 Fang Shi-bo，Hu Hao，Sun Wan-chun，et al.Spatial variations of heavy metals in the soils of vegetable-growing land along urban-rural gradient of Nanjing，China［J］.Int.J.Environ.Res.Public Health，2011（8）：1 805～1 816.

8 王素燕，朱凡，梁小翠.长沙市4种蔬菜中As和Hg的污染分析与评价［J］.食品与机械，2013，29（4）：166～170.

9 胡文勇，马陶武，易浪波，等.受污藕塘中莲藕对重金属的生物富集特征［J］.贵州农业科学，2010，38（3）：229～231.