福建省土壤－蔬菜系统中铬转移规律研究

黄 艳

(福州市农田建设与土壤肥料技术站，福建 福州 350001)

据环境保护部和国土资源部发布的全国土壤污染状况调查公报[1]，无机污染物(无机重金属污染)超标点位占全部污染点位的82%，其中重金属铬污染的点位超标率占1.1%。目前，关于蔬菜吸收铬的机理、不同蔬菜品种对土壤铬的吸收富集规律的研究较少，而这是建立铬的土壤环境质量基准不可缺少的。本文通过研究福建省8个县(市)区28个蔬菜品种及其表层土壤的铬含量状况，分析土壤全铬、有效铬与蔬菜铬之间的相关关系以及铬在土壤－蔬菜体系中的转移规律，为蔬菜重金属铬的污染防治提供依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集和处理

样品采集与处理借鉴林芬芳[2]、刘青付[3]的方法。样品均采自田间作物及其种植土壤。采样地包括龙岩市新罗区，南平市延平区，宁德市古田县和蕉城区，福州市郊区、长乐、闽侯和福州琅岐等地。选择具有代表性的菜园土壤及蔬菜，蔬菜样品包括12大类30多个品种，共采集土壤样品、植株样品各355个。田间采样时首先选择采样小区和作物种类，然后在选定的采样单元上采集蔬菜的可食用部分，每个采样小区采集3～5个样品组成一个混合样品。同时采集相应耕作层土壤(略深于根系分布层，≤15 cm)组成混合样品。新鲜蔬菜样品先用0.2%盐酸溶液洗涤，而后用去离子水洗净后，适当滤干外表水分，称鲜重，而后置于80～90 ℃鼓风干燥箱中烘15～30 min杀酶；接着置于烘干箱低温烘干(约65 ℃)，必要时在微波炉中加速烘干，称干重，并计算含水量。烘干后的植物样品用不锈钢粉碎机粉碎后过0.5 mm尼龙筛，储存于密封塑料袋备用。土样经风干，去杂质，磨细后，过2 mm筛，用网格法取少量过0.149 mm筛，储存于密封的塑料袋中备用。

1.2 土壤和植物样品铬含量测定

土壤全铬测定[4]：土样经硝酸-氢氟酸-高氯酸消解后，用火焰原子吸收分光光度法测定。

植株全铬测定：植株样品经马福炉灰化后加硝酸提取定容，用ICP测定。

土壤有效铬测定：风干土样加盐酸(优级纯)振荡提取后用ICP测定。

2 结果与讨论

2.1 采样区土壤、蔬菜可食部分铬含量状况

2.1.1 供试土壤铬含量状况 采样区土壤全铬含量为1.43～149.35 mg·kg-1，平均为53.61 mg·kg-1。根据2018年我国颁布的《土壤环境质量标准》(B15618-2018)中标准值(pH＜6.5，农田土壤铬＜150 mg·kg-1)，各样区土壤铬含量均未超过国家二级标准，属于安全级别。采样区土壤有效铬含量0.01～4.63 mg·kg-1，平均为 0.92 mg·kg-1。

2.1.2 采样区蔬菜可食部分铬含量 所有蔬菜铬含量为0.001～0.321 mg·kg-1。不同种类蔬菜平均铬含量(mg·kg-1FW)大小依次为苋菜(0.137)＞芹菜(0.091)＞地瓜(0.085)＞莲藕(0.082)＞空心菜(0.059)＞白菜、包菜(0.058)＞葱(0.055)＞丝瓜(0.053)＞芥菜(0.051)＞玉米(0.048)＞韭菜(0.045)＞春菜(0.044)＞大蒜、茄子(0.041)＞苦瓜(0.040)＞大白菜(0.039)＞花菜、豇豆、芋(0.035)＞菠菜(0.033)＞萝卜、四季豆(0.032)＞芥蓝菜(0.030)＞葫瓜(0.026)＞茭白(0.022)＞黄瓜(0.019)＞辣椒(0.014)＞西红柿(0.013)。分析表明，不同类别的蔬菜平均铬含量依次为：叶菜类(苋菜、芹菜)＞根茎类(地瓜、莲藕、芋、萝卜)＞瓜果类(葫瓜、黄瓜、西红柿)。这与马往校等[5]、李泽琴等[6]的研究结果相同。根据食品卫生标准规定，蔬菜铬最大允许限量为0.5 mg·kg-1(GB2762-2012)，采样区蔬菜可食用部分铬含量均未超标。

2.2 土壤铬向蔬菜可食用部分的转移

2.2.1 蔬菜铬含量与土壤全铬及有效铬含量的关系 统计表明，萝卜、空心菜与土壤全铬间存在显著相关性。萝卜铬含量(Y)与土壤全铬(X)之间的回归方程为：

采样区蔬菜铬含量与土壤有效铬之间，大部分蔬菜相关性不显著。其原因：一是铬的有效度低，较难从土壤向植株转移，这是相关性差的主要原因；二是土壤环境、施肥管理水平以及蔬菜生长状况影响蔬菜对铬的吸收。许炼烽等[7]研究表明，土壤铬含量与蔬菜铬含量的相关系数为0.336。

2.2.2 土壤铬向蔬菜转移的能力 研究表明，土壤元素的转移系数不仅与作物品种有关，还可能与其含量有关[8—9]。王果等[8]认为，土壤有害元素的生物有效性或生物毒性与其在土壤中的有效量直接相关，而非全量，应以土壤有害元素的有效量来指示土壤有害元素的环境风险[10—12]。

本研究采用土壤铬全量基转移系数与土壤有效量基转移系数分析蔬菜对铬的富集能力。统计结果表明，采样区蔬菜以鲜重计的土壤铬全量基转移系数的平均值为0.0002～0.0021(表1)；各类蔬菜以鲜重计的土壤铬有效量基转移系数平均为0.002～0.294(表2)。比较全量基和有效量基转移系数，有效量基转移系数与土壤有效铬之间的相关性比全量基转移系数与土壤全铬之间的相关性更显著，说明有效量基转移系数比全量基转移系数更为合理。因此，选取有效量基分析土壤铬向蔬菜转移能力。

表2表明，各种蔬菜的铬有效量基转移系数均随土壤有效铬的升高而降低。对大多数蔬菜种类而言，乘幂方程的拟合效果好于线性方程、指数方程、对数方程，说明大多数蔬菜的有效量基转移系数随土壤有效铬的升高而呈幂函数降低。其中，达极显著相关的有大白菜、白菜、空心菜、春菜、茄子、葫瓜；达显著相关的有萝卜、大白菜、白菜、空心菜、豇豆。土壤-植物系统中的铬转移系数不是一个常数，而是随土壤铬含量升高而降低的变量。

估算转移系数是假设某一植物对土壤特定元素的吸收富集能力具有一个相对稳定的特征值，因环境因素及生产管理水平的影响以及采样和分析过程中的误差使转移系数产生波动，通过求取平均值或中位值可以消除这些因素的影响，得出可代表该植物对某元素富集能力的特征值[13]。各类蔬菜以鲜重计对土壤有效铬的转移系数在 0.002～0.294之间，按转移系数(有效基)中位值把蔬菜对土壤有效铬的转移能力分三类：

第一类：有效量基铬转移系数＞0.05，铬富集能力强，包含油菜、萝卜、丝瓜、芥菜、豇豆、苦瓜、白菜、地瓜。

第二类：有效量基铬转移系数 0.03～0.05，铬富集能力中等，包含大白菜、茭白、西红柿、韭菜、包菜、四季豆、花菜、芹菜、葱、芥蓝菜、葫瓜、茄子、空心菜。

第三类：有效量基铬转移系数＜0.03，铬富集能力低，包含黄瓜、大蒜、春菜、菠菜。

总体来看，瓜果类蔬菜对土壤铬的富集能力较低，豆类、块茎类蔬菜对土壤铬的富集能力居中，而部分茎叶类和根茎类蔬菜对土壤铬的富集能力比较高。蔬菜对铬的转移能力可能与铬的累积、迁移规律有关。植物在其生长发育过程中，通过根和叶吸收铬进入植物体内，植物含铬量一般以根部为最高，铬在生物体内的迁移能力较弱，无论是 Cr3+还是Cr6+，被植物吸收后大部分保留在根部，转移到茎叶、籽粒中的很少。因此，块茎类蔬菜对铬的富集系数较高，富集能力较强，而籽粒、果实蔬菜中所含铬较低。该结果与孙游云[14]、丁鹏等[15]、韩静等[16]、张丹[17]的一致。本调查还表明，有少数同类但不同种蔬菜对铬的富集能力也存在差异。

表1 蔬菜铬转移系数(全量基)与土壤全铬的相关系数Table 1 Soil-to-plant transfer factors of Cr based on total Cr in soils

表2 蔬菜转移系数(有效基)与土壤有效铬的相关关系Table 2 Correlations between Soil-to-plant transfer factors of Cr(based on available Cr in the soils) with available Cr in the soils

3 结论

(1) 采样区土壤铬含量均未超过土壤环境质量农用地土壤污染风险管控国家标准，采样区蔬菜可食部分铬含量均未超过我国食品安全国家标准。

(2) 蔬菜品种可食用部分铬含量与土壤有效铬之间的相关性不显著。这是由于铬的有效度低，较难从土壤向植株转移；土壤环境、施肥管理水平以及蔬菜生长状况也影响蔬菜对铬的吸收。有效量基转移系数与土壤有效铬之间的关系以乘幂方程进行描述最佳，土壤-蔬菜铬转移系数随着土壤有效铬含量的升高而降低。

(3) 瓜果类蔬菜对土壤铬的富集能力较低，豆类、块茎类蔬菜对土壤铬的富集能力居中，而部分茎叶类和根茎类蔬菜对土壤铬的富集能力比较高。铬在蔬菜-土壤系统中的转移规律可指导蔬菜的区域规划种植，根据不同蔬菜种类对铬转移能力的差异，能够有针对性地筛选或选育耐、抗铬污染的品种。