城郊菜地土壤与蔬菜中重金属含量调查及风险评估

陈剑，齐文，何玲玲，檀国印

(台州市农业科学研究院，浙江 临海 317000)

随着生活水平的提高，人们对蔬菜产品的需求已经实现由量到质的转变，优质、高产、安全的蔬菜生产越来越受到社会的关注[1-2]。城市近郊往往分布着大量的蔬菜生产基地，是城市的主要蔬菜来源之一。可是由于城市垃圾、大气沉降物、工业废水等不断排入水体和土壤，使得城郊土壤中重金属含量急剧上升，并进一步威胁到了蔬菜的安全生产[3-5]。我国一些经济发达的大城市，城郊土壤及蔬菜中重金属污染情况已经相当明显[6-7]。上海市城郊菜地土壤中主要超标重金属是Cd、Hg和Zn[8]；广州市蔬菜检测超标的重金属主要为Pb和Cd[9]；北京市菜地土壤中Cd积累明显，含量为0.091～0.971 mg·kg-1，蔬菜中Cd和Pb的超标率分别为0.9%和9.2%[10-11]。因此，开展城郊蔬菜及其土壤重金属污染的研究，对指导蔬菜的生产及保障群众的饮食安全有重要的现实意义。本研究通过对城市近郊几处较为集中的蔬菜产地进行土壤和蔬菜采样，调查土壤及蔬菜中重金属Cd、Pb、Hg、Cu的含量，分析土壤及蔬菜中各重金属含量的相关性，并对土壤及蔬菜的重金属污染情况进行评价，以期对本地蔬菜的食用安全及种植结构的调整提供依据。

1 材料与方法

1.1 样品来源与采集方法

在台州县市区城郊，选择面积较大、连续种植多年的蔬菜种植地，采集当地大量种植或者常见的蔬菜，采集的蔬菜类型主要涉及叶菜类、芸薹类、豆类和块根类，分别为青菜、西兰花、白花菜、大豆和萝卜等5种蔬菜。蔬菜样品分别采集成熟期的可食用部位，去除腐烂和萎蔫部位。采用多点采样，确保每份样品有多个蔬菜个体，每份样品不少于1 kg。在采集蔬菜样品的同时，对种植区域的土壤分别进行采样，采样深度为0～20 cm，土壤采样按NY/T 395—2012《农田土壤环境质量监测技术规范》要求进行。采集的土壤样品剔除石块、植物根茎等杂质，风干、研磨、过筛后置于样品袋中备用。

1.2 指标测定与评价

样品的重金属元素分析测定均委托临海市市场监督管理局检测中心完成，所有蔬菜和土壤样品均测定Pb、Cd、Hg、Cu重金属元素含量。土壤中总Hg采用王水消化、原子荧光法测定，总Pb和总Cd采用原子吸收、石墨炉法测定，总Cu用盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸混酸体系消化、原子吸收分光光度法测定。蔬菜样品经离子水冲洗干净后，65 ℃烘干，磨碎后过0.84 mm孔径尼龙网筛，总Hg采用原子荧光法测定，总Pb、总Cd和总Cu采用原子吸收石墨炉法测定。

土壤的重金属含量参照NY/T 5295—2015《无公害农产品 产地环境评价准则》,采用国内常用的土壤污染指数法进行评价。土壤的重金属限量标准参照GB 15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》。蔬菜重金属含量参照GB 2762—2017《食品安全国家标准 食品中污染物限量》有关标准进行评价。

2 结果与分析

2.1 土壤重金属含量情况及评价

表1统计结果可知，平均含量重金属Pb为21.545 mg·kg-1，Cd为0.174 mg·kg-1，Hg为0.104 mg·kg-1，Cu为7.816 mg·kg-1。由于当地土壤多为弱酸性，因此，土壤重金属的限量值参照GB 15618—2018中5.5

表1 菜地土壤重金属含量的情况(n=15)

研究土壤中不同重金属的相关性可以推测重金属的来源是否相同，若2种重金属的含量有显著的相关性，说明它们可能有相同的来源，反之，则表明来源相同的可能性较小[12]。由表2 的相关分析结果可知，菜地土壤中Cu含量与Cd含量相关性达显著水平，Pb含量与Cb含量及Hg含量的相关性均达极显著水平，Cd含量与Hg含量的相关性达显著水平，这表明当地土壤当中，4种重金属来源相同的可能性很大。

表2 菜地土壤中重金属含量的相关性

由于大气沉降、化肥农药和塑料薄膜的使用、污水灌溉等原因都会引起土壤中重金属元素的积累，而且目前采样地区土壤中4种重金属的含量均低于土壤污染风险筛选值，因此，无法判断4种重金属元素的来源。

菜地土壤重金属含量参照NY/T 5295—2015，采用土壤污染指数法进行评价。表3可知，15个采样点的土壤中，4种重金属单项污染指数表现为Cd>Pb>Cu>Hg。其中，Pb的单项污染指数为0.169～0.291，Cd的单项污染指数为0.167～0.920，Hg的单项污染指数为0.022～0.082，Cu的单项污染指数为0.053～0.279，各采样点的综合污染指数为0.141～0.698，所有数值均<1，说明各采样点的土壤均符合无公害农产品生产的土壤环境质量指标。

表3 菜地土壤重金属污染指数的评价

2.2 蔬菜重金属含量情况及评价

由表4蔬菜重金属含量的检测结果可知，采集的5种蔬菜中Hg含量均未达到检出下限，Pb含量只在青菜中有检出，Cd含量在青菜和西兰花当中有检出，Cu含量在所有采集的蔬菜中均有检出。参照GB 2762—2017，本次采样调查的5种蔬菜，重金属含量均没有超标，表明当地的蔬菜生产没有受到重金属的污染。

表4 不同蔬菜种类的重金属含量

2.3 不同蔬菜对重金属的富集能力

富集系数可以用来衡量蔬菜对重金属元素的吸收能力，富集系数愈大，表明作物愈易从土壤中吸收该元素。由于本次采集的蔬菜样品中部分重金属元素未达到检出下限，因此，只对检出的重金属元素进行讨论。由表5可知，5种蔬菜对Cu的富集能力为大豆>西兰花>白花菜>青菜>萝卜，其中大豆对Cu的富集系数为1.387，表明大豆极易从土壤中吸收Cu元素，在一些Cu污染地区可能不适宜种植。其余蔬菜对4种重金属元素的富集系数均较小或未检出，说明在重金属含量较低的地区种植时，这些蔬菜中重金属含量超标的风险较低。

表5 不同蔬菜种类对重金属的富集系数

3 小结

本次调查采样的菜地土壤中，4种重金属元素的含量均未超过农用地土壤污染风险筛选值，所有土壤的单项污染指数和综合污染指数均较小，说明当地土壤未受到重金属污染；Cu元素的变异系数较大，说明当地土壤中Cu的含量在空间分布上存在较大差异，其余3种重金属元素在空间分布上较为均匀；由4种重金属元素的相关性分析结果可知，在当地土壤中，4种重金属元素来源相同的可能性较大。

本次调查采样的蔬菜样品中，重金属元素含量的检测结果均符合食品安全国家标准中的限量指标，说明采样地区的蔬菜生产未受到重金属污染；蔬菜对Cu的富集能力为大豆>西兰花>白花菜>青菜>萝卜，其中大豆对Cu的富集系数较高，在一些Cu污染地区可能不适宜种植，其余蔬菜在重金属含量较低的地区种植时，重金属含量超标的风险较低。