江西省竹笋中重金属含量水平及风险评估
2022-03-07迟韵阳贺义昌吴妹杰付宇新
迟韵阳，贺义昌，吴妹杰，付宇新，余 林
(江西省林业科学院，330032，南昌)
0 引言
竹笋是幼竹茎秆的幼嫩生长部分，可直接鲜食或加工成各类笋制品[1]。新鲜采挖的竹笋为淡黄色，其中含有多种营养物质，包括氨基酸、矿物质、糖类化合物、酚类化合物和维生素等[2-7]。由于其独特的口感，加之低糖、低脂肪、多膳食纤维，可增进食欲，促进儿童生长发育，抗氧化等多种益处，且作为纯天然食品，颇受消费者的喜爱[1,8-9]。
随着市场对竹笋的需求扩大，竹笋的经营方式由传统的粗放型经营模式向集约型经营模式转变，在经营过程中进行施肥、喷药、覆盖等不当的人为经营措施，导致土壤中重金属在竹笋等植物体内过量累积，不仅影响植物生长代谢，还会通过食物链及其他摄入途径进一步在人体内蓄积，严重影响人类健康[10-11]。江西省属亚热带季风气候，是我国主要竹产地之一，但是由于不当的种植模式，江西农用地目前也遭受重金属污染，据吕贵芬等报道，目前农用地主要的污染物包括镉(Cd)、砷(As)、汞(Hg)、铅(Pb)和铜(Cu)，其中Cd的超标率最高，达到4.7%，超标倍数达到64倍；其次是Cu，超标率达到4.2%，超标倍数达到10.1倍；As超标率达到2.3%，超标倍数为3.8[12]。徐慧等报道，江西土壤中也存在铬(Cr)超标的现象，含量超过土壤环境质量二级标准的15～20倍[13]。
为了解江西省竹笋的重金属污染和风险水平，本研究于2015—2020年间在江西省的40个县(市、区)共采集了259份竹笋，检测其重金属Pb、Cr、Cd、Hg和As含量，并利用单因子污染指数和综合污染指数法评价竹笋中重金属的污染水平。本研究为保障竹笋产品质量安全评价提供科学依据、推动江西可食林产品可持续发展提供数据支撑。
1 材料与方法
1.1 样品采集
在2015年2月至2020年12月期间，分别从江西省抚州市(8个县100份样品)、萍乡市(6个县15份样品)、九江市(4个县7份样品)、新余市(3个县6份样品)、吉安市(5个县15份样品)、赣州市(3个县30份样品)、鹰潭市(2个县42份样品)、景德镇市(2个县3份样品)、上饶市(2个县35份样品)、宜春市(5个县6份样品)竹笋生产基地采集样品，共计259份竹笋，采样点示意图如图1所示。实验竹笋品种为毛竹(Phyllostachysedulis)笋和雷竹(Phyllostachysviolascens)笋。采样方法选用随机采样法，分别在每个竹笋生产基地随机采集竹笋，不少于5根，总质量不少于5 kg，带回实验室剥壳后取其可食部分，随后利用食品加工机将其粉碎，合并为混合样品[14]，样品储存于-20 ℃冰箱直至检测。
图1 研究区域和采样点示意图
1.2 测定项目及方法
本实验主要测定竹笋样品中Pb、Cr、Cd、Hg、As这5种重金属元素的含量，测定方法参照国家标准，分析方法如表1所示。
表1 竹笋样品分析方法
1.2.1 仪器设备 微波消解仪(Multiwave PRO，奥地利安东帕)，原子吸收分光光度仪(Z2000，日本日立)，原子荧光分光光度仪(AFS-230E，北京科创海光)，电感耦合等离子体质谱仪(PQMS，德国耶拿)。
1.2.2 试剂 As、Hg、Pb、Cd、Cr标准溶液(1 000 μg/mL，国家有色金属研究院)，氢氧化钠、硼氢化钾、氢氧化钾、磷酸二氢铵(500 g，国药集团)，抗坏血酸(500 g，阿拉丁)，高纯氩气、乙炔(≥99.999%，江西国源)。
1.3 重金属污染风险评价方法
本研究分别采用单因子污染指数和综合污染指数法进行分析评价。
1.3.1 单因子污染指数法 单因子污染指数的评价公式为：
Pi=Ci/Si
式中：Pi为竹笋重金属元素的污染指数；Ci为竹笋重金属元素的实测浓度(mg/kg)；Si为竹笋重金属元素的限量标准值(mg/kg)。当Pi≤1时，表示竹笋未受污染；当1
1.3.2 综合污染指数法 综合污染指数反应各地区的竹笋所测重金属元素含量的综合污染水平。综合污染指数的评价公式为：
式中：P综为综合污染指数；(Pi)max为污染指数的最大值；(Pi)avg为污染指数的算术平均值。当P综≤0.7时，表示竹笋未受到污染；当0.7
1.4 数据处理
采用Microsoft 2019和ArcGIS10.6进行制图表。
2 结果与分析
2.1 竹笋中5种重金属含量水平及分析
根据食品安全国家标准可知，竹笋中As、Hg、Pb、Cd、Cr 的限量要求分别为0.5 mg/kg、0.01 mg/kg、0.1 mg/kg、0.05 mg/kg、0.5 mg/kg。如表2所示，江西省各(县、区)所测元素的含量总体平均值整体低于限量值，说明大部分竹笋并未受到重金属污染。仅鹰潭市在贵溪市耳口林场九龙分场高家峰提供的样品中检测到Pb元素超标，含量为3.549 8 mg/kg，导致鹰潭市Pb元素平均值略高于限量值。
表2 5种重金属含量平均值与限量值对比表/mg·kg-1
2.2 竹笋中5种重金属的单因子污染评价
采用单因子污染评价分析，对259份竹笋样品进行测定，评估结果如表3所示，竹笋中污染相对严重的元素是Pb和Cd，Pb元素含量高于限量值的样品有6份，包括鹰潭市1份重度污染、上饶市2份中度污染、抚州市2份轻度污染和赣州市1份轻度污染；Cd元素含量高于限量值的样品有5份，包括抚州市2份轻度污染、吉安市1份轻度污染、九江市1份轻度污染和萍乡市1份轻度污染；As元素含量高于限量值的样品有4份，包括赣州市1份重度污染和1份轻度污染、抚州市1份轻度污染、九江市1份轻度污染；Hg元素含量高于限量值的样品有3份，包括赣州市2份轻度污染和九江市1份轻度污染；Cr并未对各地区造成污染。综上所述，各元素污染指数排序由大到小依次为Pb>Cd>As>Hg>Cr，总体污染率仅占总样本的6.9%，总体而言江西省大部分地区竹笋并未受到重金属元素的污染，处于安全水平。
表3 竹笋中As、Hg、Pb、Cd、Cr的单因子污染评价
2.3 竹笋中5种重金属的综合污染评价
对江西省各采样地区样品中As、Hg、Pb、Cd、Cr进行单因子污染指数和综合污染指数分析，评估结果如表4所示。鹰潭市提供的样品Pb单项污染指数达到1.499 4，处于轻度污染水平，这可能是由于鹰潭市耳口林场的高家峰分场种植区域矿产资源较为发达，在矿产开采过程中遭受重金属污染，或该地区本底重金属含量比较高，致使Pb元素超标，高出限量值的35.49倍，导致鹰潭市整体Pb元素超标，因此，呼吁当地政府加大对重金属污染的治理力度，出台相关政策，修复生态环境。从综合污染指数来看，各采样地区样品的综合污染指数由大到小依次为：赣州市>九江市>鹰潭市>萍乡市>景德镇市>新余市>宜春市>吉安市>上饶市>抚州市，其中赣州市、九江市和鹰潭市地区竹笋的综合污染指数分别0.860 5、0.778 8和0.777 4，处于警戒限，尚清洁水平，其它地区处于未污染水平。
表4 竹笋中As、Hg、Pb、Cd、Cr的综合污染评价
采样综合污染指数评价方法对259份竹笋样品中As、Hg、Pb、Cd、Cr进行污染综合评价，评价结果显示，218份样品处于未污染状态，占总样本的84.17%；31份样品处于警戒限，尚清洁水平，占总样本的11.96%；5份样品处于轻度污染，占总样本的1.93%；2份样品处于中度污染，占总样本的0.78%；3份样品处于重度污染，占总样本的1.16%。
3 结论
本研究测定了江西省40个县259份竹笋样品中As、Hg、Pb、Cd、Cr的污染情况，采用单因子污染指数法和综合污染指数法来评价竹笋中的As、Hg、Pb、Cd、Cr污染水平。结果表明，竹笋中主要受Pb和Cd元素的污染比较多，与袁新跃[16]报道的结果一致，这是由于生长竹笋的土壤中含有较高含量的Pb存在，加之竹笋生长地靠近路边，过往车辆尾气及扬尘使得竹笋在生长过程中不断在体内富集所致[17-18]；竹笋中Cd污染水平较高可能是因为竹笋的产地复种指数较高，农业生产过程中大量使用有机肥所致[19-20]。As、Hg和Cr在竹笋中的风险较低，这与样地中这几种元素的低含量有关，另一方面也说明这几种元素的外源性输入的污染风险较小。江西省为竹笋生产大省，在种植、经营、产地环境维护等方面应加大重视；对于已有污染的竹笋生产基地，应采取多种方法进行污染治理，在保障竹笋产品安全的同时，促进产地的可持续利用。本研究可为竹笋生产、加工等质量控制提供一定的参考依据。
