成都市不同蔬菜地土壤和蔬菜作物重金属污染评估

肖欣娟，张 成，陈媛媛，李 根，刘思汐，王 科，钟文挺，李 浩

(成都市农业技术推广总站，成都 610041)

蔬菜在我国居民膳食结构中占据重要位置，可为人体提供多种必需的多种维生素和矿物质等营养物质[1-2]。近年来，随着生活观念的转变和生活水平的提高，人们对蔬菜摄入的占比也在提升，对蔬菜的营养成分和品质要求也随之提高。农田、灌溉水源和大气沉降中的重金属在蔬菜中积聚，通过食物链进入人体，过量的重金属将对人体产生危害。四川是全国重要的“冬春蔬菜”和“南菜北运”生产基地，蔬菜种植历史悠久。成都市作为四川蔬菜重要的生产地和消费地，2018年蔬菜产量占比达到四川省的1/3[3]。蔬菜质量的好坏不仅直接关乎人体健康，也与成都市的蔬菜招牌关系密切。因此，对成都市不同蔬菜地的土壤和蔬菜重金属污染情况进行调查和评估，对保障成都市农业安全生产和人体健康都有重要意义。

1 材料与方法

1.1 供试材料与样品采集

供试土壤为成都市不同蔬菜地(彭州市、都江堰市、温江区、郫都区、青白江区、金堂县及四川天府新区)的基础土样。2019年，用棋盘法在上述区域采集0～20cm耕作层，多点混匀，四分法保留1kg左右的混合样，自然风干后按指标要求过筛，测定土壤基础六项和镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、铅(Pb)、铬(Cr)5种重金属。在土壤采样地对应采集蔬菜，包括白菜、大蒜、儿菜和莴笋，蔬菜样品采集后立即放进保温箱带回，在4℃冰箱备保存，用于Cd、Hg、As、Pb和Cr 5种重金属的测定。

1.2 测定项目与方法

1.2.1 土壤样品 土壤样品测定指标包括：pH、有机质、全氮、有效磷、速效钾、CEC和重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr。pH测定借助pH计。有机质的测定采用重铬酸钾容量法，全氮的测定采用凯氏蒸馏法，有效磷的测定采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法，速效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度法，阳离子交换量(CEC)的测定采用EDTA-乙酸铵盐交换法。重金属Cd、Hg、As、Pb和Cr的测定则使用原子荧光分光光度法和原子吸收分光光度法进行。

1.2.2 蔬菜样品 蔬菜样品测定指标为Cd、Hg、As、Pb和Cr 5种重金属，测定方法同基础土壤样品。

1.3 蔬菜重金属污染评价方法

本文采用单因子污染评价指数法和内梅罗综合指数评价法对成都市不同蔬菜地土壤和蔬菜作物中Cd、Hg、As、Pb和Cr污染程度进行评价。

1.3.1 单因子污染评价指数法 单因子污染评价指数法是根据该污染物的单项污染指数对某一污染物的的污染程度进行评估[4]。

式中，Pi为第i种重金属的单因子污染指数；Ci为第i种重金属的实测值，单位为mg/kg；Si为第i种重金属的评价标准值，单位为mg/kg，土壤和蔬菜的重金属标准值分别参照GB15618-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》和GB2762-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》，如表1和表2所示。

表1 农用地土壤污染风险筛选值(单位mg/kg)

表2 蔬菜重金属污染评价限量值(单位mg/kg)

1.3.2 内梅罗综合指数法 内梅罗综合指数法突出了高浓度污染物对环境质量的影响，能同时兼顾单因子污染物的平均值[4]。

(2)

式中，P综表示内梅罗综合污染指数，Pmax和Pave分别表示污染物单项污染指数最大值和平均值。

根据综合污染指数 P综的大小，将土壤和蔬菜受重金属污染的程度分为 5个等级(不同功能区和成都)，如表3所示。

表3 土壤和蔬菜受重金属污染程度分级标准

2 结果与分析

2.1 成都市不同蔬菜地土壤基础养分

表4为成都市7个不同地区蔬菜地的土壤基础养分情况。从表中可以看出，以上7个地区的土壤pH范围为5.84～7.84之间，平均值为6.88，总体处于中性水平。有机质含量在16.99～33.69g/kg之间，平均值为26.04g/kg，属于中等水平。全氮含量范围为1.16～2.13g/kg，平均含量为1.80g/kg，整体处于丰富状态。有效磷的含量在12.60～69.87mg/kg之间，平均含量为32.70mg/kg，各地区差异较大，但整体处于适量～很丰富的水平。速效钾含量在38.00～220.00mg/kg之间，平均值为127.92mg/kg，各地区差异较大，大体处于适量-丰富水平。CEC含量范围为10.50～17.50mmol/kg，均值为15.06mmol/kg，各地之间差异较小。

表4 不同蔬菜地土壤基础养分

2.2 成都市不同蔬菜地土壤重金属污染水平评价

以土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(GB15618-2018)中的农用地土壤污染风险筛选值为评价标准，采用单因子污染指数法和内梅罗综合指数法计算成都市7个不同蔬菜产地的土壤5种重金属的污染指数，并在此基础上进行污染水平评估。从表5可以看出，蔬菜地的土壤重金属Cd、Hg、As、Pb和Cr的单因子污染指数和综合污染指数均小于1，说明以上7个不同蔬菜产地的土壤重金属Cd、Hg、As、Pb和Cr的污染程度处于安全等级，污染水平为清洁。从单因子污染指数看，5种重金属的污染指数均值由大到小为Cd>As>Cr>Pb>Hg，说明重金属Cd的污染程度相对最严重，其次为As、Cr和Pb，污染相对最轻的是Hg。从不同地区的综合污染指数均值看，7个地区中天府新区的综合污染指数最高，其次为青白江区、彭州市、都江堰市、金堂县和郫都区，综合污染指数最低的是温江区。

表5 不同蔬菜地土壤重金属污染水平评价

2.3 成都市不同蔬菜地蔬菜重金属污染水平评价

以食品安全国家标准食品中污染物限量(GB 2762-2017)为评价标准，采用单因子污染指数法和内梅罗综合指数法计算成都市7个不同蔬菜产地的白菜、莴笋、儿菜和大蒜4种蔬菜的5种重金属的污染指数。并在此基础上进行污染水平评估，评价结果见表6。可以看出7个地区不同蔬菜品种的不同重金属的综合污染指数均小于0.7，污染程度均处于安全等级，污染水平均为清洁。从不同蔬菜品种来看，白菜的单因子污染指数范围在0.0095～0.1634之间，其中金堂县、天府新区、都江堰市、郫都区、青白江区和温江区的单因子污染指数以重金属Hg最高。彭州市则是以重金属Cd最高。采集自彭州市的莴笋的单因子污染指数在0.0490～0.8912之间，以重金属Pb为最高，采集自都江堰市的儿菜的单因子污染指数在0.1170～0.9763之间，以重金属Cd为最高，大蒜的单因子污染指数范围在0.0206～0.3780之间，以重金属Cr为最高。从综合污染指数看，综合污染指数最高的是都江堰市的儿菜，最低的是天府新区的白菜。

表6 不同蔬菜地蔬菜重金属污染水平评价

3 结论

成都市不同地区的蔬菜地土壤和蔬菜中重金属Cd、Hg、As、Pb和Cr具有不同的分布特征，但整体均处于安全程度，达到清洁水平。但本文仅选取了成都市7个地区的部分蔬菜为研究对象，以叶菜类蔬菜为主，但人体日常膳食结构仅蔬菜摄入都种类繁多，因此并不能完全反映成都市蔬菜中重金属的污染情况及对人体健康的影响，还需进行更全面、覆盖更广的调查研究。