不同种类蔬菜对土壤重金属的富集吸收能力分析

黄建诚

（闽侯县土壤肥料技术站，福州 350100）

土壤环境质量与蔬菜安全生产密切相关，然而随着我国工业化、城市化进程的不断加快，我国当前的土壤环境状况不容乐观，尤其是耕地土壤重金属污染问题日益突出（根据2014年发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，全国土壤总的点位超标率为16.1%，从污染物超标情况看，镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种无机污染物的点位超标率分别为7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%，全国土壤镉超标占比最高），这也使蔬菜安全生产越来越受到人们的重视。土壤重金属污染对蔬菜生长的影响大多表现为抑制和毒害作用，例如，影响蔬菜种子萌发和植株正常生长，进而引起蔬菜减产。同时，重金属元素容易在蔬菜植株中累积，导致蔬菜产品重金属含量超标，重金属再通过食物链富集到人体和动物体内，从而出现蔬菜产品质量安全问题，危害人畜健康[1-2]。

研究表明，蔬菜对重金属的吸收富集能力存在种间差异，故可通过选种重金属低富集的蔬菜种类或品种（例如，孟媛等[3]研究发现，空心菜、茼蒿低富集镉；高清等[4]研究发现，雪菜、芥菜、大白菜、小白菜、蚕豆、萝卜等低富集铬；侯李云[5]研究发现，苋菜低富集砷），以减少蔬菜对土壤重金属的吸收富集，从而实现对重金属污染耕地的安全利用（这也是我国受污染耕地安全利用的主推技术之一）。

福建省福州市闽侯县荆溪镇关中村是福州市的主要蔬菜生产地，通过对当地某田块的土壤进行采样、化验发现，该田块的土壤镉含量超过《G B 15618-2018土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准》规定的镉筛选值。因此，关中村的蔬菜产品中，镉等重金属含量有可能存在超标情况，这会严重制约当地蔬菜的生产和销售，故筛选和种植重金属低富集的蔬菜种类或品种，有助于实现对关中村重金属污染菜地的安全利用。在此背景下，笔者选择了当地常种的10种蔬菜，在关中村镉超标的耕地上，进行了不同种类蔬菜的土壤重金属富集吸收能力分析试验，以期筛选出低富集土壤重金属的蔬菜种类，从而实现对当地受污染耕地的安全利用。现将相关试验结果报道如下。

1 材料与方法

1.1 试验概况

1.1.1 供试蔬菜种类

选取闽侯县当地农户常种的4类10种蔬菜作为研究对象，具体为：叶菜类（白菜、冬寒菜、地瓜叶、空心菜、上海青）、根菜类（萝卜）、茄果类（青椒、美人椒、茄子）、瓜类（黄瓜）。10种蔬菜的种植基本情况见表1。

表1 供试蔬菜种植基本情况

1.1.2 供试仪器与试剂

供试仪器与试剂为原子吸收分光光度计、原子荧光仪、硝酸、高氯酸、30%过氧化氢、镉标准储备液、汞标准储备液、砷标准储备液、铅标准储备液等，所用试剂均为优级纯。

1.1.3 试验地概况

试验田块面积为5 333.33 m2，地势平坦，供试田块土壤镉含量为0.416 mg/kg（测定方法为HCl-HNO3-HF-HClO4微热消解-石墨炉原子吸收分光光度法[6]），根据《GB 15618-2018土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准（试行）》中的相关标准，该田块属于轻中度镉污染安全利用类耕地。在蔬菜种植前取土样化验分析土壤基本理化性质，即按梅花法采集5个表层土壤（0～20 cm深度）单独样品，充分混匀后采用四分法选取约400 g作为该网格位点的土壤混合样（整块试验田取3个土壤混合样），装入布袋或土壤样品瓶中，编号并常温保存。土样经自然风干、过10目尼龙筛后，检测土壤pH、有机质含量和阳离子交换能力（CEC）等指标，过100目尼龙筛后，检测重金属含量。供试田块土壤质地类型为中壤土，土壤基本理化性质见表2。

表2 供试田块土壤基本理化性质

1.2 试验设计

试验设1种蔬菜为1个处理，每处理重复3次，每小区面积为133.33 m2，随机区组排列。即在供试田块内设置3个重复，每个重复设置10个长方形小区，每个小区分别种植1种蔬菜，小区以外的田块为保护行。各处理的田间管理和施肥情况与当地蔬菜生产实际保持一致。其中，试验施用的有机肥中重金属含量均未超过《NY/T 525－2021有机肥料》规定的限定值，农田灌溉水中重金属检测值未超过《GB 5084-2021农田灌溉水质标准》规定的限定值。

1.3 调查项目及方法

1.3.1 蔬菜样品采集

在各种蔬菜成熟期间，以独立小区为单位，采集可食用部分（如根菜的块根、叶菜类的茎叶、茄果类的果实等）作为检测样品。具体采集方法：采用“S”形取样法在每个小区选择5个点，每个点采集1个块根或茎叶或果实等样品（0.5 kg），然后进行混合，每个混合样2.5 kg，送样检测（样品送至中化地质矿山总局福建地质勘查院检测）。值得注意的是，采样过程中，所有样品的采集、切分、烘干、装盛至送样均采用竹、木或玻璃器具，样品不与任何金属器具接触，以免采样、制样过程受重金属污染。

1.3.2 重金属元素含量测定

依据《GB/T 5009食品卫生检验方法》中相关方法，采用石墨炉原子吸收分光光度法测定蔬菜样品的镉、铅、铬含量，采用原子荧光光谱分析法测定蔬菜样品的汞、砷含量。

1.3.3 富集系数计算

某种重金属元素的富集系数=（蔬菜中某种重金属元素含量÷土壤中同种重金属元素含量）×100%。

1.3.4 数据处理

试验数据处理采用Microsoft Excel 2017和SPSS 11.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同种类蔬菜的重金属含量

由图1可知，10种蔬菜可食用部分的镉含量存在显著差异，其中，茄子的镉含量最高，达0.055 mg/kg，黄瓜的镉含量最低，仅为0.004 mg/kg，前者为后者的13.75倍。10种蔬菜可食用部分的镉含量从高到低依次为茄子、冬寒菜、上海青、空心菜、美人椒、青椒、萝卜、地瓜叶、白菜、黄瓜。

图1 不同种类蔬菜可食用部分的镉含量

由图2可知，10种蔬菜可食用部分的砷含量存在显著差异，其中，地瓜叶的砷含量最高，达0.027 mg/kg，白菜、萝卜、上海青的砷含量较低，三者均小于0.004 mg/kg。10种蔬菜可食用部分的砷含量从高到低依次为地瓜叶、黄瓜、冬寒菜、空心菜、茄子、青椒、美人椒、白菜、萝卜、上海青。

图2 不同种类蔬菜可食用部分的砷含量

由图3可知，10种蔬菜可食用部分的铬含量存在显著差异，其中，地瓜叶的铬含量最高，达0.648 mg/kg，黄瓜的铬含量最低，仅为0.039 mg/kg，前者为后者的16.62倍。10种蔬菜可食用部分的铬含量从高到低依次为地瓜叶、冬寒菜、上海青、白菜、空心菜、青椒、美人椒、萝卜、茄子、黄瓜。

图3 不同种类蔬菜可食用部分的铬含量

本试验还检测了10种蔬菜的汞、铅含量，结果均小于0.005 mg/kg（结果未列出），均低于检出限，表明这10种蔬菜在中强度镉污染田块内种植，其可食用部分的汞和铅含量极低，说明这10种蔬菜低富集汞、铅。

2.2 不同种类蔬菜的重金属富集特征

富集系数是植物体内某种重金属元素含量与土壤中同种重金属元素含量的比值，其反映了植物对土壤重金属元素的富集能力，故在重金属污染的相关研究中，常采用富集系数作为植物品种的筛选依据[7-8]。同时，重金属元素在蔬菜中的含量与土壤中该重金属元素的含量和蔬菜本身对该重金属元素的选择吸收性能等有关[9-10]，故也可用富集系数来反映蔬菜对某种重金属元素富集能力的强弱，富集系数的数值越大，说明蔬菜富集该种重金属元素的能力越强。

由表3可知，10种蔬菜的镉富集系数为0.962%～13.221%，平均值为4.423%（大于平均值的蔬菜种类有冬寒菜、上海青、茄子），其中，茄子的镉富集系数最高，为13.221%，黄瓜的镉富集系数最低，为0.962%。10种蔬菜的砷富集系数为0.046%～0.616%，平均值为0.237%（大于平均值的蔬菜种类有冬寒菜、黄瓜、地瓜叶、空心菜），其中，地瓜叶的砷富集系数最高，为0.616%，白菜、萝卜、上海青的砷富集系数较低，均为0.046%。10种蔬菜的铬富集系数为0.278%～4.624%，平均值为1.161%（大于平均值的蔬菜种类有冬寒菜、上海青、地瓜叶），其中，地瓜叶的铬富集系数最高，为4.624%，黄瓜的铬富集系数最低，为0.278%。

由表3还可知，除地瓜叶（地瓜叶的铬富集系数最高）外，其他9种蔬菜的镉富集系数均高于砷、铬富集系数。白菜、冬寒菜、萝卜、上海青、青椒、美人椒、茄子、空心菜8种蔬菜的3种重金属元素的富集系数排序均为镉＞铬＞砷，黄瓜的3种重金属元素的富集系数排序为镉＞砷＞铬，地瓜叶的3种重金属元素的富集系数排序为铬＞镉＞砷。

表3 不同种类蔬菜的砷、镉、铬富集系数（单位：%）

3 结论与讨论

《GB 2762-2017食品安全国家标准 食品中污染物限量》中规定镉的限量值为0.05 mg/kg。本试验结果表明，茄子可食用部分的镉含量为0.055 mg/kg，已超标；其他9种蔬菜可食用部分的镉含量均低于0.05 mg/kg，以黄瓜可食用部分的镉含量最低，仅为0.004 mg/kg。相关研究也发现，茄子的镉含量容易超标[6]，而黄瓜的镉含量不易超标[11]。因此，鉴于土壤中轻度镉污染会引起茄子的镉含量超标，建议在闽侯县镉污染田块内禁止种植茄子，优先种植黄瓜，若确需种植茄子，应采取安全利用措施，如施用土壤调理剂或叶面阻控剂等。

《GB 2762-2017食品安全国家标准 食品中污染物限量》中规定砷的限量值为0.5mg/kg。本试验结果表明，10种蔬菜可食用部分的砷含量均低于限量值。经分析，10种蔬菜可食用部分的砷含量较低，这既与土壤中砷含量较低有关（为4.386 mg/kg），又与旱作时砷元素的活性较低有关。因此，从蔬菜可食用部分的砷含量较低这方面考虑，在闽侯县可以放心种植这10种蔬菜。

《GB 2762-2017食品安全国家标准 食品中污染物限量》中规定铬的限量值为0.5 mg/kg。本试验结果表明，地瓜叶可食用部分的铬含量为0.648 mg/kg，已超标；其他9种蔬菜可食用部分的铬含量均低于0.5 mg/kg，以黄瓜可食用部分的铬含量最低，仅为0.039 mg/kg。相关研究也发现，地瓜叶较易富集铬，从而容易造成铬含量超标[12]。因此，鉴于在土壤铬含量不超标的情况下仍会造成地瓜叶可食用部分铬含量超标，建议在闽侯县尽量减少地瓜叶的种植面积，若确需种植地瓜叶，也应采取安全利用措施。

本试验结果表明，10种蔬菜对镉、砷、铬的富集能力存在一定差异（10种蔬菜的镉富集系数均值为4.423%，铬富集系数均值为0.485%，砷富集系数均值为0.182%），其中，地瓜叶对铬的富集能力最强，其他9种蔬菜对镉的富集能力较强，10种蔬菜对砷的富集能力均较弱。因此，对于镉含量较高的田块，应当慎种镉富集能力均较强的茄子、冬寒菜、上海青、空心菜，推荐种植镉富集能力弱的黄瓜、白菜、地瓜叶、萝卜等；对于砷含量较高的田块，应当慎种砷富集能力强的地瓜叶、黄瓜、冬寒菜、空心菜，推荐种植砷富集能力弱的白菜、萝卜、上海青等；对于铬含量较高的田块，应当慎种铬富集能力强的地瓜叶、冬寒菜等，推荐种植铬富集能力弱的黄瓜、茄子、萝卜等。

综上所述，供试10种蔬菜的镉、砷、铬含量存在显著差异，其中，茄子的镉含量最高，地瓜叶的铬含量最高，且两者均超过了《GB 2762-2017食品安全国家标准 食品中污染物限量》规定的限量值，建议在闽侯县重金属污染农田内禁止种植茄子或地瓜叶，或减少茄子和地瓜叶的种植面积。而其他8种蔬菜的镉、砷、铬含量均达标，可在闽侯县重金属污染农田上种植。