贾 丽，郭笃发，王龙龙

(山东师范大学人口·资源与环境学院，山东济南 250014)



济南市菜地蔬菜富集重金属的特征研究

贾 丽，郭笃发*，王龙龙

(山东师范大学人口·资源与环境学院，山东济南 250014)

[目的]以济南市菜地为研究对象，通过研究不同蔬菜品种富集重金属的特征，筛选出抗重金属污染的蔬菜品种。[方法]田间采样与室内分析相结合。[结果]济南市菜地土壤中重金属全量果菜类>叶菜类>茎菜类；蔬菜各部位中Zn富集最多，Cd富集最少；不同蔬菜可食部位重金属含量存在差异，同种蔬菜可食部位不同重金属含量也存在明显差异。[结论]蔬菜富集重金属能力大小为Zn>Cd>Pb>Cu>Cr，黄瓜最不容易积累重金属，菠菜和土豆富集系数较大，抗重金属污染能力弱。

土壤；蔬菜；重金属；富集；特征

蔬菜是人们日常生活中必不可少的食物之一，可以为人体提供多种维生素和矿物质。但是，随着经济发展和人类活动的加剧，土壤中重金属不断积累[1]。2014年4月，由环保部和国土资源部主导完成的首次全国土壤污染状况公报显示，全国土壤质量状况不容乐观，耕地土壤环境质量堪忧。全国20亿亩耕地面积有16%以上受到重金属污染。农业部2002～2011年进行了4次农田污染情况调查，总调查面积292.16万hm2，超标面积29.79 hm2，总超标率为10.2，其中镉污染最严重，其次是砷、汞、铜、铅。蔬菜依赖于土壤生长，一旦土壤遭受重金属污染，不仅引起作物减产、质量下降，而且通过食物链传播，危害人类的身体健康。

近年来，学术界对蔬菜富集重金属进行了大量的研究。同种植物对不同重金属元素的富集能力有差异，不同种植物对同种重金属元素的富集能力也存在差异[2-3]。茹淑华等[4]对河北省永年蔬菜中污染物的调查表明，叶菜类蔬菜对重金属Zn、Pb和Cd的富集能力高于果菜类和根菜类蔬菜，三类蔬菜对重金属的富集能力大小为Cd>Zn>Cu>Pb。李其林等[5]对重庆市蔬菜中重金属的研究表明，叶菜类中大部分重金属含量高于果菜类。笔者以山东省济南市各县区、地级市的蔬菜种植区为研究区域，对蔬菜富集重金属Cu、Zn、Pb、Cd和Cr的特征规律进行研究，为济南市蔬菜生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 样品的采集与处理济南市地处山东省中西部，地势南高北低，属于暖温带半湿润大陆性季风气候。境内主要有黄河、小清河、徒骇河三大河流。土壤类型主要为潮土和棕壤。

2013年5月，在济南市(包括章丘市、长清区、历城区、平阴县、济阳县和商河县)选取靠近水源地的蔬菜地，采集土壤和蔬菜样品。土壤样品为相应耕层0～20、20～40 cm的土壤。采样点用GPS定位，同一样点采样3次，混合均匀为1个土样。蔬菜样品有菠菜、莴苣、大葱、大蒜、黄瓜和土豆。每次采集1～2株。共采集土壤样品56个，对应地块的蔬菜样品36个。

土壤样品风干、研磨后全部过2 mm筛保存待测，采用四分法取对角二组约1 kg土，磨碎过110目尼龙筛。蔬菜样品分成根、茎、叶等部分，用自来水反复清洗，并且用去离子水清洗干净，称其鲜重，在烘箱中烘干，再称其干重，最后将蔬菜样品磨细，备用。

1.2 蔬菜和土壤样品重金属含量分析土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Cr全量采用HF-HNO3-HClO4三酸消化，火焰原子吸收法测定。蔬菜重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Cr全量采用HNO3-HClO4消煮，用火焰原子吸收法测定[6]。在样品测定过程中插入国家标准物质进行质量控制。

2 结果与分析

2.1 不同种蔬菜土壤重金属全量根据蔬菜食用器官分类法，将6种蔬菜分类，其中黄瓜为果菜类，土豆为茎菜类，菠菜、莴苣、大葱、大蒜为叶菜类。

由表1可知，三类蔬菜土壤中Pb、Cd、Cr、Cu、Zn的全量范围依次是14.450～25.300、0.600～1.625、11.750～22.625、16.275～45.525、36.180～84.600 mg/kg。不同种蔬菜土壤中重金属全量有相同的大小规律，均为Zn >Cu>Pb>Cr >Cd。土壤中Pb平均含量最大的是大蒜，最小的是土豆；Cd含量最大的是黄瓜，最小的是莴苣；Cr含量最大的是黄瓜，最小的是土豆；Cu含量最大的是菠菜，最小的是土豆；Zn含量最大的是黄瓜，最小的是大蒜。可见，种植黄瓜和菠菜的土壤重金属含量比种植大葱和土豆的土壤高。三类蔬菜土壤重金属全量均表现为果菜类>叶菜类>茎菜类。这与王丽凤等[7]对沈阳市蔬菜调查出的土壤重金属全量大小为叶菜类>根菜类>瓜菜类的结果不同。这是由于种植黄瓜的蔬菜大棚较其他在大田中种植的蔬菜农药、化肥摄入多。

三类蔬菜中果菜类土壤中重金属变异系数最小，茎菜类蔬菜土壤中重金属变异系数大小顺序为Cd>Cr>Zn>Cu>Pb，叶菜类蔬菜土壤中重金属变异系数大小顺序为Cd>Cu>Zn>Pb、Cr。

表1 不同种蔬菜土壤重金属全量特征

2.2 不同蔬菜种类各部位重金属分布特征由表2可知，果菜类蔬菜叶中重金属平均含量大小为Cu>Zn>Pb>Cr>Cd，果菜类果实和茎菜类各部位重金属平均含量大小为Zn>Cu>Pb>Cr>Cd，叶菜类各部位重金属平均含量大小为Zn>Pb>Cu>Cr>Cd。Zn、Cu在蔬菜中富集较多，但是它对人体新陈代谢有积极作用，加之食品重金属限量卫生标准中Cu、Zn限量标准值分别为10、20 mg/kg，正常摄入量较宽，所以人体不易发生Zn、Cu中毒[8]。

表2 不同蔬菜种类各部位重金属的含量特征

2.3 不同蔬菜可食部分重金属含量由表3可知，Pb在不同蔬菜可食部分平均含量范围是0.46～2.78 mg/kg，变异系数范围是0.16～0.40；Cd在不同蔬菜可食部分平均含量范围是0.01～0.15 mg/kg，变异系数范围是0.21～0.62；Cr在不同蔬菜可食部分平均含量范围是0.26～1.38 mg/kg，变异系数范围是0.11～0.41；Cu在不同蔬菜可食部分平均含量范围是0.81～2.85 mg/kg，变异系数范围是0.11～0.33；Zn在不同蔬菜可食部分平均含量范围是2.23～17.78 mg/kg，变异系数范围是0.10～0.56。不同蔬菜可食部分中重金属Pb、Cd、Cr、Cu、Zn平均含量大小为大蒜>菠菜>土豆>大葱>莴苣>黄瓜，菠菜>土豆>大葱>莴苣>大蒜>黄瓜，土豆>大蒜>菠菜>大葱>莴苣>黄瓜，土豆>菠菜>大蒜>大葱>莴苣>黄瓜，菠菜>土豆>大蒜>莴苣>大葱>黄瓜。可见，黄瓜可食部分各重金属含量均为最低，变异系数较小，大蒜中Pb含量最高，菠菜中Cd和Zn含量最高，土豆中Cr和Cu含量最高。由此可知，不同种类蔬菜中同一重金属含量存在差异，同种蔬菜中不同重金属含量也存在明显差异。

表3 不同蔬菜可食部分重金属含量特征

2.4 不同蔬菜富集重金属的能力富集系数是蔬菜体内污染物含量与对应土壤中该污染物含量的比值。土壤中重金属含量在一定程度上影响蔬菜中重金属含量。因此，富集系数可以用来表示蔬菜吸收重金属能力的强弱[9]。富集系数越大，说明蔬菜更容易从土壤中吸收该元素，抗土壤重金属污染的能力则越弱[10]。

由表4可知，Zn的移动性最强，各个蔬菜中Zn的富集系数远高于其他蔬菜，蔬菜中重金属元素的富集系数大小为Zn>Cd>Pb>Cu>Cr。由平均富集系数可知，各种蔬菜富集重金属能力大小为菠菜>土豆>大蒜>大葱>莴苣>黄瓜，各种蔬菜富集重金属Pb能力大小为菠菜>大蒜>土豆>大葱>莴苣>黄瓜，各种蔬菜富集重金属Cd能力大小为菠菜>土豆>大葱>莴苣>大蒜>黄瓜，各种蔬菜富集重金属Cr能力大小为土豆>大蒜>菠菜>大葱>莴苣>黄瓜，各种蔬菜富集重金属Cu能力大小为土豆>大蒜>菠菜>莴苣>大葱>黄瓜，各种蔬菜富集重金属Zn能力大小为菠菜>土豆>大蒜>莴苣>大葱>黄瓜。可见，黄瓜最不容易积累重金属，菠菜和土豆富集系数是黄瓜的3倍多，抗重金属污染能力最弱。

表4 不同蔬菜对重金属元素的富集系数

3 结论

研究表明，济南市菜地土壤中重金属全量大小为果菜类>叶菜类>茎菜类，果菜类土壤中重金属变异系数最小；蔬菜各部位中Zn富集最多，Cr、Cd在蔬菜中含量最少；黄瓜可食部分各重金属含量均为最低，变异系数较小，大蒜中Pb含量最高，菠菜中Cd和Zn含量最高，土豆中Cr和Cu含量最高。可见，不同种类蔬菜中同一重金属含量存在差异，同种蔬菜中不同重金属含量也存在明显差异；蔬菜富集重金属能力大小为Zn>Cd>Pb>Cu>Cr，最不容易积累重金属的蔬菜是黄瓜，菠菜和土豆富集系数较大，抗重金属污染能力弱。

[1] 梁称福，陈正法，刘明月.蔬菜重金属污染研究进展[J].湖南农业科学，2002(4)：45-48.

[2] LEI B K,FAN M S,CHEN Q S J,et al.Soil and vegetables enrichment with heavy metals from geological sources in Gilgit, northern Pakistan[J].Ecotoxicology and Environmental Safety,2010,73(7):1820-1827.

[3] CHEN W P, LI L Q, CHAN G A C, et al.Characterizing the solid solution partitioning coefficient and plant uptake factor of As, Cd, and Pb in California croplands[J].Agr Ecosyst Environ, 2009, 129: 212-220.

[4] 茹淑华，张国印，孙世友，等.蔬菜富集重金属Cu、Zn、Pb和Cd的特征和规律研究[M]//中国土壤学会.土壤科学与生态安全和环境健康.北京：中国农业大学出版社，2008：321-326.

[5] 李其林，刘光德，黄韵，等.蔬菜中重金属特征研究[J].中国农学通报，2004,20(3)：40-44.

[6] 鲁如坤.土壤农业化学分析方法[M].北京：中国农业科技出版社，1999:1-9，13，205-226.

[7] 王丽凤，白俊贵.沈阳市蔬菜污染调查及防治途径研究[J].农业环境保护，1994,13(2)：84-88.

[8] 马往校，段敏，李岚.西安市郊区蔬菜中重金属污染分析与评价[J].农业环境保护，2000(2)：96-98.

[9] 朱宇恩，赵烨，李强，等.北京城郊污灌土壤-小麦(Triticumaestivum)体系重金属潜在健康风险评价[J].农业环境科学学报，2011,30(2)：263-270.

[10] 宋波，陈同斌，郑袁明，等.北京市菜地土壤和蔬菜镉含量及其健康风险分析[J].环境科学学报，2006,26(8)：1343-1351.

Characteristic of Heavy Metal Accumulation in Vegetables in Jinan Vegetable Fields

JIA Li, GUO Du-fa*, WANG Long-long

(College of Population, Resources and Environment, Shandong Normal University, Jinan, Shandong 250014)

[Objective] In Jinan vegetable fields, the characteristics of heavy metal accumulation in different vegetables were studied to identify pollution-tolerant vegetable varieties. [Method] The study combined the field sampling with laboratory analysis was carried out. [Result] The concentration of heavy metals in soil of Jinan vegetable fields was fruit vegetables>leaf vegetables>stem vegetables. Heavy metal Zn was the highest in different vegetable parts, while Cd was the least. The concentration of heavy metals in different vegetable types was different and it in the same type of vegetables was different. [Conclusion] The enrichment ability of vegetables for heavy metals was Zn>Cd>Pb>Cu>Cr. Cucumber (Cucumissativus) was the most difficult to accumulate heavy metals.The bioaccumulation of spinach (Spinaciaoleracea) and potato (Solanumtuberosum) was high, so their abilities against heavy metal pollution were weak.

Soil; Vegetable; Heavy metal; Accumulation; Characteristic

济南市科技计划项目(201202086)。

贾丽(1989-)，女，山东济南人，硕士研究生，研究方向：土壤生态学。*通讯作者，教授，硕士生导师，从事环境生态学、土壤生态学方面的研究。

2014-11-24

S 153.6;X 820.4

A

0517-6611(2015)02-117-03