連云港市蔬菜中重金屬含量與健康風險評價

尚慶偉 徐敏權 于洋 徐悅

摘 要：以連云港市5個蔬菜基地土壤、水和蔬菜為研究對像，對基地土壤、水和蔬菜中Hg、As、Pb、Cr、Cd含量進行測定，評估居民經蔬菜途徑攝入重金屬的人體健康風險。結果表明，伊山、李集鎮蔬菜基地中土壤中As、Cd存在超標情況，水、蔬菜中各重金屬元素均未超標，蔬菜對重金屬元素吸收率排序為：Cd>Hg>Cr>As>Pb；兒童的THQ值普遍高于成人值，伊山鎮兒童的Cd 、Hg元素THQ值分別達到0.89、0.96。研究認為該地重金屬Cd、Hg通過蔬菜途徑對當地居民的健康風險應引起重視。

關鍵詞：蔬菜；重金屬；健康；風險評價

中圖分類號：TS207.5+1 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.02.028

Heavy Metal Content and Health Risk Assessment of Vegetables in Lianyungang

SHANG Qingwei， XU Minquan， YU Yang，XU Yue

（Lianyungang Agricultural Product Quality Supervision and Testing Center， Lianyungang， Jiangsu 222001，China）

Abstract：Taking the soil， water and vegetables of 5 vegetable bases in Lianyungang as material， the contents of heavy metals in soil， water and vegetables were determined and human health risk of heavy metals in vegetables for residents were assessed. The results showed that the Cd and As existed in soil of Yishan and Liji vegetable base and the heavy metal elements in water and vegetables were not exceeded. The absorption rate of heavy metals in vegetables was as follow Cd>Hg>Cr>As>Pb； Children's THQ values were generally higher than that of adults. The Cd and Hg elements in the children of the Yishan are 0.89 and 0.96， respectively. The heavy metal Cd and Hg in the region should be paid more attention to the health risks of the local residents.

Key words：vegetables；heavy metals；healthy；risk assessment

隨著人們生活質量的提高，對于食品的質量安全越來越重視，蔬菜作為生活必需品，其質量安全備受關注。蔬菜富含維生素、碳水化合物、礦物質、蛋白質等，是人們生活中必不可少的重要農產品，我國年人均鮮菜占有量400 kg左右[1]。近年來，受城市化進程的影響，生活、生產環境逐漸發生變化，環境對蔬菜質量安全的負面效應越來越顯著，特別是水、土壤中重金屬含量主要受土壤背景值以及外來污染物的影響，通過生物鏈富集造成食品污染[2]。重金屬具有難降解、易富集的特點，這使得重金屬在土壤中累積、作物體內富集，影響作物的生長和品質，并通過食物鏈進入人體，在人體逐漸積聚，最終對人類的健康構成威脅[3-4]。

連云港市是江蘇省最大的蔬菜出口基地，蔬菜常年種植面積在3.33萬hm2以上，蔬菜自給率超過了50%。開展蔬菜栽培環境重金屬積聚的研究，分析、評價蔬菜中重金屬元素污染狀況，對于提高蔬菜的質量安全水平、保障人們餐桌上的安全、促進蔬菜生產的可持續發展都有重要的意義。本研究旨在對連云港市主要“菜藍子”鄉鎮的菜田土壤、灌溉水以及蔬菜樣品的重金屬含量進行測定，對該市蔬菜主產區環境和蔬菜中重金屬含量進行系統地風險評價。以期為政府有關部門治理農業環境污染、提升蔬菜質量水平、防止重金屬污染危害人體健康提供科學依據。

1 材料和方法

1.1 研究區概況

連云港位于江蘇省東北部， 北緯34°12′～35°07′，東經118°24′～119°48′，總面積7 500 km2，是魯中南丘陵與淮北平原的結合部。全市地貌基本分為中部平原區，西部崗嶺區和東部沿海區三大部分。域內灌溉水源基本來源于淮河流域沂沭泗水系，新沂河、新沭河等均從市內入海， 是沂沭地區的主要排洪河道，故有“洪水走廊”之稱。屬暖溫帶南緣濕潤性季風氣候，處于暖溫帶和北亞熱帶過渡地帶，四季分明、氣候溫和、光照充足，常年平均氣溫14 ℃，平均降水900.9 mm，無霜期為220 d。南北過渡的氣候條件和地貌類型的多樣性極利于農作物的生長，利于農作物的多樣性發展，對農業生產非常有利。年蔬菜種植面積13.33萬hm2，與糧食面積比為0.2∶1；出口蔬菜4.33萬hm2；設施蔬菜4.67萬hm2；在規模生產上，洋蔥、草莓、大蒜等十大品種面積總和2.67萬hm2。灌云、灌南、部分工業區受重金屬污染比較集中，而遠離中心城區的東海西北部、贛榆西部地區土壤質量較好[5]，轄區內灌溉水污染較輕，對農產品質量的影響不大[6]。

1.2 土壤、灌溉水和蔬菜樣品采集

依據連云港市行政區劃，選擇沙河鎮、石榴鎮、浦南鎮、伊山鎮、李集鄉等5個“菜藍子”鄉鎮，在蔬菜采收期采集菜田種植層土壤、灌溉水和相應點位的蔬菜樣品， 采樣全程用GPS定位。

在蔬菜基地隨機布設采樣點，按“梅花狀”或S法均勻采取混合土壤樣品1 kg，取樣深度為（0～20 cm）；對上述鄉鎮蔬菜基地的灌溉水進行取樣，石榴鎮點為石安河（N 34°34′47.23″，E 118°43′56.61″），沙河鎮采樣點為新沭河（N 34°42′29.09″，E 118°56′24.65″），浦南鎮點為淮沭新河（N 34°35′7.02″，E 119°03′16.29″），伊山點為鹽河（N 34°19′51.34″，E 119°15′38.32″），李集鄉點為六塘河水源（N 34°07′33.45″ ，E 119°13′38.57″），在河流中部水面下0.3 m處取混合水樣1份，采樣量大于5 L，現場測定水樣pH值，分別重復3次；采集蔬菜樣品為大蒜、小白菜、萵苣、韭菜、四季蔥等當地時令蔬菜品種可食部分，每個樣品2 kg；共采集蔬菜樣品200個、土壤樣品200個、灌溉水樣品15個。將所采集的3組樣品運回實驗室后，蔬菜樣品用自來水沖洗、蒸餾水洗凈， 烘干， 磨碎備用；灌溉水樣品過濾后待測；土壤經自然風干，除去植物根系、砂礫等異物，經壓碎、研磨，過孔徑0.15 mm篩，保存備用。

1.3 分析方法

土壤樣品用HNO3-HClO4-HF消化法制樣，蔬菜樣品采用HNO3-HClO4消化法制樣；全量Hg、As采用原子熒光法檢測[7]，全量Pb、Cr、Cd采用原子吸收石墨爐法檢測[8]，水樣用石墨爐原子吸收分光光度計測定。在重金屬的分析測定中，均加入國家標準土壤標樣（GSS-1）和西紅柿標樣（ESP-1）進行分析質量控制，分析結果符合質量控制要求，數據處理用Excel軟件和SPSS13.0統計軟件。

1.4 評價方法

1.4.1 蔬菜基地土壤中重金屬污染評價 單元素評價采用單項污染指數法，整體評價方法采用綜合污染指數法。

單項污染指數對土壤中單個重金屬污染程度進行評價，其計算公式為：

Pi = Ci/Si

式中，Si為污染物i的評價標準值，Ci為污染物i的實測數據，Pi為污染物i的單項污染指數。蔬菜基地土壤按照無公害蔬菜產地環境安全要求（GB/T18407.1）為評價標準，評價結果劃分為優良（Pi≤0.7），清潔（0.7≤Pi≤1.0），輕污染（13）等5個等級。

由于單項污染指數只能反映單個重金屬元素的污染程度，不能全面地反映產地的污染狀況，綜合污染指數可涵蓋單項污染指數平均值和最高值，突出污染較重的單個污染物的影響因子。其計算公式為：

P綜= [（Ci/Si）2max+（Ci/Si）2ave]/2

式中，（Ci/Si）2ave為土壤中所有單項污染指數的平均值的平方；（Ci/Si）2max為土壤污染物中單項污染指數最大值的平方。

土壤按照國家標準農產品質量安全無公害蔬菜產地環境安全要求為基準，評價結果劃分為安全（P綜≤0.7）、警戒級（0.7

據表3，以國家標準農產品質量安全無公害蔬菜產地環境安全要求（GB/ T 18407.1）限值為評價標準，伊山鎮蔬菜基地中Cd元素、李集鎮蔬菜基地中As元素Pi值分別為0.97和0.71，大于0.7且小于1.0，基地屬清潔范圍；伊山鎮蔬菜基地中As元素Pi值為1.12，大于1且小于2，屬輕污染范圍，應加強預警監測；其余鄉鎮蔬菜基地中各重金屬元素Pi值均小于0.7，屬優良產地。由P綜值可見，5個菜藍子鄉鎮重金屬污染程度排序為： 沙河鎮<李集鎮<石榴鎮<浦南鎮<伊山鎮；其中伊山鎮P綜值為0.88，大于0.7且小于1.0，該鄉鎮蔬菜基地按農產品質量安全無公害蔬菜產地環境安全要求限值標準評價為清潔范圍；其余鄉鎮P綜值均小于0.7，其蔬菜基地整體評價為優良。

2.2 灌溉水重金屬含量及污染評價

灌溉水質量檢測結果見表4，根據國家標準無公害蔬菜產地環境安全要求（GB/T 18407.1）規定，該地區灌溉水pH值7.1～8.2，平均為7.59，呈弱堿性，在限定值5.5～8.5區間內；鎘含量為0.001 1～0.002 1 mg·L-1， 平均為0.001 5 mg·L-1；總汞含量為0.000 2～0.000 6 mg·L-1， 平均為0.000 36 mg·L-1；砷含量為0.001 6～0.008 2 mg·L-1，平均為0.003 9 mg·L-1；鉛含量為0.001 1～0.008 8 mg·L-1，平均為0.004 6 mg·L-1；鉻（六價）含量為0.010～0.017 mg·L-1，平均為0.013 mg·L-1；5個菜藍子產地灌溉水中各項參數均遠遠低于GB/T 18407.1-2001中無公害產地環境標準限定值，說明蔬菜基地灌溉水質量較好，符合無公害蔬菜生產要求。

2.3 蔬菜重金屬含量及富集特征分析

蔬菜樣品主要測定蔬菜可食部分重金屬有效態與全量，研究土壤與蔬菜質量關聯特征。表5為蔬菜檢測結果以及重金屬指標的吸收率，參照食品安全國家標準食品中污染物限量（GB 2762—2012），數據顯示蔬菜檢測結果均未超標，反映了As、Cr、Pb等高背景元素未對當地主要蔬菜產品質量安全構成明顯影響。蔬菜中累積吸收率總體表現為：Cd>Hg>Cr>As>Pb，As吸收率0.014%～0.095%、Cr吸收率0.43%～0.74%、Pb吸收率0.001 3%～0.031 0%、Cd吸收率1.58%～2.88%、Hg吸收率0.95%～2.49%。蔬菜對Hg、Cd元素的吸收率略高，各種蔬菜對Hg、Cd的吸收能力分別表現為：韭菜>萵苣>小白菜>大蒜>四季蔥，萵苣>韭菜>大蒜>小白菜>四季蔥。

2.4 經蔬菜途徑攝入重金屬的健康風險評估

根據US EPA（2000）提出的標準，表6中是對居民通過蔬菜途徑進入人體暴露接觸重金屬As、Hg、Pb、Cr和Cd的THQ值進行的測算。Cd、Hg、As、Pb、Cr的THQ值均小于1，說明經蔬菜途徑攝入的Cd、Hg、As、Pb、Cr等重金屬無素對當地居民健康風險比較低。兒童的THQ值普遍高于成人值，說明重金屬經蔬菜途徑進入人體對兒童的風險高于成年人；伊山鎮兒童的Cd 、Hg元素THQ值分別達到0.89，0.96，說明重金屬Cd、Hg通過蔬菜途徑對當地兒童居民的健康風險應引起重視。

3 討 論

3.1 蔬菜基地土壤、水中重金屬

蔬菜基地土壤由于城市三廢、施肥、灌溉、農藥使用，缺乏污染治理與休耕等保護措施，導致土壤中重金屬出現累積效應。結合菜藍子鄉鎮地理位置、農業結構、生產管理等因素，初步分析該地區土壤環境中As元素的累積主要是由于前期農業作物施用農藥不規范，農藥降解不徹底產生的藥殘造成的污染，要限制使用含As元素的農業殺蟲劑、土壤消毒性以及其它防治植物病害農藥。其中鎘元素的含量各點較為接近，在0.010～0.240 mg·kg-1之間，伊山鎮鎘元素含量達0.026～8.620 mg·kg-1，且各檢測點多超過江蘇省土壤的背景值與無公害蔬菜產地環境安全要求標準值。汞的含量在0.011～0.562 mg·kg-1之間，超背景值點均分布在伊山鎮，該鎮汞元素含量偏高，可能與該地區農作物種植品種以及含汞農藥長期使用有關，其它基地汞元素含量均低于背景值和限值。鉛含量分布為李集>伊山>沙河>石榴>浦南，含量在20.6～55.2 mg·kg-1之間，遠低于150 mg·kg-1的限值，但有90%樣品鉛元素含量超過江蘇省背景值，表現為靠近公路地塊含鉛量偏高，這可能由于近年來汽車持有量不斷飚升，汽車尾氣對周邊環境造成Pb元素累積污染。灌溉水中重金屬含量均未超過無公害蔬菜產地環境安全要求（GB/T 18407.1）中限定值，符合無公害蔬菜生產灌溉條件。

3.2 蔬菜中重金屬

不同種類的蔬菜對同一重金屬元素的吸收、富集能力不同，同種蔬菜對不同重金屬元素的吸收富集能力也不同。本研究中同一種蔬菜對不同重金屬元素累積、吸收、富集的規律是Cd>Pb、Hg、As、Cr，與汪雅谷等[12]的研究相一致。數據顯示，蔬菜中重金屬含量均符合食品安全國家標準食品中污染物限量（GB 2762—2012）值，部分基地土壤點中重金屬超標未對蔬菜質量造成根本性影響。蔬菜重金屬元素含量與土壤中重金屬元素含量的相關性不密切，表明本地區蔬菜中重金屬富集并不決定于該地土壤重金屬含量，要了解蔬菜中重金屬污染途徑的多元化，才能有助于理解蔬菜中重金屬的富集特征。

3.3 人體健康風險

重金屬暴露接觸對人體的風險評價結果表明，連云港地區通過蔬菜途徑進入人體的重金屬元素Cd、Pb、Hg、As、Cr的THQ值均小于1，說明該地區居民通過蔬菜途徑攝入的Cd、Pb、Hg、As、Cd元素對其健康風險可控。但不同蔬菜對重金屬的富集系數不同，蔬菜中重金屬富集途徑研究還存在盲點，蔬菜重金屬污染還存在不可預知性風險。部分鄉鎮成人和兒童通過蔬菜攝入途徑進入人體重金屬Cd 、Hg接觸THQ值接近了USEPA 限定的安全標準，應對攝食蔬菜導致的Cd 、Hg潛在健康風險引起重視。

4 結 論

（1）連云港市菜藍子基地以伊山鎮蔬菜基地土壤重金屬Cd 和Pb 的污染最嚴重，蔬菜對重金屬元素有較強的吸附力，這也成了影響蔬菜產品質量安全的一個難點。土壤中重金屬指標值與土壤pH值有較大相關性，適時調整種植結構、合理培肥，修復污染地塊，改善土壤理化性狀對控制蔬菜質量風險有著重要意義。

（2） 對照食品安全國家標準食品中污染物限量（GB 2762—2012）值，檢測蔬菜重金屬含量均未超標，但伊山、李集等地土壤均偏堿性，可能是導致蔬菜中重金屬富集能力偏低的因素之一，如土壤出現酸化現象，存在蔬菜重金屬富集系數變化的風險。

（3）伊山、李集等地成人和兒童通過蔬菜每日攝入重金屬Cd、Hg 的量接近了USEPA 限定的安全標準，應引起重視，加大該地區土壤中Cd、Hg元素的防治，調整蔬菜種植結構，降低居民通過蔬菜途徑攝入Cd、Hg的健康風險。

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