青州市重金屬元素在不同種類農產品中的含量

姜 冰

(山東省第四地質礦產勘查院)

改革開放以來，隨著人口的急劇增長、工農業生產、城市化和科學技術的飛速發展，人類以前所未有的規模和強度開發資源，使地殼中有毒有害元素大量進入環境。在我國構建和諧社會的過程中，社會經濟的發展對農業安全和農產品品質等提出了更高的要求，而農產品中的重金屬元素含量直接影響農業安全及農產品品質。在濰坊市開展的土地質量地球化學調查與評價工作中，針對青州市選擇大宗和特色農產品進行配套樣品采集，通過對分析測試數據進行對比研究，可以分析重金屬元素在不同種類農產品中的含量特征、富集規律及其富集系數之間的交互作用。通過研究可以了解土壤中的重金屬元素被農產品吸收的程度，反映重金屬元素對農產品的潛在危害性，對確保農產品安全，重金屬元素污染監控、防控有重要意義。

1 樣品采集及分析

1.1 樣品采集

農作物采集于收獲盛期，在采樣點地塊內視不同情況采用棋盤法、對角線法、蛇形法等進行多點取樣，等量混勻組成一個混合樣品。小麥、玉米為500 g(干重樣)，青州銀瓜、蜜桃為1～2 kg(鮮重樣)。農作物樣品采集位置見圖1。

小麥、玉米、銀瓜樣品采集以1 000～2 000 m2為采樣單元，在采樣單元內選取5～20個植株，混合成樣。蜜桃樣品采集以1 000～2 000 m2為采樣單元，在采樣單元內選取5～10棵植株，每棵植株縱向四分，從其中一份的上、中、下、內、外各側均勻采摘，混合成樣。

圖1 農作物樣品采集位置

每件農作物樣品對應采集根系土樣品。小麥、玉米、銀瓜根系土采樣深度為0～20 cm，由2～3個分樣等量組合成1件樣品；青州蜜桃根系土采集在滴水線到樹根之間對稱選取4點，采樣深度0～60 cm，取等量組合成1件樣品；去除根須、肥料團塊和大顆粒礫石，裝袋封存[1-3]。

1.2 樣品分析

表1 農作物樣品分析處理與分析方法

2 重金屬元素在不同種類農產品中的含量

重金屬元素在農產品中的含量見表2。

表2 重金屬元素在農產品中的含量 10-6

注：Hg含量單位為10-9。

由表2可知，Cu、Pb、Zn等8種重金屬元素的含量最大值均分布于小麥中，說明重金屬元素在小麥中更富集。

農產品中重金屬的富集能力用富集系數[4-8]來表示，富集系數越大，對土壤中重金屬的富集能力就越強[4，8-9]。農產品對土壤中某種元素的富集系數=農產品中某種元素的濃度/該元素在土壤中的濃度[8-9]，它在一定程度上反映著沉積物-植物系統中元素遷移的難易程度，說明重金屬在植物體內的富集情況[8-9]。各類農產品重金屬的富集系數見表3。

表3 農產品中重金屬元素的富集系數 %

由表3可知，不同農產品的重金屬富集系數不同，小麥對重金屬元素富集能力顯著強于其他種類，蜜桃、銀瓜對重金屬元素的富集能力最低。同一農產品中不同重金屬元素的富集系數差異也較大，在所測重金屬中，農產品對Cu、Zn、Cd、Hg元素的富集能力顯著高于Cr、As、Ni、Pb等元素。

2.1 小麥中重金屬元素及其富集系數之間的交互作用

(1)小麥中重金屬元素的富集系數。重金屬元素在小麥果實中的富集系數均值對比見圖2。

圖2 小麥中元素富集系數對比

由圖2可見，各元素間的富集系數差異較大，其中Pb、Ni、Cr、As元素的富集系數都小于1%，Hg元素的富集系數小于2%，其他元素富集系數大于10%，其中Zn元素的富集系數最大(36.75%)，其次為Cu(17.76%)；通過對比，小麥籽實對各元素富集能力的大小順序為Zn>Cu>Cd>Hg>Ni>As>Cr>Pb。

(2)土壤元素含量對小麥中元素含量的影響。小麥與土壤中重金屬元素間的相關系數見表4。

公式2中的Wij為空間權重矩陣，Xj代表西江流域廣東段j城市傳統村落的數量。為了便于計算對其進行標準化處理，即：

由表4可知，小麥中Ni元素的積累隨土壤中Pb、Cd、As元素含量的增加而減少，土壤中的Ni元素對小麥中Pb、As元素的積累存在一定的抑制作用[10-12]，其復合效應表現為協同作用[10-15]，土壤中的Ni元素對小麥中Cd元素的積累有一定的促進，其復合效應表現為拮據[10-15]；小麥中Ni元素的積累隨著土壤中Ni元素含量的增加而增加，土壤中Ni元素的含量對小麥中Ni元素的積累起促進作用[10-12]，其復合效應表現為協同作用[10-15]；小麥中Cd元素含量隨土壤中Ni元素的增加而增加，而土壤中的Cd元素對小麥中Ni元素的積累存在一定的抑制作用，其復合效應表現為拮據[10-15]。

表4 小麥與土壤中重金屬元素間的相關系數

注：*代表0.05顯著性水平，**代表0.01顯著性水平。

2.2 玉米中重金屬元素及其富集系數之間的交互作用

(1)玉米中重金屬元素的富集系數。重金屬元素在玉米果實中的富集系數均值對比見圖3。

圖3 玉米中元素富集系數對比

由圖3可見，各元素間的富集系數差異較大，Pb、Cr、As等3種重金屬元素的富集系數小于1%，其他元素富集稍大，大多都小于10%，僅Zn元素富集系數為21.45%；通過對比，玉米籽實對各種重金屬元素的富集能力的大小順序為Zn>Cu>Cd>Hg>Ni>Cr>As>Pb。

(2)土壤元素含量對玉米中元素含量的影響。玉米與土壤中重金屬元素間的相關系數見表5。

由表5可知，玉米中Ni元素的積累隨土壤中Cu元素和Cr元素含量增加而增加，而土壤中的Ni元素對玉米中的Cu元素和Cr元素的積累存在一定的抑制作用[10-12]，其復合效應表現為拮據；玉米中的Ni元素的積累隨土壤中Ni元素含量的增加而增加，土壤中Ni元素的含量對玉米中Ni元素的積累具有促進作用，其復合效應表現為協同作用；玉米中Ni元素的積累隨土壤中Pb元素含量增加而減少，而土壤中Ni元素的含量對玉米中Pb元素的積累存在一定的抑制作用，其復合效應表現為協同作用。

表5 玉米與土壤中重金屬元素間的相關系數

注：*代表0.05顯著性水平，**代表0.01顯著性水平。

2.3 蜜桃中重金屬元素及其富集系數之間的交互作用

(1)蜜桃中重金屬元素的富集系數。重金屬元素在蜜桃中的富集系數均值對比見圖4。

圖4 蜜桃中元素富集系數對比

由圖4可見，各元素間的富集系數差異較大，其中Pb、Ni、Cr、As元素的富集系數都小于1%；其他元素富集系數也都在1%～4%，其中Cd元素的富集系數最大(3.65%)；通過對比，蜜桃對各元素富集能力的大小順序為Cd>Zn>Cu>Hg>Ni>Pb>Cr>As。

(2)土壤元素含量對蜜桃中元素含量影響。蜜桃與土壤中重金屬元素間的相關系數見表6。

表6 蜜桃與土壤中重金屬元素間的相關系數

注：*代表0.05顯著性水平，**代表0.01顯著性水平。

由表6可知，蜜桃中Pb元素含量的積累隨土壤中Ni元素含量增加而減少，土壤中Pb元素含量對蜜桃中Ni元素含量的積累存在一定的抑制作用，其復合效應表現為協同作用；蜜桃中Zn元素含量的積累隨土壤中Cu元素含量增加而減少，土壤中Zn元素含量對蜜桃中Cu元素含量的積累存在一定的抑制作用，其復合效應表現為協同作用；蜜桃中Ni元素含量隨土壤中Zn、Cr、Cd元素含量增加而減少，而土壤中的Ni元素含量對蜜桃中Zn、Cr元素含量的積累存在一定的抑制作用，其復合效應表現為協同作用，而土壤中Ni元素含量對蜜桃中Cd元素含量的積累存在一定的促進作用，其復合效應表現為拮據；蜜桃中Cr元素含量隨土壤中As元素含量增加而減少，而土壤中Cr元素含量對蜜桃中As元素含量的積累存在一定的抑制作用，其復合效應表現為協同作用。

2.4 銀瓜中重金屬元素及其富集系數之間的交互作用

(1)銀瓜中重金屬元素的富集系數。重金屬元素在銀瓜中的富集系數均值對比見圖5。

圖5 銀瓜中元素富集系數對比

由圖5可見，各元素間的富集系數差異較大，其中Pb、Ni、Cr、As、Hg元素的富集系數均小于1%；其余元素在1%～2%；銀瓜對各元素富集能力的大小順序為Cu>Zn>Cd>Hg>Ni>Cr>As>Pb。

(2)土壤元素含量對銀瓜中元素含量影響。銀瓜與土壤中重金屬元素間的相關系數見表7。

由表7可知，銀瓜中Cd元素含量的積累隨土壤中Cd元素含量的增加而增加，土壤中Cd元素的含量對銀瓜中Cd元素含量的積累具有促進作用，其復合效應表現為協同作用。

表7 銀瓜與土壤中重金屬元素間的相關系數

注：*代表0.05顯著性水平，**代表0.01顯著性水平。

3 結 語

(1)青州市通過研究得出，重金屬元素在農產品中的富集系數能更好的反映重金屬元素的富集規律及生物富集性。

(2)通過對農產品中重金屬元素富集系數的分析，可了解土壤中重金屬元素被農產品吸收的程度。

(3)通過對重金屬元素富集系數的對比和農產品及其根系土中重金屬元素相關性的分析，了解了重金屬元素之間的交互作用，并很好的反映了重金屬元素對農產品的潛在危害性，對確保農產品安全，及重金屬污染監控、防控有重要意義。

參 考 文 獻

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