城郊菜地土壤與蔬菜中重金屬含量調查及風險評估

陳劍，齊文，何玲玲，檀國印

(臺州市農業科學研究院，浙江 臨海 317000)

隨著生活水平的提高，人們對蔬菜產品的需求已經實現由量到質的轉變，優質、高產、安全的蔬菜生產越來越受到社會的關注[1-2]。城市近郊往往分布著大量的蔬菜生產基地，是城市的主要蔬菜來源之一。可是由于城市垃圾、大氣沉降物、工業廢水等不斷排入水體和土壤，使得城郊土壤中重金屬含量急劇上升，并進一步威脅到了蔬菜的安全生產[3-5]。我國一些經濟發達的大城市，城郊土壤及蔬菜中重金屬污染情況已經相當明顯[6-7]。上海市城郊菜地土壤中主要超標重金屬是Cd、Hg和Zn[8]；廣州市蔬菜檢測超標的重金屬主要為Pb和Cd[9]；北京市菜地土壤中Cd積累明顯，含量為0.091～0.971 mg·kg-1，蔬菜中Cd和Pb的超標率分別為0.9%和9.2%[10-11]。因此，開展城郊蔬菜及其土壤重金屬污染的研究，對指導蔬菜的生產及保障群眾的飲食安全有重要的現實意義。本研究通過對城市近郊幾處較為集中的蔬菜產地進行土壤和蔬菜采樣，調查土壤及蔬菜中重金屬Cd、Pb、Hg、Cu的含量，分析土壤及蔬菜中各重金屬含量的相關性，并對土壤及蔬菜的重金屬污染情況進行評價，以期對本地蔬菜的食用安全及種植結構的調整提供依據。

1 材料與方法

1.1 樣品來源與采集方法

在臺州縣市區城郊，選擇面積較大、連續種植多年的蔬菜種植地，采集當地大量種植或者常見的蔬菜，采集的蔬菜類型主要涉及葉菜類、蕓薹類、豆類和塊根類，分別為青菜、西蘭花、白花菜、大豆和蘿卜等5種蔬菜。蔬菜樣品分別采集成熟期的可食用部位，去除腐爛和萎蔫部位。采用多點采樣，確保每份樣品有多個蔬菜個體，每份樣品不少于1 kg。在采集蔬菜樣品的同時，對種植區域的土壤分別進行采樣，采樣深度為0～20 cm，土壤采樣按NY/T 395—2012《農田土壤環境質量監測技術規范》要求進行。采集的土壤樣品剔除石塊、植物根莖等雜質，風干、研磨、過篩后置于樣品袋中備用。

1.2 指標測定與評價

樣品的重金屬元素分析測定均委托臨海市市場監督管理局檢測中心完成，所有蔬菜和土壤樣品均測定Pb、Cd、Hg、Cu重金屬元素含量。土壤中總Hg采用王水消化、原子熒光法測定，總Pb和總Cd采用原子吸收、石墨爐法測定，總Cu用鹽酸-硝酸-氫氟酸-高氯酸混酸體系消化、原子吸收分光光度法測定。蔬菜樣品經離子水沖洗干凈后，65 ℃烘干，磨碎后過0.84 mm孔徑尼龍網篩，總Hg采用原子熒光法測定，總Pb、總Cd和總Cu采用原子吸收石墨爐法測定。

土壤的重金屬含量參照NY/T 5295—2015《無公害農產品 產地環境評價準則》,采用國內常用的土壤污染指數法進行評價。土壤的重金屬限量標準參照GB 15618—2018《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準》。蔬菜重金屬含量參照GB 2762—2017《食品安全國家標準 食品中污染物限量》有關標準進行評價。

2 結果與分析

2.1 土壤重金屬含量情況及評價

表1統計結果可知，平均含量重金屬Pb為21.545 mg·kg-1，Cd為0.174 mg·kg-1，Hg為0.104 mg·kg-1，Cu為7.816 mg·kg-1。由于當地土壤多為弱酸性，因此，土壤重金屬的限量值參照GB 15618—2018中5.5

表1 菜地土壤重金屬含量的情況(n=15)

研究土壤中不同重金屬的相關性可以推測重金屬的來源是否相同，若2種重金屬的含量有顯著的相關性，說明它們可能有相同的來源，反之，則表明來源相同的可能性較小[12]。由表2 的相關分析結果可知，菜地土壤中Cu含量與Cd含量相關性達顯著水平，Pb含量與Cb含量及Hg含量的相關性均達極顯著水平，Cd含量與Hg含量的相關性達顯著水平，這表明當地土壤當中，4種重金屬來源相同的可能性很大。

表2 菜地土壤中重金屬含量的相關性

由于大氣沉降、化肥農藥和塑料薄膜的使用、污水灌溉等原因都會引起土壤中重金屬元素的積累，而且目前采樣地區土壤中4種重金屬的含量均低于土壤污染風險篩選值，因此，無法判斷4種重金屬元素的來源。

菜地土壤重金屬含量參照NY/T 5295—2015，采用土壤污染指數法進行評價。表3可知，15個采樣點的土壤中，4種重金屬單項污染指數表現為Cd>Pb>Cu>Hg。其中，Pb的單項污染指數為0.169～0.291，Cd的單項污染指數為0.167～0.920，Hg的單項污染指數為0.022～0.082，Cu的單項污染指數為0.053～0.279，各采樣點的綜合污染指數為0.141～0.698，所有數值均<1，說明各采樣點的土壤均符合無公害農產品生產的土壤環境質量指標。

表3 菜地土壤重金屬污染指數的評價

2.2 蔬菜重金屬含量情況及評價

由表4蔬菜重金屬含量的檢測結果可知，采集的5種蔬菜中Hg含量均未達到檢出下限，Pb含量只在青菜中有檢出，Cd含量在青菜和西蘭花當中有檢出，Cu含量在所有采集的蔬菜中均有檢出。參照GB 2762—2017，本次采樣調查的5種蔬菜，重金屬含量均沒有超標，表明當地的蔬菜生產沒有受到重金屬的污染。

表4 不同蔬菜種類的重金屬含量

2.3 不同蔬菜對重金屬的富集能力

富集系數可以用來衡量蔬菜對重金屬元素的吸收能力，富集系數愈大，表明作物愈易從土壤中吸收該元素。由于本次采集的蔬菜樣品中部分重金屬元素未達到檢出下限，因此，只對檢出的重金屬元素進行討論。由表5可知，5種蔬菜對Cu的富集能力為大豆>西蘭花>白花菜>青菜>蘿卜，其中大豆對Cu的富集系數為1.387，表明大豆極易從土壤中吸收Cu元素，在一些Cu污染地區可能不適宜種植。其余蔬菜對4種重金屬元素的富集系數均較小或未檢出，說明在重金屬含量較低的地區種植時，這些蔬菜中重金屬含量超標的風險較低。

表5 不同蔬菜種類對重金屬的富集系數

3 小結

本次調查采樣的菜地土壤中，4種重金屬元素的含量均未超過農用地土壤污染風險篩選值，所有土壤的單項污染指數和綜合污染指數均較小，說明當地土壤未受到重金屬污染；Cu元素的變異系數較大，說明當地土壤中Cu的含量在空間分布上存在較大差異，其余3種重金屬元素在空間分布上較為均勻；由4種重金屬元素的相關性分析結果可知，在當地土壤中，4種重金屬元素來源相同的可能性較大。

本次調查采樣的蔬菜樣品中，重金屬元素含量的檢測結果均符合食品安全國家標準中的限量指標，說明采樣地區的蔬菜生產未受到重金屬污染；蔬菜對Cu的富集能力為大豆>西蘭花>白花菜>青菜>蘿卜，其中大豆對Cu的富集系數較高，在一些Cu污染地區可能不適宜種植，其余蔬菜在重金屬含量較低的地區種植時，重金屬含量超標的風險較低。