江西省竹筍中重金屬含量水平及風險評估

遲韻陽，賀義昌，吳妹杰，付宇新，余 林

(江西省林業(yè)科學院，330032，南昌)

0 引言

竹筍是幼竹莖稈的幼嫩生長部分，可直接鮮食或加工成各類筍制品[1]。新鮮采挖的竹筍為淡黃色，其中含有多種營養(yǎng)物質(zhì)，包括氨基酸、礦物質(zhì)、糖類化合物、酚類化合物和維生素等[2-7]。由于其獨特的口感，加之低糖、低脂肪、多膳食纖維，可增進食欲，促進兒童生長發(fā)育，抗氧化等多種益處，且作為純天然食品，頗受消費者的喜愛[1,8-9]。

隨著市場對竹筍的需求擴大，竹筍的經(jīng)營方式由傳統(tǒng)的粗放型經(jīng)營模式向集約型經(jīng)營模式轉(zhuǎn)變，在經(jīng)營過程中進行施肥、噴藥、覆蓋等不當?shù)娜藶榻?jīng)營措施，導(dǎo)致土壤中重金屬在竹筍等植物體內(nèi)過量累積，不僅影響植物生長代謝，還會通過食物鏈及其他攝入途徑進一步在人體內(nèi)蓄積，嚴重影響人類健康[10-11]。江西省屬亞熱帶季風氣候，是我國主要竹產(chǎn)地之一，但是由于不當?shù)姆N植模式，江西農(nóng)用地目前也遭受重金屬污染，據(jù)呂貴芬等報道，目前農(nóng)用地主要的污染物包括鎘(Cd)、砷(As)、汞(Hg)、鉛(Pb)和銅(Cu)，其中Cd的超標率最高，達到4.7%，超標倍數(shù)達到64倍；其次是Cu，超標率達到4.2%，超標倍數(shù)達到10.1倍；As超標率達到2.3%，超標倍數(shù)為3.8[12]。徐慧等報道，江西土壤中也存在鉻(Cr)超標的現(xiàn)象，含量超過土壤環(huán)境質(zhì)量二級標準的15～20倍[13]。

為了解江西省竹筍的重金屬污染和風險水平，本研究于2015—2020年間在江西省的40個縣(市、區(qū))共采集了259份竹筍，檢測其重金屬Pb、Cr、Cd、Hg和As含量，并利用單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)法評價竹筍中重金屬的污染水平。本研究為保障竹筍產(chǎn)品質(zhì)量安全評價提供科學依據(jù)、推動江西可食林產(chǎn)品可持續(xù)發(fā)展提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

在2015年2月至2020年12月期間，分別從江西省撫州市(8個縣100份樣品)、萍鄉(xiāng)市(6個縣15份樣品)、九江市(4個縣7份樣品)、新余市(3個縣6份樣品)、吉安市(5個縣15份樣品)、贛州市(3個縣30份樣品)、鷹潭市(2個縣42份樣品)、景德鎮(zhèn)市(2個縣3份樣品)、上饒市(2個縣35份樣品)、宜春市(5個縣6份樣品)竹筍生產(chǎn)基地采集樣品，共計259份竹筍，采樣點示意圖如圖1所示。實驗竹筍品種為毛竹(Phyllostachysedulis)筍和雷竹(Phyllostachysviolascens)筍。采樣方法選用隨機采樣法，分別在每個竹筍生產(chǎn)基地隨機采集竹筍，不少于5根，總質(zhì)量不少于5 kg，帶回實驗室剝殼后取其可食部分，隨后利用食品加工機將其粉碎，合并為混合樣品[14]，樣品儲存于-20 ℃冰箱直至檢測。

圖1 研究區(qū)域和采樣點示意圖

1.2 測定項目及方法

本實驗主要測定竹筍樣品中Pb、Cr、Cd、Hg、As這5種重金屬元素的含量，測定方法參照國家標準，分析方法如表1所示。

表1 竹筍樣品分析方法

1.2.1 儀器設(shè)備 微波消解儀(Multiwave PRO，奧地利安東帕)，原子吸收分光光度儀(Z2000，日本日立)，原子熒光分光光度儀(AFS-230E，北京科創(chuàng)海光)，電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(PQMS，德國耶拿)。

1.2.2 試劑 As、Hg、Pb、Cd、Cr標準溶液(1 000 μg/mL，國家有色金屬研究院)，氫氧化鈉、硼氫化鉀、氫氧化鉀、磷酸二氫銨(500 g，國藥集團)，抗壞血酸(500 g，阿拉丁)，高純氬氣、乙炔(≥99.999%，江西國源)。

1.3 重金屬污染風險評價方法

本研究分別采用單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)法進行分析評價。

1.3.1 單因子污染指數(shù)法 單因子污染指數(shù)的評價公式為：

Pi=Ci/Si

式中：Pi為竹筍重金屬元素的污染指數(shù)；Ci為竹筍重金屬元素的實測濃度(mg/kg)；Si為竹筍重金屬元素的限量標準值(mg/kg)。當Pi≤1時，表示竹筍未受污染；當15時，表示竹筍受到重度污染[15-16]。

1.3.2 綜合污染指數(shù)法 綜合污染指數(shù)反應(yīng)各地區(qū)的竹筍所測重金屬元素含量的綜合污染水平。綜合污染指數(shù)的評價公式為：

式中：P綜為綜合污染指數(shù)；(Pi)max為污染指數(shù)的最大值；(Pi)avg為污染指數(shù)的算術(shù)平均值。當P綜≤0.7時，表示竹筍未受到污染；當0.73時，表示竹筍受到重度污染[15-16]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft 2019和ArcGIS10.6進行制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 竹筍中5種重金屬含量水平及分析

根據(jù)食品安全國家標準可知，竹筍中As、Hg、Pb、Cd、Cr 的限量要求分別為0.5 mg/kg、0.01 mg/kg、0.1 mg/kg、0.05 mg/kg、0.5 mg/kg。如表2所示，江西省各(縣、區(qū))所測元素的含量總體平均值整體低于限量值，說明大部分竹筍并未受到重金屬污染。僅鷹潭市在貴溪市耳口林場九龍分場高家峰提供的樣品中檢測到Pb元素超標，含量為3.549 8 mg/kg，導(dǎo)致鷹潭市Pb元素平均值略高于限量值。

表2 5種重金屬含量平均值與限量值對比表/mg·kg-1

2.2 竹筍中5種重金屬的單因子污染評價

采用單因子污染評價分析，對259份竹筍樣品進行測定，評估結(jié)果如表3所示，竹筍中污染相對嚴重的元素是Pb和Cd，Pb元素含量高于限量值的樣品有6份，包括鷹潭市1份重度污染、上饒市2份中度污染、撫州市2份輕度污染和贛州市1份輕度污染；Cd元素含量高于限量值的樣品有5份，包括撫州市2份輕度污染、吉安市1份輕度污染、九江市1份輕度污染和萍鄉(xiāng)市1份輕度污染；As元素含量高于限量值的樣品有4份，包括贛州市1份重度污染和1份輕度污染、撫州市1份輕度污染、九江市1份輕度污染；Hg元素含量高于限量值的樣品有3份，包括贛州市2份輕度污染和九江市1份輕度污染；Cr并未對各地區(qū)造成污染。綜上所述，各元素污染指數(shù)排序由大到小依次為Pb>Cd>As>Hg>Cr，總體污染率僅占總樣本的6.9%，總體而言江西省大部分地區(qū)竹筍并未受到重金屬元素的污染，處于安全水平。

表3 竹筍中As、Hg、Pb、Cd、Cr的單因子污染評價

2.3 竹筍中5種重金屬的綜合污染評價

對江西省各采樣地區(qū)樣品中As、Hg、Pb、Cd、Cr進行單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)分析，評估結(jié)果如表4所示。鷹潭市提供的樣品Pb單項污染指數(shù)達到1.499 4，處于輕度污染水平，這可能是由于鷹潭市耳口林場的高家峰分場種植區(qū)域礦產(chǎn)資源較為發(fā)達，在礦產(chǎn)開采過程中遭受重金屬污染，或該地區(qū)本底重金屬含量比較高，致使Pb元素超標，高出限量值的35.49倍，導(dǎo)致鷹潭市整體Pb元素超標，因此，呼吁當?shù)卣哟髮χ亟饘傥廴镜闹卫砹Χ龋雠_相關(guān)政策，修復(fù)生態(tài)環(huán)境。從綜合污染指數(shù)來看，各采樣地區(qū)樣品的綜合污染指數(shù)由大到小依次為：贛州市>九江市>鷹潭市>萍鄉(xiāng)市>景德鎮(zhèn)市>新余市>宜春市>吉安市>上饒市>撫州市，其中贛州市、九江市和鷹潭市地區(qū)竹筍的綜合污染指數(shù)分別0.860 5、0.778 8和0.777 4，處于警戒限，尚清潔水平，其它地區(qū)處于未污染水平。

表4 竹筍中As、Hg、Pb、Cd、Cr的綜合污染評價

采樣綜合污染指數(shù)評價方法對259份竹筍樣品中As、Hg、Pb、Cd、Cr進行污染綜合評價，評價結(jié)果顯示，218份樣品處于未污染狀態(tài)，占總樣本的84.17%；31份樣品處于警戒限，尚清潔水平，占總樣本的11.96%；5份樣品處于輕度污染，占總樣本的1.93%；2份樣品處于中度污染，占總樣本的0.78%；3份樣品處于重度污染，占總樣本的1.16%。

3 結(jié)論

本研究測定了江西省40個縣259份竹筍樣品中As、Hg、Pb、Cd、Cr的污染情況，采用單因子污染指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法來評價竹筍中的As、Hg、Pb、Cd、Cr污染水平。結(jié)果表明，竹筍中主要受Pb和Cd元素的污染比較多，與袁新躍[16]報道的結(jié)果一致，這是由于生長竹筍的土壤中含有較高含量的Pb存在，加之竹筍生長地靠近路邊，過往車輛尾氣及揚塵使得竹筍在生長過程中不斷在體內(nèi)富集所致[17-18]；竹筍中Cd污染水平較高可能是因為竹筍的產(chǎn)地復(fù)種指數(shù)較高，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中大量使用有機肥所致[19-20]。As、Hg和Cr在竹筍中的風險較低，這與樣地中這幾種元素的低含量有關(guān)，另一方面也說明這幾種元素的外源性輸入的污染風險較小。江西省為竹筍生產(chǎn)大省，在種植、經(jīng)營、產(chǎn)地環(huán)境維護等方面應(yīng)加大重視；對于已有污染的竹筍生產(chǎn)基地，應(yīng)采取多種方法進行污染治理，在保障竹筍產(chǎn)品安全的同時，促進產(chǎn)地的可持續(xù)利用。本研究可為竹筍生產(chǎn)、加工等質(zhì)量控制提供一定的參考依據(jù)。