羅文敏+林昌虎+楊萬云等

摘要：通過野外調查和室內分析相結合的方法，研究了貴州省三穗縣何首烏及其種植地土壤中重金屬As、Cd、Hg、Pb和Cu的含量特征，對何首烏和土壤中重金屬污染程度進行科學評價，然后利用灰色關聯(lián)度法研究何首烏和土壤中重金屬的相關關系。結果表明，何首烏產地土壤中Pb、As含量很低，處于清潔級別，Cd、Hg和Cu含量較高，超標現(xiàn)象相對普遍，但土壤重金屬總體上多數處于尚清潔水平；藥材何首烏中各重金屬含量均達到標準要求，不存在重金屬污染情況；相關分析表明，何首烏中Hg與土壤中Hg含量顯著相關，其他重金屬相關性不明顯。

關鍵詞：土壤；何首烏；重金屬評價；相關性

中圖分類號：S567.23+9 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）18-4354-04

近年來植物藥在國際市場逐漸升溫，傳統(tǒng)醫(yī)藥在日益受到人們青睞的同時，其質量與安全性也成為公眾關注的焦點[1，2]，尤其是中草藥的重金屬超標問題日益凸顯，它是造成中藥質量下降的重要因素之一，并成為制約中藥走向世界、打入國際中草藥市場的主要屏障[3]。藥材中Hg、Cd、Pb、Cu和As等重金屬易被人體吸收，當蓄積到一定量時可引起神經、內分泌、肝、腎功能受損，出現(xiàn)嚴重的中毒癥狀，減少藥材中重金屬污染是確保人們安全用藥的前提[4]。因此，藥材中重金屬污染問題已引起很多學者的關注，褚卓棟等[5]研究了河北省中草藥種植區(qū)土壤及草藥中重金屬含量狀況并進行了評價，表明不同草藥對重金屬吸收和累積呈現(xiàn)出不同特性。薛朝金等[6]研究了半夏與土壤中重金屬含量相關性，研究發(fā)現(xiàn)半夏對土壤中的鎘具有明顯富集作用。秦樊鑫等[7]對貴州省遵義市11個GAP基地的中藥材重金屬含量進行了調查與評價。楊春等[8]對黔東南州太子參種植土壤中重金屬進行了含量測定和污染評價。但是總體來看，中藥材重金屬研究尚處于起步階段，尤其是關于藥材及其種植土壤中重金屬的相關性研究較少，本研究以貴州省新興的何首烏種植大縣——三穗縣為例，探討何首烏及其種植土壤中重金屬含量特征及兩者的相關性，為何首烏中重金屬來源分析及控制措施的制定提供科技依據。

1 材料與方法

1.1 樣品的采集及制備

2012年12月，在三穗縣雪洞鎮(zhèn)3個何首烏種植基地，按照系統(tǒng)隨機法布點取樣，每個基地采集地表0～20 cm的土壤樣品各5個，并一一對應采集土壤上種植的何首烏全株分別裝入布袋，編號，帶回實驗室備用。

土壤樣品的制備：將土樣自然風干，剔除植物殘體和石塊，用木棍壓碎，混勻，并用四分法取壓碎樣，過孔徑 1 mm（18 目）尼龍篩。過篩后的樣品充分攪拌混勻，再采用四分法取2份，一份裝袋存放，另一份用瑪瑙研缽研磨到全部過孔徑0.15 mm （100目） 篩，裝袋備用。

何首烏樣品的制備：用自來水沖洗除去何首烏上的泥土等附著物，切除藥用部位以外的部分，分別用蒸餾水、去離子水沖洗3遍，晾干水分，在烘箱中 80℃烘至恒重，中藥材粉碎機（塑料內膽，不銹鋼刀片）粉碎后備用。

土壤樣品及藥材樣品均采用HNO3-H2O2高壓密閉抽提消煮，用原子熒光測定砷（As），用冷原子吸收法測定汞（Hg），石墨爐原子吸收光譜儀（AASVario 6）測定鎘（Cd）、鉛（Pb）和銅（Cu）。土壤分析過程加入國家標準土壤樣品（GSS-2，GSS-5） 進行分析質量控制，所用水均為二次去離子水，試劑采用優(yōu)級純，測定結果精密度滿足所用方法的允許值。

1.2 研究方法

1.2.1 土壤重金屬含量特征及評價方法

對單一重金屬評價采用單項污染指數法，對整體重金屬評價采用內梅羅綜合污染指數法[9]。單項污染指數法是目前國內普遍采用的評價方法之一，它可以判斷出環(huán)境中的主要污染因子，能較好的表征單一重金屬的污染狀況，其計算公式為：Pi=Ci/Si。式中，Pi為環(huán)境中污染物的單項污染指數；Ci為環(huán)境中污染物i的實測值；Si為污染物i的評價標準，此處采用國家土壤環(huán)境質量標準（GB 15618-1995）二級標準中的限制值。

1.2.2 何首烏重金屬含量特征及評價方法

1.2.3 何首烏與土壤中重金屬含量的相關性研究方法 采用基于區(qū)間關聯(lián)度的灰色關聯(lián)分析法研究何首烏及其種植土壤中重金屬含量間的相關性?；依碚撘浴安糠中畔⒁阎糠中畔⑽粗钡摹靶颖尽?、“貧信息”不確定性系統(tǒng)為研究對象，通過部分信息的有效提取，實現(xiàn)系統(tǒng)整體情況的正確描述。其中灰色關聯(lián)度分析法是灰色系統(tǒng)的重要內容，旨在定量地比較或描述灰色系統(tǒng)之間或灰色系統(tǒng)中各因素之間，在發(fā)展過程中的相對變化情況[10]。具體分析步驟為：

1）確定參考和比較序列以及原始數據變換。此處因為探討的是土壤重金屬含量對何首烏中重金屬含量的影響，故將何首烏重金屬含量設為參考數列x0（k），k=1，2，3，…，n?？杀硎緸閤0（k）={x0（1）， x0（2），x0（3），…，x0（n）}。同理，將土壤中重金屬含量設為比較數列xi（k），表示為xi（k）={xi（1），xi（2），xi（3），…，xi（n）}，i=1，2，3，…，m。因為何首烏中As含量未檢出，表明何首烏中As含量不受土壤重金屬含量影響，它們之間相關性不強，為了評價結果的準確性，只對其他4種重金屬的相關性進行探討。

由于系統(tǒng)中各因素的量綱不同，對原始數據需要消除量綱，轉換為可比較的數據序列。本文采用初值化變換，即每個數列除以相應的首個原始數據，得到新的數據列即為初值化序列。

2 結果與分析

2.1 土壤重金屬含量特征及污染評價結果

根據單項污染指數評價結果（表3），基地1的Hg單項污染指數為1.15，達到輕污染水平，Cu和Cd單項污染指數分別為0.94和0.71，為尚清潔水平，As和Pb單項污染指數僅為0.07和0.05，處于清潔水平，綜合來看基地1的內梅羅綜合污染指數為0.91，重金屬污染總體處于尚清潔等級?；?的Hg、Cd和Cu的單項污染指數分別為1.06、1.05和1.04，均為輕度污染水平，As和Pb單項污染指數僅為0.10和0.09，處于清潔水平，綜合來看基地2的內梅羅綜合污染指數為0.88，重金屬污染總體處于尚清潔等級?；?的Cd、Cu和Hg單項污染指數分別為1.37、1.15和1.03，均為輕度污染水平，As和Pb單項污染指數僅為0.15和0.11，處于清潔水平，綜合來看基地3的內梅羅綜合污染指數為1.11，重金屬污染總體處于輕污染等級。綜合來看，研究區(qū)5種重金屬平均單項污染指數大小順序為Hg>Cd>Cu>As>Pb，其中Hg、Cd和Cu是主要的土壤重金屬污染物，而重金屬As和Pb則不存在污染情況。

2.2 何首烏重金屬污染評價結果

從圖1的檢測結果看，三個基地何首烏中重金屬Cu、Pb、As、Cd和Hg的含量以及重金屬總量均未超過《藥用植物及制劑進出口綠色標準》中的標準限值，符合進出口藥用植物重金屬含量要求。其中As的含量均未被檢出，表明何首烏中As的含量極低，As不易被何首烏塊根吸收。

從表4的評價結果可見，三個基地何首烏中Hg的對比指數都明顯高于其他幾種重金屬，依次分別達到0.97、0.82和0.70，平均達到0.83。表明重金屬Hg的含量已經接近標準限值，這估計與種植地土壤普遍存在輕度的Hg污染有關。但是整體來看，三個基地何首烏中重金屬總含量較低，重金屬總量均在標準限值的1/10～1/2。

2.3 何首烏重金屬與土壤中重金屬的相關性

應用關聯(lián)系數和關聯(lián)度公式得到計算結果（表5），可以看出，何首烏與土壤中重金屬表現(xiàn)出一定的相關性，其中何首烏中的Hg與土壤中Hg含量緊密相關，它們之間的關聯(lián)系數達到0.914，表明何首烏中Hg可能主要來源于種植地土壤。相較而言，其他重金屬Cu、Cd、As和Pb在何首烏和土壤中的相關性并不顯著，這可能與重金屬間產生了協(xié)同或拮抗作用有關?？傮w來看，土壤中重金屬對何首烏中重金屬含量影響大小順序為：Hg>Cu>Cd>As>Pb，說明何首烏主要受土壤中Hg含量影響，其次是Cu和Cd，受As和Pb的影響最小。

3 小結與討論

1）研究區(qū)土壤重金屬污染大小表現(xiàn)為Hg>Cd>Cu>As>Pb，其中Hg、Cd和Cu是主要的土壤重金屬污染物，而As和Pb則不存在污染情況。

2）研究區(qū)內何首烏重金屬Cu、Pb、As、Cd和Hg的含量以及重金屬總量均未超過標準限值，符合進出口藥用植物重金屬含量要求。

3）何首烏與種植土壤中重金屬表現(xiàn)出一定的相關性，它們之間關聯(lián)度大小順序表現(xiàn)為Hg>Cu>Cd>As>Pb，其中何首烏與土壤中重金屬Hg表現(xiàn)出顯著的相關性，其他重金屬的相關性不明顯。

致謝：感謝三穗縣科技局對樣品采集提供的幫助，感謝貴州省理化測試分析研究院對樣品含量檢測提供的幫助。

參考文獻：

[1] BARNES J. Quality efficacy and safety of complementary medicines： Fashions，facts and the future. Part 1. Regulation and quality[J]. Clin Pharmacol， 2003， 55（3）： 226-233.

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[4] 徐蓮英，陶建生，馮 怡.中藥制劑發(fā)展的回顧[J].中成藥，2000， 22（1）：20-21.

[5] 褚卓棟，劉文菊，肖亞兵.中草藥種植區(qū)土壤及草藥中重金屬含量狀況及評價[J].環(huán)境科學，2010，31（6）：1600-1607.

[6] 薛朝金，海 市，舒光明.半夏與土壤中重金屬含量相關性研究[J].中藥材，2010，33（3）：331-333.

[7] 秦樊鑫，胡繼偉，張明時.貴州省GAP基地26種中藥材重金屬含量調查與評價[J].中成藥，2007，29（10）：1483-1487.

[8] 楊 春，楊金笛，成紅硯.黔東南州太子參種植土壤中重金屬含量及污染評價[J].貴州農業(yè)科學，2010，38（2）：196-198.

[9] 羅文敏，林昌虎，賈 強.貴定云霧貢茶生產基地環(huán)境質量監(jiān)測與評價[J].廣東農業(yè)科學，2012（8）：164-166.

[10] 肖新平，宋中民，李 峰.灰技術基礎及其應用[M].北京：科學出版社，2005.

[11] 張北贏，徐學選，劉文兆.黃土丘陵區(qū)不同土地利用的土壤水分灰色關聯(lián)度[J].生態(tài)學報，2008，28（1）：361-366.

[12] 張同娟，楊勁松，劉廣明.基于灰色關聯(lián)度法河口地區(qū)土壤鹽分影響因子分析[J].土壤通報，2010，41（4）：793-796.

2.2 何首烏重金屬污染評價結果

從圖1的檢測結果看，三個基地何首烏中重金屬Cu、Pb、As、Cd和Hg的含量以及重金屬總量均未超過《藥用植物及制劑進出口綠色標準》中的標準限值，符合進出口藥用植物重金屬含量要求。其中As的含量均未被檢出，表明何首烏中As的含量極低，As不易被何首烏塊根吸收。

從表4的評價結果可見，三個基地何首烏中Hg的對比指數都明顯高于其他幾種重金屬，依次分別達到0.97、0.82和0.70，平均達到0.83。表明重金屬Hg的含量已經接近標準限值，這估計與種植地土壤普遍存在輕度的Hg污染有關。但是整體來看，三個基地何首烏中重金屬總含量較低，重金屬總量均在標準限值的1/10～1/2。

2.3 何首烏重金屬與土壤中重金屬的相關性

應用關聯(lián)系數和關聯(lián)度公式得到計算結果（表5），可以看出，何首烏與土壤中重金屬表現(xiàn)出一定的相關性，其中何首烏中的Hg與土壤中Hg含量緊密相關，它們之間的關聯(lián)系數達到0.914，表明何首烏中Hg可能主要來源于種植地土壤。相較而言，其他重金屬Cu、Cd、As和Pb在何首烏和土壤中的相關性并不顯著，這可能與重金屬間產生了協(xié)同或拮抗作用有關。總體來看，土壤中重金屬對何首烏中重金屬含量影響大小順序為：Hg>Cu>Cd>As>Pb，說明何首烏主要受土壤中Hg含量影響，其次是Cu和Cd，受As和Pb的影響最小。

3 小結與討論

1）研究區(qū)土壤重金屬污染大小表現(xiàn)為Hg>Cd>Cu>As>Pb，其中Hg、Cd和Cu是主要的土壤重金屬污染物，而As和Pb則不存在污染情況。

2）研究區(qū)內何首烏重金屬Cu、Pb、As、Cd和Hg的含量以及重金屬總量均未超過標準限值，符合進出口藥用植物重金屬含量要求。

3）何首烏與種植土壤中重金屬表現(xiàn)出一定的相關性，它們之間關聯(lián)度大小順序表現(xiàn)為Hg>Cu>Cd>As>Pb，其中何首烏與土壤中重金屬Hg表現(xiàn)出顯著的相關性，其他重金屬的相關性不明顯。

致謝：感謝三穗縣科技局對樣品采集提供的幫助，感謝貴州省理化測試分析研究院對樣品含量檢測提供的幫助。

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[8] 楊 春，楊金笛，成紅硯.黔東南州太子參種植土壤中重金屬含量及污染評價[J].貴州農業(yè)科學，2010，38（2）：196-198.

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[12] 張同娟，楊勁松，劉廣明.基于灰色關聯(lián)度法河口地區(qū)土壤鹽分影響因子分析[J].土壤通報，2010，41（4）：793-796.

2.2 何首烏重金屬污染評價結果

從圖1的檢測結果看，三個基地何首烏中重金屬Cu、Pb、As、Cd和Hg的含量以及重金屬總量均未超過《藥用植物及制劑進出口綠色標準》中的標準限值，符合進出口藥用植物重金屬含量要求。其中As的含量均未被檢出，表明何首烏中As的含量極低，As不易被何首烏塊根吸收。

從表4的評價結果可見，三個基地何首烏中Hg的對比指數都明顯高于其他幾種重金屬，依次分別達到0.97、0.82和0.70，平均達到0.83。表明重金屬Hg的含量已經接近標準限值，這估計與種植地土壤普遍存在輕度的Hg污染有關。但是整體來看，三個基地何首烏中重金屬總含量較低，重金屬總量均在標準限值的1/10～1/2。

2.3 何首烏重金屬與土壤中重金屬的相關性

應用關聯(lián)系數和關聯(lián)度公式得到計算結果（表5），可以看出，何首烏與土壤中重金屬表現(xiàn)出一定的相關性，其中何首烏中的Hg與土壤中Hg含量緊密相關，它們之間的關聯(lián)系數達到0.914，表明何首烏中Hg可能主要來源于種植地土壤。相較而言，其他重金屬Cu、Cd、As和Pb在何首烏和土壤中的相關性并不顯著，這可能與重金屬間產生了協(xié)同或拮抗作用有關。總體來看，土壤中重金屬對何首烏中重金屬含量影響大小順序為：Hg>Cu>Cd>As>Pb，說明何首烏主要受土壤中Hg含量影響，其次是Cu和Cd，受As和Pb的影響最小。

3 小結與討論

1）研究區(qū)土壤重金屬污染大小表現(xiàn)為Hg>Cd>Cu>As>Pb，其中Hg、Cd和Cu是主要的土壤重金屬污染物，而As和Pb則不存在污染情況。

2）研究區(qū)內何首烏重金屬Cu、Pb、As、Cd和Hg的含量以及重金屬總量均未超過標準限值，符合進出口藥用植物重金屬含量要求。

3）何首烏與種植土壤中重金屬表現(xiàn)出一定的相關性，它們之間關聯(lián)度大小順序表現(xiàn)為Hg>Cu>Cd>As>Pb，其中何首烏與土壤中重金屬Hg表現(xiàn)出顯著的相關性，其他重金屬的相關性不明顯。

致謝：感謝三穗縣科技局對樣品采集提供的幫助，感謝貴州省理化測試分析研究院對樣品含量檢測提供的幫助。

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[9] 羅文敏，林昌虎，賈 強.貴定云霧貢茶生產基地環(huán)境質量監(jiān)測與評價[J].廣東農業(yè)科學，2012（8）：164-166.

[10] 肖新平，宋中民，李 峰.灰技術基礎及其應用[M].北京：科學出版社，2005.

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