黃文粵，趙璐玥，張清海，王道平，方 慧，何騰兵，林昌虎*

(1．貴州大學 農(nóng)學院,貴州 貴陽550001；2．貴州醫(yī)科大學,貴州 貴陽550001；3．貴州科學城天然產(chǎn)物化學重點實驗室,貴州 貴陽550001)

0 引言

一直以來，中藥材都備受人們喜愛，每種藥材都有著不同的功效，適合國人的體質(zhì)，也最適合中國人養(yǎng)生保健.另外作為藥品，中藥副作用小，純天然的，治標治本[1].但是，隨著現(xiàn)代工業(yè)化的迅速發(fā)展，土壤重金屬污染也越來越嚴重，重金屬不易降解，易在生物體內(nèi)富集，有一定的遷移性，對人體危害極大[2,3].土壤污染也影響到中藥材，中藥材的安全性和質(zhì)量已經(jīng)成為人們持續(xù)關(guān)注的焦點[4,5].趙連華等[6]以《藥用植物及制劑進出口綠色行業(yè)標準》作為依據(jù)，對近年來的數(shù)據(jù)進行了對比分析，發(fā)現(xiàn)我國鉛(Pb)、汞(Hg)、砷(As)、銅(Cu)、鎘(Cd)等5種重金屬的污染率分別為9.66%、13.00%、9.32%、16.09%、26.35%.中藥材的安全問題已刻不容緩，要想能夠有效地控制中藥材的重金屬含量，就要從中藥材生長的土壤環(huán)境入手，所以分析中藥材產(chǎn)地土壤重金屬含量尤為重要[7].

貴州省地處云貴高原，有著獨特的地理條件和濕潤溫暖的天氣，適宜種植中藥材，是我國四大中藥材種植產(chǎn)地之一[8].但是由于對貴州礦產(chǎn)資源和煤炭的開采與利用，也使貴州土壤重金屬污染日益嚴重[9]，各種植地的土壤受到一定程度的污染[8,10,11]，但不同地區(qū)存在著一定的差異.何首烏可補益精血、烏須發(fā)、強筋骨、補肝腎，是常見貴細中藥材[12]，在貴州的分布較廣.對貴州省典型何首烏種植基地土壤重金屬含量情況進行調(diào)查，能更好地把控何首烏的質(zhì)量，為中藥材產(chǎn)地土壤重金屬研究提供依據(jù).

1 材料與方法

1.1 樣品采集

選取貴州2個典型的何首烏種植基地——都勻市王司鎮(zhèn)中藥材種植基地和施秉縣雙井鎮(zhèn)龍?zhí)链搴问诪醴N植基地，采樣S多點混合法取樣，取樣深度為0～20 cm，樣品質(zhì)量為1 kg左右，共取樣品40個，其中都勻28個，施秉12個.把采集到的樣品用潔凈的布袋運回實驗室，自然風干后剔除石塊及植物根系等雜物，再過篩備用.

1.2 土壤重金屬指標的測定

根據(jù)《中華人民共和國藥典》2005版對重金屬規(guī)定的項目，決定對何首烏兩個種植基地pH值，8種重金屬(Cd、Cr、Cu、Co、Zn、Hg、Pb、As)含量進行測定.pH值采用玻璃電極法進行測定[13]，Cd、Cr、Cu、Co、Zn、Pb等5種重金屬采用原子吸收光譜法進行測定[14]，As、Hg采用原子熒光光譜法進行測定[15].

1.3 土壤重金屬質(zhì)量安全評價方法

1.3.1 土壤中重金屬含量

通過對各土壤樣品進行分析測定，測得各土壤樣品中8種重金屬含量，再與貴州省背景值進行比較，得出各重金屬具體污染情況.

1.3.2 單項污染指數(shù)法

單項污染指數(shù)法能夠準確判斷出土壤環(huán)境中主要的污染因子，能夠很好地表現(xiàn)出各種重金屬的污染情況，也是目前國內(nèi)最普遍使用的評價方法，單項污染指數(shù)計算公式為：

Pi=Ci/Si.

(1)

式(1)中：Pi為污染物的單項污染指數(shù)；Ci為土壤污染物的實測濃度；Si為土壤污染物的參考值，采用國家土壤環(huán)境質(zhì)量標準(GB 15618-1995)二級標準中的限制值)[17].當Pi≤1時,表示土壤未受污染物i污染;當1

1.3.3 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法

單項污染指數(shù)法雖然能表征單一重金屬在土壤環(huán)境中的污染情況，但是不能反映整個土壤環(huán)境的重金屬污染情況，環(huán)境污染也往往是很多種重金屬共同污染導致的.為了反映出土壤環(huán)境的綜合污染情況，采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法進行評價[16].綜合污染指數(shù)法公式為：

(2)

式(2)中：P綜為土壤內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)；(Ci/Si)max為單項污染指數(shù)最大值；(Ci/Si)ave為單項污染指數(shù)平均值；Ci/Si為單項污染指數(shù).當P綜≤0.7時，清潔；當0.73時，重度污染.

2 結(jié)果與分析

2.1 何首烏產(chǎn)地土壤pH值及土壤重金屬含量

對何首烏都勻、施秉兩個種植基地的土壤進行分析，結(jié)果見表1.

表1 何首烏種植基地土壤pH值Tab. 1 The pH value of soil in the planting base ofPolygonum multiflorum

由表1可知：都勻何首烏種植基地土壤pH最大值為6.49，最小值為4.92，平均值為5.5；施秉種植基地pH最大值為6.68，最小值為5.33，平均值為6.29；兩地平均值為5.73，施秉比都勻pH值略高，但均為酸性土壤.

都勻何首烏種植基地土壤中，Cu、Zn、Co、As、Cr、Cd、Pb、Hg的平均值分別為52.82、202.70、10.49、31.45、80.8、0.48、64.34、0.39 mg/kg.與貴州省重金屬背景值對比可知，Cu、Co、Cr均未超過背景值，其余五種重金屬Zn、As、Cd、Pb、Hg均高于背景值，超標率分別達到了57.14%、50.00%、100.00%、96.43%、53.57%.

施秉何首烏種植基地土壤中，Cu、Zn、Co、As、Cr、Cd、Pb、Hg的平均值分別為13.65、65.31、7.08、23.19、61.21、0.35、32.37、0.06 mg/kg.與貴州省重金屬背景值相比，Cu、Zn、Co、Cr、Hg均未超過背景值；As和Pb雖然平均值未超過背景值，但最大值超過了背景值，說明該地區(qū)存在局部的As和Pb污染，超標率分別為25.00%和16.67%；Cd高于背景值，超標率為66.67%.

表2 何首烏種植基地土壤重金屬含量(mg/kg)Tab. 2 The content of heavy metals in soil of Polygonum multiflorum planting base

2.2 何首烏產(chǎn)地重金屬污染評價

選取《土壤環(huán)境質(zhì)量標準》中農(nóng)田土壤重金屬第二級質(zhì)量標準作為閾值，利用單項污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法，對研究區(qū)土壤質(zhì)量進行評價，結(jié)果見表3、表4.

都勻何首烏種植基地土壤重金屬Cu、Co、Cr單項污染指數(shù)均小于1，說明該何首烏產(chǎn)地土壤并未受到Cu、Co、Cr等3種重金屬的污染；Zn的單項污染指數(shù)的范圍為0.30～1.78，無污染和輕微污染所占比例分別為42.86%和57.14%；As的單項污染指數(shù)的范圍為0.71～1.40，無污染和輕微污染的比例各為50%；Cd的單項污染指數(shù)的范圍為1.24～2.02，輕微污染和輕度污染所占比例分別為96.43%和3.57%；Pb的單項污染指數(shù)的范圍為0.98～2.22，無污染、輕微污染和輕度污染的比例分別為7.14%、85.72%和7.14%；Hg的單項指數(shù)污染范圍為0.65～2.78，無污染、輕微污染和輕度污染的比例分別為46.43%、42.86%和10.71%.從綜合污染指數(shù)來看，都勻何首烏產(chǎn)地土壤輕度污染和中度污染所占比例分別為96.43%和3.57%，平均綜合污染指數(shù)為1.41，可以看出該地區(qū)土壤受到了輕度污染.

施秉何首烏種植基地土壤重金屬Cu、Zn、Co、Cr、Hg單項污染指數(shù)均小于1，這說明施秉何首烏種植基地土壤并未受到Cu、Zn、Co、Cr、Hg的污染；As的單項污染指數(shù)范圍為0.56～1.03，無污染和輕微污染的所占比例分別為75%和25%；Cd的單項污染指數(shù)的范圍為0.90～1.56，無污染和輕微污染的所占比例分別為25%和75%；Pb的單項污染指數(shù)的范圍為0.32～1.09，無污染和輕微污染的所占比例分別83.33%和16.67%.從綜合污染指數(shù)來看，施秉何首烏產(chǎn)地土壤施秉何首烏產(chǎn)地土壤清潔、尚清潔和輕度污染所占比例分別為8.33%、66.67%和25%，平均綜合污染指數(shù)為0.89，可以看出施秉何首烏基地尚清潔.

表3 都勻何首烏種植基地土壤重金屬污染評價Tab. 3 Evaluation of heavy metal pollution in soil of Duyun Polygonum multiflorum planting base

表4 施秉何首烏種植基地土壤重金屬污染評價Tab. 4 Evaluation of heavy metal pollution in soil of Shibing Polygonum multiflorum planting base

2.3 重金屬相關(guān)性分析

表5表明了都勻種植基地重金屬含量間的相關(guān)性，除Cr外Cu與其他重金屬元素間均極顯著相關(guān)；Zn與其他重金屬均表現(xiàn)為負相關(guān)，其中與Cu和Hg、Pb達極顯著相關(guān)水平；Co與Pb、Cu呈極顯著正相關(guān)；此外，As與Cd和Pb、Hg分別達顯著和極顯著水平，Cd和Pb均與Hg呈顯著正相關(guān).

由表6可知施秉種植基地重金屬Cu與Co、As、Cr和Cd、Pb分別呈極顯著和顯著正相關(guān)，Zn與Pb和Hg分別呈極顯著正相關(guān)和顯著負相關(guān)，Co與As和Pb彼此間達顯著正相關(guān)關(guān)系，Pb與As、Cr和Cd分別呈極顯著和顯著相關(guān)關(guān)系，Cd與As和Cr分別呈顯著和極顯著相關(guān)水平，其中As與Cr彼此間也成極顯著正相關(guān)關(guān)系.

表5 都勻種植基地土壤重金屬相關(guān)性分析Tab. 5 Correlation analysis of heavy metals in soil of Duyun planting base

*.p<0.05；**.p<0.01

表6 施秉種植基地土壤重金屬相關(guān)性分析Tab. 6 correlation analysis of heavy metals in soil of Shibing planting base

*.p<0.05；**.p<0.01

3 結(jié)論

都勻種植基地土壤重金屬污染情況為Cd>Hg>Pb>As>Zn>Cr>Cu>Co，其中Cu、Co、Cr不存在污染情況，Cd、Hg、Pb是主要的污染物，Zn、As也存在一定程度的污染；施秉種植基地土壤重金屬污染情況為Cd>As>Pb>Cr>Zn>Co>Hg>Cu，其中Cu、Zn、Co、Cr、Hg不存在污染，Cd是主要的污染物，As、Pb存在部分污染，但污染程度低.兩個種植基地的重金屬污染情況存在著一定的差異性，但兩個基地的土壤中重金屬Cu、Co、Cr均未超標，Cd都是最主要的污染物，都勻種植基地Cd超標率甚至達到了100%，種植出的何首烏很可能存在著Cd超標問題.就綜合污染指數(shù)來看，都勻何首烏種植基地土壤均受到了輕度污染，施秉種植基地只有25%的土壤受到了輕度污染，其余土壤屬于清潔和尚清潔狀態(tài).總體來說兩個種植基地的土壤都有著一定程度的重金屬污染，但施秉種植基地的污染程度比都勻種植基地要低，兩個種植基地都應(yīng)注意重金屬Cd的污染問題，盡力改善土壤質(zhì)量，同時應(yīng)避免土壤受到的進一步污染.

都勻種植基地土壤中Cu與Co、Pb、As、Hg其他重金屬元素間均極顯著相關(guān)，Co和Pb,As和Pb、Hg兩兩呈極顯著正相關(guān)，施秉種植基地土壤中Cu和Co、As、Cr均呈極顯著正相關(guān)，Zn與Pb，As和Cr、Pb，Cr和Cd、Pb兩兩之間呈極顯著正相關(guān)，再加上取樣時保證了所取土壤樣品的地形、母質(zhì)和氣候等條件的一致性，所以可以說明這些呈極顯著相關(guān)性的重金屬可能有相同的污染源，但具體來源是什么，還有待進一步研究分析.都勻種植基地的Cr和施秉種植基地的Hg與其他重金屬之間均沒有相關(guān)性，這說明它們應(yīng)該有著單獨的來源.