熊文明，李擁軍，莫桂民，周嘉誠(chéng)，謝彩玲

（1. 廣東江門(mén)中醫(yī)藥職業(yè)學(xué)院，廣東 江門(mén) 529000；2.清遠(yuǎn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 清遠(yuǎn) 511510；3. 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 中山 528436；4.中山市三鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)產(chǎn)品檢驗(yàn)檢測(cè)站，廣東 中山 528463）

近年來(lái)，隨著“鎘米”“鎘麥”等事件的曝光，耕地重金屬污染問(wèn)題引起了國(guó)人的普遍憂慮。蔬菜是人們?nèi)粘ｏ嬍持斜夭豢缮俚氖澄?，可提供人體所必需的多種維生素和礦物質(zhì)等。據(jù)國(guó)際糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)，人體必需的維生素C 的90%、維生素A 的60%均來(lái)自蔬菜。研究顯示，某些葉菜類(lèi)蔬菜對(duì)重金屬有極強(qiáng)的富集能力[1-6]。因此，GB 2762—2017 中對(duì)新鮮蔬菜中Pb、Cd 和Cr 等重金屬的限量做出了明確要求，不同蔬菜品種的限量要求不一致，如芹菜中Pb限量為0.1 mg/kg，明顯低于其他葉類(lèi)蔬菜0.3 mg/kg的限量要求。這與蔬菜對(duì)土壤中重金屬的富集能力以及土壤本身的重金屬賦存狀態(tài)、理化性質(zhì)、蔬菜品種等都有一定關(guān)系[7-11]。另外，同一蔬菜的不同部位對(duì)重金屬的富集能力也不同，同一蔬菜同一部位對(duì)不同重金屬的富集能力也不同。由此可見(jiàn)，重金屬低積累蔬菜品種的篩選及農(nóng)作物生產(chǎn)的宏觀布局，對(duì)合理利用有限的土地資源和保障農(nóng)產(chǎn)品安全顯得尤為重要。

1 試驗(yàn)材料

1.1 試驗(yàn)材料

供試土壤取自中山市民眾鎮(zhèn)耕作層土壤，經(jīng)風(fēng)干、粗磨后，過(guò)3 mm 篩子，挑出侵入體和新生體；分別稱取約7.5 kg 的土壤，置于12 個(gè)塑料盆中，備用。試驗(yàn)所用盆栽為塑料盆，上口長(zhǎng)為48 cm，寬為20 cm，高為14 cm。供試植物種子為四季大葉香菜、奶油生菜、四季速生小白菜和四季小香芹種子，均由青縣興運(yùn)蔬菜良種繁育中心提供。

主要儀器設(shè)備有A3 原子積累分光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）、微波消解儀（Anton-Paar PE Multiwave 3000）、ML104 萬(wàn)分之一天平[梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司]、臺(tái)上式純水機(jī)（廣州金宗機(jī)械有限公司）、TDL-40B 低速離心機(jī)（上海安亭科學(xué)儀器廠）。

主要試劑中Pb、Cr、Cd、Ni、Cu 和Zn 的標(biāo)準(zhǔn)溶液均購(gòu)自國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心，每種元素質(zhì)量濃度均為1000 μg/mL；大蔥成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW10049（GSB-27）和芹菜成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW10048（GSB-26）均購(gòu)自地球物理化學(xué)勘察研究所；過(guò)氧化氫、硝酸、硝酸鈀均為分析純；30%過(guò)氧化氫和磷酸二氫銨為優(yōu)級(jí)純。試驗(yàn)用水為二次蒸餾水。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 盆栽試驗(yàn)在中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物醫(yī)藥樓樓頂進(jìn)行。依據(jù)GB15618—2018 土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）的農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值，模擬土壤重金屬污染情況，分多次在土壤中加入一定量的Pb、Cd、Cr、Cu、Ni和Zn 溶液晾干備用，種植前測(cè)定種植土壤的pH 值與重金屬含量，各處理基本信息見(jiàn)表1。4 種蔬菜于2019 年3 月中旬下種，每隔1 日澆水100 mL/盆，5月中旬采摘。總施肥量：復(fù)合肥1.00 g/盆，在下種前一星期施肥；尿素0.40 g/盆，KH2PO40.80 g/盆，在間苗后分3 次追施。

表1 試驗(yàn)處理的基本信息

1.2.2 樣品采集與制備 蔬菜樣品經(jīng)去離子水清洗后，再將鮮樣分成根、莖和葉（由于奶油生菜和四季速生小白菜主要是根和葉，故這2 種蔬菜只分了根和葉2 個(gè)部位），置于勻漿機(jī)中打勻混合、待測(cè)。所有玻璃瓶和塑料瓶都先用10%硝酸（分析純）浸泡12 h，然后用超純水洗滌。準(zhǔn)確稱取1.000 0 g 預(yù)處理的蔬菜樣品于聚四氟乙烯消解罐中，加入8 mL 濃硝酸、1.5 mL 過(guò)氧化氫，迅速蓋上塞子并擰緊消解罐。把樣品轉(zhuǎn)移到微波消解儀，根據(jù)表2 的微波消解程序設(shè)置條件參數(shù)進(jìn)行消解處理[12]。消解完畢待聚四氟乙烯消解罐冷卻至常溫后，開(kāi)蓋，用少許純水沖洗殘留物，于130℃趕酸，直至消解液剩約0.5 mL 時(shí)，冷卻定容至10 mL 容量瓶中，過(guò)濾后待測(cè)。同時(shí)做空白對(duì)照。

表2 微波消解程序

1.2.3 分析測(cè)定 試驗(yàn)采用石墨爐原子吸收法[13-17]分別測(cè)定樣品中Pb、Cd、Cr、Cu 和Ni 的含量，采用火焰原子吸收法[18]測(cè)定樣品中Zn 的含量。采用國(guó)家生物成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW10048（GSB-26 芹菜）和GBW10049（GSB-27 大蔥）進(jìn)行質(zhì)量控制試驗(yàn)，確保檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)試回收率見(jiàn)表3。

表3 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的回收率

2 結(jié)果與分析

2.1 不同污染程度土壤中4 種蔬菜Pb 含量對(duì)比

由圖1 可知，從不同蔬菜品種來(lái)看，在高濃度和中濃度污染土壤中四季小香芹對(duì)重金屬Pb 的積累能力最強(qiáng)，其次是四季大葉香菜，奶油生菜對(duì)重金屬Pb 的積累能力最弱。

圖1 不同污染程度土壤中4 種蔬菜的Pb 含量對(duì)比

從不同部位來(lái)看，高濃度污染土壤中四季小香芹不同部位的Pb 含量表現(xiàn)為根＞莖＞葉，中濃度污染土壤中四季小香芹不同部位的Pb 含量表現(xiàn)為莖＞葉＞根；不同污染程度土壤中奶油生菜不同部位的Pb含量均表現(xiàn)為根＞葉；不同污染程度土壤中四季速生小白菜不同部位的Pb 含量均表現(xiàn)為葉＞根；不同污染程度土壤中四季大葉香菜不同部位的Pb 含量均表現(xiàn)為根＞葉＞莖。

2.2 不同污染程度土壤中4 種蔬菜的Cd 含量對(duì)比

由圖2 可知，從不同蔬菜品種來(lái)看，在低濃度污染土壤中四季小香芹對(duì)重金屬Cd 的積累能力最強(qiáng)，四季大葉香菜稍次之，奶油生菜最弱；在中濃度污染土壤中四季大葉香菜對(duì)重金屬Cd 的積累能力最強(qiáng)，四季小香芹稍次之，奶油生菜和四季速生小白菜較弱；在高濃度污染土壤中仍是四季小香芹對(duì)重金屬Cd 的積累能力最強(qiáng)，四季大葉香菜稍次之，奶油生菜第三。

圖2 不同污染程度土壤中4 種蔬菜的Cd 含量對(duì)比

從不同部位來(lái)看，不同濃度污染土壤中四季小香芹不同部位的Cd 含量均表現(xiàn)為根＞莖＞葉，奶油生菜不同部位的Cd 含量均表現(xiàn)為葉＞根，四季速生小白菜不同部位的Cd 含量均表現(xiàn)為根＞葉，四季大葉香菜不同部位Cd 含量的積累規(guī)律不明顯。

2.3 不同污染程度土壤中4 種蔬菜的Cr 含量對(duì)比

由圖3 可知，從不同蔬菜品種來(lái)看，在高濃度污染土壤中四季小香芹對(duì)重金屬Cr 的積累能力最強(qiáng)，奶油生菜次之，四季速生小白菜最弱；在中濃度污染土壤中仍是四季小香芹對(duì)重金屬Cr 的積累能力最強(qiáng)，其他3 種蔬菜相當(dāng)；在低濃度污染土壤中四季大葉香菜對(duì)重金屬Cr 的積累能力最強(qiáng)，其他3 種蔬菜相當(dāng)。

圖3 不同污染程度土壤中4 種蔬菜的Cr 含量對(duì)比

從不同部位來(lái)看，在高濃度和中濃度污染土壤中四季小香芹不同部位的Cr 含量表現(xiàn)為根＞莖＞葉，在低濃度污染土壤中四季小香芹不同部位的Cr 含量表現(xiàn)為莖＞根＞葉；不同濃度污染土壤中奶油生菜和四季速生小白菜不同部位的Cr 含量均表現(xiàn)為根＞葉；在低濃度污染土壤中四季大葉香菜不同部位的Cr 含量表現(xiàn)為莖＞根＞葉，但在中高濃度污染土壤中表現(xiàn)為根＞葉＞莖。

2.4 不同污染程度土壤中4 種蔬菜的Cu 含量對(duì)比

由圖4 可知，從不同蔬菜品種來(lái)看，高濃度污染的土壤中四季小香芹對(duì)重金屬Cu 的積累能力最強(qiáng)，其他3 種蔬菜中Cu 的含量基本相當(dāng)。

圖4 不同污染程度土壤中4 種蔬菜的Cu 含量對(duì)比

從不同部位來(lái)看，在高濃度污染土壤中四季小香芹不同部位的Cu 含量表現(xiàn)為莖＞根＞葉；四季大葉香菜、奶油生菜和四季速生小白菜在不同濃度污染土壤中各部位Cu 含量積累的規(guī)律不明顯。

2.5 不同污染程度土壤中4 種蔬菜的Ni 含量對(duì)比

由圖5 可知，從不同蔬菜品種來(lái)看，在中濃度污染土壤中四季速生小白菜對(duì)重金屬Ni 的積累能力最強(qiáng)，四季大葉香菜最弱；而在高濃度污染土壤中，四季小香芹對(duì)重金屬Ni 的積累能力最強(qiáng)，其次是奶油生菜，四季大葉香菜最弱；在低濃度污染土壤中，4種蔬菜對(duì)重金屬Ni 的積累能力相當(dāng)。

圖5 不同污染程度土壤中4 種蔬菜的Ni 含量對(duì)比

從不同部位來(lái)看，不同污染程度土壤中四季速生小白菜和奶油生菜不同部位的Ni 含量均表現(xiàn)為根＞葉；不同濃度污染土壤中四季小香芹不同部位的Ni含量表現(xiàn)為根＞莖＞葉；在中高濃度污染土壤中四季大葉香菜不同部位得Ni 含量表現(xiàn)為根＞葉＞莖，但在低濃度污染土壤中表現(xiàn)為莖＞根＞葉。

2.6 不同污染程度土壤中4 種蔬菜的Zn 含量對(duì)比

由圖6 可知，從不同蔬菜品種來(lái)看，在高濃度污染土壤中四季小香芹對(duì)重金屬Zn 的積累能力最強(qiáng)，奶油生菜次之，四季大葉香菜最弱；在中低濃度污染土壤中四季小香芹對(duì)重金屬Zn 的積累能力最強(qiáng)，四季速生小白菜次之，奶油生菜和四季大葉香菜相當(dāng)。

圖6 不同污染程度土壤中4 種蔬菜的Zn 含量對(duì)比

從不同部位來(lái)看，在低高濃度污染土壤中四季小香芹不同部位的Zn 含量均表現(xiàn)為根＞莖＞葉，在中等濃度污染土壤中表現(xiàn)為根＞葉＞莖；在中高濃度污染土壤中四季大葉香菜不同部位的Zn 含量表現(xiàn)為根＞葉＞莖，但在低濃度污染土壤中表現(xiàn)為莖＞根＞葉；不同污染程度土壤中奶油生菜和四季速生小白菜不同部位的Zn 含量均表現(xiàn)為根＞葉。

3 結(jié) 論

試驗(yàn)用Pb、Cd、Cr、Ni、Cu 和Zn 這6 種重金屬鹽模擬了高、中、低3 種不同污染程度的種植土壤，以四季大葉香菜、奶油生菜、四季速生小白菜和四季小香芹4 種蔬菜為對(duì)象進(jìn)行了盆栽試驗(yàn)，研究了不同蔬菜對(duì)6 種重金屬的積累情況。結(jié)果表明：高濃度Pb、Cd、Cr、Ni、Cu 和Zn 復(fù)合污染土壤中種植的四季速生小白菜未采收到樣本，考察的其他3 種蔬菜均采收到足夠的樣本；供試4 種蔬菜中，四季小香芹對(duì)Pb、Cd、Cr、Cu 和Zn 這5 種重金屬的積累能力最強(qiáng)，四季速生小白菜對(duì)重金屬Ni 的積累能力最強(qiáng)；在高濃度污染土壤中4 種蔬菜的地下部較地上部更易積累重金屬；品種和重金屬種類(lèi)均可影響蔬菜對(duì)重金屬的累積；研究還發(fā)現(xiàn)四季大葉香菜是一種高產(chǎn)且重金屬低累積的品種。該研究結(jié)果為Pb、Cd、Cr、Cu、Ni和Zn 這6 種重金屬?gòu)?fù)合污染土壤的安全生產(chǎn)及蔬菜品種種植布局提供了一定的指導(dǎo)。