（营养与食品卫生学专业论文）蔬菜中重金属含量及与土壤中含量的相互关系研究.pdf

蔬菜中重金属含量及与土壤中含量的相互关系研究中文摘要 中文摘要中又捅斐 目的：运用原子吸收光谱法检测苏州园区蔬菜中重金属的含量及污染情况。比 较土壤中重金属的三种提取方法，确定最佳的提取方法。研究土壤与蔬菜中重金 属的相关性。 方法：调查研究了苏州园区常见的1 2 种蔬菜及土壤，并按照国家标准对蔬菜中 重金属污染情况进行了评价。 采用稀盐酸，去离子水和e d t a 提取苏州园区5 1 个样点的土壤中重金属锌、 铅、铜、镉，并用原子吸收法检测含量。 采用稀盐酸，去离子水和e d t a 提取苏州园区1 2 种蔬菜及土壤中重金属锌、 铅、铜、镉，并用原子吸收法检测含量，分析三种提取法提取的土壤中重金属与 蔬菜中重金属的相关性。 结果：苏州市工业园区的蔬菜重金属尚未受到相应土壤重金属污染元素的污 染，只有少数蔬菜受到了z n 、p b 的污染。 e d t a 提取法优于稀盐酸，去离子水提取法，三种提取方法得到的z h 、c u 、 c d 可浸提量显著正相关，而p b 则无显著相关关系。 土壤中的z n 、c u 、c d 含量与多数蔬菜的含量呈显著的正相关，而p b 含量在 多数蔬菜中均表现为与土壤含量无相关性。经e d l a 提取法提取的土壤中重金属 与蔬菜中重金属相关性最好。 关键词：蔬菜；土壤；重金属；污染；相关；提取；盐酸；e d t a ；苏州园区 作者：仝磊 指导老师：朱圣陶 s t i l d yo nt h er e l a t i o 腿h i po f h e a _ 、r ) ，m e t a ll e v e l s i nv c g e t a b l e s 柚di ns o i l a b s t 豫c t s t u d y o nt 1 1 er e l a t i o n s h i po f h e a v ym e t a l1 e v e l s i n v e g e t a b l e sa n d i ns o i l a b s t r a c t o b j e c t i v e ：t oa n a l y s em ec o n t e n t sa n dp o l l u t i o no fh e a v ym e t a l so fv e g e ta ：b l e s l a t w e r ec o l l e c t e d 舶mt l l e 纽词a n do fs u z h o ui n d u s 硒a lp 捌( s a c c o r d i n gt 0a n a l y s et l l e3 l 【i n d so fe x 觚c t a n t s ，t od e c i d em eb e s tm e l o dt oe x 廿a c tt h eh e a v ym e _ t a lo fs o n m e t h o d ：as u r v e yw a sc o n d u c t e dt 0d e t e c t l ec o 妣e n t so fh e a v ym e t a l so n1 2 幽d s0 fv e g 魄如l e sa n ds o i lm a tw e r ec o u e c 丽f r o mt h e 狮n l a i i do fs u z h o ui n d u 嘶a 1 p 破s a c c o r d i n gt ot l l en a t i o n a ls t a n d a r d s ，m es y s t e ma p p l 面s a lt oi t sp o l l u t i o nd 铝r e e w a sc 蕊e d0 n a 腑h y 如d d 耐ca c i d ，m ef e a s 恐i 王i t y0 fw a 婀3 喇f d 戳h p a v ym e t a ls u c ha s z n 、c d 、p b 、c uo f5 1s o i ls a m p l e si ns u z h o ui n d u s t r i a lp 砌【sw e r ed e t e n i l i n e d b yu s i n g a a s a n e rh y d r o c l l l o r i ca c i d ，n l ef e a s i b i l i t yo fw a t e r 锄de d l ah e a v ym e t a ls u c ha s z h 、c d 、p b 、c uo f1 2k n d s0 fv e g 雄l b l e s 孤ds o i li i is u z h o ui i l d u s 舡i a lp a r k sw e r e d e t 枷n e db yu s i n ga a s ，a n dt 0a n a l y s em er e l a t i o no fh e a v ym e t a la n e rh y d r o c l l l o r i c a c i d ，m cf e a s i b i h t y0 fw a t c r 强de d t ab e t w e e ns o i la f t e rh y d r o c m 耐ca c i d ，t h e f e a s i b i l i t yo fw a t e r 觚de d t aa n dv e g e 诎l e r e s u l t s ：t h er e s u l t ss h o w 廿l a tm o s tv e g e ta _ b l e sa ts u z h o ui n d u s t r i a lp a f k sw e r en o t p o l l u 锄b y 廿1 eh e a v y m e t a l si ns o i l ，b u ts o m cp o l l u t e db yz l l 、p b n er e s u l t ss h o wt l l a t 也es u i 油l ee x 姚c t a l l tf o ra v a i l a b l eh e a v ym e t a l sw a se d t a i l lm e3l ( i n d so fe x 廿a c t a n t s t h es u i t d b l ec x a c t a n tc o n t e n t s0 fz n 、c ui j ls o i lb ym e3 i n e m o d ss h o w sas i g l l i f i c a n yp o s i 垃v ec o r r e l a t i o n a n dp bh a sn o tp r e s e n t e da c o n e l a t i o ni nm et h r e em e t l l o d s 1 h ec o n t e n to fz n ，c u ，c di ns o i ls h o w sas i g n i f i c a n n yp o s i t i v ec 黜l a t i o nw i 也m e p 0 1 l u t i o no fm o s tv e g e t a b l e s a n dt l l e c o n t e n t0 fp bp 0 1 l 而0 nh a sn o tp r e s e n t e da c o r r e l a t i o nb e t w e e nm ec o n t e n to fm o s tv e g e 劬l e sa i l d s o i l t h ec o r r e l a t i o no fm e h e a v y m e t a l si ns o i l 世e re d t a 锄dv e g e t a b l e si sb e s t k e y w b r d s ： v e g e t a b l e s ； s o i l ；h e a v ym e t a l s ； p o u u t i o n ； c o r r e l a t i o n ； e x 咖c t a n t ；1 1 y d r o m 耐ca c i d ；e d t a ；m ef e a s i b i l i t yo fw a t e r ；s u z h o ui i l d u s t r i a lp a i b m w r i t t e n b y ：t o n gl e i s u p e r v i s e db y ：z h us h e n g t a o 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏 州大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本 声明的法律责任。 研完生签名：金鑫日期：乏亟：堡三里 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论 文合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论 文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的 保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的 全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名： 导师签名： 期：硼! 熟弓9 蔬菜中重金属含量及与土壤中含量的相互关系研究引言 引言 土壤中重金属的来源是多途径的，首先是成土母质本身含有重金属，不同的 母质、成土过程所形成的土壤含有重金属量差异很大。此外，人类工农业生产活 动，也造成重金属对大气、水体和土壤的污染。 随着工业的发展、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加，土壤 重金属污染日益严重。日前，世界各国土壤存在不同程度的重金属污染【l 5 1 。近年 来，国内外因重金属污染土壤导致粮食污染的报道不断，据估测，全国受重金属 污染的耕地面积约占耕地总面积的1 5 嘲；每年因土壤污染而减产粮食1 0 0 0 万吨；另 外还有1 2 0 0 万吨粮食，其污染物超标；两者的直接经损失达2 0 0 多亿元【7 j 。 中国各大城市菜园土壤和蔬菜已普遍受到了一定程度的重金属的污染【s 以z l ， 尤其是c d 污染现状令人担忧。因此一些学者将c d 、p b 污染列为中国土壤污染的最 重要和典型的重金属污染物。因此，人们对土壤及蔬菜重金属污染的研究也越来 越重视，越来越多。 随着对重金属元素迁移和积累行为研究的深入，发现以全量重金属评价土壤 污染在实际应用中已显露出不足之处，而以“有效态”作为评价污染的强度指标能更 好地反映土壤实际污染状况及其对植物的危害。土壤有效态重金属是指土壤中易 被植物吸收的那部分重金属，在重金属污染研究中常称为“可提取态”。土壤中重金 属的“有效态”或“有效量”是一个动态平衡的过程，不是某一种形态决定的【1 3 】。许多 环境科学工作者研究了土壤中有效态重金属的提取方法，发现采用多种提取剂提 取的重金属量与植物吸收量都有较好的相关性【1 4 2 3 j ，但土壤上重金属有效态的提 取法有很多，有的过于复杂，有的简单，提取效果却不好，因此，探索出既有效 又简单的提取法，具有重要的现实意义。本文对土壤中重金属“有效态”的提取方 法也进行了积极的研究，对以后进一步深入研究具有一定的参考价值。 蔬菜是人们日常食物结构的重要组成，为人体提供维生素、必要矿质元素和 膳食纤维素等多种营养元素成分。随着国内人们生活水平的日益提高，人们对蔬 菜食用安全越来越重视；同时，我国加入w t o 后，蔬菜出口面临成员国“绿色壁垒” 更严厉的挑战。因此，蔬菜生产中如何解决重金属污染问题迫在眉睫。分析、评 价蔬菜重金属污染水平，对降低蔬菜重金属含量，提高蔬菜的质量，确保无公害 蔬菜中重金属含量及与土壤中含量的相互关系研究引言 蔬菜的生产，保障人们的饮食安全，促进蔬菜生产可持续发展都有重要意义。 ， 关于蔬菜对重金属元素的吸收问题，前人进行了较多的研究【2 4 切】，综合这些 已有的研究结论可以看出：目前大多数研究主要集中在田间土壤和蔬菜的重金属污 染分布和污染程度调查方面，也有少数为水培条件下进行的试验研究，而有关控 制条件下土壤重金属污染与蔬菜中重金属含量的相关研究还很不深入，在分析土 壤和蔬菜污染的相关性方面还存在不精确等问题。 苏州经济快速发展，工业化、城镇化进展迅速，对苏州吴中区，昆山市土壤 中的重金属的含量已经有人进行了研究，结果发现，吴中区土壤中重金属污染达 二级，昆山市土壤中污染的重金属包括镍、锌、镉、铅、汞、铜。但对苏州蔬菜 中重金属的含量还没有人进行研究，因此本课题对蔬菜中重金属锌、镉、铅、铜 的含量进行研究，搞清楚蔬菜种类与土壤中重金属锌、镉、铅、铜的相互关系，2 通过对土壤的研究监测就能够预测蔬菜中的重金属锌、镉、铅、铜的含量，从而 预防和控制重金属锌、镉、铅、铜对蔬菜的污染，保障蔬菜的安全生产，维护人 民食用蔬菜的安全健康，并根据评价结果提出了建议及对策。 但对重金属污染土壤的改良研究，本次研究没有进行，这肘城轻疏菜重金属 污染也非常重要，这些问题是下一步值得深入探讨的课题。 2 蔬菜中重金属含量及与土壤中含量的相互关系研究 第一部分 第一部分蔬菜中重金属污染调查研究 蔬菜是人们日常生活中必不可少的食物。随着生活水平的不断提高，公众环 境保护、农产品食用安全意识的增强，人们对蔬菜质量的要求越来越高。但工业“三 废，的排放，农药、化肥的不合理使用等，使蔬菜受到不同程度的重金属污染【2 8 蚓。 苏州市工业园区位于苏州东郊，已经成为一个大型现代工业区。为了解苏州市园 区蔬菜中重金属含量水平现状，本文对苏州市园区1 2 种蔬菜中的锌、铜、铅、镉 四种元素进行了分析测定，并参照国家食品卫生标准和蔬菜质量分级标准，采用 单因子污染指数法和综合污染指数法的评价方法，对蔬菜的重金属污染程度进行 了安全性评价。 材料与方法 1 器材与试剂 s p e c 廿a a l l o 2 2 0 型原子吸收光谱仪，美国v a i r i a n c e 公司 f c 一2 0 4 型电子天平，上海精密科学仪器有限公司 2 种元素标准溶液，国家标准物质中心 硝酸，高氯酸，优级纯 所有实验器皿均在洗净后置于4 o m o 姐，的硝酸中浸泡2 周以上，然后用去离 子水反复冲洗，凉干备用。 2 仪器优化操作参数 a a s 优化操作参数采用该仪器应用软件预先设定的数值，测量方式为标准曲 线法，同时选用塞曼效应校正法扣除背景吸收。 3 实验方法 3 1 样品采集： 选择位于苏州园区蔬菜种植农田作为研究地点。采样点的选择主要考虑5 个因 素：种植面积、距离城市的距离、土壤类型、污染因素和蔬菜种类。采样时间为2 0 0 7 年5 月。采样点主要设在苏州市园区蔬菜生产基地。植株样品采集在蔬菜收获盛期 进行，采集部位为其可食用部分。每个样品采集2 k g 左右，共采集2 大类1 2 种蔬菜 7 2 个样品，其中叶菜类2 4 个，瓜豆类4 8 个，装入塑料袋密封中迅速带回实验室。 蔬菜中重金属含量及与土壤中含量的相互关系研究第一部分 为了避免偶然性，蔬菜采样皆采取多点采样混合法，即在一定面积的田块采集3 。5 个点的样品形成一个混合样。采样深度o 2 0 c m ，样重约l 埏。 所有同种蔬菜皆采摘相同规格，并向菜农询问蔬菜的生长时间，从主观和客 观上保重生长期限一致。 将样品分为叶菜类、瓜果类二个种类的蔬菜，其中叶菜类包括雪菜、青菜、 韭菜、苋菜；瓜果类包括油菜、辣椒、茄子、蚕豆、黄瓜、豆角、丝瓜、大豆。 这些蔬菜是人们平时生活中经常食用的，与人体健康有着密切的联系。 3 2 样品的处理： 将样品用自来水和去离子水反复清洗，晾干，切碎。准确称取2 9 于三角瓶中， 加1 0 m l 混合酸( 硝酸：高氯酸_ 4 ：1 ) ，电热板上消解，若变棕黑色，再加混合 酸，直至冒白烟，消化液呈无色透明或略带黄色，放冷将样品消化液洗人2 0 l n l 容量瓶中，用水少量多次洗涤三角瓶，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，混匀 备用。同时作全程序空白试验。 3 3 样品测定： 用原子吸收分光光度计测定蔬菜中的z n 、c u 、p b 、c d 四种元素，其中z n 、 c u 采用火焰原子吸收分光光度法测定，p b 、c d 采用石墨炉原子吸收分光光度法测 定。 4 评价方法 4 1 蔬菜质量评价采用指数法。 p 尸p i s i只= 1 肮汀ip 综- 1 n 量 式中：p i 为蔬菜中污染物i 的污染指数； p i 为蔬菜中污染物i 的实测浓度( m g k g1 ) ； s i 为污染物i 的评价标准( n 坞k 百1 ) 。 只为污染物在某种蔬菜中平均污染指数； n 为某种蔬菜样品数量； p 综为综合污染指数； n 为污染物种类数； 其中：p i 1 表示蔬菜已受污染；p i 越大，污染程度越重。 综合污染指数可用来评定每一种蔬菜的综合污染水平。蔬菜评价标准见表l 。 4 蔬菜中重金属含量及与土壤中含量的相互关系研究 第部分 4 2 超标率 c i ( ) = n 瓜i 宰1 0 0 c m = l n c i 式中：c r 一某类污染物在某种蔬菜中的超标率 c l i l _ 一各种蔬菜平均超标率 n 广一某种蔬菜某类污染物超标样品数 n i 某种蔬菜采集的样品数 n _ 一污染物种炎数 4 3 蔬菜中重金属的含量 ) 孓a 水i 卅 x ：蔬菜中重金属的浓度 a ：检测值 l ：溶液含量 m ：土壤的重量 结果的表述：报告算术均值的二位有效数 允许差：相对相差s l o 5 统计结果与分析 每种蔬菜做三个平行样品，每个样品重复检测三次，采用m i c r o s o re x c e l 和 s p s s 软件统计对各组数据进行计算分析。 结甲 皇日7 r 1 蔬菜中重金属元素的含量及及评价 1 1 蔬菜中的锌含量分布特征 5 蔬菜中重金属含量及与土壤中含量的相互关系研究第一部分 所检1 2 种蔬菜中锌含量统计结果见表2 。油菜中锌含量平均值最高，达2 3 7 5 咄g ，而尖椒中锌含量最低，只有国家食品卫生标准允许量的5 7 5 。在茄子、 尖椒、丝瓜中含量分布差异较小。所检1 2 种蔬菜中只有1 个油菜样品z n 含量超过限 量标准，超标率为1 6 7 ，其余均未超标，总检出率为1 0 0 。叶菜类蔬菜对锌的 吸收水平总体上高于瓜豆类蔬菜。蔬菜中锌总超标率为：1 4 。 表2苏州工业园区不同蔬菜中z n 的含量分布特征 1 2 蔬菜中的铜含量分布特征 所检1 2 种蔬菜中铜含量统计结果见表3 。苋菜中铜含量平均值最高，达5 5 4 m g k g ，而黄瓜中铜含量最低，只有国家食品卫生标准允许量的1 5 。在尖椒、 雪菜、苋菜中含量分布差异较小。所检1 2 种蔬菜中铜含量均未超标，总检出率为 1 0 0 。叶菜类蔬菜对铜的吸收水平总体上高于瓜豆类蔬菜。 6 蔬菜中重金属含量及与土蕉主鱼量堕塑三茎墨堡窒 一一一篁二i ! 生 - _ - _ _ _ - - _ _ l _ - _ - _ l _ - - _ - _ - _ _ - _ _ i _ - - i _ - - _ _ _ _ _ 一一 表3 苏州工业园区不同蔬菜中c u 的含量分布特征 品种、浓度芋旱严冀堡 标准差检出率( ) 超标率( ) 阴w ( m g 瓜g )( m g l 【 竺三三 ! = ：= ：= ：二! ： 青菜 0 3 6 _ - 2 4 8 o 8 7o 5 4 1 0 0o o 蚕豆 1 0 1 4 3 2 2 3 8 o 7 9 1 0 0o 0 油菜 0 8 7 4 1 2 2 1 2 0 7 81 0 0 o o 苋菜 5 4 l 5 6 5 5 5 4o 0 9 1 0 0 o o 韭菜 2 2 2 2 8 7 2 4 5o 3 2 1 0 0o o 大豆 1 0 3 1 6 61 2 2 o 6 5 1 0 0o 0 雪菜 0 7 7 一_ d 9 3 o 8 7 o 0 9 1 0 0o 0 茄子 o 9 8 1 5 8 0 2 9 o 2 51 0 0 o o 丝瓜 0 8 8 _ o 9 9 o 9 3 0 9 91 0 0 o o 尖椒 1 0 2 1 0 6 o 5 4o 0 2 1 0 0 o o 豆角 1 1 6 一1 7 0 o 7 3 0 2 81 0 0 o 黄瓜 o 1 兰兰：主!q ：! 苎 q ：丝! q q q ：q _ _ - _ - _ _ - _ _ _ - _ _ _ _ - - - _ - - _ _ _ _ _ - 一一一 1 3 蔬菜中的铅含量分布特征 所检1 2 ；f 中蔬菜中铅含量统计结果见表4 。韭菜中铅含量平均值最高，达 o 2 8 3 m g k g ，而蚕豆中含量最低。所检1 2 种蔬菜中只有1 个韭菜和雪菜样品p b 含量 超过限量标准，超标率为1 6 7 。叶菜类蔬菜对铅的吸收水平总体上高于瓜豆类蔬菜。 表4 苏州工业园区不同蔬菜中p b 的含量分布特征 青菜 n d 一0 4 4 60 1 2 1 o 0 1 9 6 6 7o o 蚕豆n d o 0 0 2 4 o 0 0 3o 0 0 2 3 3 3 o 0 油菜n d - o 1 1 7 o 0 6 5 o 0 5 93 3 30 o 苋菜n d - o 1 7 2 o 1 1 3 o 0 1 0 2 6 6 70 0 韭菜n d o 6 9 3 o 2 8 3 o 0 9 75 0 o 16 7 大豆 o 0 6 7 o 5 9 8 o 1 1 3 o 1 0 6 1 6 7o o 雪菜n d o 5 7 1 o 2 3 5 o 0 2 6 3 3 31 6 7 茄子n d o 2 4 7 0 0 7 7 o 7 5 1 6 7o o 丝瓜 o 0 1 1 0 4 4 7 o 0 5 60 0 2 4 3 3 3 o o 尖椒 n d - o 4 1 8 o 1 5 5o 1 4 7 3 3 3 o o 豆角 o 0 2 7 o 1 1 9 o 0 7 5 o 311 6 7 o 0 黄瓜n d o 1 2 8 o 0 4 6 0 0 4 3 1 6 70 o - _ 一 注：n d 表示未检出，下同 7 蔬菜中重金属含量及与土壤中含量的相互关系研究第一部分 1 4 蔬菜中的镉含量分布特征 所检1 2 种蔬菜中镉含量统计结果见表5 。青菜中镉含量平均值最高，达 0 0 4 6 m 班g ，而大豆中含量最低，只有国家食品卫生标准允许量的6 4 。所检1 2 种蔬菜中镉含量均未超标，总检出率为1 0 0 。叶菜类蔬菜对镉的吸收水平总体上 高于瓜豆类蔬菜。 表5 苏州工业园区不同蔬菜申c d 的含量分布特征 注：n d 表不未检出，f 同 2 蔬菜及土壤中的重金属污染评价 苏州市工业园区的蔬菜重金属总体评价尚好，锌的污染超标主要出现在瓜豆 类蔬菜，超标率为2 1 ，叶菜类蔬菜中发现铅含量超标，超标率为8 3 。叶菜 类蔬菜中锌、铜、铅的平均含量均高于瓜豆类蔬菜，只有镉的平均含量低于瓜豆 类蔬菜。 蔬菜中重金属含量及与土壤中含量的相互关系研究 第一部分 注：n d 表不禾裣出，f 同 由表7 可见，只有油菜中锌的平均污染指数大于1 ，其中韭菜及雪菜中铅铅含 量各出现一个样品污染指数大于1 ，其它蔬菜四种重金属元素的平均污染指数均小 于l 。最大的是油菜中锌的平均污染指数为：1 0 9 ，其次是青菜中镉的平均污染指 数为：0 9 2 ，最小的是黄瓜中铜的平均污染指数为：o 0 2 。苏州园区蔬菜综合污染 指数没有大于1 的，清洁状况尚好。 表7 蔬菜中重金属的污染指数表 9 蔬菜中重金属含量及与土壤中含量的相互关系研究 第一部分 讨论 评价结果表明，苏州市工业园区蔬菜重金属含量整体质量尚好，主要蔬菜重 金属含量平均值均低于相应的食品卫生标准，但某些蔬菜品种存在重金属含量超 标现象。所检1 2 种蔬菜中，重金属含量9 5 8 符合国家卫生标准，超标率为4 2 。 与其它地方相比，苏州市工业园区蔬菜重金属污染情况并不严重。据近年西安市 郊区蔬菜的可食部分中重金属元素监测的结果分析，蔬菜的主要重金属超标率为 4 8 0 ，最高超标6 9 l 倍【3 3 1 。9 0 年代初期对上海市蔬菜及菜区土壤的研究结果表 明，上海市蔬菜受到重金属污染，尤以c d 和p b 污染为甚，超标率分别为1 3 2 9 和1 2 0 l 刚。 所检1 2 种蔬菜吸收锌、铜、铅、镉的情况如下：锌：油菜 蚕豆 大豆 苋菜 韭菜 豆角 雪菜 青菜 黄瓜 茄子 丝瓜 尖椒。铜：苋菜 韭菜 蚕豆 油菜 大豆 丝瓜 雪菜 青菜 豆角 尖椒 茄子 黄瓜。铅：韭菜 雪 菜 尖椒 青菜 大豆= 苋 菜 茄子 豆角 油菜 丝瓜 黄瓜 蚕豆。镉：青菜 雪菜 韭菜 茄子 尖椒 蚕豆 丝瓜= 豆角 油菜 黄瓜 人豆。 一 ， 所检蔬菜中油菜中锌含量平均值最高，达2 3 7 5 m 眺g ；铜的最大含量为苋菜， 达5 5 4 m 酣唱；铅的含量最大值为韭菜：o 2 8 3 舭g ；镉的含量最大值为青菜： o 0 4 6 m 刚晦。除锌含量的最大值出现在油菜中外，其它三种重金属含量的最大值都 出现在叶菜类蔬菜中，这与文献报道的叶菜类蔬菜更易富集重金属的结论一致【3 5 】。 本课题研究表明，叶菜类蔬菜中锌、铜、铅平均含量均高于瓜豆类蔬菜，只 有镉的平均含量低于瓜豆类蔬菜，可能是因为所做的叶菜类蔬菜品种太少，不能 说明叶菜类蔬菜中镉含量低于瓜豆类蔬菜。本课题采用污染指数法对蔬菜受锌、 铜、铅、镉污染情况作评价，以平均值计算的污染指数( p i ) 见表7 。所检1 2 种 蔬菜只有油菜受到z n 污染( 1 ) ，其余均未受到z n 、c u 、p b 、c d 的污染( 只 “( h c l ) m ( h 2 0 ) 。 1 2 蔬菜中重金属含量及与土壤中含量的相互关系研究 第二部分 表8 三种土壤提取法提取的苏州工业园区的重金属含量( m g k g ) 2 三种土壤提取法提取土壤中重金属间的相关关系 由表9 可见：( 1 ) 盐酸提取法与e d t a 提取法所取得的z n 、c u 、p b 、c d 呈显 著正相关。 ( 2 ) 盐酸提取法与去离子水提取法提取法对z n 、c u 、p b 的可提取量呈显著 正相关，对c d 的可提取量无显著正相关。 1 3 蔬菜中重金属含量及与土壤中含量的相互关系研究 第二部分 表9 盐酸提取法与去离子水提取法及e d t a 提取法土壤重金属问的相关关系 注：n = 5 1 ，r o 0 5 = 0 2 7 6 ，r o o l ；o 3 5 8 ，r o 加l = o 4 4 7 ，木、木木和料木分别代表p o 0 5 、p o 0 1 和p 0 0 0 1 。 由表1 0 可见：e d t a 提取法与去离子水提取法提取法对z i l 、c u 、c d 的可提取 量呈显著正相关，对p b 的可提取量无显著正相关。 表1 0 去离子水提取法与e d t a 提取法土壤重金属间的相关关系 e d t a 提取法 o 4 2 7 料o 31 7 j l e0 2 6 30 2 81 木 注：n 一5 1 ，r o = 0 2 7 6 ，r o o l = o 3 5 8 ，r o 伪l t 0 4 4 7 ，母、木幸和宰木木分别代表p 0 0 5 、p “( h 2 0 ) 。 根据t e s s i e r 【4 3 】的连续浸提法，土壤中重金属按照活性大小分为以下5 种不同的 化学形态：交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态。 去离子水提取的主要为水溶态重金属，稀盐酸提取的主要为水溶态、交换态和酸 溶态重金属，而e d t a 提取的主要为交换态和水溶态及络合态金属脚“5 1 。 去离子水对土壤的理化性质影响微小，它对不同土壤重金属原有形态影响小， 接近于土壤重金属的真实结果m 。去离子水提取出的重金属能反映土性差异，有 通用性；而且水溶态作为植物最易吸收的部分，能很好地反映植物效应，使生物有 效性与化学有效性较好地统一。从次生环境污染角度看，水溶态指标也更有研究 意义。但是，去离子水提取能力弱，提取的只是水溶态部分，这部分重金属含量 1 4 蔬菜中重金属含量及与土壤中含量的相互关系研究第二部分 很小，不利于分析测定。 酸可提取态( 主要是碳酸盐态) 重金属【4 6 】的迁移活动能力受土壤p h 值影响很 大，随土壤p h 值的降低，移动性和生物活性显著增加【4 刀，其污染程度也加重。碳 酸盐结合态指以沉淀的形式存在于碳酸盐中的重金属，它对p h 值的变化最为敏感， 酸性条件下易于解吸、释放h 7 1 。 e d t a 溶液对土壤中重金属p b 、c d 、c u 和z n 具有一定的提取能力。一方面是 由于e d t a 中n a + 本身对重金属的直接置换作用；另一方面e d t a 是一种具有很强螯 合能力的螯合齐l j ，它可以将部分被土壤颗粒紧密吸附的或被其他螯合剂螯合的重 金属元素提取出来。 有研究表明【4 踟，土壤中的可浸提态重金属含量是土壤中重金属总量为基础的。 本实验所采用的三种提取方法得到的z n 、c u 、p b 可提取量呈显著正相关，只有用 盐酸提取的c d 与用去离子水提取的c d 、用e d t a 提取的p b 与用去离子水提取的 p b 无显著相关关系。由此可见，土壤中重金属可浸提态在以总量为基础上，其各 种形态之间也是表现出了相关关系，因此可以通过检测土壤中重金属某一形态的 含量大致推算土壤中该重金属总量及其它形态的含量范围。因此，土壤中重金属 各种形态之间及与土壤中重金属总量之间的比例关系是一个值得进一步深入研究 的课题。 1 5 蔬菜中重金属含量及与土壤中含量的相互关系研究第三部分 第三部分蔬菜与土壤中重金属相关性研究 许多研究表明土壤中重金属元素的总量与重金属的生物有效性之间没有很好 的相关性，因为蔬菜对土壤重金属的吸收，受到许多因子的制约。蔬菜主要是吸 收有效态的重金属。对土壤重金属污染与蔬菜中重金属含量的相关研究还很不深 入，有些分析结果不一致，甚至矛盾，在分析土壤和蔬菜污染的相关性方面还存 在不精确等问题。 本课题采用e d t a 提取法提取土壤中重金属的有效态，对蔬菜与土壤中重金 属的相关性进行了分析研究。 材料与方法 1 样品采集 蔬菜与土壤：选择位于苏州园区誊葑蔬菜种植农田作为研究地点。采样点的 选择主要考虑5 个因素：种植面积、距离城市的距离、土壤类型、污染因素和蔬 菜种类。具体的采样点分布在车坊、斜塘、横港、大仓、金园、李家、旺浜、金 家堰、石港、桑田等地。本研究采样同时均同时采集各点的土壤以及在相应土壤 上种植的蔬菜。为了避免偶然性，土壤和蔬菜采样皆采取多点采样混合法，即在 一定面积的田块采集3 5 个点的样品形成一个混合样。 2 样品处理 2 1 蔬菜处理检测：将样品用自来水和去离子水反复清洗，晾干，切碎。准 确称取2 9 于三角瓶中，加1 0 i i l l 混合酸( 硝酸：高氯酸= 4 ：1 ) ，电热板上消解， 若变棕黑色，再加混合酸，直至冒白烟，消化液呈无色透明或略带黄色，放冷将 样品消化液洗人2 0i n l 容量瓶中，用水少量多次洗涤三角瓶，洗液合并于容量瓶 中并定容至刻度，混匀备用。同时作全程序空白试验。 用原子吸收分光光度计测定蔬菜中的z n 、c u 、p b 、c d 四种元素，其中z n 、 c u 采用火焰原子吸收分光光度法测定，p b 、c d 采用石墨炉原子吸收分光光度法测 出 匕o 2 2 土壤处理检测：分别用去离子水、o 1 m o 的稀盐酸、0 0 5 m o 正d t a 提取，1 ：5 土液质量比，在2 0 的条件下，以1 2 恤n 振荡，反应2 个小时后， 1 6 蔬菜中重金属含量及与土壤中含量的相互关系研究 第三部分 静置1 个小时，慢速滤纸过滤。滤液中重金属含量用a a s 测定。 3 统计结果与分析 每个样品做三个平行样品，每个样品重复检测三次，采用m i c r o s o 丘e x c e l 和 s p s s 软件统计对各组数据进行计算分析。 仕甲 耋日术 1 三种提取法锌在蔬菜及土壤中含量相关系数 所检1 掰中蔬菜中锌及土壤中锌相关系数见表1 1 。蔬菜中锌与土壤中锌用e d t a 提取的相关性高于用水提取及盐酸提取，去离子水提取法相较于其它两种提取法 提取的土壤中锌与蔬菜中锌的相关性最小。相关系数最大的是用e d t a 提取的土壤 中的锌与苋菜中锌为：o 9 9 3 ，相关系数最小的是用去离子水提取的土壤中的锌与 丝瓜中锌为：0 3 1 5 ，去离子水提取的土壤中的锌与蔬菜中锌没有出现显著相关性。 表1 1 蔬菜中锌与土壤中锌相关系数 蔬菜 n水提取盐酸提取e d t a 提取 n _ 6 ，r o 0 5 = o 8 1 1 ，r o o l - 0 9 1 7 ，r 咖l = o 9 7 4 ， 幸、拳木和料宰分别代表p o 0 5 、p o 0 1 和p o 0 0 l 1 7 蔬菜中重金属含量及与土壤中含量的相互关系研究第三部分 2 三种提取法铜在蔬菜及土壤中含量相关系数 所检1 2 种蔬菜中铜及土壤中铜相关系数见表1 2 。蔬菜中与土壤中铜用e d t a 提 取的相关性高于用水提取及盐酸提取，去离子水提取法相较于其它两种提取法提 取的土壤中铜与蔬菜中铜的相关性最小。相关系数最大的是用e d t a 提取的土壤中 的铜与茄子中铜为：o 9 5 8 ，相关系数最小的是用去离子水提取的土壤中的铜与青 菜中铜为：o 3 1 5 。其中，去离子水提取的土壤中的铜与茄子中的铜、e d t a 提取的 土壤中的铜与茄子、丝瓜、黄瓜中的铜呈显著相关。 表1 2 蔬菜中铜与土壤中铜相关系数 n - 6 ，r o 一o 8 1 l ，r 0 o l 。0 9 1 7 ，r o 舢。o 9 7 4 ， 宰、料和粤料分别代表p o 0 5 、p o o l 和p o 0 0 1 。 3 三种提取法铅在蔬菜及土壤中含量相关系数 所检1 2 种蔬菜中铅及土壤中铅相关系数见表1 3 。蔬菜中铅与土壤中铅用e d t a 提取的相关性高于用水提取及盐酸提取，去离子水提取法相较于其它两种提取法 提取的土壤中铅与蔬菜中铅的相关性最小。用三种提取法提取的土壤中的铅均没 有与蔬菜中铅含量呈现出显著相关关系。 蔬菜中重金属含量及与土壤中含量的相互关系研究第三部分 n 。6 ，r o 0 5 2 0 8 l l ，r o o l 。o 9 1 7 ，r 0 删2 0 9 7 4 ， 卡、料和料牛分别代表p o 0 5 、p o 0 1 和p 0 舶1 4 三种提取法镉在蔬菜及土壤中含量相关系数 所检1 2 种蔬菜中镉及土壤中镉相关系数见表1 4 。蔬菜中镉与土壤中镉用e d t a 提取的相关性高于用水提取及盐酸提取，去离子水提取法相较于镉其它两种提取 法提取的土壤中镉与蔬菜中镉的相关性最小。相关系数最大的是用e d t a 提取的土 壤中的镉与苋菜中镉为：o 9 5 7 ，相关系数最小的是用去离子水提取的土壤中的镉 与青菜中镉为：0 3 6 9 。其中，e d t a 提取的土壤中的镉与青菜、蚕豆、油菜、苋菜、 雪菜、茄子、豆角、黄瓜中的镉呈显著相关。 1 9 蔬菜中重金属含量及与土壤中含量的相互关系研究第三部分 n 1 6 ，r o * 0 8 1 1 ，r o 0 1 - 0 9 1 7 ，r o 肿l 一0 9 7 4 ， 幸、奎+ 和木乖审分别代表p z n ；而三 者的提取总量排序为p b z n c d 。三种提取方法得到的z n 、c u 、p b 可提取量呈显 著正相关，只有用盐酸提取的c d 与用去离子水提取的c d 、用e d t a 提取的p b 与 用去离子水提取的p b 无显著相关关系。 3 通过对苏州市工业园区的蔬菜与土壤中重金属含量研究表明，多数蔬菜和土 壤中的z n 、c u 、c d 的含量呈显著正相关。土壤中有效p b 与多数蔬菜中p b 含量 无显著相关性。 4 加强对菜区重金属污染的监测力度，严格控制工业“三废”的排放，禁止工业 废水及固体废弃物的农用。大力推广无公害蔬菜的生产技术，合理使用化肥和农 药，慎用垃圾肥，合理安排蔬菜生产的布局，可在远离污染源的地区开发新菜区 以保证蔬菜质量。在污染区减少易富集重金属元素菜类的种植量。 5 进一步深入研究了解重金属有效态的含量及其所占全量的比率，以便更深层 次的了解土壤重金属污染。 蔬菜中重金属含量及与土壤中含量的相互关系研究参考文献 参考文献 【1 】q w ：y | a n g ，c y l ：m ，h b w a n g ，e ta 1 c a d i i l i u mi i ls o i l r i c es y s t e ma n dh e a l mr i s k a s s o c i a t e dw i l也eu s eo fu n t r e a t e d m i i l i n g w a s t e w a t e rf 0 r i r r i g a t i o n i n l e c h 舳g ，c l l i n a a 嘶c u n u r a lw a t e rm a n a g e m e n t ，2 0 0 6 ，8 4 ： 1 4 7 1 5 2 【2 h u iy u ，j u n l iw 缸g ，w r e ir m g ，e ta 1 c a d m i u ma c c u m u l a t i o ni nd i 缅玳n tr i c e c u l t j a r s锄ds c r e e n j n gf b rp o u u t i o n s a f ec u l t i v a r so fr i c e s c i e n c eo ft t l et o t a l e n v 的n m e n t ，2 0 0 6 ，3 7 0 ：3 0 2 - 3 0 9 【3 】x i l o n gw a n g ，t s a t 0 ，b a o s h a nx i n g ，e ta 1 h e a l mr i s l 【so fh e a v ym c t a l s t ot 1 1 e g e n e r a lp u b l i ci nn a n j i n ，c l l i n av i ac o n s u n l p t i o no fv e g e t a b l e s锄df i s h s c i e n c eo f t h et o t a le n v 衲n m e n t ，2 0 0 5 ，3 5 0 ：2 8 3 7 【4 】s h h a s 强，m 吼a t ，s r a i s o i p t i o no fc a d i i l i u ma l l dz i i l c 蜀ma q u e o u ss 0 1 u 廿o n s b y w a t e rh y a c i n t l l ( e i c h c h o m i ac m s s i p e s ) b i o r e s o u r c et e c l l l l o l - o g y 2 0 0 7 ，9 8 ：9 1 8 9 2 8 【5 】j i n gd o n g ，f e i b ow u ，g u o p i l l gz i l a i l g m n u e n c e o fc a d m i u mo na i l t i o x i d 锄t c a p a c i t ya i l d f o l l rn l i c r o e l e m e n tc o n c e n 仃a t i o n si nt o m a t 0s c e d i i n g s ( l y c o p e r s i c o n e s c u l e n t u m ) c h e m o s p h e r e ，2 0 0 6 ，6 4 ：1 6 5 9 1 6 6 6 【6 】王先进主编，中国权威人士论中国怎样养活养好中国人，北京：中国财经 出版社，1 9 9 7 ：2 0 3 【7 仲国农业持续发展和综合生产力研究组，中国农业持续发展和综合生产力 研究，济南：山东科技出版社，1 9 9 5 ：3 0 6 【8 】陈俭霖，史公军碱郊菜地土壤和蔬菜重金属污染研究进展北方园艺，2 0 0 5 ， 3 ：8 9