李怡欣 謝桂軍 李臘梅 曹永建 李興偉

（廣東省林業(yè)科學研究院/廣東省森林培育與保護利用重點實驗室，廣東 廣州510520）

麻竹Dendrocalamus latiflorus，禾本科竹亞科牡竹屬，是廣東省的常見筍用竹種。麻竹筍具有高纖維、低脂肪、氨基酸及維生素豐富、味道鮮美等優(yōu)點，深受當?shù)叵M者喜愛，制品出口多個國家和地區(qū)[1-3]。廣東西牛麻竹筍以及以麻竹筍為主的埔田竹筍更被列為國家地理標志產(chǎn)品。隨著工業(yè)化的推進，土壤重金屬污染的問題受到關(guān)注。土壤中的重金屬在植物體內(nèi)的過量累積，不僅影響植物生長代謝，導致植物質(zhì)量下降，還可能通過食物鏈及其他攝入途徑進一步在人體內(nèi)蓄積，威脅人體健康[4-5]。

為了解廣東麻竹筍及其產(chǎn)地土壤的重金屬污染和風險水平，本研究于2019 年7 月至9 月間在廣東省揭陽市揭東縣、清遠市英德市、清遠市清新區(qū)共采集了79 批次麻竹筍及其產(chǎn)地土壤，檢測其重金屬鉻（Cr）、銅（Cu）、鉛（Pb）含量，并利用單項污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法(Nemerow pollution index method，NPI)評價土壤的重金屬污染水平，利用目標危害系數(shù)法（Target hazard quotient，THQ）評價麻竹筍的健康風險水平，為保障麻竹筍產(chǎn)品質(zhì)量安全、推動廣東可食林產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 采樣方法

在2019 年7 月至9 月期間，分別從揭陽市揭東縣、清遠市英德市、清遠市清新區(qū)的20、29、30 個麻竹筍種植地采集樣品。從每個種植地隨機采集長度30～50 cm 的成熟麻竹筍，不少于2 根，總質(zhì)量不少于2 kg，合并為一個混合樣；在同一種植地采集土壤樣品，參照HJ/T 166—2004《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》[6]，使用對角線法設(shè)置5 個樣點，分別取其0～20 cm 剖面土，等比例混合均勻制成混合樣，不少于1 kg，儲存于自封袋中，袋內(nèi)外各貼一標簽，寫明編號、采集地點、土壤名稱等。合計79 批次麻竹筍、79 批次土壤。

1.2 檢測方法

土壤pH 值的測定參照NY/T 1121.2—2006[7]，鉻、銅和鉛的測定參照HJ 491—2019[8]；竹筍樣品鉻、銅和鉛的測定分別參照GB 5009.123—2014[9]、GB 5009.13—2017[10]、GB 5009.12—2010[11]。

1.3 土壤重金屬污染評價

土壤重金屬污染評價采用單項污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法[12-13]。單項污染指數(shù)計算方法如下：

其中，i 為土壤中某項重金屬，Ci為土壤中重金屬i 的實測含量（mg/kg）；Si為參考標準含量（mg/kg），本研究中Si采用GB 15618—2018《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風險管控標準》[14]中“其他”農(nóng)用地的風險篩選值。

綜合污染指數(shù)計算方法如下：

式中，n 為重金屬種類數(shù)量。（Pi）max為各項金屬的Pi中的最大值。

P 值越大，污染程度越重。其評價標準見表1。

1.4 麻竹筍重金屬健康風險評價

采用美國環(huán)境保護署（USEPA）于2000 年發(fā)布的目標危害系數(shù)法[15-18]評估麻竹筍重金屬對暴露成人人群的健康風險。單項重金屬的目標危害系數(shù)THQ 計算公式如下：

其中，EF 為暴露頻率，取350 天/年[16-18]；ED 為暴露持續(xù)時間，成人取30 年[16-18]；FIR為蔬菜攝入量，取185.4 克/天[19]；C 為蔬菜中某重金屬含量，單位mg/kg；RfD0為參考劑量，Cr、Cu、Pb 分別為0.003、0.04、0.003 5 mg/kg/天[16-18]；BW為人體平均體重，成人取61.75 kg[20]；ATn為非致癌效應平均時間，取30 年，即10 950 天[16-18]。

表1 污染指數(shù)與土壤污染程度的對應關(guān)系Table 1 Relations between pollution index and pollution level

評價多種重金屬或污染物對人體健康危害時，采用綜合目標危害系數(shù)TTHQ，計算公式如下：

THQ 或TTHQ 值越大，表明該污染物對人體健康風險越大。若小于1，說明對暴露人群沒有明顯的健康風險，反之則有。

1.5 麻竹筍對重金屬的生物富集

生物富集系數(shù)(bioconcentration factor，BCF)[21-22]是植物體內(nèi)某種重金屬含量與該種植物所生長的土壤中同種重金屬含量的比值，不同的植物對土壤中的重金屬表現(xiàn)出不同的吸收能力，其計算公式為:

其中，C植為植物中某重金屬的含量（mg/kg），C土為土壤中該重金屬的含量（mg/kg）。

BCF 愈大，表明植物對土壤中重金屬的吸收能力越強。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤樣品的重金屬含量

所采土壤樣品的pH、Cr、Cu、Pb 含量概況如表2 所示。所采樣點的土壤樣品pH 處于3.8～7.3，平均值4.5，與廣東省環(huán)境背景土壤背景值（紅壤，中值）[23]4.8 接近，79 個樣品中僅有2 個樣品pH＞7，整體呈酸性，三地土壤pH 無顯著差異。

重金屬含量限量值均采用GB 15618—2018 中規(guī)定的“其他”農(nóng)用地風險篩選值。土壤樣品鉻含量總體達標率100%。其中最大值103 mg/kg，最小值1.94 mg/kg，整體平均值38.6 mg/kg，低于全國土壤環(huán)境背景值（中值）[24]57. 3 mg/kg 和廣東土壤環(huán)境背景值43.25 mg/kg。各地平均含量：清新＞英德＞揭東，揭東的鉻含量水平與另兩地有顯著差異（P＜0.05）。

土壤樣品銅含量總體達標率93.7%，其中最大值71.6 mg/kg，最小值1.78 mg/kg，整體平均值為23.1 mg/kg，高于全國土壤環(huán)境背景值20.7 mg/kg 和廣東土壤環(huán)境背景值14.38 mg/kg。揭東、英德分別有3 批次和2 批次超過限量值，分別占所監(jiān)測批次的15.0%、6.9%。各地平均含量：英德＞揭東＞清新，水平比較接近，無顯著差異。

表2 各采樣點土壤的檢測結(jié)果Table 2 Test results of soil samples

表3 竹筍樣品的重金屬含量 mg·kg-1Table 3 Contents of heavy metals in bamboo shoots samples

土壤樣品鉛含量總體達標率96.2%，其中最大值114 mg/kg，最小值8.80 mg/kg，整體平均值為30.3 mg/kg，高于全國土壤環(huán)境背景值23.5 mg/kg，低于廣東土壤環(huán)境背景值34.38 mg/kg。揭東有3批次超過限量值，占所監(jiān)測批次的15.0%。各地平均含量：揭東＞英德＞清新。揭東的鉻含量水平與另兩地有顯著差異（P＜0.05）。

3 種重金屬含量的相對標準偏差高低次序均為：揭東＞英德＞清新，說明揭東土壤的鉻含量較為離散，英德次之，清新土壤樣品差異性較小。

2.2 麻竹筍樣品的重金屬含量

所采麻竹筍樣品的鉻、銅、鉛含量情況如表3所示，整體上含量高低順序為：銅＞鉻＞鉛。采用GB 2762—2017[25]“普通新鮮蔬菜”中的鉻、鉛限量值作參考值，達標情況見圖1。

麻竹筍樣品鉻含量總體達標率100%，其中最大值0.41 mg/kg，最小值0.06 mg/kg，整體平均值為0.19 mg/kg。3 個地區(qū)的平均值高低順序為：揭東＞清新＞英德，揭東麻竹筍的鉻水平與另外兩地區(qū)有顯著差異（P＜0.05）。

圖1 各地麻竹筍重金屬含量達標情況Fig. 1 Qualification ratios of heavy metals in bamboo shoots

麻竹筍樣品銅含量最大值11.8 mg/kg，最小值0.79 mg/kg，整體平均值為3.57 mg/kg，低于GB 15199—1994《食品中銅限量衛(wèi)生標準》[26]中的限量值10 mg/kg，但該標準已于2011 年廢止，因此不討論達標率。3 個地區(qū)的平均值順序為：英德＞清新＞揭東，三地麻竹筍的銅水平無顯著差異。

麻竹筍樣品鉛含量總體達標率87.3%，其中最大值0.29 mg/kg，最小值0.03 mg/kg，整體平均值為0.054 mg/kg。其中揭東有3 批次超限量值1 倍以內(nèi)，占所檢批次數(shù)量的15.0%；清新有5 批次超限量值1 倍以內(nèi)，2 批次超限量值2 倍以上，分別占所檢批次16.7%、6.7%。3 個地區(qū)的平均值高低順序為：清新＞揭東＞英德，英德與清新兩地的麻竹筍鉛水平之間有顯著差異（P＜0.05）。

除揭東麻竹筍的鉻和英德的鉛以外，其他各地各指標的相對標準偏差均不低于39.0%，數(shù)據(jù)較離散。

2.3 土壤重金屬污染水平評價

采用單項污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅污染指數(shù)法計算，各地土壤重金屬污染指數(shù)如圖2 所示，污染水平分布如圖3 所示。

圖2 各地土壤重金屬污染指數(shù)Fig. 2 Pollution indexes of soil samples

圖3 各地土壤重金屬污染程度分布Fig. 3 Distribution of different pollution levels

各地土壤樣品的元素單項、綜合污染指數(shù)平均值的高低次序均為：銅＞鉛＞鉻，污染程度均為輕污染或以下，無中污染或以上水平。

所監(jiān)測的所有79 批次土壤樣品，鉻單項污染指數(shù)Pi均小于0.7，污染水平屬于安全，其中又以揭東土壤污染水平最低，Pi平均值僅為0.100。

關(guān)于銅元素，揭東樣品80.0%安全、5.0%警戒、15.0%輕污染；英德有75.9%安全、17.2%警戒、6.9%輕污染；清新的土壤樣品均為安全。

關(guān)于鉛元素，揭東土壤樣品有65.0%安全、20.0%警戒、15.0%輕污染；英德有93.1%安全、6.9%警戒；清新的土壤樣品均為安全。

從綜合污染指數(shù)來看，79 批次中，共有84.8%安全、10.1%警戒、5.1%輕污染。其中，清新的樣品均為安全；揭東土壤樣品有70.0%安全、15.0%警戒、15.0%輕污染；英德有79.3%安全、17.2%警戒、3.4%輕污染。揭東雖然鉻單項污染指數(shù)低，但由于銅、鉛指數(shù)較高，因此綜合指數(shù)高于其他兩地，綜合污染指數(shù)的平均值排序為：揭東＞英德＞清新。

2.4 麻竹筍重金屬健康風險評價

各地麻竹筍重金屬目標危害系數(shù)平均值如表4 所示。THQ 整體呈現(xiàn)銅＞鉛＞鉻的趨勢，與重金屬含量“銅＞鉻＞鉛”的順序不同，這是由于THQ 的計算中考慮了各種金屬的參考劑量。THQ 值 鉻 介 乎0.000 12～0.000 78，整 體 平 均 值0.000 37；銅介乎0.057～0.85，整體平均值0.26；鉛介乎0.026～0.23，整體平均值0.045。

三地TTHQ 最大值0.881，最小值0.083，整體平均值0.30，平均值高低順序為：英德＞清新＞ 揭東，但三地之間無顯著差異（P＞0.05）。各項重金屬THQ 及TTHQ 均小于1，說明這3 種金屬對暴露成人人群均沒有明顯的健康風險。但除鉻、銅、鉛之外，還有其他重金屬和污染物可能影響人體健康，因此麻竹筍的實際TTHQ 仍有＞1 的潛在風險。

表4 各地麻竹筍重金屬目標危害系數(shù)Table 4 Target hazard quotients of heavy metals in bamboo shoot samples

表5 竹筍對重金屬的生物富集系數(shù)Table 5 Bioconcentration factors of bamboo shoots for heavy metals

2.5 麻竹筍對重金屬的生物富集

各地麻竹筍對土壤中的重金屬的生物富集系數(shù)概況如表5 所示?？梢?，3 個地區(qū)的麻竹筍對3 種元素的富集系數(shù)的高低順序一致，均為：銅＞ 鉻≥ 鉛，銅的平均值為0.31，鉻、鉛分別為0.013 0、0.002 4。同一竹筍對不同元素表現(xiàn)出不同的吸收能力，可能與元素本身的形態(tài)和性質(zhì)有關(guān)。Cr、Pb元素在土壤中多以難溶物的形態(tài)存在，因此難以被植物吸收或遷移，屬于生物有效性低的元素，而Cu 屬于生物有效性高的元素[21-22]，因此銅在土壤中含量雖較低，但富集系數(shù)卻是最高的。

各地麻竹筍對鉻元素的富集系數(shù)介于0.001 0～0.130 0，平均值0.013。揭東土壤中的鉻含量為三地中最低，竹筍中鉻含量最高，說明揭東竹筍對鉻的吸收能力最強，富集系數(shù)最大，為0.039，遠大于英德0.004 1 和清新0.004 1。揭東麻竹筍對鉻元素的吸收能力與其他兩地有顯著差異。

各地麻竹筍對銅元素的富集系數(shù)介于0.015～2.800，平均值0.31，地區(qū)之間無顯著差異，高低順序為：清新＞英德＞揭東。

各地麻竹筍對鉛元素的富集系數(shù)介于0.000 27～0.022 00，平均值0.002 4，清新麻竹筍與其他兩地有顯著差異。高低順序為：清新＞揭東＞英德。

3 結(jié)論與討論

對廣東3 個麻竹筍產(chǎn)區(qū)揭東、英德、清新的麻竹筍及產(chǎn)地土壤進行鉻、銅、鉛3 種重金屬的含量檢測，結(jié)論如下：

（1）所監(jiān)測的79 個土壤樣品鉻、銅、鉛含量平均值依次為38.6、23.1、30.3 mg/kg，達標率依次為100%、93.7%、96.2%。

（2）從單項污染指數(shù)來看，土壤污染程度：銅＞鉛＞鉻；從綜合污染指數(shù)來看，安全、警戒、輕污染的批次各占84.8%、10.1%、5.1%，無中污染或重污染情況。其中揭東、英德、清新土壤分別有15.0%、3.4%、0%批次屬于輕污染，其余批次為安全或警戒。

（3）所監(jiān)測的79 個麻竹筍樣品中鉻、銅、鉛含量平均值依次為0.19、3.57、0.054 mg/kg，鉻、鉛達標率分別為100%、87.3%。其中鉛含量清新、揭東、英德分別有23.4%、15.0%、0%樣品超過限量值。

（4）從目標危害系數(shù)來看，麻竹筍中的3 種重金屬對暴露成人人群均沒有明顯的健康風險。

（5）麻竹筍對不同重金屬的吸收能力差異較大，富集系數(shù)高低順序為：銅＞鉻≥鉛。

土壤中的銅、鉛，麻竹筍中的鉛應作為廣東麻竹筍質(zhì)量安全監(jiān)測中的重點監(jiān)測指標，在種植經(jīng)營、產(chǎn)地環(huán)境維護等方面引起重視。土壤處于安全或警戒水平的產(chǎn)地應注重防范，減少人為活動對產(chǎn)地的污染；已有輕度污染的麻竹筍產(chǎn)地，則可采取物理、化學、生物修復等多種方法進行污染治理，在保障麻竹筍產(chǎn)品質(zhì)量安全的同時，促進產(chǎn)地的可持續(xù)利用。