蔣彩云，邵夢(mèng)佳，鄭 萍，胡海祥，陳昌云

(1. 江蘇經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 健康學(xué)院/江蘇省食品安全工程技術(shù)研發(fā)中心，江蘇 南京 211168;2. 南京曉莊學(xué)院 環(huán)境科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 211171；3. 江蘇安舜技術(shù)服務(wù)有限公司，江蘇 蘇州 215300)

隨著農(nóng)村家庭農(nóng)場(chǎng)的迅速發(fā)展，越來越多的城鄉(xiāng)居民開始選擇直接找農(nóng)莊購(gòu)買農(nóng)產(chǎn)品.雖然這種新興的消費(fèi)模式實(shí)現(xiàn)了“從農(nóng)田直接到餐桌”，縮短了產(chǎn)業(yè)鏈，但缺少農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)程序，雖然種植過程可以給與指導(dǎo)和控制，但是往往忽視對(duì)土壤本身的質(zhì)量評(píng)價(jià)，同樣使得農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全無法得到保證.根據(jù)2019年12月31日國(guó)務(wù)院匯總的第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查報(bào)告的數(shù)據(jù)和2020年中國(guó)生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)的報(bào)告顯示，我國(guó)現(xiàn)有耕地191792.79萬畝，而耕地的質(zhì)量平均水平為4.76等[1]，其中，重金屬是影響農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量的主要原因，且重金屬鎘為主要污染物.我國(guó)每年因土壤重金屬污染導(dǎo)致的糧食污染超過1200萬噸，減產(chǎn)至少1000萬噸，合計(jì)經(jīng)濟(jì)損失達(dá)200多億元[2].土壤重金屬污染不僅會(huì)減少農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量，影響農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量，還能通過植物富集，危害到人體的健康[3-5].因此，加強(qiáng)土壤的重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)對(duì)于保證農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量、保障人民健康至關(guān)重要.

本文以南京市江寧區(qū)某種植業(yè)發(fā)展較好的街道為研究對(duì)象，分別選取貫穿該街道南北的6家規(guī)模較大、具有代表性的農(nóng)莊(分別命名為A農(nóng)莊、B農(nóng)莊、C農(nóng)莊、D農(nóng)莊、E農(nóng)莊、F農(nóng)莊)，種植總面積約900畝，種植品種涉及各種常見蔬菜和水果.本次研究對(duì)6家農(nóng)莊的土壤及蔬菜重金屬含量進(jìn)行測(cè)定，并對(duì)其進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，為保障家庭農(nóng)莊農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全提供參考.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES-5100，安捷倫科技有限公司)、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS-7800，安捷倫科技有限公司)、微波消解儀(CEM MARS6，深圳市德誠(chéng)旺科技有限公司)、控溫電熱板(X2S54-24，鹽城蘇信電熱設(shè)備有限公司)、電子分析天平(XXS204，瑞士Mettler-Toledo 公司).

1.1.2 試劑

鹽酸(HCI)、硝酸(HNO3)、過氧化氫(H2O2)均為分析純，來源于南京晚晴化玻儀器有限公司；鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液、砷標(biāo)準(zhǔn)溶液、鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液、鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液、鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液均來源于國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心；汞標(biāo)準(zhǔn)溶液來源于壇墨質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 土壤樣品制備與檢測(cè)方法

運(yùn)用五點(diǎn)取樣法[6]，分別采取0～20 cm的表層土壤1 kg，6家家庭農(nóng)莊共取18個(gè)土壤樣品.參考HJ803-2016[7]進(jìn)行樣品前處理，采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-OES)測(cè)定土壤樣品中Cu、Zn、Hg、As、Cd、Cr、Ni、Pb 8種重金屬的含量.

1.2.2 蔬菜樣品制備與檢測(cè)方法

在土壤采樣的部位取成熟期的蔬菜樣品3～5株[8]，6家家庭農(nóng)莊共20個(gè)蔬菜樣品.參考GB5009.268—2016[9]進(jìn)行樣品前處理，運(yùn)用電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)測(cè)定蔬菜樣品中Cr、Ni、As、Cd、 Hg 、Pb 6種重金屬的含量.

1.3 評(píng)價(jià)方法

分別運(yùn)用單因子指數(shù)法和多因子指數(shù)評(píng)價(jià)法來評(píng)價(jià)土壤和蔬菜的重金屬污染程度[10，11]，其中多因子指數(shù)評(píng)價(jià)法采用內(nèi)羅梅污染指數(shù)法.

1.3.1 單因子指數(shù)法

計(jì)算公式為：

(1)

Pi為測(cè)定物質(zhì)中污染物i的環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，Ci為測(cè)定物質(zhì)中重金屬元素的實(shí)測(cè)濃度，Si為測(cè)定物質(zhì)的重金屬污染的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，所測(cè)土壤的pH值在6.5～7.5.當(dāng)Pi≤1時(shí)，表示該測(cè)定物質(zhì)未受到某種重金屬的污染，當(dāng)13時(shí)，表示該測(cè)定物質(zhì)受到某種重金屬的重度污染.土壤重金屬的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與蔬菜重金屬標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[12，13].

1.3.2 內(nèi)梅羅污染指數(shù)法

計(jì)算公式：

(2)

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤重金屬污染評(píng)價(jià)

采取6個(gè)家庭農(nóng)莊(分別命名為A-F)土壤樣品18份，土壤pH值范圍均在6.5～7.5.檢測(cè)其中Cu、Zn、Hg、As、Cd、Cr、Ni、Pb的含量，檢測(cè)結(jié)果以農(nóng)莊為單位分類(表1).6家農(nóng)場(chǎng)土壤中各重金屬的含量并未超標(biāo)[12]，但有4家農(nóng)場(chǎng)(C、D、E、F)的Cd含量存在超標(biāo)，超標(biāo)率為66.67%.

表1 土壤重金屬檢測(cè)結(jié)果 單位：mg/kg

運(yùn)用單因子指數(shù)評(píng)價(jià)法對(duì)6家家庭農(nóng)莊的土壤重金屬污染狀況進(jìn)行評(píng)價(jià).表2是土壤樣品重金屬含量的兩種單因子指數(shù)方法的計(jì)算結(jié)果.由表2可知，6家家庭農(nóng)莊耕地中的重金屬Cd元素的單因子指數(shù)在0.7～1.63，平均值為1.13，表明該土壤屬于重金屬輕度污染；而Cu、Zn、Hg、As、Cr、Ni及Pb的平均值都低于0.3，除了重金屬Hg元素未檢出，Cu、Zn、As、Cr、Ni、Pb的平均值分別是0.17、0.18、0.09、0.14、0.20、0.12，表明該土壤未受到重金屬的污染.內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)的范圍在0～1.40，平均值為0.35，根據(jù)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分析，有87.5%的土壤處于清潔水平(0～0.7)，有12.5%的土壤屬于輕度污染(0.7～1)，表明6家家庭農(nóng)莊的土壤綜合狀況屬于清潔水平.

表2 土壤的單因子和綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)表

2.2 蔬菜重金屬污染評(píng)價(jià)

采取6個(gè)家庭農(nóng)莊蔬菜20份，分別檢測(cè)其中Cr、Ni、As、Cd、 Hg 、Pb 6種重金屬的含量，檢測(cè)結(jié)果見表3.蔬菜中Cr、Ni、As、Cd、Hg、Pb的含量均未超標(biāo)[13].運(yùn)用兩種因子指數(shù)方法再對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià).

表3 蔬菜重金屬檢測(cè)數(shù)據(jù) 單位：mg/kg

表4是蔬菜樣品重金屬含量的兩種因子指數(shù)方法的計(jì)算結(jié)果.由表4可知，6家家庭農(nóng)莊耕地的蔬菜中Cr、Ni、As、Cd、Hg 、Pb元素的單因子指數(shù)的最大值均小于1，說明蔬菜并未受到重金屬的污染，能夠放心食用.蔬菜樣品的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)的范圍在0.0316～0.3625，平均值為0.1821.根據(jù)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分析，所有蔬菜樣品均處于清潔水平，說明6家家庭農(nóng)莊的蔬菜都沒有受到重金屬的污染.

表4 蔬菜單因子和綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)表

2.3 蔬菜對(duì)重金屬的富集特征

富集系數(shù)(BCF)是指蔬菜與土壤中重金屬含量的比值，可體現(xiàn)出相同土壤重金屬含量條件下蔬菜對(duì)于重金屬的吸收能力[14].本次研究采取18個(gè)土壤樣品和20個(gè)蔬菜樣品的可食部位(青菜、蘿卜等7個(gè)種類)，分別檢測(cè)其中Cr、Ni、As、Cd、 Hg 、Pb的平均含量(見表5)，計(jì)算不同種類蔬菜重金屬含量的平均值與土壤中重金屬含量平均值的比值.因土壤中Hg含量未檢出，故計(jì)算其余5種的富集系數(shù)，結(jié)果見表6.

表5 各類蔬菜和土壤的重金屬含量檢測(cè)數(shù)據(jù)平均值 單位：mg/kg

表6 各類蔬菜土壤數(shù)據(jù)富集系數(shù)(BCF)

從上表可知，青菜、蘿卜、大蒜的重金屬富集順序從大到小一致，皆為Cd>Ni>As>Pb>Cr；芹菜的重金屬富集順序?yàn)镃d>Ni>As>Cr>Pb；油菜的重金屬富集順序?yàn)镃d>As>Ni>Cr>Pb；萵苣對(duì)重金屬的富集能力從強(qiáng)到弱依次為Cd>Ni>Pb>As>Cr；白菜對(duì)重金屬的富集能力從強(qiáng)到弱依次為Cd>As>Pb>Cr>Ni.不同種類的蔬菜對(duì)重金屬富集的能力有所不同，葉菜類(青菜、白菜)的富集能力要高于根莖類(蘿卜、芹菜、蘿卜、大蒜)；不同的蔬菜對(duì)不同的重金屬的富集效果也不同[15]，蔬菜對(duì)重金屬Cd的吸收能力最強(qiáng)，白菜較其他幾種蔬菜更容易富集重金屬Cd、As、Pb、Cr，蘿卜富集重金屬Cr、Ni、As、Cd、Pb的能力相對(duì)較差.

3 總結(jié)

本論文測(cè)定了南京市江寧區(qū)某街道6家家庭農(nóng)莊的土壤和蔬菜的重金屬含量，并采用因子指數(shù)評(píng)價(jià)法對(duì)重金屬狀況進(jìn)行分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià).研究結(jié)果顯示：該街道的土壤存在輕度的Cd污染，但總體綜合評(píng)價(jià)屬于清潔狀態(tài)；蔬菜的重金屬含量均在正常的范圍之內(nèi)，可安全食用.本次研究為家庭農(nóng)莊的農(nóng)產(chǎn)品食品安全提供了數(shù)據(jù)支撐，可作為家庭農(nóng)莊的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的參考依據(jù)，同時(shí)也為家庭農(nóng)莊土壤和蔬菜的重金屬污染狀況評(píng)價(jià)提供了方法和基礎(chǔ).