亳州药材主产区土壤重金属污染评价

燕傲蕾，葛永斌，蒲顺昌

(亳州师范高等专科学校，安徽亳州 236800)

亳州药材主产区土壤重金属污染评价

燕傲蕾，葛永斌，蒲顺昌

(亳州师范高等专科学校，安徽亳州 236800)

实验研究了亳州六个药材主产区土壤的基本性质和重金属Cd、Pb、Cu、As、Hg的含量，并用单因子污染指数法和内梅罗指数法对各药材产区的重金属污染情况进行评价。结果表明，亳州药材主产区土壤呈碱性，全氮、速效磷、速效钾水平中等偏上，但有机质含量较低;在单个污染物方面，亳州药材产区的多数土壤存在Cu污染的问题，Cd和Pb的含量也急需控制;在重金属综合污染方面，按照国家土壤二级标准，亳州绝大多数药材产区的土壤均处于污染警戒水平。亳州药材主产区土壤重金属污染的控制和治理已迫在眉睫。

重金属;土壤;中药材

中药利用历史悠久毒副作用小，是我国的瑰宝，但近年来我国中药材的质量问题，尤其是中药材中重金属超标的事件却屡见不鲜，引起社会的广泛关注［1-5］。中药材中常见的重金属元素有镉、铅、铜、汞、砷等，它们进入人体后会导致蛋白质变形和酶活性的丧失，并破坏细胞的正常结构和功能，引起肾损伤、神经系统损害和癌症等疾病，控制中药材中的重金属含量已刻不容缓。在药用植物的生长过程中，种植环境对其体内重金属的含量有直接影响［6-7］，控制土壤中重金属含量，是保证中药材质量的重要措施，对药材质量控制具有十分重要的意义。

亳州是中国四大药都之首，药材的种植面积已超过100万亩，占全国药材种植面积的1/10左右，中药材出口量一直在全国名列前茅［8］，但中药材规范化种植程度较低，符合农业部制定的GAP标准的药材种植基地的面积也只占很小的比例［9］。目前，已有研究常聚焦在各药材主产区所产药材的重金属情况上，对土壤中重金属的污染情况却鲜有报道。因此，本研究调查了亳州6个药材主产区土壤中重金属Cd、Pb、Cu、As、Hg的含量，并通过污染指数对各地重金属污染情况进行评价，以期为中药材质量的控制和亳州地区GAP基地的建设提供参考。

1 材料与方法

1.1 仪器和试剂

PHS-3C型酸度计(上海今迈);Ethos A型微波消解仪(北京莱伯泰科);AA6300型原子吸收光度计(日本岛津);AFS-930型原子荧光光度计(北京吉天);Optima8000型电感耦合等离子体原子发射光谱仪(美国PE);FA2004型电子天平(上海良平)。

实验用单元素标准溶液来自环境保护部标准样品研究所;实验用水均为超纯水;浓硝酸、双氧水为优级纯，其它实验用化学试剂均为分析纯(AR)。

1.2 土壤样品的采集方法

从北向南在华佗镇、五马镇、十八里镇、谯东镇、十九里镇和沙土镇分别选择10块种植中药材的农田，在每块农田中采用多点取样法取深度在0-20 cm的耕作层土壤，将每块农田中取得的土壤充分混合后标记装袋。在实验室将土壤自然风干，除杂、研磨后用四分法进行缩分，并过100目筛(孔径为0.15 mm)，每个样地保留0.5 kg左右土样待测。

1.3 土壤理化性质的检测方法

土壤pH值的测定采用电位法;有机质(OM)含量的测定采用重铬酸钾外加热法;全氮(TP)含量的测定采用半微量开氏法;土壤有效磷(AR)、有效钾(AK)含量的测定分别采用碳酸氢钠-钼锑抗比色法(Olsen法)和醋酸铵浸提-火焰光度法［10-11］。

1.4 土壤中重金属的检测方法

土壤样品用HNO3-H2O2消解法进行处理，土壤中Cd、Pb含量的测定采用石墨炉原子吸收法(GFAAS);Hg和As含量的测定采用原子荧光光谱法(AFS);Cu含量的测定采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-OES);具体参数和控制参见曹帅的方法［12］。

1.5 土壤重金属污染的评价方法

1.5.1 单因子污染指数法［13］

污染指数(Pi)=Ci/Si

式中:Pi为第i个污染物的单因子污染指数，Ci为第i个污染物的测得值，Si为第i个污染物的评价标准。

1.5.2 内梅罗(Nemerow)污染指数法［13］

式中:(Ci/Si)max为单项污染物污染指数的最大值，(Ci/Si)avg为所有参与评价污染物污染指数的算术平均值。

2结果与分析

2.1 亳州药材主产区土壤基本性质

表1 亳州药材主产区土壤基本性质

土壤的养分状况是保证土壤生产力的基础，对土壤中重金属的状态、可利用性等也有一定影响。从表1可以看出，亳州各药材主产区土壤pH的均值为7.90，土壤呈碱性。在土壤营养成分方面，六个乡镇有机质和全氮的平均值分别为15.14、1.14 g/kg;速效磷、速效钾的平均值分别为15.77和197.57 mg/kg。对照全国土壤养分分级标准［14］，亳州各药材主产区土壤的有机质含量属于四级水平，全氮和速效磷的含量均属三级水平，速效钾的含量则达到了二级水平。可见亳州各药材主产区的速效钾含量较高、全氮和速效磷含量中等，有机质含量水平较低，在施肥时应注意增加有机肥的输入。

2.2 亳州药材主产区土壤重金属含量

亳州各药材主产区中重金属Cd、Pb、Cu、Hg、As的含量如表2所示。从表2可以看出，华佗、五马、十八里、谯东、十九里镇的Cd的平均值分别为0.271、0.381、0.301、0.216、0.269和0.244 mg/kg; Pb的平均值分别为233.2、339.8、278.8、220.5、270.5、205.5 mg/kg;Cu的平均值分别为114.7、90.04、108.1、86.87、145.5、129.2 mg/kg;Hg的平均值分别为0.103、0.114、0.071、0.084、0.074、0.097 mg/kg;As的平均值分别为11.23、12.07、11.88、10.56、14.59、11.39 mg/kg，六类土壤重金属的含量均高于安徽省土壤的背景值(bc1)。其中，Pb和Cu的超标情况较严重，分别为bc1的7.72和6.33倍;Hg和Cd次之，分别为分别为bc1的2.94和2.52倍;As的超标程度较低，为bc1的1.27倍。这表明亳州各药材产区的土壤在长期耕作过程中重金属含量有所上升，土壤受到了一定程度的污染。同时，各乡镇、同一乡镇不同土壤的重金属含量也有较大的波动，可能是土壤重金属含量与土壤利用方式、施肥方式之间存在一定关系。

表2 亳州药材主产区土壤重金属含量

2.3 亳州药材主产区土壤重金属污染评价结果

2.3.1 单因子污染评价结果

单因子污染指数(Pi)能评价单个污染物的污染程度，虽然不能反映综合环境质量，但具有以土壤环境指标为基础，目标明确，可比性强的优势，是评价单个污染物污染状况的常用指标。若Pi＜1，表示在所对比土壤质量标准下尚未达到污染程度，Pi＞1表示已污染，Pi值越大，说明受污染程度越严重。从表3可以看出，按照土壤环境质量评价标准(GB15618-1995)［15］规定的一级标准(保护区域自然生态，维持自然背景的土壤环境质量的限制值)，亳州各药材产区绝大多数土壤中的Cd、Pb、Cu均达到污染水平，而被Hg和As污染的土壤较少;按照该评价体系的二级标准(保障农业生产，维护人体健康的土壤限制值)，亳州各药材主产区土壤中的Cd、Pb、Hg、As均未达到污染程度，但Cu的含量却普遍超标——除了五马和谯东镇，其他四个乡镇的土壤均已受到Cu的污染，且从Pi的数值上来看，十九里镇的Cu污染情况最严重，之后依次是沙土镇、华佗镇和十八里镇。

表3 各药材产区土壤重金属单因子污染指数评价表

表4 内梅罗污染指数法评价结果

2.3.2 内梅罗污染指数法评价结果

内梅罗指数既能表征环境中各重金属污染的综合效应，又强调了污染程度最高的重金属的环境效应，是目前进行土壤重金属综合污染评价的主要方法，也是评定现实土壤质量对社会发展需要满足程度的重要依据。从表4可以看出，参照土壤环境质量评价一级标准和我国现行使用的土壤内梅罗污染指数评价标准(表5)，亳州各药材主产区的土壤重金属污染均达到重度污染(Ⅴ级)的水平;参照土壤环境质量评价二级标准，在所研究地区中，十九里镇土壤受到了轻度的重金属污染，华佗、五马、十八里和沙土镇的土壤重金属也达到了警戒线(Ⅱ级)，谯东区土壤的重金属情况达到安全(Ⅰ级)级别。各地区的重金属污染整体情况为十九里镇＞沙土＞华佗＞十八里＞五马＞谯东镇。

3 结论与讨论

结果显示亳州各药材产区的土壤呈碱性，土壤中全氮、速效磷、速效钾的水平均能达到中等水平，但有机质含量较低，要注意测土施肥，增加有机肥的输入;在土壤重金属含量方面，从单个污染物的角度来看，虽然亳州地区重金属含量较高，但由于土壤呈碱性，重金属的可利用性较差，亳州药材主产区的大多数土壤均表现出单一Cu污染的现象，但是Cd和Pb的含量也应引起人们的重视;从重金属整体水平来看，除十九里镇外，所调查亳州药材主产区的土壤虽均符合国家土壤二级标准，但大多处于警戒水平，控制亳州地区土壤重金属输入的问题已经刻不容缓。

表5 土壤内梅罗污染指数评价标准

药材重金属的含量与土壤质量、土地利用状况、施肥情况、药材品种等都有密切的关系，因此，我们一方面要重视亳州药都药材主产区土壤重金属污染的控制，合理施肥、科学用药，大力推广中药材规范化种植，另一方面要加强不同中药材生理特性和重金属积累特性的研究并建立快速高效的重金属检测体系，为保证中药材质量，提高中药材在国际市场的竞争力作出贡献。

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Evaluation of heavy metal pollution on the Soil in major herbal medicine producing regions of Bozhou

YAN Ao-lei，GE Yong-bin，PU Shun-chang
(Bozhou Teachers College，BoZhou AnHui236800，China)

The basic properties and the content of Cd，Pb，Cu，As，Hg in the soil in six major herbal medicine producing regions of Bozhou were studied and the fact of heavy metal pollution was evaluated by single factor pollution index method and Nemerow pollution index method.The result shows that the soil studied is alkaline，total nitrogen，and available P，available K are on a medium-high level while the content of organic matter is on a low level.Most soil in the major herbal medicine producing regions of Bozhou is polluted by Cu while the contents of Cd，Pb are also on high level;The analysis of Nemerow pollution index method shows that the soil of major herbal medicine producing regions of Bozhou is reached national standardⅡon the whole，but the pollution of heavy metal in most of them is on the potential pollution level(in the relative clean level).The heavy metal pollution on the soil in the major herbal medicine producing regions of Bozhou should be paid more attention.

heavy metal;soil;herbal medicine

X825

：A

：1004-4329(2015)01-040-05

2014-09-11

安徽省亳州市亳州师范高等专科学校课题(BSKY201213)资助。

燕傲蕾(1987－)，女，硕士，讲师。研究方向：环境污染。