连云港市蔬菜中重金属含量与健康风险评价

尚庆伟 徐敏权 于洋 徐悦

摘 要：以连云港市5个蔬菜基地土壤、水和蔬菜为研究对像，对基地土壤、水和蔬菜中Hg、As、Pb、Cr、Cd含量进行测定，评估居民经蔬菜途径摄入重金属的人体健康风险。结果表明，伊山、李集镇蔬菜基地中土壤中As、Cd存在超标情况，水、蔬菜中各重金属元素均未超标，蔬菜对重金属元素吸收率排序为：Cd>Hg>Cr>As>Pb；儿童的THQ值普遍高于成人值，伊山镇儿童的Cd 、Hg元素THQ值分别达到0.89、0.96。研究认为该地重金属Cd、Hg通过蔬菜途径对当地居民的健康风险应引起重视。

关键词：蔬菜；重金属；健康；风险评价

中图分类号：TS207.5+1 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.02.028

Heavy Metal Content and Health Risk Assessment of Vegetables in Lianyungang

SHANG Qingwei， XU Minquan， YU Yang，XU Yue

（Lianyungang Agricultural Product Quality Supervision and Testing Center， Lianyungang， Jiangsu 222001，China）

Abstract：Taking the soil， water and vegetables of 5 vegetable bases in Lianyungang as material， the contents of heavy metals in soil， water and vegetables were determined and human health risk of heavy metals in vegetables for residents were assessed. The results showed that the Cd and As existed in soil of Yishan and Liji vegetable base and the heavy metal elements in water and vegetables were not exceeded. The absorption rate of heavy metals in vegetables was as follow Cd>Hg>Cr>As>Pb； Children's THQ values were generally higher than that of adults. The Cd and Hg elements in the children of the Yishan are 0.89 and 0.96， respectively. The heavy metal Cd and Hg in the region should be paid more attention to the health risks of the local residents.

Key words：vegetables；heavy metals；healthy；risk assessment

随着人们生活质量的提高，对于食品的质量安全越来越重视，蔬菜作为生活必需品，其质量安全备受关注。蔬菜富含维生素、碳水化合物、矿物质、蛋白质等，是人们生活中必不可少的重要农产品，我国年人均鲜菜占有量400 kg左右[1]。近年来，受城市化进程的影响，生活、生产环境逐渐发生变化，环境对蔬菜质量安全的负面效应越来越显著，特别是水、土壤中重金属含量主要受土壤背景值以及外来污染物的影响，通过生物链富集造成食品污染[2]。重金属具有难降解、易富集的特点，这使得重金属在土壤中累积、作物体内富集，影响作物的生长和品质，并通过食物链进入人体，在人体逐渐积聚，最终对人类的健康构成威胁[3-4]。

连云港市是江苏省最大的蔬菜出口基地，蔬菜常年种植面积在3.33万hm2以上，蔬菜自给率超过了50%。开展蔬菜栽培环境重金属积聚的研究，分析、评价蔬菜中重金属元素污染状况，对于提高蔬菜的质量安全水平、保障人们餐桌上的安全、促进蔬菜生产的可持续发展都有重要的意义。本研究旨在对连云港市主要“菜蓝子”乡镇的菜田土壤、灌溉水以及蔬菜样品的重金属含量进行测定，对该市蔬菜主产区环境和蔬菜中重金属含量进行系统地风险评价。以期为政府有关部门治理农业环境污染、提升蔬菜质量水平、防止重金属污染危害人体健康提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 研究区概况

连云港位于江苏省东北部， 北纬34°12′～35°07′，东经118°24′～119°48′，总面积7 500 km2，是鲁中南丘陵与淮北平原的结合部。全市地貌基本分为中部平原区，西部岗岭区和东部沿海区三大部分。域内灌溉水源基本来源于淮河流域沂沭泗水系，新沂河、新沭河等均从市内入海， 是沂沭地区的主要排洪河道，故有“洪水走廊”之称。属暖温带南缘湿润性季风气候，处于暖温带和北亚热带过渡地带，四季分明、气候温和、光照充足，常年平均气温14 ℃，平均降水900.9 mm，无霜期为220 d。南北过渡的气候条件和地貌类型的多样性极利于农作物的生长，利于农作物的多样性发展，对农业生产非常有利。年蔬菜种植面积13.33万hm2，与粮食面积比为0.2∶1；出口蔬菜4.33万hm2；设施蔬菜4.67万hm2；在规模生产上，洋葱、草莓、大蒜等十大品种面积总和2.67万hm2。灌云、灌南、部分工业区受重金属污染比较集中，而远离中心城区的东海西北部、赣榆西部地区土壤质量较好[5]，辖区内灌溉水污染较轻，对农产品质量的影响不大[6]。

1.2 土壤、灌溉水和蔬菜样品采集

依据连云港市行政区划，选择沙河镇、石榴镇、浦南镇、伊山镇、李集乡等5个“菜蓝子”乡镇，在蔬菜采收期采集菜田种植层土壤、灌溉水和相应点位的蔬菜样品， 采样全程用GPS定位。

在蔬菜基地随机布设采样点，按“梅花状”或S法均匀采取混合土壤样品1 kg，取样深度为（0～20 cm）；对上述乡镇蔬菜基地的灌溉水进行取样，石榴镇点为石安河（N 34°34′47.23″，E 118°43′56.61″），沙河镇采样点为新沭河（N 34°42′29.09″，E 118°56′24.65″），浦南镇点为淮沭新河（N 34°35′7.02″，E 119°03′16.29″），伊山点为盐河（N 34°19′51.34″，E 119°15′38.32″），李集乡点为六塘河水源（N 34°07′33.45″ ，E 119°13′38.57″），在河流中部水面下0.3 m处取混合水样1份，采样量大于5 L，现场测定水样pH值，分别重复3次；采集蔬菜样品为大蒜、小白菜、莴苣、韭菜、四季葱等当地时令蔬菜品种可食部分，每个样品2 kg；共采集蔬菜样品200个、土壤样品200个、灌溉水样品15个。将所采集的3组样品运回实验室后，蔬菜样品用自来水冲洗、蒸馏水洗净， 烘干， 磨碎备用；灌溉水样品过滤后待测；土壤经自然风干，除去植物根系、砂砾等异物，经压碎、研磨，过孔径0.15 mm筛，保存备用。

1.3 分析方法

土壤样品用HNO3-HClO4-HF消化法制样，蔬菜样品采用HNO3-HClO4消化法制样；全量Hg、As采用原子荧光法检测[7]，全量Pb、Cr、Cd采用原子吸收石墨炉法检测[8]，水样用石墨炉原子吸收分光光度计测定。在重金属的分析测定中，均加入国家标准土壤标样（GSS-1）和西红柿标样（ESP-1）进行分析质量控制，分析结果符合质量控制要求，数据处理用Excel软件和SPSS13.0统计软件。

1.4 评价方法

1.4.1 蔬菜基地土壤中重金属污染评价 单元素评价采用单项污染指数法，整体评价方法采用综合污染指数法。

单项污染指数对土壤中单个重金属污染程度进行评价，其计算公式为：

Pi = Ci/Si

式中，Si为污染物i的评价标准值，Ci为污染物i的实测数据，Pi为污染物i的单项污染指数。蔬菜基地土壤按照无公害蔬菜产地环境安全要求（GB/T18407.1）为评价标准，评价结果划分为优良（Pi≤0.7），清洁（0.7≤Pi≤1.0），轻污染（13）等5个等级。

由于单项污染指数只能反映单个重金属元素的污染程度，不能全面地反映产地的污染状况，综合污染指数可涵盖单项污染指数平均值和最高值，突出污染较重的单个污染物的影响因子。其计算公式为：

P综= [（Ci/Si）2max+（Ci/Si）2ave]/2

式中，（Ci/Si）2ave为土壤中所有单项污染指数的平均值的平方；（Ci/Si）2max为土壤污染物中单项污染指数最大值的平方。

土壤按照国家标准农产品质量安全无公害蔬菜产地环境安全要求为基准，评价结果划分为安全（P综≤0.7）、警戒级（0.7

据表3，以国家标准农产品质量安全无公害蔬菜产地环境安全要求（GB/ T 18407.1）限值为评价标准，伊山镇蔬菜基地中Cd元素、李集镇蔬菜基地中As元素Pi值分别为0.97和0.71，大于0.7且小于1.0，基地属清洁范围；伊山镇蔬菜基地中As元素Pi值为1.12，大于1且小于2，属轻污染范围，应加强预警监测；其余乡镇蔬菜基地中各重金属元素Pi值均小于0.7，属优良产地。由P综值可见，5个菜蓝子乡镇重金属污染程度排序为： 沙河镇<李集镇<石榴镇<浦南镇<伊山镇；其中伊山镇P综值为0.88，大于0.7且小于1.0，该乡镇蔬菜基地按农产品质量安全无公害蔬菜产地环境安全要求限值标准评价为清洁范围；其余乡镇P综值均小于0.7，其蔬菜基地整体评价为优良。

2.2 灌溉水重金属含量及污染评价

灌溉水质量检测结果见表4，根据国家标准无公害蔬菜产地环境安全要求（GB/T 18407.1）规定，该地区灌溉水pH值7.1～8.2，平均为7.59，呈弱碱性，在限定值5.5～8.5区间内；镉含量为0.001 1～0.002 1 mg·L-1， 平均为0.001 5 mg·L-1；总汞含量为0.000 2～0.000 6 mg·L-1， 平均为0.000 36 mg·L-1；砷含量为0.001 6～0.008 2 mg·L-1，平均为0.003 9 mg·L-1；铅含量为0.001 1～0.008 8 mg·L-1，平均为0.004 6 mg·L-1；铬（六价）含量为0.010～0.017 mg·L-1，平均为0.013 mg·L-1；5个菜蓝子产地灌溉水中各项参数均远远低于GB/T 18407.1-2001中无公害产地环境标准限定值，说明蔬菜基地灌溉水质量较好，符合无公害蔬菜生产要求。

2.3 蔬菜重金属含量及富集特征分析

蔬菜样品主要测定蔬菜可食部分重金属有效态与全量，研究土壤与蔬菜质量关联特征。表5为蔬菜检测结果以及重金属指标的吸收率，参照食品安全国家标准食品中污染物限量（GB 2762—2012），数据显示蔬菜检测结果均未超标，反映了As、Cr、Pb等高背景元素未对当地主要蔬菜产品质量安全构成明显影响。蔬菜中累积吸收率总体表现为：Cd>Hg>Cr>As>Pb，As吸收率0.014%～0.095%、Cr吸收率0.43%～0.74%、Pb吸收率0.001 3%～0.031 0%、Cd吸收率1.58%～2.88%、Hg吸收率0.95%～2.49%。蔬菜对Hg、Cd元素的吸收率略高，各种蔬菜对Hg、Cd的吸收能力分别表现为：韭菜>莴苣>小白菜>大蒜>四季葱，莴苣>韭菜>大蒜>小白菜>四季葱。

2.4 经蔬菜途径摄入重金属的健康风险评估

根据US EPA（2000）提出的标准，表6中是对居民通过蔬菜途径进入人体暴露接触重金属As、Hg、Pb、Cr和Cd的THQ值进行的测算。Cd、Hg、As、Pb、Cr的THQ值均小于1，说明经蔬菜途径摄入的Cd、Hg、As、Pb、Cr等重金属无素对当地居民健康风险比较低。儿童的THQ值普遍高于成人值，说明重金属经蔬菜途径进入人体对儿童的风险高于成年人；伊山镇儿童的Cd 、Hg元素THQ值分别达到0.89，0.96，说明重金属Cd、Hg通过蔬菜途径对当地儿童居民的健康风险应引起重视。

3 讨 论

3.1 蔬菜基地土壤、水中重金属

蔬菜基地土壤由于城市三废、施肥、灌溉、农药使用，缺乏污染治理与休耕等保护措施，导致土壤中重金属出现累积效应。结合菜蓝子乡镇地理位置、农业结构、生产管理等因素，初步分析该地区土壤环境中As元素的累积主要是由于前期农业作物施用农药不规范，农药降解不彻底产生的药残造成的污染，要限制使用含As元素的农业杀虫剂、土壤消毒性以及其它防治植物病害农药。其中镉元素的含量各点较为接近，在0.010～0.240 mg·kg-1之间，伊山镇镉元素含量达0.026～8.620 mg·kg-1，且各检测点多超过江苏省土壤的背景值与无公害蔬菜产地环境安全要求标准值。汞的含量在0.011～0.562 mg·kg-1之间，超背景值点均分布在伊山镇，该镇汞元素含量偏高，可能与该地区农作物种植品种以及含汞农药长期使用有关，其它基地汞元素含量均低于背景值和限值。铅含量分布为李集>伊山>沙河>石榴>浦南，含量在20.6～55.2 mg·kg-1之间，远低于150 mg·kg-1的限值，但有90%样品铅元素含量超过江苏省背景值，表现为靠近公路地块含铅量偏高，这可能由于近年来汽车持有量不断飚升，汽车尾气对周边环境造成Pb元素累积污染。灌溉水中重金属含量均未超过无公害蔬菜产地环境安全要求（GB/T 18407.1）中限定值，符合无公害蔬菜生产灌溉条件。

3.2 蔬菜中重金属

不同种类的蔬菜对同一重金属元素的吸收、富集能力不同，同种蔬菜对不同重金属元素的吸收富集能力也不同。本研究中同一种蔬菜对不同重金属元素累积、吸收、富集的规律是Cd>Pb、Hg、As、Cr，与汪雅谷等[12]的研究相一致。数据显示，蔬菜中重金属含量均符合食品安全国家标准食品中污染物限量（GB 2762—2012）值，部分基地土壤点中重金属超标未对蔬菜质量造成根本性影响。蔬菜重金属元素含量与土壤中重金属元素含量的相关性不密切，表明本地区蔬菜中重金属富集并不决定于该地土壤重金属含量，要了解蔬菜中重金属污染途径的多元化，才能有助于理解蔬菜中重金属的富集特征。

3.3 人体健康风险

重金属暴露接触对人体的风险评价结果表明，连云港地区通过蔬菜途径进入人体的重金属元素Cd、Pb、Hg、As、Cr的THQ值均小于1，说明该地区居民通过蔬菜途径摄入的Cd、Pb、Hg、As、Cd元素对其健康风险可控。但不同蔬菜对重金属的富集系数不同，蔬菜中重金属富集途径研究还存在盲点，蔬菜重金属污染还存在不可预知性风险。部分乡镇成人和儿童通过蔬菜摄入途径进入人体重金属Cd 、Hg接触THQ值接近了USEPA 限定的安全标准，应对摄食蔬菜导致的Cd 、Hg潜在健康风险引起重视。

4 结 论

（1）连云港市菜蓝子基地以伊山镇蔬菜基地土壤重金属Cd 和Pb 的污染最严重，蔬菜对重金属元素有较强的吸附力，这也成了影响蔬菜产品质量安全的一个难点。土壤中重金属指标值与土壤pH值有较大相关性，适时调整种植结构、合理培肥，修复污染地块，改善土壤理化性状对控制蔬菜质量风险有着重要意义。

（2） 对照食品安全国家标准食品中污染物限量（GB 2762—2012）值，检测蔬菜重金属含量均未超标，但伊山、李集等地土壤均偏碱性，可能是导致蔬菜中重金属富集能力偏低的因素之一，如土壤出现酸化现象，存在蔬菜重金属富集系数变化的风险。

（3）伊山、李集等地成人和儿童通过蔬菜每日摄入重金属Cd、Hg 的量接近了USEPA 限定的安全标准，应引起重视，加大该地区土壤中Cd、Hg元素的防治，调整蔬菜种植结构，降低居民通过蔬菜途径摄入Cd、Hg的健康风险。

参考文献：

[1] 李会合，贺方云.氮钾对蔬菜营养品质效应的研究进展[J].重庆文理学院学报（自然科学版），2007，26（1）：31-34.

[2] 何加骏，李奇.农业生态环境与食品安全[J].江苏农业科学，2007（1）：204-206.

[3] RAJESH K S， MADHOOLIKA A， FIONA M M. Heavy metals in vegetables collected from production and market sites of a tropical urban area of India[J]. Food and Chemical Toxicology，2009，47：583-591.

[4] HAO X Z， ZHOU D M， HUANG D Q， et al. Heavy metal transfer from soil to vegetable in Southern Jiangsu Province， China[J]. Pedosphere， 2009， 19（3）：305-311.

[5] 尚庆伟，张来振，许学宏，等.连云港市耕地土壤重金属污染状况初探[J].农业环境与发展，2013（3）：71-72.

[6] 徐德利，周玲，杜永，等.连云港市水稻主产区土壤和灌溉水重金属含量分析及在稻米中累积效应[J].中国土壤与肥料，2008（4）：60-64.

[7] 农业部环境保护科研检测研究所.农田土壤环境质量监测技术规范：NY/T 395—2000[S]. 北京：中国标准出版社，2012.

[8] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.农产品质量安全无公害蔬菜产地环境安全要求：GB/T 18407.1—2001[S]. 北京：中国标准出版社，2001.

[9] USEPA.Risk-based concentration table[R].Philadelphia PA：United States Environmental Protection Agency，Washington DC，2000.

[10] WANG X L，SATO T，XING B S，et al.Health risks of heavy metals to the general public in Tianjin，China via consumption of vegetables and fish[J].Science of the Total Environment，2005，350：28-37.

[11] 中国环境监测总站.中国土壤元素背景值[M].北京：中国环境科学出版社，1990.

[12] 汪雅谷， 章国强. 蔬菜区土壤镉污染及蔬菜种类选择[J].农业环境保护，1985（4）：7-10.