中药煎煮液对菜心体内5种多环芳烃的净化效果

龙明华 梁勇生 巫桂芬 申海燕 龙彪 唐璇 李朋欣 张慧娜

摘要：【目的】分析不同种类中药煎煮液对菜心体内多环芳烃（PAHs）的净化效果，为降低PAHs污染蔬菜风险提供参考依据。【方法】利用萘（NAP）、菲（PHE）、荧蒽（FLT）、苯并（α）蒽（BaA）和苯并（α）芘（BaP）5种PAHs混合液涂抹菜心1 d后，再采用板蓝根、大青叶、淫羊藿、银杏叶、麦冬和黄芪6种中药煎煮液分别喷洒菜心植株，7 d后检测分析菜心体内5种PAHs含量的残留情况。【结果】使用6种中药煎煮液（浓度分别为50.0、100.0和200.0 g/L）喷洒PAHs涂抹胁迫的菜心后，检测到菜心体内的NAP、PHE、FLT、BaA和BaP含量分别为1.58～1.71、0、0～3.86、1.63～2.15和3.62～5.63 μg/kg。6种中药煎煮液对PHE均有显著的净化效果（P<0.05），其中，板蓝根煎煮液对NAP和大青叶煎煮液对BaP的净化效果较明显，淫羊藿煎煮液对FLT的净化效果较佳，100.0 g/L淫羊藿煎煮液对BaA也有一定的净化作用。【结论】中药煎煮液对菜心体内PAHs的净化效果与中药种类有关，与其使用浓度关系不密切，其中以大青叶和淫羊藿煎煮液的净化效果较佳。

关键词： 菜心；多环芳烃（PAHs）；中药；净化作用

中图分类号： S663.1 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2018）07-1378-05

0 引言

【研究意义】多环芳烃（Polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）是一类2～6环芳香族化合物，具有强致癌性、致突变性和致畸性，既可通过大气沉降作用附着在蔬菜叶片表面进入蔬菜体内，也可通过土壤溶液被蔬菜根系吸收进入蔬菜体内（Elsaeid et al.，2015）。多数PAHs类化合物难以降解，是持久性污染物（刁硕等，2017）。已有研究显示，生物体吸收菲（PHE）96 h即达到平衡，生物富集因子为5000，吸收苯并（α）芘（BaP）192 h达到平衡，生物富集因子为43000（Huang et al.，2013）。经过生物体长时间的富集及食物链的放大作用，PAHs在生物体内的富集可达非常危险水平，其生态风险极高（Lu et al.，2009）。目前，PAHs的积累性污染已威胁到农作物质量安全，直接危害人类健康（王涛等，2016）。菜心是较易受PAHs污染的食叶类蔬菜，以其为PAHs胁迫对象进行不同种类中药煎煮液净化PAHs含量效果分析，对降低PAHs污染蔬菜风险和提高蔬菜质量安全水平具有重要意义。【前人研究进展】许超等（2009）研究认为，种植玉米可加快土壤中芘的降解速度。Zhu等（2009）研究认为，玉米根系分泌物在无NaN3条件下可促进PHE从土壤中解吸。钟磊等（2010）研究发现，PHE降解复合微生物菌群对PHE的降解率在95%以上。诸卫平（2013）研究发现，金银花和丁香煎煮液对土壤中的PAHs有明显降解和净化作用。Shao等（2015）研究表明，油菜、黑麦草和高羊茅去除PAHs效果较好，其中油菜对PHE和芘的去除率分别达98%和86%。潘声旺等（2016）、汤敏和欧阳平（2016）研究发现，对PAHs的净化主要通过自然降解、物理化学降解、植物降解和微生物降解来实现。杨明忠等（2016）研究认为，植物自身产生的酶类等物质与植物体内的PAHs含量有一定响应。【本研究切入点】我国开展PAHs净化或降解的研究起步较晚，但研究的力度呈上升趋势，目前主要侧重于微生物降解和植物自我降解修复两个方面（陈悦等，2015），鲜见有关蔬菜中PAHs净化作用研究的报道，也未见利用中药对菜心体内PAHs进行净化的相关报道。【拟解决的关键问题】菜心经萘（NAP）、PHE、荧蒽（FLT）、苯并（α）蒽（BaA）和BaP 5种PAHs涂抹胁迫后再用板蓝根、大青叶、淫羊藿、银杏叶、麦冬和黄芪6种中药煎煮液进行喷洒处理，利用高效液相色谱法检测分析菜心体内各PAHs的残留情况，探索净化蔬菜体内PAHs的有效方法，为生产上降低PAHs污染蔬菜风险提供参考依据。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

四九甜脆菜心（Brassica parachinensis Bailey）种子购自广西柳州市兴旺蔬菜良种经营部；板蓝根、大青叶、淫羊藿、银杏叶、麦冬和黄芪6种中药购自广西南宁市一心药店。16种PAHs混标液购自美国SIGMA-ALORICH公司；5种PAHs标准物购自日本东京化成工业株式会社，其信息见表1；乙腈、二氯甲烷和正己烷为色谱纯，丙酮为分析纯。主要仪器设备：高效液相色谱仪（美国WATERS公司），ECOSIL HPLC COLUMN-C18色谱柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）。

1. 2 试验方法

1. 2. 1 中药煎煮液及PAHs混合液配制 中藥煎煮液配制：称取50.0、100.0和200.0 g板蓝根、大青叶、淫羊藿、银杏叶、麦冬和黄芪各1份，浸泡过夜后煎煮熬制，4层纱布过滤，定容至1.0 L，分别配制成50.0、100.0和200.0 g/L板蓝根、大青叶、淫羊藿、银杏叶、麦冬和黄芪药液，4 ℃保存备用。

10.0 mg/L PAHs混合液配制：称取NAP、PHE、FLT、BaA和BaP各0.0020 g，加入丙酮充分溶解后定容至1.0 L，密封于棕色瓶中，4 ℃保存备用。

1. 2. 2 试验设计 为避免外界因素影响，本研究采用温室大棚深液流水培养法对菜心进行栽培管理，营养液配方采用日本园试通用配方。将10.0 mg/L PAHs混合液用丙酮溶液稀释配制成600.0 μg/L PAHs混合液备用，用软毛刷将其涂抹到苗龄为28 d的菜心叶片和茎秆上，每株涂10.0 mL，即每株涂抹6.0 μg PAHs。涂抹PAHs混合液1 d后，分别将上述6种不同浓度中药煎煮液用喷壶均匀喷洒于菜心植株上，以喷洒蒸馏水为对照（CK），每株喷100.0 mL，每处理3株，重复3次，中药煎煮液喷洒处理7 d后收获菜心并检测其地上食用部分的NAP、PHE、FLT、BaA和BaP含量。

1. 2. 3 PAHs提取和测定 参照高彦征等（2005）的方法对菜心样品中的PAHs进行提取和检测。为使目标检测物较好地分离，本研究采用梯度洗脱方式提取PAHs，洗脱程序见表2。图1为16种PAHs混标液的液相色谱检测效果图。其中，NAP、PHE、FLT、BaA和BaP的保留时间分别为4.63、9.12、11.779、17.488和23.235 min。

1. 3 统计分析

试验数据采用Excel 2010和SPSS 15.0进行统计分析。

2 结果与分析

2. 1 不同中药煎煮液处理对菜心体内NAP的净化效果

由表3可知，在CK和不同浓度中药煎煮液喷洒处理的菜心体内均检测到NAP，各中药煎煮液处理菜心的NAP含量（1.58～1.71 μg/kg）均低于CK，但差异不显著（P>0.05，下同），其中，3個浓度板蓝根处理的NAP含量均最低，且明显低于CK；同种中药不同浓度煎煮液处理后，菜心体内的NAP含量间差异不明显。说明6种中药对菜心体内的NAP均有一定净化作用，但仅板蓝根对NAP的净化效果较明显。

2. 2 不同中药煎煮液处理对菜心体内PHE的净化效果

由表4可知，CK的菜心体内可检测到PHE，含量为1.09 μg/kg，而在各中药煎煮液处理的菜心体内均未检测到PHE。说明6种中药煎煮液对PHE具有显著的净化作用（P<0.05，下同）。

2. 3 不同中药煎煮液处理对菜心体内FLT的净化效果

由表5可知，在50.0 g/L的6种中药煎煮液处理菜心体内未检测到FLT；100.0 g/L淫羊藿处理的菜心体内未检测到FLT，而以100.0 g/L板蓝根、大青叶、银杏叶、麦冬和黄芪煎煮液处理菜心后，其体内均检测到FLT，但含量（0～1.81 μg/kg）均显著低于CK；在200.0 g/L板蓝根、大青叶、淫羊藿和黄芪煎煮液处理菜心体内均未检测到FLT，而在200.0 g/L银杏叶和麦冬煎煮液处理的菜心体内可检测到FLT（含量为1.65～3.86 μg/kg），其中银杏叶处理的FLT含量显著低于CK，麦冬处理的FLT含量低于CK，但差异不显著。说明使用50.0 g/L中药煎煮液即可净化FLT对菜心的污染，使用100.0 g/L中药煎煮液对FLT的净化效果反而不佳。3个浓度淫羊藿煎煮液处理的菜心体内均未检测到FLT，说明其对FLT的净化效果最佳，而麦冬煎煮液处理菜心体内检测到的FLT含量随麦冬煎煮液浓度的增加而增加，说明其对FLT污染的净化效果最差。

2. 4 不同中药煎煮液处理对菜心体内BaA的净化效果

由表6可知，在50.0和200.0 g/L的6种中药煎煮液处理的菜心体内均检测到BaA，其含量（1.92～2.15 μg/kg）低于CK，但差异不显著；在100.0 g/L各中草药煎煮液处理的菜心体内也检测到BaA，其含量（1.63～2.11 μg/kg）均低于CK，但仅淫羊藿煎煮液处理菜心体内的BaA含量（1.63 μg/kg）显著低于CK，3个浓度淫羊藿煎煮液处理的菜心体内检测到BaA，但仅100.0 g/L处理菜心体内的BaA含量相对较低。说明6种中药煎煮液总体上对BaA无净化作用（100.0 g/L淫羊藿处理除外），中药煎煮液的浓度与净化效果也无密切关联。

2. 5 不同中药煎煮液处理对菜心体内BaP的净化效果

由表7可知，在50.0、100.0和200.0 g/L的6种中药煎煮液处理菜心体内均检测到BaP，其含量（3.62～5.63 μg/kg）均低于CK，其中3个浓度大青叶煎煮液处理菜心体内的BaP含量均显著低于CK和其他中药煎煮液处理，板蓝根、淫羊藿、银杏叶、麦冬和黄芪煎煮液处理菜心体内的BaP含量与CK差异不显著；同种中药不同浓度煎煮液处理菜心的BaP含量差异不明显。说明大青叶煎煮液对BaP的净化效果优于其他中药煎煮液，但其浓度与净化效果无关。

3 讨论

诸卫平（2013）研究表明，在金银花煎煮液处理土壤检测到的16种PAHs中，有11种PAHs含量显著低于CK；在丁香煎煮液处理土壤检测到的15种PAHs中，有7种PAHs含量显著低于CK，说明金银花和丁香煎煮液能有效降低土壤中部分种类PAHs的含量。本研究结果与其相似，不同中药煎煮液对不同种类PAHs的净化效果不同，其中，板蓝根对NAP的净化效果较明显；淫羊藿对FLT的净化效果最佳，对BaA也有一定净化效果；大青叶对BaP的净化效果较明显；板蓝根、大青叶、淫羊藿、银杏叶、麦冬和黄芪煎煮液对PHE均具有显著的净化作用。说明板蓝根和大青叶中分别含有某种成分能与NAP和BaP发生反应，从而发挥净化作用；而FLT和BaA存在一个共同的反应结构域（Orgi et al.，2006），此结构域可能与淫羊藿中的某一成分发生作用，将多种PAHs降解或转化为其他物质。Rojo-nieto等（2012）研究认为，大部分种类PAHs的熔点和沸点较高，蒸气压很低，多数不溶于水，易溶于苯类芳香性溶剂，微溶于其他有机溶剂，辛醇—水分配系数较高，因此，用清水很难将蔬菜体内的PAHs洗掉，而中药成分复杂，所含有机成分多，同时含有某些可参与PAHs反应的金属离子，可帮助降低蔬菜体内的PAHs。Jiang等（2007）研究发现，参与代谢分解的BaP在组织氧化酶系中的芳烃羟化酶介导下生成活化产物7，8-苯并（α）芘环氧化物，该物质可与葡萄糖醛酸和谷胱甘肽结合，或在环氧化物水化酶催化下生成二羟二醇衍生物，苯并芘二羟二醇衍生物经细胞色素P450进一步氧化为苯并芘二醇环氧化物；中药煎煮液中的小分子氨基酸可与细胞生长相关的酶竞争结合PAHs，从而降低蔬菜体内的PAHs含量，同时中药煎煮液中的金属离子、葡萄糖醛酸和谷胱甘肽等与PAHs发生作用，使PAHs在蔬菜体内含量降低。本研究结果也显示，不同中药煎煮液对净化PAHs的种类和效果存在差异，但本研究未开展提高其净化作用的研究，下一步可将具有净化作用的中药进行组合，探究其对提高蔬菜体内PAHs净化能力的效果。

李云輝和莫测辉（2008）研究认为，通过施用有机肥可有效降低菜心体内的PAHs含量。彭碧莲等（2017）研究表明，生物质炭可有效抑制小白菜吸收土壤的PAHs，且小白菜中PAHs含量随生物质炭施用量的增加而降低。本研究采用中药煎煮液处理PAHs胁迫菜心的方法和效果与上述研究结果存在差异。因此，在采用中药煎煮液对蔬菜体内的PAHs进行净化时，应考虑中药的经济性和有效性，选用能有效净化PAHs的中药品种，同时让中药煎煮液与菜心植株充分接触，才有利于提高中药煎煮液对菜心体内PAHs的净化效果。

4 结论

6种中药煎煮液对菜心体内PAHs的净化效果存在差异，其净化作用与中药的种类有关，与其使用浓度关系不密切，其中以大青叶和淫羊藿煎煮液的净化效果较佳。

参考文献：

陈悦，陈超美，刘则渊，胡志刚，王贤文. 2015. CiteSpace知识图谱的方法论功能[J]. 科学学研究，33（2）：242-253. [Chen Y，Chen C M，Liu Z Y，Hu Z G，Wang X W. 2015. The methodology function of CiteSpace knowle-dge map[J]. Studies in Science of Science，33（2）：242-253.]

刁硕，王红旗，许洁，赵一村. 2017. 低温耐盐芘降解菌的筛选鉴定及降解特性研究[J]. 中国环境科学，3（2）：677-685. [Diao S，Wang H Q，Xu J，Zhao Y C. 2017. Isolation，identification and analysis of degradation ability of a cold-resistant haloduricpyrene-degrading strains[J]. China Environmental Science，3（2）：677-685.]

高彦征，朱利中，凌婉婷，熊巍. 2005. 土壤和植物样品的多环芳烃分析方法研究[J]. 农业环境科学学报，24（5）：1003-1006. [Gao Y Z，Zhu L Z，Ling W T，Xiong W. 2005. Analysis method for polycyclic aromatic hydrocarbons（PAHs） in plant and soil samples[J]. Journal of Agro-environment Science，24（5）：1003-1006.]

李云辉，莫测辉. 2008. 不同施肥条件对菜心中PAHs含量的影响[J]. 广东农业科学，（2）：47-49. [Li Y H，Mo C H. 2008. Effects of various fertilization on the concentrations of polycyclic aromatic hydrocarbons（PAHs） in Bra-ssica parachinensis[J]. Guangdong Agriculture Sciences，（2）：47-49.]

潘声旺，刘灿，黄方玉，李亚阑，唐海云，杨婷. 2016. 多环芳烃胁迫下根系分泌物对根际微生物降解效能的影响[J]. 成都大学学报（自然科学版），35（1）：86-89. [Pan S W，Liu C，Huang F Y，Li Y L，Tang H Y，Yang T. 2016. The effects of microbial degradation efficiency in rhizosphere and the root secretion under polycyclic aromatic hydrocarbons stress[J]. Journal of Chengdu University（Natural Science），35（1）：86-89.]

彭碧莲，刘铭龙，隋凤凤，潘志平，李恋卿，潘根兴，程琨. 2017. 生物质炭对小白菜吸收多环芳烃的影响[J]. 农业环境科学学报，36（4）：702-708. [Peng B L，Liu M L，Sui F F，Pan Z P，Li L Q，Pan G X，Cheng K. 2017. E-ffects of biochar on polycyclic aromatic hydrocarbons（PAHs） bioaccumulation in Chinese cabbage[J]. Journal of Agro-environment Science，36（4）：702-708.]

汤敏，欧阳平. 2016. 水中多环芳烃（PAHs）的去除技术研究进展[J]. 应用化工，45（5）：962-966. [Tang M，Ouyang P. 2016. Research progress of polycyclic aromatic hydrocarbons（PAHs） removal techniques[J]. Applied Chemical Industry，45（5）：962-966.]

王涛，蓝慧，田云，卢向阳. 2016. 多环芳烃的微生物降解机制研究进展[J]. 化学与生物工程，33（2）：8-14. [Wang T，Lan H，Tian Y，Lu X Y. 2016. Research progress on microbial degradation mechanisms for polycyclic aromatic hydrocarbons[J]. Chemistry & Bioengineering，33（2）：8-14.]

杨明忠，晏再生，吴慧芳，江和龙，张雨，张海晨. 2016. 水生植物与根际/根内微生物相互作用对沉积物中多环芳烃降解的影响[J]. 化学与生物工程，33（12）：6-13. [Yang M Z，Yan Z S，Wu H F，Jiang H L，Zhang Y，Zhang H C. 2016. Effects of interactions between aquatic plants and rizosphere/endophytic microorganism on degradation of po-

lycyclic aromatic hydrocarbons in sediments[J]. Chemistry

& Bioengineering，33（12）：6-13.]

许超，夏北成，黄雄飞. 2009. 玉米幼苗对芘污染土壤微生物活性及多样性的影响[J]. 农业环境科学学报，28（6） ：1106-1114. [Xu C，Xia B C，Huang X F. 2009. Influence of young maize（Zea mays L.） on soil microbial activity and community structure diversity in a pyrene contaminated soil[J]. Journal of Agro-environment Science，28（6）：1106-1114.]

钟磊，周立祥，王世梅. 2010. 菲降解菌的分离鉴定及其在污染土壤生物修复中的应用[J]. 农业环境科学学报，29（3）：465-470. [Zhong L，Zhou L X，Wang S M. 2010. Isolation and identification of phenanthrene degrading bacteria and their roles in bioremediation of phenanthrene-contaminated soil[J]. Journal of Agro-environment Science，29（3）：465-470.]

诸卫平. 2013. 水稻秸秆烟灰对蔬菜生长及品质影响的研究[D]. 南宁：广西大学. [Zhu W P. 2013. Studies on the effects of smoke and ash from burning rice straw on growth and qua-lity of vegetable crops[D]. Nanning：Guangxi University.]

Elsaeid M H，Alturki A M，Nadeem M E，Hassanin A S，Alwabel M I. 2015. Photolysis degradation of polyaromatic hydrocarbons（PAHs） on surface sandy soil[J]. Environmental Science and Pollution Research，22（13）：9603-9616.

Huang L，Bohac S V，Chernyak S M，Batterman S A. 2013. Composition and integrity of PAHs，nitro-PAHs，hopanes，and steranes in diesel exhaust particulate matter[J]. Water，Air & Soil Pollution，224（8）：1-14.

Jiang B，Zheng H L，Huang G Q. 2007. Characterization and distribution of polycyclic aromatic hydrocarbon in sediments of Haihe River，Tianjin，China[J]. Journal of Environment Sciences，19（3）：306-311.

Lu J G，Xu R，Zhang Q，Liu J Y，Wei F S. 2009. Primary investigation of the pollution status of polycyclic aromatic hydrocarbons（PAHs） in water and soil of Xuanwei and Fuyuan，Yunnan Province，China[J]. Chinese Science Bu-lletin，54（19）：3528-3535.

Orgi R O，Asuquo E F，Ibok J U. 2006. Distribution and sources of polycyclic aromatic hydrocarbons（PAHs） in surface sediments of Great Kwa River，Nigeria[J]. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology，77（6）：868-873.

Rojo-nieto E，Perales-Vargas-Machuca J A. 2012. Microbialdegradation of Pahs：Organisms and Environmental Compartments[M]. Berlin：Springer Berlin Heidelberg.

Shao Y，Wang Y，Wu X，Xu X Q，Kong S Q . 2015. Biodegradation of PAHs by Acinetobacter isolated from karst groundwater in a coal-mining area[J]. Environmental Earth Sciences，73（11）：7479-7488.

Zhu Y，Zhang S，Huang H，Wen B. 2009. Effects of maize root exudates and organic acids on the desorption of phe-nanthrene from soils[J]. Journal of Environment Sciences，21（7）：920-926.

（責任编辑 思利华）