海南铁质砖红壤土地整治后农产品重金属安全评价

张家友，邢增富，岑 锐，王永红，杜传辉

（海南省海洋地质资源与环境重点实验室/海南省地质调查院，海南海口 570206）

在海南岛北部，分布大量的铁质砖红壤，这些砖红壤是由新生代基性火山岩作为成土母岩风化形成。在形成过程中，由于地形地貌的影响，在部分区域地表形成了一层硬度大、厚度约1 m 的铁帽，其上覆有0～3 m 厚度不等的红土，下部为火山岩风化土，形成了区域独特的铁质砖红壤[1]。分布区域主要位于海南省北部的澄迈、临高、儋州等市县[2]，面积约为200 km2。这种铁质障碍层严重影响了区域土地资源的开发利用和农业生产。

近年来，在海南省自然资源和规划厅等部门的支持下，开展了剔除铁质障碍层的土地和障碍层综合利用试验，以期为区域土地整治和高标准农田建设提供技术支撑。在移除铁质障碍层后，以下层风化层土壤为基础进行了土地重塑的土地整治，以此弥补表层红土层较薄、耕作层深度浅的不足。同时，施有机肥、土壤调理剂等改良土壤，组成保肥保水、易于耕作、适宜作物生长的“蒙金土”。火山岩砖红壤在风化成土成壤过程中由于母岩的影响，造成重金属含量本底值较高，有关区域土壤重金属含量，本课题组已做专门研究，另文报道，也可参照区域其他研究报道[3-6]。

重金属含量是判断农产品安全性的重要指标[7-8]。据报道，蔬菜、水果中重金属含量的高低易受栽种土体重金属含量的影响[9-10]。因此，鉴于本区域土壤重金属含量本底值较高，需对蔬菜水果等农产品加强检测，以确保食品安全和人民生产生活安全。本文旨在探讨剔除铁质障碍层，进行土地整治后，所生产的蔬菜、水果等农产品的重金属含量，以便为整治后土地的合理开发利用提供试验数据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 样品采集

样品采集于海南省临高县博厚镇大洋村开展土地整治的试验田中。试验田共分3 个地块，面积约70 000 m2。采集的农产品种类包括萝卜苗、小芥菜、地瓜叶、木瓜、香蕉、木薯、韭菜、小萝卜、甘蔗、花生、芋头、菠萝、水瓜、皇帝蕉等14个具有代表性的品种，共40件样品。试验田的种植和管理按照当地种植习惯进行。

样品分别于各农作物的收获盛期进行采集，在采样点地块内视不同情况选多点取样，然后等量混匀组成一个混合样品。样品按照同品种农作物类型同一成熟度、多株组合原则，单件样品鲜重均大于1 kg。

1.2 样品分析测试

分析指标为Pb、Cd、Hg、As、Cr、Zn、Cr、Ni等8 项重金属指标。分析测试工作由海南省地质分析测试中心采用电感耦合等离子体质谱法、原子荧光光谱法等方法进行，有关测试方法、检出限等指标见表1。相关质量控制方法及要求按《多目标区域地球化学调查规范（1∶250000）》（DD 2005-01）、《生态地球化学评价样品分析技术要求》（DD 2005-03）及补充规定执行，方法的准确度及精密度均能满足《生态地球化学评价样品分析技术要求》（DD 2005-03）及补充规定的要求。

表1 农产品分析方法及方法检出限

1.3 农产品重金属污染评价方法

采用单因子污染评价指数法和内梅罗综合指数评价法对蔬菜和水果等农产品中Cd、Hg、As、Pb、Cr污染程度进行评价。

单因子评价指数法（Pi），计算公式如下：

式中Pi为污染物i的污染指数；Ci为污染物i的测定值；Si为污染物i的评价限量值。蔬菜的重金属限量值参照《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB 2762—2022），如表2所示。

表2 蔬菜重金属污染评价限量值 单位：mg·kg-1

多因子评价采用内梅罗综合污染指数法（P综），计算公式如下：

式中P综为综合污染指数；Pi平均为各单项污染指数Pi的平均值；Pi最大为各单项污染指数Pi的最大值。

土壤环境质量分级是土壤质量评价的基本内容，单因子评价指数法（Pi）和综合污染指数法（P综）污染程度分级为5级，见表3。

表3 单因子和内梅罗综合污染指数分级表

2 结果与分析

2.1 农产品重金属含量

重金属含量分析测试情况如表4所示。总体来看，14 种蔬菜水果中Cr 含量在0.030～0.384 mg·kg-1，平均值为0.157 mg·kg-1，其中香蕉中含量最高，小萝卜中含量最低；Ni 含量0.018～5.795 mg·kg-1，平均值为0.686 mg·kg-1，其中花生中含量最高，韭菜中含量最低；Cu 含量0.199～6.137 mg·kg-1，平均值为1.317 mg·kg-1，其中花生中含量最高，小萝卜中含量最低；Zn 含量1.003～26.048 mg·kg-1，平均值为6.689 mg·kg-1，其中花生中含量最高，菠萝中含量最低；Cd 含量0～0.022 mg·kg-1，平均值为0.005 mg·kg-1，其中花生中含量最高，木薯中含量最低；Pb含量0.001～0.08 mg·kg-1，平均值为0.025 mg·kg-1，其中小芥菜中含量最高，小萝卜中含量最低；As含量0.001～0.048 mg·kg-1，平均值为0.012 mg·kg-1，其中花生中含量最高，甘蔗中含量 最低；Hg 含量0.001～0.005 mg·kg-1，平 均值 为0.002 mg·kg-1，其中花生中含量最高，香蕉中含量最低。

表4 蔬菜瓜果重金属含量 单位：mg·kg-1

根据《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB 2762—2022）的评价标准，所涉14种农产品在5种重金属Cr、Cd、Pb、As、Hg 含量的限量评价中，均未超过规定标准，符合质量要求。

2.2 农产品重金属污染水平评价

以《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB 2762—2022）为评价标准，采用单因子污染指数法和内梅罗综合指数法评价了区域14种常见农产品的重金属污染指数；并在基础上进行了污染水平评价，评价结果详见表5。菠萝、木瓜、香蕉等水果在As、Hg 等项目中参照蔬菜类指标进行。

表5 不同蔬菜重金属污染水平评价

14 种蔬菜水果等农产品中Pb 单项污染指数分布于0.01～0.80；Cd 单项污染指数分布于0.01～0.07；Cr 单项污染指数分布于0.06～0.77；As 单项污染指数分布于0～0.10；Hg 单项污染指数分布于0.06～0.50；各单项污染指数评价均为安全、清洁。

木薯、甘蔗、小芥菜、花生、芋头、韭菜、菠菜、地瓜叶、皇帝蕉、香蕉、木瓜、水瓜、小萝卜、萝卜叶等14 种蔬菜水果重金属综合污染指数分别为0.16、0.10、0.60、0.52、0.30、0.36、0.12、0.49、0.23、0.56、0.23、0.16、0.08、0.17，综合污染指数评价结果均为安全清洁。

3 讨论

3.1 土壤重金属含量与地质背景

本次农作物生产区域位于海南省临高县博厚镇，土壤为火山岩砖红壤，成土母岩为第四纪火山岩。土壤地球化学研究表明，土壤中重金属含量Cr、Cu、Ni等元素含量较高，为典型的火山岩砖红壤重金属高背景值区域[3,11-12]。据调研报告，海南主要农产品基地土壤8 种重金属元素含量平均值均低于农用地土壤污染风险筛选值，相对于成土成壤地质背景，没有受到外源的污染[13]，对农产品质量安全、农作物生长或土壤生态环境的风险低，影响在可接受的范围内，一般不需要专门的整治或干预[14]。

3.2 海南省农产品中重金属含量对比

杨剑洲等人系统采集了海南省规模化种植园的农产品如谷物、蔬菜和水果等673 件样品，开展了Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、As 和Hg 等7种重金属研究，结果表明，农产品中Cu、As 和Hg 低于国家食品限量标准，Pb、Zn、Cr 和Cd 指标存在超标现象，但超标率最大值为3.71%，农产品单因子指数、内梅罗指数及农作物的危害指数（HI）较低，海南省农产品具有良好的安全性[4]。农产品的不同部位在生长的不同阶段对不同重金属的富集具有明显的差异性[15-16]，例如弓秋丽等人对海南省琼中县的茶叶研究发现，茶树各器官中，根部相对富集Pb、Cr、Cd 和Hg，叶片相对富集Cu 和Ni；在茶叶中，老叶相对富集Cr、Pb、Cd 和Hg，嫩芽相对富集Cu、Ni 和Zn，反映出重金属在茶树不同生长部位含量的差异。据认为与可食部分的植物体的结构有关，绿叶蔬菜类叶片上分布着大量气孔，其表面高蒸发量易导致污染物在叶菜中积累。

本研究采集的14 个品种40 件农产品中，去除球茎类农产品如花生、木薯等发现，绿叶蔬菜农产品中如萝卜苗、韭菜、地瓜叶、小芥菜等也相对富集Cu、Ni 和Zn 等元素，与弓秋丽等人的研究比较一致；花生、木薯等部分重金属元素含量较绿叶蔬菜类等农产品高，主要是花生、木薯干物质含量高，生长周期长，相对植物之内积累的金属元素较高，但对照《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB 2762—2022），所有指标都没有超出限量标准；综合评价指数也属安全清洁标准，均在安全范围内。

据研究，农产品的植株累计重金属受农作物种类、暴露途径、生长年限、土壤性质、重金属有效态等多重因素的影响[17]。同时，农产品对各种营养元素吸收富集不是一个常数，而是受可利用形态变化呈现递减趋势，尤其是对重金属有一种自我保护机制[18]。

土地整治区域一般种植的作物为反季节瓜菜、热带水果、粮食（主要是水稻）等农产品，这些农产品具有生长周期短、成熟快的特点，根据本次样品采集分析结果和相关研究来看，海南省农作物受重金属影响较弱，农产品具有较好的食用安全性。

4 结论

1）海南铁质砖红壤土地整治后的蔬菜水果等农产品重金属含量符合《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB 2762—2022）有关限量要求，不存在超标的指标。

2）对照《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB 2762—2022）采用单因子评价和综合评价，各农产品的污染指数均小于1，污染指数评价结果为安全清洁，农作物受重金属影响较弱，农产品具有较好的食用安全性。