全 文 ：农业环境科学学报 2007, 26(增刊):498-502
JournalofAgro-EnvironmentScience
莴笋中重金属的特征研究
李传义1 , 李其林2 , 郑向群2 , 曾 荣1 , 谢 琳 1 , 陈 丽1
(1.重庆市农业环境监测站 , 重庆 400020;2.农业部环境监测总站 , 天津 300191)
摘 要:通过野外采样和室内分析 ,对重庆的主要蔬菜品种莴笋中重金属的特征进行了研究。结果表明:不同地域莴
笋中重金属 Cu、Zn、As、Hg、Pb含量有显著性差异;莴笋中重金属间极显著正相关性明显 , 但 Pb的显著相关性明显弱
于其他重金属;莴笋中原来 8个重金属变量可由 2个主成分反映 60.1%的信息。莴笋在生长过程中对 Ni、Cd富积有
一致性行为 , 莴笋中重金属含量不仅同区域地质结构有关 , 同大气关系也密切;莴笋中 Cu主要来源于土壤 ,而 Zn、Pb、
Cd、Ni、Cr、Hg、As的来源复杂。
关键词:莴笋;重金属;特征;富积;含量
中图分类号:X835 文献标识码:A 文章编号:1672-2043(增刊)-0498-05
CharacterizationofSeveralHeavyMetalsinLetuce
LIChuan-yi1 , LIQi-Lin2 , ZHENGXiang-qun2 , ZENGRong1 , XIELin1 , CHENLi1
(1.ChongqingMonitoringStationofAgriculturalEnvironmentalProtection, Chongqing400020, China;2.Agro-environment
MonitoringCenter, MOA, Tianjin300191, China)
Abstract:Bycollectingsamplesoflettucefromoutdoorandanalyzingthemindoor, weobtainedseveralheavymetalcontentsin
thecolectedvegetables.TheresultsdisplayedthatcontentsofheavymetalsincludingCu, Zn, As, Hg, Pbhaveobvious
differenceintheletucetakenfromdifferentareas.Amongtheheavymetalsinlettuce, almostallelementshaveshownanobvi-
ouspositivecorrelation, exceptionofPbwithalowerthanotherheavymetals.Eightparametersoftheheavymetalsmaybeex-
pressed60.1% informationthroughtwomaincomponentsintheletuce.IthasbeendiscoveredthattheplantadsorbedNiand
Cdsimilarly.Wefoundthatthecontentsofheavymetalsinletucewererelatednotonlywitharealgeology, butalsowithat-
mosphere.ItwasbelievedthatCuinthevegetablemainlycamefromsoil, buttheoriginsofZn, Pb, Cd, Ni, Cr, Hg, inthe
plantwereindiversity.
Keywords:Letuce;heavymetals;character;abundant;content
蔬菜污染包括农药 、大气中有害气体的直接污染
和富积土壤中重金属等有毒物质的间接污染 。目前 ,
蔬菜重金属污染在学术领域主要有两种观点 ,一种认
为蔬菜主要从土壤中富积重金属而造成污染 ,另一种
认为蔬菜不仅从土壤中富积 ,从大气中吸附也是重要
因素。蔬菜由于生长期短 ,品种繁多 ,生理差异大 ,其
重金属污染的研究和防治存在一定的困难 。不同蔬
菜种类 、品种及器官的外部形态及内部结构不同 ,吸
收重金属的生理生化机制各异 ,重金属的累积量有较
收稿日期:2007-07-09
基金项目:重庆市农业局资助项目(2005016)
作者简介:李传义(1973—),男 , 重庆江津人 ,硕士生 ,农艺师 ,主要从
事农业环境污染和生态环境保护研究工作。
E-mail:lcyxl@sina.com
大差异。岳振华等的研究表明 ,叶菜类对 Cu、Zn、Cd、
Pb的吸收富集一般均大于果菜和根菜类 ,其中又以
苋菜 、小白菜的富集作用较强 ,包菜较弱 [ 1] 。楼根林
等发现 ,一般蔬菜品种吸收富集 Cd的能力为根 >叶
>茎 ,萝卜则为叶 >根 ,青椒果实和豇豆豆荚中 Cd的
残留量少于其他部位 [ 2] 。莴笋作为重庆的主要蔬菜
品种 ,重金属超标比较严重 [ 3、 4] 。本文通过野外采样
和室内分析 ,对莴笋中重金属的特征进行了研究 。
1 材料与方法
1.1研究区概况
重庆市属典型的丘陵山区 ,气候属亚热带湿润季
风气候区 ,热量资源丰富 ,降水量丰沛 ,菜地土壤类型
主要为紫色土。工业废气是大气污染的主要污染源 ,
其中 TSP、SO2超标严重。蔬菜品种资源丰富 ,间作和
套作模式多样。蔬菜种植呈现近郊区 、远郊区的平面
布局和高山 、低山的立体布局。近年来 ,全市蔬菜播
种面积稳定在 34万 hm2左右 ,复种指数平均在 2.8
以上 ,高的可达 6 ～ 7,栽培上有稻菜轮作 、水旱轮作 、
净作种植等多种模式 ,平均每公顷单季蔬菜产量在 3
万 kg左右 。莴笋生长季节分春季和秋季。试验研究
地区为南岸 、九龙坡 、沙坪坝 、渝北 、巴南 、璧山。土壤
中重金属统计结果见表 1。
表 1 土壤中重金属统计
Table1 Contentsofheavymetalsinsoil
元素 范围值/mg· kg-1
平均值
/mg· kg-1 标准差
变异系数
/%
Cr 36.83～ 163.35 63.04 24.82 39.4
Ni 21.65～ 79.09 38.69 14.35 37.1
Cu 9.11～ 117.90 32.70 25.50 78.0
Zn 46.43～ 219.70 84.52 30.41 36.0
As 2.42～ 17.83 7.12 4.59 64.5
Cd 0.160～ 0.500 0.296 0.083 28.0
Hg 0.017～ 0.225 0.071 0.049 69.0
Pb 25.09～ 170.96 42.72 26.14 61.2
1.2样品采集与制备
土壤和莴笋样品采用随机多点取样法同步采集 。
土壤采集耕作层(0 ～ 20 cm),采集 10个分点土样混
合均匀后用四分法分取至 1 kg左右组成 1个土壤样
品;莴笋采自同一田块 ,采集 5 ～ 10株组成 1个莴笋
样品。土壤样品经自然风干后 ,去掉植物残体及其他
杂物 ,全部过 2 mm尼龙筛 ,取其均匀样品 100 g,用玛
瑙乳钵研磨并全部过 100目尼龙筛 ,装磨口玻璃瓶备
用。莴笋选取可食部分 ,用自来水反复冼净 、沥干后 ,
将样品放置于 65℃烘箱中烘干 ,然后磨细装瓶备用。
同时 ,另取定量莴笋样品在 85℃烘箱中烘干至恒重 ,
测定其水分含量。莴笋样品含量以鲜重计。分别制
取土壤和莴笋样品各 28个。
1.3样品测试与分析
重金属 Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Cr测定用日立 Z-
5000型原子吸收分光光度计 , Hg、As用海光 AFS-
230原子荧光仪 。测定方法采用国家标准方法 。数
据统计分析采用 Excel2003和 SPSS11.5软件 。
2 结果
2.1不同地域莴笋中重金属的差异
不同地域莴笋中重金属的平均含量见表 2。莴
笋中重金属含量在不同地域间比较采用单因素方差
分析(方差齐性时(P>0.05),采用 LSD最小显著差
异法进行检验;方差非齐性时 ,采用 Dunnet sC法进
行检验)。由表 2可知:莴笋中重金属 Cu在九龙坡 、
巴南 ,沙坪坝 、巴南间有显著性差异(P<0.05);Zn在
九龙坡 、璧山间有显著性差异;As在南岸 、渝北 ,南
岸 、璧山间有显著性差异;Hg在南岸 、巴南 ,巴南 、璧
山间有显著性差异;Pb在九龙坡 、巴南 ,沙坪坝 、巴
南 ,渝北 、巴南间有显著性差异。不同地域莴笋中 ,重
金属 Cu的平均含量为沙坪坝 >九龙坡 >巴南 , Zn为
九龙坡 >璧山 , As为南岸 >璧山 >渝北 , Hg为巴南
>南岸 、璧山 , Pb为巴南 >沙坪坝 >九龙坡 >渝北。
2.2莴笋中重金属的描述性统计分析
莴笋中重金属描述性统计结果见表 3和图 1、2、
3。莴笋中重金属的变异系数大小为 Ni>Cr>Pb>
As>Cd>Cu>Hg>Zn,除 Ni外 ,其余重金属的变异
系数均小于 50%,含量比较稳定 。
表 2 不同地域莴笋中重金属平均含量(mg· kg-1)
Table2 Averagecontentsofheavymetalsinletucetakenfromdiferentareas(mg· kg-1)
元素 南岸 九龙坡 沙坪坝 渝北 巴南 璧山
Cr 0.132 0.140 0.255 0.164 0.181 0.121
Ni 0.127 0.213 0.166 0.158 0.142 0.078
Cu 0.687 1.151A 1.245 B 0.826 0.722AB 0.657
Zn 3.514 4.545a 4.242 3.290 4.417 3.082a
As 0.028 2ab 0.020 2 0.022 5 0.012 3a 0.023 9 0.016 1b
Cd 0.019 9 0.030 4 0.023 3 0.026 1 0.026 5 0.025 7
Hg 0.001 4A 0.002 1 0.002 2 0.001 9 0.003 0AB 0.001 4B
Pb 0.140 0.116a 0.139b 0.085c 0.207abc 0.131
注:同行相同小写字母表示通过 LSD检验差异显著;同行相同大写字母表示通过 Dunnet sC检验差异显著。
499第 26卷增刊 农 业 环 境 科 学 学 报
表 3 莴笋中重金属统计结果
Table3 Statisticresultsofcontentsfortheheavymetalsinlettuce
元素 范围值/mg· kg-1
平均值
/mg· kg-1 标准差
变异系数
/%
Cr 0.070～ 0.444 0.175 0.083 47.4
Ni 0.038～ 0.504 0.153 0.095 62.1
Cu 0.377～ 1.552 0.927 0.310 33.4
Zn 2.005～ 6.157 3.971 1.016 25.6
As 0.009 1～ 0.043 4 0.021 6 0.008 5 39.4
Cd 0.012 8～ 0.048 7 0.025 1 0.009 5 37.8
Hg 0.000 7～ 0.003 6 0.002 1 0.000 7 33.3
Pb 0.021～ 0.325 0.141 0.061 43.3
图 1 莴笋中重金属 Cr、Ni、Pb方盒图
Figure1 BoxplotsofCr, Ni, Pbinlettuce
2.3莴笋中重金属的相关性分析
相关分析是用来揭示 、表达和分析影响因子与受
动因子间非确定性关系密切程度的统计学方法 ,常用
于探讨土壤作物系统中重金属流动态势与影响因子
间的相互关系 [ 5、 6] 。莴笋中重金属间的相关性分析
图 2 莴笋中重金属 Cu、Zn方盒图
Figure2 BoxplotsofCur, Zninletuce
图 3 莴笋中重金属 As、Cd方盒图
Figure3 BoxplotsofAs, Cdinletuce
(方差齐性时(P>0.05),采用 Pearson积差相关;方
差非齐性时 ,采用 Spearman等级相关)见表 4。由表
4可知:莴笋中重金属间均为正相关性 ,且极显著正
相关性明显;但 Pb的显著相关程度明显弱于其他重
金属 ,仅同 As有极显著正相关性(P≤0.01)。
表 4 莴笋中重金属间的相关性
Table4 Corelationanalysisamongheavymetalsinlettuce
元素 Cr Ni Cu Zn As Cd Hg Pb
Cr 1.000
Ni 0.686＊＊ 1.000
Cu 0.415＊ 0.447＊ 1.000
Zn 0.500＊＊ 0.756＊＊ 0.491＊＊ 1.000
As 0.411＊ 0.560＊＊ 0.210 0.501＊＊ 1.000
Cd 0.438＊ 0.681＊＊ 0.189 0.474＊ 0.452＊ 1.000
Hg 0.594＊＊ 0.589＊＊ 0.141 0.570＊＊ 0.429＊ 0.443 1.000
Pb 0.244 0.245 0.003 0.142 0.684＊＊ 0.275 0.334 1.000
注:＊ P≤0.05显著水平;＊＊ P≤ 0.01显著水平。
500 李传义等:莴笋中重金属的特征研究 2007年 10月
2.4莴笋的聚类分析
莴笋的聚类分析(采用欧几里得直线距离平方)
参见树状图 4、5。由图可知 ,重金属的聚类表明 Ni、
Cd相似性明显。不同地域的聚类表明九龙坡 、渝北 、
沙坪坝有相似性 ,南岸 、璧山 、巴南有相似性。
图 4 莴笋中重金属的聚类
Figure4 Clusterofheavymetalsinlettuce
图 5 不同区域的聚类
Figure5 Clusterofheavymetalsoflettuceindifferentareas
2.5莴笋中重金属的主成分分析
莴笋的 KMO(抽样适度测定值)为 0.675。主成
分分析表明 ,莴笋中原来 8个重金属变量反映的信息
可由 2个主成分反映 60.1%。莴笋因素成分矩阵和
经最大变异数正交旋转后的因素成分矩阵见表 5。
由表可知 ,二个主成分分别为:
Z1 =0.710(Cr)+0.792(Ni)+0.517(Cu)+
0.782(Zn)+0.660(As)+0.728(Cd)+0.698(Hg)
+0.361(Pb)
Z2=-0.049(Cr)-0.231(Ni)-0.481(Cu)-
0.189(Zn)+0.409(As)-0.127(Cd)+0.204(Hg)
+0.816(Pb)
莴笋中重金属影响因素最大的为 Ni,它与 Z1的
相关程度最大。主成分 1替代了 Cr、Ni、Cu、Zn、Cd的
作用 ,主成分 2替代了 As、Hg、Pb的作用 。
Cr=0.643Z1+0.304Z2
Ni=0.804Z1+0.186Z2
Cu=0.686Z1-0.167Z2
Zn=0.775Z1+0.218Z2
As=0.376Z1+0.679Z2
Cd=0.689Z1+0.245Z2
Hg=0.509Z1+0.519Z2
Pb=-0.083Z1+0.889Z2
2.6莴笋富积重金属分析
莴笋中大部分重金属含量同土壤中重金属无显
著相关性 ,但 Cu同土壤中 Cu有显著相关性(n=28, r
=0.427)。曲线 (图 6)模拟方程为 Y=0.741 3+
0.005 7X, F=7.23, P=0.012,有显著性意义。
图 6 莴笋中 Cu和土壤中 Cu的模拟曲线
Figure6 SimulatedcurveofCubetweenletuceandsoil
3 讨论
3.1莴笋中重金属的特征
莴笋中重金属的变异系数除 Ni外均小于 50%,
含量比较稳定 ,说明其生长的外环境具有趋同性。莴
笋中重金属含量在不同地域中的比较分析表明 , Cu、
Zn、As、Hg、Pb有显著性差异 ,而 Cd、Ni、Cr无显著性
差异 ,说明莴笋对重金属富积不仅同地域有关 ,同不
同重金属的性质也密切相关。莴笋中重金属间极显
著正相关性明显 ,但 Pb的显著相关性明显弱于其他
表 5 莴笋因素成分矩阵和旋转因素成分矩阵
Table5 Componentmatrixandrotatedcomponentmatrixoflettuce
项目 Cr Ni Cu Zn As Cd Hg Pb
因素成分矩阵 1 0.710 0.792 0.517 0.782 0.660 0.728 0.698 0.361
2 -0.049 -0.231 -0.481 -0.189 0.409 -0.127 0.204 0.816
旋转成分矩阵 1 0.643 0.804 0.686 0.775 0.376 0.689 0.509 -0.083
2 0.304 0.186 -0.167 0.218 0.679 0.245 0.519 0.889
501第 26卷增刊 农 业 环 境 科 学 学 报
重金属 ,可能由于大部分采样区域位于近郊区 ,受到
城市工业及汽车尾气的影响 ,因而改变了 Pb同其他
重金属间的协同作用 。主成分分析表明莴笋中原来
8个重金属变量反映的信息可由 2个主成分反映
60.1%,它为综合评价不同区域莴笋中重金属的质量
提供了一种方法 ,但萃取后公因子反映的信息量偏
少 ,可能同蔬菜中不同重金属的生理行为差异有关 ,
因此在实际运用中 ,还需考虑单个重金属的影响 。重
金属的聚类分析表明 Ni、Cd相似性明显 ,说明在野外
环境条件下 ,莴笋在生长过程中对 Ni、Cd富积有一致
性行为 。
3.2莴笋富积重金属原因分析
不同地域的聚类分析表明九龙坡 、渝北 、沙坪坝
有相似性 ,南岸 、璧山 、巴南有相似性 ,据采样调查发
现九龙坡 、渝北 、沙坪坝采样点位于重庆城区的北面 ,
地域接壤;而南岸 、璧山 、巴南采样点则位于重庆城区
的南面 ,地域接壤 。因此 ,莴笋中重金属含量可能同
不同区域地质结构和大气影响有关 。莴笋和土壤中
重金属的相关性分析表明仅 Cu呈显著相关水平 ,说
明莴笋中 Cu同土壤关系密切 ,而 Zn、Pb、Cd、Ni、Cr、
Hg、As则来源复杂。据宋玉芳研究表明蔬菜株高与
重金属浓度有较好的负相关性 ,根长抑制率与重金属
浓度相关性其次 ,蔬菜对 Cu的毒性响应比其他重金
属敏感 [ 7] 。因此 ,严格控制土壤中 Cu的含量对蔬菜
生产有重要意义 。
4 结论
(1)莴笋中重金属的变异系数除 Ni外均小于
50%,含量比较稳定。不同地域莴笋中重金属 Cu、
Zn、As、Hg、Pb有显著性差异。莴笋中重金属间极显
著正相关性明显 ,但 Pb的显著相关性明显弱于其他
重金属。莴笋中原来 8个重金属变量可由 2个主成
分反映 60.1%的信息 。在野外环境条件下 ,莴笋在生
长过程中对 Ni、Cd富积有一致性行为。
(2)莴笋中重金属含量不仅同区域地质结构有
关 ,同大气关系也密切。莴笋中 Cu主要来源于土壤 ,
而 Zn、Pb、Cd、Ni、Cr、Hg、As的来源复杂。
参考文献:
[ 1]岳振华 , 张富强 , 胡瑞芝 , 等.菜园土中重金属和氟的迁移积累及
蔬菜对重金属的富集作用 [ J] .湖南农学院学报 , 1992, 18(4):
929-936.
[ 2]楼根林 , 张中俊 , 伍 钢 , 等.镉在成都壤土和几种蔬菜中积累规
律的研究 [ J] .农村生态环境 , 1990, (2):40-44.
[ 3]李其林 , 刘光德 , 魏朝富 , 等.重庆市蔬菜区重金属污染现状 [ J].
土壤通报 , 2005, 36(1):104-107.
[ 4]李其林 , 刘光德 , 黄 昀.大田蔬菜 Pb、Cd污染途径的研究 [ J].
中国生态农业学报 , 2004, 12(4):149-152.
[ 5] DaviesBE.Inter-relationshipsbetweensoilpropertiesandtheuptake
ofcadmium, copper, leadandzinefromcontaminatedsoilsbyradish
(RaphanussaliousL.)[ J].WaterAirandSoilPolution, 1992, 63:
331-342.
[ 6]郭翠花 , 王爱英.太原市耕作土壤和作物中 Cd的污染分析 [ J].
农业环境保护 , 2000, l9(1):41-42, 45.
[ 7]宋玉芳 , 许华夏 , 任丽萍 , 等.土壤重金属污染对蔬菜生长的抑制
作用及其生态毒性 [ J] .农业环境科学学报 , 2003, 22(1):13-
15.
502 李传义等:莴笋中重金属的特征研究 2007年 10月