全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
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摇 摇 第 猿源卷 第 愿期摇 摇 圆园员源年 源月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
海洋浮游纤毛虫生长率研究进展 张武昌袁李海波袁丰美萍袁等 渊员愿怨苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
城市森林调控空气颗粒物功能研究进展 王晓磊袁王摇 成 渊员怨员园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
雪地生活跳虫研究进展 张摇 兵袁倪摇 珍袁常摇 亮袁等 渊员怨圆圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
个体与基础生态
黄河三角洲贝壳堤岛叶底珠叶片光合作用对 悦韵圆浓度及土壤水分的响应
张淑勇袁夏江宝袁张光灿袁等 渊员怨猿苑冤
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
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米槠人促更新林与杉木人工林叶片及凋落物溶解性有机物的数量和光谱学特征
康根丽袁杨玉盛袁司友涛袁等 渊员怨源远冤
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
利用不同方法测定红松人工林叶面积指数的季节动态 王宝琦袁刘志理袁戚玉娇袁等 渊员怨缘远冤噎噎噎噎噎噎噎噎
环境变化对兴安落叶松氮磷化学计量特征的影响 平摇 川袁王传宽袁全先奎 渊员怨远缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
黄土塬区不同土地利用方式下深层土壤水分变化特征 程立平袁刘文兆袁李摇 志 渊员怨苑缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
土壤水分胁迫对拉瑞尔小枝水分参数的影响 张香凝袁孙向阳袁王保平袁等 渊员怨愿源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
遮荫处理对臭柏幼苗光合特性的影响 赵摇 顺袁黄秋娴袁李玉灵袁等 渊员怨怨源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
漓江水陆交错带典型立地根系分布与土壤性质的关系 李青山袁王冬梅袁信忠保袁等 渊圆园园猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
梭梭幼苗的存活与地上地下生长的关系 田摇 媛袁塔西甫拉提窑特依拜袁李摇 彦袁等 渊圆园员圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎
模拟酸雨对西洋杜鹃生理生态特性的影响 陶巧静袁付摇 涛袁项锡娜袁等 渊圆园圆园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
岩溶洞穴微生物沉积碳酸钙要要要以贵州石将军洞为例 蒋建建袁刘子琦袁贺秋芳袁等 渊圆园圆愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
桂东北稻区第七代褐飞虱迁飞规律及虫源分析 齐会会袁张云慧袁蒋春先袁等 渊圆园猿怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
种群尧群落和生态系统
鄱阳湖区灰鹤越冬种群数量与分布动态及其影响因素 单继红袁马建章袁李言阔袁等 渊圆园缘园冤噎噎噎噎噎噎噎噎
雪被斑块对川西亚高山两个森林群落冬季土壤氮转化的影响 殷摇 睿袁徐振锋袁吴福忠袁等 渊圆园远员冤噎噎噎噎噎
小秦岭森林群落数量分类尧排序及多样性垂直格局 陈摇 云袁王海亮袁韩军旺袁等 渊圆园远愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
圆园员圆年夏季挪威海和格陵兰海浮游植物群落结构的色素表征 王肖颖袁张摇 芳袁李娟英袁等 渊圆园苑远冤噎噎噎噎
云南花椒园中昆虫群落特征的海拔间差异分析 高摇 鑫袁张立敏袁张晓明袁等 渊圆园愿缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
人工湿地处理造纸废水后细菌群落结构变化 郭建国袁赵龙浩袁徐摇 丹袁等 渊圆园怨缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
极端干旱区尾闾湖生态需水估算要要要以东居延海为例 张摇 华袁张摇 兰袁赵传燕 渊圆员园圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
景观尧区域和全球生态
秦岭重点保护植物丰富度空间格局与热点地区 张殷波袁郭柳琳袁王摇 伟袁等 渊圆员园怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
太阳辐射对黄河小浪底人工混交林净生态系统碳交换的影响 刘摇 佳袁同小娟袁张劲松袁等 渊圆员员愿冤噎噎噎噎噎
黄土丘陵区油松人工林生态系统碳密度及其分配 杨玉姣袁陈云明袁曹摇 扬 渊圆员圆愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
湘潭锰矿废弃地不同林龄栾树人工林碳储量变化趋势 田大伦袁李雄华袁罗赵慧袁等 渊圆员猿苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎
资源与产业生态
湘南某矿区蔬菜中 孕遭尧悦凿污染状况及健康风险评估 吴燕明袁吕高明袁周摇 航袁等 渊圆员源远冤噎噎噎噎噎噎噎噎
城乡与社会生态
北京市主要建筑保温材料生命周期与环境经济效益评价 朱连滨袁孔祥荣袁吴摇 宪 渊圆员缘缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎
城市地表硬化对银杏生境及生理生态特征的影响 宋英石袁李摇 锋袁王效科袁等 渊圆员远源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢圆苑远鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢圆怨鄢圆园员源鄄园源
室室室室室室室室室室室室室室
封面图说院 冷杉红桦混交林雪要要要冷杉是松科的一属袁中国是冷杉属植物最多的国家袁约 圆圆 种 猿 个变种遥 冷杉常常在高纬度
地区至低纬度的亚高山至高山地带的阴坡尧半阴坡及谷地形成纯林袁或与性喜冷湿的云杉尧落叶松尧铁杉和某些松树
及阔叶树组成针叶混交林或针阔混交林遥 冷杉具有较强的耐阴性袁适应温凉和寒冷的气候袁土壤以山地棕壤尧暗棕
壤为主遥 川西尧滇北山区的冷杉林往往呈混交状态袁冷杉红桦混交林为其中重要的类型遥 雪被对冷杉林型冬季土壤
氮转化影响的研究对揭示高山森林对气候变化的响应及其适应机制提供重要的理论支持遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援糟燥皂
第 34 卷第 8 期
2014年 4月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.8
Apr.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:环保部公益项目(201009047);湖南省环境科学重点学科建设项目(2006180)
收稿日期:2012鄄12鄄25; 摇 摇 修订日期:2013鄄06鄄24
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: liaobh1020@ 163.com
DOI: 10.5846 / stxb201212251868
吴燕明,吕高明,周航,刘丽,邓贵友,廖柏寒.湘南某矿区蔬菜中 Pb、Cd污染状况及健康风险评估.生态学报,2014,34(8):2146鄄2154.
Wu Y M, Lv G M, Zhou H, Liu L, Deng G Y, Liao B H.Contamination status of Pb and Cd and health risk assessment on vegetables in a mining area in
southern Hunan.Acta Ecologica Sinica,2014,34(8):2146鄄2154.
湘南某矿区蔬菜中 Pb、Cd污染状况及健康风险评估
吴燕明1,吕高明1,周摇 航1,2,刘摇 丽1,3,邓贵友1,廖柏寒1,*
(1. 中南林业科技大学环境科学与工程研究中心, 长沙摇 410004;2. 湖南农业大学生物科学技术学院, 长沙摇 410128;
3. 长沙环境保护职业技术学院, 长沙 摇 410004)
摘要:通过采集湘南某矿区周边农田中种植的蔬菜和对应耕作层土壤样品,探究了农田蔬菜 Pb、Cd的污染状况,蔬菜和土壤重
金属含量之间的相关性,蔬菜中重金属对人体的健康风险。 结果表明:(1)污染区土壤重金属污染非常严重,叶菜类蔬菜重金
属超出了食品卫生标准限值,但是果菜类蔬菜中重金属没有超出食品卫生标准限值。 (2)不同蔬菜不同器官所含 Pb、Cd 有明
显差异;不同种类蔬菜 Pb、Cd含量不同,一般是叶菜类>果菜类;同种蔬菜不同部位重金属含量的顺序也不同,一般为根>茎>叶
>果,或根>叶>茎>果。 (3)二类蔬菜中重金属 Pb、Cd的富集系数顺序为叶菜类>果菜类。 (4)蔬菜中 Pb、Cd含量与土壤中相对
应元素含量均无显著相关性。 (5)就农产品安全性而言,果菜类蔬菜比叶菜类蔬菜更适合在此矿区栽培。
关键词:蔬菜;重金属;污染;矿区;健康风险评估
Contamination status of Pb and Cd and health risk assessment on vegetables in a
mining area in southern Hunan
WU Yanming1, LV Gaoming1, ZHOU Hang1,2, LIU Li1,3, DENG Guiyou1, LIAO Bohan1,*
1 Research Center for Environmental Science and Engineering, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China
2 College of Bioscience and Technology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China
3 Changsha Environmental Protection College, Changsha 410004, China
Abstract: Vegetables, including leafy vegetables and fruit, are of importance to human health. In order to evaluate the
heavy metal contamination status and associated health risks of vegetables, 57 vegetables (34 spring vegetables and 23
winter vegetables) and 34 corresponding soil samples ( sampled with the spring vegetables) were collected from farmland
surrounding a mining area in southern Hunan, China. Analysis was carried out to determine the correlation between the
heavy metal content of vegetables and soils, to enable assessment of the potential health risk to local inhabitants consuming
the vegetables grown in the contaminated soils. The results showed that: (1) The measured maximum total Pb and Cd in the
soils were up to 1251.9 mg / kg (the corresponding soil to the three鄄colored amaranth) and 13.2 mg / kg (the corresponding
soil to the kidney bean), respectively. The average concentration of total Pb and Cd in all soils were 841.7 mg / kg and 6.5
mg / kg, respectively, which were 3.37 and 21.67 times the standard allowable concentration of Pb and Cd for vegetable soils
in China (pH level < 6.5, Pb 臆 250 mg / kg, Cd 臆 0.3 mg / kg; Environment Quality Standard for Soil Heavy Metals
GB15168—1995, Grade II) . It suggested that contamination from heavy metals in these soils was very serious. ( 2)
Vegetables grown on the contaminated soils were rich in Pb and Cd in different plant organs. The highest levels of heavy
metals were 5.03 mg / kg for total Pb and 2.92 mg / kg for total Cd in the edible parts of garlic and three鄄colored amaranth,
respectively, which exceeded the maximum levels of the China National Food Sanitation Standards for total Pb ( GB
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14935—94, 0.2 mg / kg) and Cd (GB 15201—94, 0.05 mg / kg) . The heavy metal content of leafy vegetables, not fruit,
exceeded the China National Food Sanitation Standards for Heavy Metals. The contents of total Pb and Cd in different organs
of the vegetables were quite different and generally followed a sequence of root > stem > leaf > fruit, or root > leaf > stem >
fruit. Pb and Cd contents in leafy vegetables were generally higher than those in fruits. (3) The order of bioaccumulation
factors (BFs) of heavy metals in the two vegetable types was leafy vegetables > fruits. Based on fresh weight, the average
BFs of Pb varied within (0.7—8.4)伊10-3 for leafy vegetables and (0—0.02)伊10-3 for fruits, and those of Cd varied within
(15.4—895.2)伊10-3 for leafy vegetables and (0.04—38.1)伊10-3 for fruits, which signified that the average BFs of Pb and
Cd for leafy vegetables was greater than those for fruit vegetables. (4) The correlations were not significant between the
heavy metal content in vegetables and those in soils; however, total Pb and Cd in the edible parts of vegetables presented a
higher significant correlation level (R2 = 0.821; n = 18, R20.01 = 0.590). (5) The results of the risk assessment on vegetables
indicated that the hazard quotient (HQ) for total Pb and Cd in the edible parts of leafy vegetables were 1.70 and 3.73,
respectively, 34.00 times and 53.28 times higher than those of the fruits (0.005 and 0.070). In relation to suitability of
agricultural products in this mining area, fruits were more suitable for planting than leafy vegetables.
Key Words: vegetable; heavy metal; contamination; mining area; health risk assessment
摇 摇 土壤是人类赖以生存的自然环境和农业生产的
重要资源,但是随着经济不断发展,工业化和城市化
的进程日益加快,农田土壤和主要农产品重金属污
染问题已受到人们的普遍关注[1鄄2]。 土壤受到重金
属污染主要是由于污水灌溉、农药化肥施用、采矿、
冶炼、化工等工业三废的排放,使得城市和工业周边
农田重金属积累,影响到农产品的安全和人体的健
康[3鄄4]。 湖南省矿产资源丰富,享有有色金属之乡的
美誉。 开采有色金属使得当地经济得到迅速发展,
同时也对周边的农田带来一定的环境影响,导致重
金属在土壤中不断积累,使当地农作物生长受到影
响,也影响到居民的身体健康,土壤重金属污染越来
越严重[5鄄8]。 蔬菜是人们的常用食物,土壤中的重金
属可以通过蔬菜进入到食物链,对人体健康造成一
定的危害[9鄄11]。 研究表明,蔬菜有一定的富集重金
属能力[12鄄14],所以蔬菜的品质直接影响人们的健康。
近年来,有一些针对蔬菜品质和蔬菜中重金属含量
调查评价及对人体健康风险性评估的研究报
道[15鄄19],不同种类蔬菜及同一品种蔬菜的不同部位
对重金属元素的富集大不相同[20鄄22]。 本研究分析湘
南某矿区农田蔬菜重金属含量污染状况、评估该地
区蔬菜消费带来的健康风险,主要针对农田蔬菜中
Pb、Cd含量进行测定,并对不同种类蔬菜不同部位
重金属含量的规律及危害进行探讨,为当地蔬菜的
安全种植提供科学依据,为人们食用蔬菜提供合理
建议。
1摇 材料与方法
1.1摇 蔬菜种植及样品采集方法
研究区域位于湘南某矿区附近的一个面积大约
为 8—10 km2自然村(北纬 25毅848忆,东经 113毅807忆),
该地区重金属污染较为严重,特别是 Pb、 Cd 污
染[23],选取一块约 0.1333 公顷旱地作为实验田。 在
试验田中设置 36 个小样地,每个小样地为 2 m伊4
m。 于 2011 年 3—4 月在 36 块样地中种植 12 种春
季蔬菜(西红柿、黄瓜、南瓜、茄子、玉米、四季豆、长
豆角、辣椒、苋菜、空心菜、丝瓜、苦瓜),每种蔬菜种
植重复 3 次,所有样方随机区组排列。 春季蔬菜收
获完毕后,于 2011年 9—10月在试验田的 27块小样
地中种植 9 种秋季蔬菜(红菜苔,香菜,生菜,白菜
苔,小白菜,大白菜,大蒜,包菜,菠菜),每种蔬菜种
植重复 3 次,所有样方随机区组排列。 由于农民提
前收获,春季蔬菜中茄子和丝瓜以及秋季蔬菜中红
菜苔、香菜、小白菜、大白菜均只采集到 2 块样地中
的样品。 采样是按照梅花点方式进行的,即每个土
壤样方的中心点与 4个角度方向的等距离点各采一
个土壤样和一个蔬菜样。 用取土器采集对应蔬菜的
耕作层(0—20 cm)土壤样品,然后均匀混合装入样
品袋里。 共计采集两季蔬菜样品 57 个(其中春季蔬
菜 34个,秋季蔬菜 23个)和土壤样品 34 个(春季蔬
菜样地)。 采集到的样品分别用塑料袋封装、冷藏,
迅速带回实验室处理。
7412摇 8期 摇 摇 摇 吴燕明摇 等:湘南某矿区蔬菜中 Pb、Cd污染状况及健康风险评估 摇
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1.2摇 样品预处理方法
所有样品均于取样当日运达实验室。 将蔬菜的
根、茎、叶、果分开,用自来水洗去表层泥土,再用蒸
馏水清洗数次,以除去表面上的农药和污染物,晾干
后称鲜重;放入烘箱,在 105 益杀青 30 min,然后在
70 益下烘干至恒重后称干重。 所有蔬菜样品按不同
部位用粉碎机分别粉碎,置于塑料封口袋中保存待
测。 土壤样品经自然风干后,剔除生物残骸、植物碎
片、碎石和砾石,压碎后过 100目尼龙筛,保存备用。
1.3摇 样品分析方法
土壤中总 Pb、Cd用王水鄄高氯酸消解,蔬菜植株
各部位重金属总量采用硝酸鄄高氯酸消解[24]。 植物
样品中重金属元素的浓度用石墨炉原子吸收分光光
度计(日立 Z鄄 2000)测定(Pb、Cd 的检测限分别为
5郾 0 mg / L、0.1 mg / L),土壤样品中重金属元素的浓度
用火焰原子吸收分光光度计 (日立 Z鄄 2000)测定
(Pb、Cd的检测限分别为 0.40 mg / L、0.025 mg / L)。
所有样品均重复 3 次,同时做空白实验。 土壤样品
测定结果以风干重计,蔬菜样品测定结果则以鲜重
计,即烘干后的蔬菜中重金属含量乘以(1鄄蔬菜含水
率)。 测定过程中用国家标准物质湖南大米(GBW鄄
10045)和土壤(GBW(E)鄄 070009)进行 Pb 和 Cd 分
析的质量控制, 回收率分别为 90%—105% 和
90%—108%。
1.4摇 蔬菜中重金属健康风险评估
以食品中 Pb、Cd 限量卫生标准[25鄄26]作为蔬菜中
Pb、Cd的最大允许限量(表 1),根据不同种类蔬菜中
重金属元素含量大小来评价蔬菜重金属污染程度。
表 1摇 食品中重金属卫生标准
Table 1摇 China National Food Sanitation Standards for heavy metals
元素
Elements
标准限值 / (mg / kg鲜重)
Standard limit
标准来源
Standard sources
Pb 臆0.2 mg / kg 《食品中铅限量卫生标准》(GB 14935—94)
Cd 臆0.05 mg / kg 《食品中隔限量卫生标准》(GB 15201—94)
摇 摇 为了研究居民通过食用蔬菜而带来的健康风
险,结合矿区的实际情况,评价重金属污染的土壤周
围居民的健康风险时,并综合前人的研究成果和已
有的研究材料,通常考虑人体通过水、食物摄入和空
气吸入土壤中的污染物途径,蔬菜摄入产生的重金
属平均日摄入量[27鄄28]计算公式。 计算公式如下:
CDI蔬菜 =(C伊I伊103) / BW
C伊I =移(ci伊Di伊Fd)
式中,CDI蔬菜为重金属污染物通过蔬菜进入人体的
平均日摄入量 (mg kg-1 d-1);C 为蔬菜重金属浓度
(mg / kg);I为接触率(kg / d);BW 为体重(kg),按人
平均体重 60 kg计算;ci为某类蔬菜的重金属平均浓
度 (mg / kg);Di为每日对某类蔬菜的食用量(kg),在
中国人均蔬菜的日食用量为 0.3 kg / d[29];Fd为蔬菜
鲜重折算为干重的比例,按 0.1计算[30]。
根据美国环保局(USEPA United States Environmental
Protection Agency) [31]和世界卫生组织(WHO, World
Health Organization) [32]推荐评价有毒污染物的参考
暴露剂量 RfD,Pb、Cd的 RfD分别为 3郾 5、1.0 mg kg-1
d-1,以 HQ蔬菜表征由蔬菜摄入引起的重金属暴露风
险指数。 HQ蔬菜的计算公式如下:
HQ蔬菜 =CDI蔬菜 蛐 RfD
式中,HQ为发生某种特定有害健康效应而造成等效
死亡的终身危险度;RfD 为化学污染物在某种暴露
途径下的日参考计量(mg kg-1 d-1)。 如果 HQ蔬菜值
小于 1,说明没有明显的风险;反之,如果大于或等于
1,相关暴露人群就会有健康风险。
1.5摇 数据的分析与统计
采用 Excel和 SPSS统计软件对数据进行相关分
析和聚类分析。
2摇 结果与分析
2.1摇 蔬菜土壤和蔬菜中重金属污染状况
摇 摇 由表 2 中可知,各采样点(酸性)土壤中重金属
Pb 和 Cd 含量均超出我国土壤 域 级标准值
(GB15618—1995,pH 值 < 6. 5,Pb 臆 250 mg / kg,
Cd臆0.3 mg / kg;适用于一般农田和蔬菜地),超标率
达到 100%,可知该地区重金属污染非常严重。 根据
表 1《食品中重金属卫生标准》中重金属 Pb 和 Cd 的
标准限值可知,采集的 57个蔬菜样品中受到重金属
Pb污染的蔬菜有 30 个,如空心菜、苋菜、大白菜、大
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蒜、包菜、菠菜、香菜、生菜、小白菜、红菜苔,白菜苔
和茄子;受到重金属 Cd污染的蔬菜有 26 个,包括苋
菜、空心菜、大白菜、大蒜、包菜、生菜、菠菜、香菜、小
白菜、白菜苔、红菜苔和茄子。 显然,当地部分蔬菜
受到重金属的污染。 只有苦瓜、黄瓜、玉米、丝瓜等
果菜类蔬菜重金属含量未超过国家食品卫生标准。
表 2摇 不同种类蔬菜和土壤中重金属含量
Table 2摇 Contents of heavy metals in soils and vegetables
蔬菜类型
Vegetable types
样品数(N)
Samples
蔬菜种类
Different
vegetables
Pb / (mg / kg)
土壤
(均值依标准差)
Soil
(Mean 依SD)
蔬菜可食部位
(均值依标准差)
Edible part
(Mean依 SD)
Cd / (mg / kg)
土壤
(均值依标准差)
Soil
(Mean 依SD)
蔬菜可食部位
(均值依标准差)
Edible part
(Mean依 SD)
叶菜类(N= 29) 3 空心菜 627.5依56.4 0.51依0.07 2.8依0.5 0.20依0.10
Leaf vegetables 3 苋菜 1251.9依38.7 2.36依0.29 7.6依0.4 2.92依0.59
2 大白菜 582.2依55.6 0.75依0.13 3.4依0.9 0.42依0.03
3 大蒜 596.3依70.0 5.03依0.09 2.8依0.8 2.54依0.87
3 包菜 595.1依60.2 0.67依0.28 2.7依0.1 0.04依0.02
3 菠菜 543.6依57.0 0.97依0.19 2.8依0.7 0.51依0.05
2 香菜 1071.5依13.4 1.90依0.21 7.5依0.2 1.02依0.06
3 生菜 1077.3依16.5 1.16依0.54 7.3依0.5 0.46依0.21
2 小白菜 1049.5依50.9 0.42依0.06 7.6依0.3 0.12依0.02
2 红菜苔 1008.2依30.9 0.94依0.33 7.8依0.7 0.18依0.04
3 白菜苔 1094.2依39.7 0.78依0.24 7.8依0.6 0.24依0.09
均值 Mean 863.4依44.5 1.41依0.22 6.8依0.5 0.79依0.19
果菜类(N= 28) 3 苦瓜 534.8依50.7 0.06依0.01 2.5依0.4 0.002依0.001
Fruit vegetables 3 西红柿 1015.7依47.6 NG 7.8依0.5 0.03依0.01
3 南瓜 1063.0依5.6 0.12依0.03 6.8依0.4 0.001依0.01
3 玉米 1094.1依23.9 0.20依0.01 7.6依0.4 0.0003依0.01
3 黄瓜 1116.0依33.1 NG 7.7依0.1 0.004依0.001
2 丝瓜 582.6依11.2 0.01依0.001 3.1依0.4 0.002依0.001
3 辣椒 539.4依65.2 0.06依0.01 2.3依0.8 0.05依0.04
2 茄子 1115.4依16.4 0.43依0.001 7.6依0.3 0.29依0.03
3 四季豆 576.9依55.5 NG 13.2依18.2 0.01依0.02
3 长豆角 561.1依19.4 0.07依0.01 3.5依0.6 0.01依0.01
均值 Mean 819.9依32.9 0.10依0.08 6.2依2.2 0.04依0.01
摇 摇 NG为未检出
摇 摇 根据对各种蔬菜可食部位 Pb 浓度的均值(表
2)进行层级聚类分析(图 1),可将蔬菜分为 4 类:大
蒜、香菜和苋菜归为玉类,其 Pb 浓度最高;包菜、白
菜苔、大白菜、空心菜、茄子和小白菜等蔬菜的 Pb 浓
度次之,为域类;菠菜、生菜、红菜苔、划为芋类;四季
豆、长豆角、黄瓜、丝瓜、苦瓜、南瓜、玉米、西红柿、辣
椒等蔬菜 Pb 浓度较低,划为郁类。 同理,根据蔬菜
Cd浓度均值(表 2)进行层级聚类分析(图 1),可将
蔬菜分为 3 类:大蒜和苋菜归为玉类,香菜为域类,
大白菜、生菜、菠菜、小白菜、白菜苔、红菜苔、四季
豆、长豆角、黄瓜、丝瓜、苦瓜、南瓜、玉米、西红柿、辣
椒、茄子等划为芋类。 由此可知,在矿区种植蔬菜时
应选择重金属 Pb 和 Cd 浓度较低的蔬菜品种,比如
长豆角、四季豆、丝瓜、玉米、黄瓜、辣椒等果菜类蔬
菜,即使是在重金属 Pb 和 Cd 浓度相对较高的土壤
上种植这些蔬菜,其可食部位也没有超标。
2.2摇 不同蔬菜种类各部位重金属含量
如表 3可知,叶菜类蔬菜中根和茎叶部位 Pb 含
量范围分别为 3.18—28.47、0.42—5.03 mg / kg,平均
含量分别为 11.73、1.41 mg / kg;Cd 含量范围分别为
0. 08—5. 95、 0. 04—2. 92 mg / kg,平均含量分别为
1郾 58、0.79 mg / kg。 果菜类蔬菜中根、茎、叶、果部位
Pb含量分别为 2.71—13.88、0.22—2.02、0.02—4.77、
NG—0.43,平均含量分别为 6.36、0.86、1.30、0.10;Cd
含量范围分别为 0. 09—1. 37、 0. 04—0. 32、 0. 01—
0郾 86、0.0003—0.29 mg / kg,平均含量分别为 0.56、0.19、
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图 1摇 基于不同蔬菜重金属 Pb和 Cd浓度均值的聚类分析结果
Fig.1摇 Cluster analysis based on mean concentrations of Pb and Cd in different vegetables
表 3摇 不同蔬菜种类各部位重金属含量
Table 3摇 Contents of heavy metals in different organs of different vegetable types
蔬菜类型
Vegetable
types
蔬菜部位
Different
parts
Pb / (mg / kg)
范围
Range
几何均值
Geometric
mean
中值
Median
平均值
依标准差
Mean 依SD
Cd / (mg / kg)
范围
Range
几何均值
Geometric
mean
中值
Median
平均值
依标准差
Mean 依SD
叶菜类(N= 29) 根 3.18—28.47 11.72 11.73 11.73依2.85 0.08—5.95 1.55 1.56 1.58依0.05
(Leaf vegetables) 可食部位 0.42—5.03 1.38 1.40 1.41依0.22 0.04—2.92 0.77 0.75 0.79依0.07
果菜类 根 2.71—13.88 6.27 6.35 6.36依2.42 0.09—1.37 0.55 0.56 0.56依0.02
(N= 28) 茎 0.22—2.02 0.85 0.85 0.86依0.36 0.04—0.32 0.19 0.18 0.19依0.02
(Fruit 叶 0.02—4.77 1.30 1.28 1.30依0.71 0.01—0.86 0.08 0.09 0.09依0.02
vegetables) 可食部位 NG—0.43 0.097 0.098 0.10依0.08 0.0003—0.29 0.03 0.04 0.04依0.01
摇 摇 NG为未检出; SD是标准差
0.09、0.04 mg / kg。 显然,同种蔬菜不同部位重金属
含量不同。 综上所述,蔬菜中重金属含量顺序一般
是根>茎>叶>果,或者根>叶>茎>果。
不同蔬菜中同种重金属含量也不同。 蔬菜可食
部位重金属 Pb、Cd 含量顺序为叶菜类>果菜类,叶
菜类更容易富集重金属 Pb、Cd,这与其他研究结果
类似[33]。
3摇 讨论
3.1摇 不同蔬菜品种对重金属的富集能力分析
本文采用富集系数(即蔬菜可食部位中某污染
物含量与土壤中该污染物含量的比值)来评价蔬菜
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对重金属的富集能力[34鄄35]。 一般来说,蔬菜对重金
属的富集系数越小,表明其吸收重金属的能力越差,
抗土壤重金属污染的能力较强。表4表示,蔬菜对
表 4摇 不同种类蔬菜中重金属的富集系数
Table 4 摇 Bioaccumulation factors of heavy metals in different
vegetable types
蔬菜类型
Vegetable types
样品数
Samples
蔬菜种类
Vegetable
重金属的富集系数
Bioaccumulation
factors of heavy metals
Pb Cd
叶菜类(N= 29) 3 空心菜 0.0008 0.0719
Leaf vegetables 3 苋菜 0.0019 0.3817
2 大白菜 0.0013 0.0228
3 大蒜 0.0084 0.8952
3 包菜 0.0011 0.0132
3 菠菜 0.0018 0.1843
2 香菜 0.0018 0.1368
3 生菜 0.0011 0.0633
2 小白菜 0.0004 0.0154
2 红菜苔 0.0009 0.0234
3 白菜苔 0.0007 0.0305
平均值 0.0018 0.1671
果菜类(N= 28) 3 苦瓜 0.0001 0.0008
Fruit vegetables 3 西红柿 0.0000 0.0036
3 南瓜 0.0001 0.0002
3 玉米 0.0002 0.00004
3 黄瓜 0.0000 0.0005
2 丝瓜 0.00002 0.0007
3 辣椒 0.0001 0.0217
2 茄子 0.0004 0.0381
3 四季豆 0.0000 0.0009
3 长豆角 0.0001 0.0029
平均值 0.0001 0.0070
Pb的富集系数在 0—0.0084之间,对 Cd的富集系数
在 0—0.8952之间。 大蒜对 Pb 和 Cd 的富集系数最
高,分别为 0.0084 和 0.8952;黄瓜、西红柿和四季豆
等果菜类的富集系数最小,几乎为 0。 2 类蔬菜中重
金属 Pb、Cd富集系数的顺序相同,叶菜类>果菜类,
与图 1分析结果一致。 另外,2 类蔬菜对重金属 Pb、
Cd的富集能力大小依次为 Cd > Pb,这与林君锋等
的研究结果类似[36]。
3.2摇 蔬菜中重金属与土壤中重金属相关性分析
表 5表明,土壤中 Pb 与 Cd,土壤中 Pb 与蔬菜
中 Pb、Cd 之间均呈正相关;另外,蔬菜中重金属 Pb
和 Cd之间存在极显著正相关性,说明它们之间具有
同源关系或复合污染。 此结论与朱书法等关于土壤
与蔬菜中重金属 Pb 含量相关性的研究结果
类似[37]。
表 5摇 蔬菜重金属与土壤重金属相关关系
Table 5 摇 Correlations between the contents of heavy metals in
vegetables and those in soils
项目 Item Pb土 Cd土 Pb菜 Cd菜
Pb土soil 1 0.278(n= 21) 0.305(n= 18) 0.180(n= 21)
Cd土soil 1 0.138(n= 18) -0.032(n= 21)
Pb菜vegetable 1 0.906**(n= 18)
Cd菜vegetable 1
摇 摇 采用 Pearson相关分析,双侧检验,**表示 P < 0.01,*表示 P
< 0.05; 土: Soil; 菜: Vegetable
3.3摇 蔬菜中重金属的健康风险评估
根据 USEPA[31]和 WHO[32]推荐的参考暴露剂量
(RfD),当人体平均日摄入量 ( CDI)超出 RfD,即
HQ蔬菜> 1时,表明污染物可引起人体的健康风险;
HQ蔬菜值越大,表明该污染物对人体健康风险越大。
表 6表示,对果菜类蔬菜而言,Pb 和 Cd 的日摄入量
(CDI)均小于 USEPA的日参考暴露剂量 RfD,Pb 和
Cd暴露风险指数分别为 0.005 和 0.07,HQ蔬菜 < 1。
对叶菜类蔬菜而言,Pb和 Cd的日摄入量(CDI)均大
于 USEPA的日参考暴露剂量 RfD,Pb 和 Cd 暴露风
险指数分别为 1.70和 3.73,HQ蔬菜> 1。 显然,食用叶
菜类的重金属健康风险较高,食用果菜类蔬菜的重
金属健康风险较低。 此结果与杨胜香等关于蔬菜重
金属健康风险评价的类似研究结论相同[38]。 根据
本研究区域蔬菜和农田环境质量现状污染水平,重
金属 Pb和 Cd通过蔬菜途径对当地居民带来的健康
风险很高,可能给人体健康带来潜在危害。 应该对
研究区域居民食用的蔬菜予以关注,建议在当地种
植一些食用部位 Pb和 Cd含量较低的果菜类蔬菜。
4摇 结论
(1)湘南某矿区附近土壤中 Pb 和 Cd 均超出国
家土壤域级标准值,而且苋菜、空心菜、大蒜、生菜、
白菜苔、红菜苔等叶菜类蔬菜中 Pb 和 Cd 含量超过
国家食品卫生标准限值,叶菜类蔬菜 Pb 和 Cd 浓度
高于果菜类蔬菜。 建议在当地种植一些苦瓜、黄瓜、
玉米、丝瓜等未超过国家食品卫生标准的果菜类
蔬菜。
1512摇 8期 摇 摇 摇 吴燕明摇 等:湘南某矿区蔬菜中 Pb、Cd污染状况及健康风险评估 摇
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表 6摇 食用蔬菜的重金属摄入量及健康风险
Table 6摇 Intake and health risk of heavy metal through vegetables consumption
蔬菜类型
Vegetable types
重金属
Heavy metals
CDI / (mg kg-1 d-1)
Concentration daily intake
RfD / (mg kg-1 d-1)
Reference dose
HQ
Health quotient
叶菜类 Leaf vegetables Pb 5.94 3.5 1.70
Cd 3.73 1.0 3.73
果菜类 Fruit vegetables Pb 0.02 3.5 0.005
Cd 0.07 1.0 0.070
摇 摇 (2)同种蔬菜不同部位重金属含量不同,顺序一
般为根>茎>叶>果,或者根>叶>茎>果。 不同蔬菜同
种重金属含量也不同,顺序一般为叶菜类>果菜类。
(3)2类蔬菜中 Pb、Cd的富集系数顺序为:叶菜
类>果菜类;其中大蒜的富集系数最大,黄瓜和玉米
的最小。 2类蔬菜对 Pb、Cd 的富集能力大小顺序为
Cd > Pb。
(4)蔬菜中 Pb 和 Cd 之间存在极显著正相关
性,说明它们之间具有同源关系或复合污染。
(5)通过计算蔬菜中重金属健康风险可知,叶菜
类蔬菜的 Pb 和 Cd 的 HQ蔬菜值大于 1,具有健康风
险;而果菜类蔬菜的 Pb和 Cd 均小于 1,不存在健康
风险。 Pb和 Cd通过叶菜类蔬菜途径对当地居民的
健康风险较高。
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4512 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
粤悦栽粤 耘悦韵蕴韵郧陨悦粤 杂陨晕陨悦粤 灾燥造援猿源袁晕燥援愿 粤责则援袁圆园员源渊杂藻皂蚤皂燥灶贼澡造赠冤
悦韵晕栽耘晕栽杂
云则燥灶贼蚤藻则泽 葬灶凿 悦燥皂责则藻澡藻灶泽蚤增藻 砸藻增蚤藻憎
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粤怎贼藻糟燥造燥早赠 驭 云怎灶凿葬皂藻灶贼葬造泽
孕澡燥贼燥泽赠灶贼澡藻贼蚤糟 则藻泽责燥灶泽藻泽 贼燥 糟澡葬灶早藻泽 蚤灶 悦韵圆 糟燥灶糟藻灶贼则葬贼蚤燥灶 葬灶凿 泽燥蚤造 皂燥蚤泽贼怎则藻 蚤灶 造藻葬增藻泽 燥枣 杂藻糟怎则蚤灶藻早葬 泽怎枣枣则怎贼蚤糟燥泽葬 枣则燥皂 泽澡藻造造 则蚤凿早藻
蚤泽造葬灶凿泽 蚤灶 贼澡藻 再藻造造燥憎 砸蚤增藻则 阅藻造贼葬袁 悦澡蚤灶葬 在匀粤晕郧 杂澡怎赠燥灶早袁 载陨粤 允蚤葬灶早遭葬燥袁 在匀粤晕郧 郧怎葬灶早糟葬灶袁 藻贼 葬造 渊员怨猿苑冤噎噎噎噎噎噎噎
匝怎葬灶贼蚤贼蚤藻泽 葬灶凿 泽责藻糟贼则葬造 糟澡葬则葬糟贼藻则蚤泽贼蚤糟泽 燥枣 阅韵酝 则藻造藻葬泽藻凿 枣则燥皂 造藻葬枣 葬灶凿 造蚤贼贼藻则枣葬造造 蚤灶 悦葬泽贼葬灶燥责泽蚤泽 糟葬则造藻泽蚤蚤 枣燥则藻泽贼 葬灶凿 悦怎灶灶蚤灶早澡葬皂蚤葬
造葬灶糟藻燥造葬贼葬 责造葬灶贼葬贼蚤燥灶 运粤晕郧 郧藻灶造蚤袁 再粤晕郧 再怎泽澡藻灶早袁 杂陨 再燥怎贼葬燥袁 藻贼 葬造 渊员怨源远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
杂藻葬泽燥灶葬造 凿赠灶葬皂蚤糟泽 燥枣 造藻葬枣 葬则藻葬 蚤灶凿藻曾 怎泽蚤灶早 凿蚤枣枣藻则藻灶贼 皂藻贼澡燥凿泽 蚤灶 贼澡藻 运燥则藻葬灶 责蚤灶藻 责造葬灶贼葬贼蚤燥灶
宰粤晕郧 月葬燥择蚤袁 蕴陨哉 在澡蚤造蚤袁 匝陨 再怎躁蚤葬燥袁 藻贼 葬造 渊员怨缘远冤
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陨灶枣造怎藻灶糟藻 燥枣 藻灶增蚤则燥灶皂藻灶贼葬造 糟澡葬灶早藻泽 燥灶 泽贼燥蚤糟澡蚤燥皂藻贼则蚤糟 贼则葬蚤贼泽 燥枣 灶蚤贼则燥早藻灶 葬灶凿 责澡燥泽责澡燥则怎泽 枣燥则 蕴葬则蚤曾 早皂藻造蚤灶蚤蚤 贼则藻藻泽
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杂燥蚤造 憎葬贼藻则 蚤灶 凿藻藻责 造葬赠藻则泽 怎灶凿藻则 凿蚤枣枣藻则藻灶贼 造葬灶凿 怎泽藻 责葬贼贼藻则灶泽 燥灶 贼澡藻 蕴燥藻泽泽 栽葬遭造藻造葬灶凿 悦匀耘晕郧 蕴蚤责蚤灶早袁 蕴陨哉 宰藻灶扎澡葬燥袁 蕴陨 在澡蚤 渊员怨苑缘冤噎
宰葬贼藻则 责葬则葬皂藻贼藻则泽 燥枣 贼澡藻 遭则葬灶糟澡 燥枣 蕴葬则则藻葬 贼则蚤凿藻灶贼葬贼葬 怎灶凿藻则 凿蚤枣枣藻则藻灶贼 泽燥蚤造 凿则燥怎早澡贼 泽贼则藻泽泽
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耘枣枣藻糟贼泽 燥枣 泽澡葬凿蚤灶早 贼则藻葬贼皂藻灶贼泽 燥灶 责澡燥贼燥泽赠灶贼澡藻贼蚤糟 糟澡葬则葬糟贼藻则蚤泽贼蚤糟泽 燥枣 允怎灶蚤责藻则怎泽 泽葬遭蚤灶葬 粤灶贼援 泽藻藻凿造蚤灶早泽
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栽澡藻 凿赠灶葬皂蚤糟泽 葬灶凿 凿藻贼藻则皂蚤灶葬灶贼泽 燥枣 责燥责怎造葬贼蚤燥灶 泽蚤扎藻 葬灶凿 泽责葬贼蚤葬造 凿蚤泽贼则蚤遭怎贼蚤燥灶 燥枣 悦燥皂皂燥灶 悦则葬灶藻泽 憎蚤灶贼藻则蚤灶早 蚤灶 孕燥赠葬灶早 蕴葬噪藻
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圆苑员圆 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 猿源卷摇
叶生态学报曳圆园员源年征订启事
叶生态学报曳是由中国科学技术协会主管袁中国生态学学会尧中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊袁创刊于 员怨愿员年袁报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果遥 坚持野百花齐放袁百家
争鸣冶的方针袁依靠和团结广大生态学科研工作者袁探索生态学奥秘袁为生态学基础理论研究搭建交流平台袁
促进生态学研究深入发展袁为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务尧为国民经济建设和发展服务遥
叶生态学报曳主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果遥 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章曰研究简报曰生态学新理论尧新方法尧新技术介绍曰新书评价和
学术尧科研动态及开放实验室介绍等遥
叶生态学报曳为半月刊袁大 员远开本袁圆愿园页袁国内定价 怨园元 辕册袁全年定价 圆员远园元遥
国内邮发代号院愿圆鄄苑袁国外邮发代号院酝远苑园
标准刊号院陨杂杂晕 员园园园鄄园怨猿猿摇 摇 悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝
全国各地邮局均可订阅袁也可直接与编辑部联系购买遥 欢迎广大科技工作者尧科研单位尧高等院校尧图书
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通讯地址院 员园园园愿缘 北京海淀区双清路 员愿号摇 电摇 摇 话院 渊园员园冤远圆怨源员园怨怨曰 远圆愿源猿猿远圆
耘鄄皂葬蚤造院 泽澡藻灶早贼葬蚤曾怎藻遭葬燥岳 则糟藻藻泽援葬糟援糟灶摇 网摇 摇 址院 憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶
本期责任副主编摇 杨永兴摇 摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报渊杂匀耘晕郧栽粤陨摇 载哉耘月粤韵冤渊半月刊摇 员怨愿员年 猿月创刊冤
第 猿源卷摇 第 愿期摇 渊圆园员源年 源月冤
粤悦栽粤 耘悦韵蕴韵郧陨悦粤 杂陨晕陨悦粤摇渊杂藻皂蚤皂燥灶贼澡造赠袁杂贼葬则贼藻凿 蚤灶 员怨愿员冤摇灾燥造郾 猿源摇 晕燥郾 愿 渊粤责则蚤造袁 圆园员源冤
编摇 摇 辑摇 叶生态学报曳编辑部
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主摇 摇 编摇 王如松
主摇 摇 管摇 中国科学技术协会
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