全 文 :
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
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摇 摇 第 猿源卷 第 员员期摇 摇 圆园员源年 远月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
土壤大孔隙流研究现状与发展趋势 高朝侠袁徐学选袁赵娇娜袁等 渊圆愿园员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
能源基地生态修复
我国大型煤炭基地建设的生态恢复技术研究综述 吴摇 钢袁魏摇 东袁周政达袁等 渊圆愿员圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
国家大型煤电基地生态环境监测技术体系研究要要要以内蒙古锡林郭勒盟煤电基地为例
魏摇 东袁全摇 元袁王辰星袁等 渊圆愿圆员冤
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基于 阅孕杂陨砸模型的国家大型煤电基地生态效应评估指标体系 周政达袁王辰星袁付摇 晓袁等 渊圆愿猿园冤噎噎噎噎
西部干旱区煤炭开采环境影响研究 雷少刚袁卞正富 渊圆愿猿苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
露天煤矿区生态风险受体分析要要要以内蒙古平庄西露天煤矿为例 高摇 雅袁陆兆华袁魏振宽袁等 渊圆愿源源冤噎噎噎
草原区矿产开发对景观格局和初级生产力的影响要要要以黑岱沟露天煤矿为例
康萨如拉袁牛建明袁张摇 庆袁等 渊圆愿缘缘冤
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三七对土壤中镉尧铬尧铜尧铅的累积特征及健康风险评价 林龙勇袁阎秀兰袁廖晓勇袁等 渊圆愿远愿冤噎噎噎噎噎噎噎
某焦化场地土壤中多环芳烃分布的三维空间插值研究 刘摇 庚袁毕如田袁权摇 腾袁等 渊圆愿苑远冤噎噎噎噎噎噎噎噎
个体与基础生态
杉木人工混交林对土壤铝毒害的缓解作用 雷摇 波袁刘 摇 彬袁罗承德袁等 渊圆愿愿源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于 啄员缘晕稳定同位素分析的人工防护林大型土壤动物营养级研究 张淑花袁张雪萍 渊圆愿怨圆冤噎噎噎噎噎噎噎
铅镉抗性菌株 允月员员强化植物对污染土壤中铅镉的吸收 金忠民袁沙摇 伟袁刘丽杰袁等 渊圆怨园园冤噎噎噎噎噎噎噎
陕北地区石油污染土壤中不动杆菌属的筛选尧鉴定及降解性能 王摇 虎袁吴玲玲袁周立辉袁等 渊圆怨园苑冤噎噎噎噎
祁连山高山植物根际土放线菌生物多样性 马爱爱袁徐世健袁敏玉霞袁等 渊圆怨员远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
新疆沙冬青 粤酝和 阅杂耘真菌的空间分布 姜摇 桥袁贺学礼袁陈伟燕袁等 渊圆怨圆怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
聚糠萘水剂对不同积温带玉米花后叶片氮同化的影响 高摇 娇袁董志强袁徐田军袁等 渊圆怨猿愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
内蒙古河套灌区玉米与向日葵霜冻的关键温度 王海梅袁侯摇 琼袁云文丽袁等 渊圆怨源愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
四种类型栓皮栎栲胶含量 尹艺凝袁张文辉袁何景峰袁等 渊圆怨缘源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
食物胁迫对翅二型丽斗蟋飞行肌和繁殖发育的影响 吴红军袁赵吕权袁曾摇 杨袁等 渊圆怨远猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
颜色对梨小食心虫产卵选择性的影响 杨小凡袁马春森袁范摇 凡袁等 渊圆怨苑员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
缓释单萜类挥发物对落叶松毛虫行为及落叶松主要防御蛋白的影响 林摇 健袁刘文波袁孟昭军袁等 渊圆怨苑愿冤噎噎
种群尧群落和生态系统
黄土丘陵沟壑区不同植被恢复格局下土壤微生物群落结构 胡婵娟 袁郭摇 雷 袁刘国华 渊圆怨愿远冤噎噎噎噎噎噎
刺参池塘底质微生物群落功能多样性的季节变化 闫法军袁田相利袁董双林袁等 渊圆怨怨远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于 阅郧郧耘技术的茯砖茶发花过程细菌群变化分析 刘石泉袁胡治远袁赵运林 渊猿园园苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
景观尧区域和全球生态
中国区域间隐含碳排放转移 刘红光袁范晓梅 渊猿园员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
西南地区退耕还林工程主要林分 缘园年碳汇潜力 姚摇 平袁 陈先刚袁周永锋袁等 渊猿园圆缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
青海湖流域草地植被动态变化趋势下的物候时空特征 李广泳袁李小雁袁赵国琴袁等 渊猿园猿愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
黑龙江省温带森林火灾碳排放的计量估算 魏书精袁罗碧珍袁孙摇 龙袁等 渊猿园源愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
三峡库区森林植被气候生产力模拟 潘摇 磊袁肖文发袁唐万鹏袁等 渊猿园远源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
三峡水库支流拟多甲藻水华的形成机制 朱爱民袁李嗣新袁胡摇 俊袁等 渊猿园苑员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
流域库坝工程开发的生物多样性敏感度分区 李亦秋袁鲁春霞袁邓摇 欧袁等 渊猿园愿员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
城乡与社会生态
基于集对分析的京津冀区域可持续发展协调能力评价 檀菲菲袁张摇 萌袁李浩然袁等 渊猿园怨园冤噎噎噎噎噎噎噎噎
江西省自然保护区发展布局空缺分析 黄志强袁陆摇 林袁 戴年华袁等 渊猿园怨怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
鄱阳湖生态经济区生态经济指数评价 黄和平袁彭小琳 袁孔凡斌袁等 渊猿员园苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于有害干扰的中国省域森林生态安全评价 刘心竹袁米摇 锋袁张摇 爽袁等 渊猿员员缘冤噎噎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猿圆愿鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢猿缘鄢圆园员源鄄园远
室室室室室室室室室室室室室室
封面图说院 三峡库区森林植被要要要三峡地区属亚热带区域袁山高坡陡尧地形复杂尧物种丰富袁森林是其最重要的自然资源之一袁
其面积占到库区总面积的 猿苑豫左右袁库区内现有森林可初步分为 圆 个植被型组袁愿 个植被型袁员愿 个群系组袁源源 个群
系袁员园圆个群丛袁主要树种有马尾松尧杉树尧柏树等袁低海拔处多为落叶阔叶林尧常绿阔叶林袁较高海拔分布有针阔混交
林尧针叶混交林尧灌木林等袁人工林主要有经济林尧竹林等遥 对三峡库区森林气候生产力进行模拟袁分析库区森林植
被的生产力并进行预测袁可以为三峡库区的生态建设决策提供科学依据遥
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 11 期
2014年 6月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.11
Jun.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家自然科学基金(40801205);中国科学院地理科学与资源研究所优秀青年人才基金项目(2012RC203)
收稿日期:2013鄄07鄄26; 摇 摇 网络出版日期:2014鄄03鄄07
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: yanxl@ igsnrr.ac.cn
DOI: 10.5846 / stxb201307261958
林龙勇,阎秀兰,廖晓勇,张玉秀.三七对土壤中镉、铬、铜、铅的累积特征及健康风险评价.生态学报,2014,34(11):2868鄄2875.
Lin L Y, Yan X L, Liao X Y, Zhang Y X.Accumulation of soil Cd, Cr, Cu, Pb by Panax notoginseng and its associated health risk.Acta Ecologica Sinica,
2014,34(11):2868鄄2875.
三七对土壤中镉、铬、铜、铅的累积特征及健康风险评价
林龙勇1,2,阎秀兰2,*,廖晓勇2,张玉秀1
(1. 中国矿业大学(北京) 化学与环境工程学院, 北京摇 100083;
2. 中国科学院地理科学与资源研究所 场地污染评估与修复中关村开放实验室, 北京摇 100101)
摘要:我国传统珍贵草本药用植物三七 Panax notoginseng (Burk.) F. H. Chen重金属污染问题已引起广泛关注,但相关研究却
非常有限。 调查了三七种植区土壤重金属污染状况,揭示了三七对土壤中重金属的吸收转运规律及其健康风险。 结果表明,
三七种植区土壤镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)的超标率分别为 75%、38%、50%,污染程度分布表现为丘北县>文山县>砚山县>马关
县;种植区三七存在较为严重的 Cd、Cr、铅(Pb)污染,其不同部位的超标率范围分别为 81%—100%、75%—100%、25%—63%;
三七具有较强的 Cd富集能力及 Cd、Cu 转运能力;三七不同部位 Pb、Cd、Cr、Cu 对人体的摄入风险贡献依次为 13. 46%—
46郾 40%、8.67%—24.67%、1.90%—14.40%、0.38%—0.79%,其中主根中 Cd、Cr、Cu对人体的健康风险与土壤中相应的重金属浓
度呈线性正相关。 研究可为解决三七种植区,乃至其他中草药种植区的重金属污染问题提供重要的科学依据。
关键词:三七;重金属;土壤;富集;转运;健康风险
Accumulation of soil Cd, Cr, Cu, Pb by Panax notoginseng and its associated
health risk
LIN Longyong1,2, YAN Xiulan2,*, LIAO Xiaoyong2, ZHANG Yuxiu1
1 School of Chemical & Environmental Engineering, China University of Mining & Technology, Beijing 100083, China
2 Zhongguancun Science Park Open Lab of Land Contamination Assessment and Remediation, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources
Research, Chinese Academy of Science, Beijing 100101, China
Abstract: Panax notoginseng is a traditional valuable Chinese medicine plant that can be used for the treatment of
cardiovascular diseases, inflammation, trauma, and hemorrhage. In recent years, the heavy metal pollution problem of P.
notoginseng has attracted widely attention, however studies on this regard are limited. In this study, the heavy metal
pollution of P. notoginseng and soil in Wenshan (Yunnan, China) was investigated; the bioaccumulation and transfer of
heavy metal in P. notoginseng was revealed; and the associated health risk was evaluated. Concentrations of Cd, Cr and Cu
in soil samples fell in the ranges of 0.13—1.87 mg / kg, 71.35—273.73 mg / kg and 13.96—86.16 mg / kg, respectively. Cd
concentrations in 75%, Cr concentrations in 38%, and Cu concentrations in 50% of the soil samples exceeded the
Environmental Quality Standard (GB15618—1995), indicating that serious pollution existed in P. notoginseng planting
area. Shapiro鄄Wilk test revealed that concentrations of soil Cd, Cr and Cr were not normally distributed (The P values of
Cd, Cr and Cu were 0.004, 0.02 and 0.03, respectively, which were lower than 1), indicating that human activities had
caused skewed probability distribution. Nemerow index analysis indicated that the magnitude of pollution followed the order
of, from high to low, Qiubei, Wenshan, Yanshan and Maguan county. The concentrations of Cd, Cr and Pb in
P.notoginseng were 0.23—5.50 mg / kg, 0—30.57 mg / kg and 0.12—27.45 mg / kg, respectively. and approximately 81%—
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100%, 75%—100%, and 25%—63% of the herb samples exceeded the Green Standards of Medicinal Plants and
Preparations for Foreign Trade and Economy ( WM / T2—2004) or NSF International Draft Standard ( 173—2001).
Bioaccumulation factors (BCF) of Cd, Cr, Cu and Pb were 1. 51—4.01, 0. 01—0.11, 0. 13—0.37 and 0. 11—0. 37,
respectively in different part of P. notoginseng. Transfer factors (TF) of Cd, Cr, Cu and Pb were 1.23, 0.41, 1.14 and
3郾 61, respectively in P. notoginseng. Different parts of P. notoginseng accounted for 13.46%—46.40%, 8.67%—24.67%
and 1.90%—14.40%, respectively, of the ingestion rates with ADI (Allowable Daily Intake) . The correlation coefficient
between heavy metal concentration in soil and the percent of main root ingestion rates with ADI were 0. 841** ( Cd),
0郾 789**(Cr) and 0.753**(Cu) (The double鄄asterisk is used to represent P < 0.01), respectively. This means that the
health risk of Cd, Cr and Cu in the main root of the herb increased with the increasing metal concentrations. In conclusion,
heavy metal pollution of soil and P. notoginseng in the planting area of Wenshan should not be neglected, and effective
measures should be adopted to reduce heavy metal accumulation in the herb and human health risks.
Key Words: Panax notoginseng; heavy metal; soil; bioaccumulation; transfer; health risk
摇 摇 三七 Panax notoginseng (Burk.) F. H. Chen 是
我国传统珍贵药用植物,对心血管系统、血液系统、
免疫系统、中枢神经系统等均具有重要疗效[1]。
三七起源于 2500万年前第三纪古热带残遗植物,生
理生态上对环境适应能力很低,仅局限于北纬 23.5毅
附近的中高海拔地区,主要分布于我国云南文山州
境内[2]。 云南文山州种植三七历史迄今已有 400 余
年,年产量达 900万 kg,约占全世界三七市场的 90%
以上,是中国乃至世界著名的“三七之乡冶。
土壤重金属污染是我国环境污染中面积最广,
危害最大的环境问题之一[3]。 环境保护部曾对 3.6
万 hm2的基本农田保护区进行土壤重金属调查,发
现超标率达 12.1%[4]。 目前,珠江三角洲约有 40%
的农田菜地土壤存在重金属污染,西江流域的土壤
重金属污染甚至已达 60%—70%,农田重金属污染
问题已引起人们的广泛关注[5]。 云南文山州作为我
国重要的矿区,富含锌、铜、锡、砷等(非)金属矿,土
壤重金属背景值相对较高[6鄄7]。 近年来,随着采矿区
域的无序扩张以及含重金属农药的大量使用,三七
种植区土壤重金属污染问题日益严重,已对三七药
品安全及国际贸易产生了严重威胁[8]。
目前,三七研究主要集中于药用活性领域,其重
金属污染研究仍处于起步阶段[2,9]。 江滨等首次提
出三七中的重金属主要来源于附着在表面的浮
土[10]。 郝南明等和冯光泉等通过野外调查发现,
三七中砷、镉等污染可能主要来源于其特殊的重金
属吸收、累积机制[8,11]。 Yan等通过多年长期定位实
验,揭示了砷在土壤鄄三七系统内的迁移和转化规
律,并评估了三七砷污染对人体的健康风险[12]。 然
而目前对于三七中其他重金属的吸收、累积规律及
其对人体的健康风险仍然缺乏有效研究,三七重金
属污染研究滞后将阻碍相关控制技术的发展。
本研究通过调查云南文山三七种植区土壤及
三七中的重金属污染现状,揭示三七中 Cd、Cr、Cu、
Pb等重金属的的吸收和累积规律,并评估其对人体
的健康风险,以期为有效解决三七重金属污染问题、
保障三七药物安全提供科学依据。
1摇 材料与方法
1.1摇 样品采集和前处理
云南文山州三七种植区海拔约为 1000—1800
m,土壤为疏松红壤或棕红壤,环境温暖而阴湿,年平
均气温 12.8—18.1 益。 随机选取 16 个典型三七种
植地块,在每个地块随机采集三七样品 10—15 株,
同时采集相对应的表层土壤(0—20 cm)。 取样点以
GPS精确定位,具体采样点分布见图 1。 新鲜三七采
集后用自来水冲洗干净,洗去根部泥土,并用细毛刷
清洗,再用去离子水冲洗。 将三七植株分成主根、须
根、茎、叶等不同部位,105 益下杀青处理 30 min,然
后于 60 益条件下烘干 24 h至恒重,烘干后的三七样
品经玛瑙研钵磨碎后置于封口袋中保存。 将土壤样
品自然风干后,剔除样品中植物根系、有机残渣以及
可见侵入体,用木质工具碾碎并用玛瑙研钵研磨,分
别过 20 目和 100 目尼龙筛,待测。
1.2摇 分析方法
土壤 样 品 采 用 美 国 国 家 环 保 局 推 荐 的
9682摇 11期 摇 摇 摇 林龙勇摇 等:三七对土壤中镉、铬、铜、铅的累积特征及健康风险评价 摇
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图 1摇 云南文山三七种植区调查点分布示意图
Fig. 1 摇 Sampling sites in P. notoginseng planting area in
Wenshan county, Yunnan Province
USEPA3050B 方法消煮待测[13],植物样品采用
HNO3鄄HClO4法消煮[14]。 用电感耦合等离子发射光
谱法(ICP鄄OES)测定待测液中的 Cd、Cr、Cu、Pb 4 种
重金属含量。 分析过程所用试剂均为优级纯,土壤
样品和植物样品的分析过程中分别采用国家标准参
比物质(土壤:GBW07404;植物:GBW07603)进行分
析质量控制,标样测定结果均在参比物质允许误差
范围内。
1.3摇 数据处理
数据采用 Microsoft Excel 2003 及 SPSS 12.0 for
Windows软件进行统计分析。
(1)土壤重金属污染评估
摇 摇 本研究以综合污染指数法为评价模式[15],用
《土壤环境质量标准》 (GB 15618—1995)的土壤重
金属二级标准对文山州三七种植区土壤 Cd、Cr、Cu、
Pb环境质量进行评价。
综合污染指数法
P综合 = [P2max + P2ave] / 2
式中,P综合为 Nemerow 综合污染指数,Pmax为单项污
染指数最高值, Pave为各单项污染指数的算术平均
值。 P综合<0.7 表示清洁,在 0.7—1 之间为警戒限,
在 1—2 间属轻度污染,在 2—3 范围属中度污染,
P综合>3为重度污染。
(2)人体健康风险评估:根据样品中 Cd、Cr、Cu、
Pb含量的测定结果,参照 1993 年 FAO / WHO 规定
的 Cd、 Cu、 Pb 每日允许摄入量 ( allowable daily
intake, ADI)60、12000、214 滋g / d以及中国营养学会
Cr安全摄入量最大值 200 滋g / d(以体重 60 kg 计),
并考虑医学上推荐的三七每日的最大摄入剂量 10
g,评估人体对三七的摄入量的风险。
日摄入量(滋g / d)=三七中重金属浓度(滋g / g) 伊三七
摄入量(g / d)
日摄入量占 ADI百分比(%)= 每日摄入量(滋g / d) /
ADI值(滋g / d)
2摇 结果与讨论
2.1摇 三七种植区土壤存在较为严重的重金属污染
问题
三七种植区土壤重金属含量及分布见表 1。 由
《土壤环境质量标准》 (GB 15618—1995)的土壤重
金属二级标准可知,三七种植区存在较为严重的土
表 1摇 土壤中重金属 Cd、Cr、Cu、Pb浓度(n= 16) / (mg / kg)
Table 1摇 Concentrations of Cd, Cr, Cu, and Pb in soil samples
Cd Cr Cu Pb
范围 Range 0.13—1.87 71.35—273.73 13.96—86.16 14.25—60.01
平均值 Average 0.74 151.21 47.77 29.86
标准差 Standard deviation 0.60 67.98 25.74 13.54
变异系数 Coefficient of variation 81.96 44.96 53.89 45.34
偏度系数 Coefficient of kewness 1.06 0.77 0.44 1.09
峰度系数 Coefficient of kurtosis -0.70 -1.13 -1.59 0.45
标准* Standard 0.3 150 50 250
超标率 Over standard rate 75% 38% 50% 0
摇 摇 *标准参照《土壤环境质量标准》(GB 15618—1995)二级标准 pH<6.5
0782 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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壤 Cd、Cr、Cu 污染,样品超标率分别为 75%、38%、
50%,土壤 Pb浓度均远低于限量标准(250 mg / kg)。
褚卓栋等认为,土壤重金属浓度概率分布若符合正
态分布,则表明该元素来源于成土母质,不符合则可
能来源于人类活动[15]。 本研究通过 Shapiro鄄Wilk
test 分析发现,土壤中 Pb 的 P 值为 0. 085 (大于
0郾 05),其含量符合正态分布,表明种植区土壤 Pb 主
要来源于成土母质;而 Cd、Cr、Cu 的 P 值分别为
0郾 004、0.02、0.03(均小于 0.05),这 3 种金属含量不
符合正态分布,原因可能是人类活动导致元素富集,
使概率分布偏移。
2.2摇 三七种植区土壤重金属污染评价
以《土壤环境质量标准》 (GB 15618—1995)二
级标准作为评价标准,土壤重金属单项污染指数法
和综合污染指数法评价,结果如表 2 所示。 所有采
样点中,Cd单项污染,重度污染级占 31%、轻度污染
占 44%、13%处于警戒限、12%为清洁级;Cr 单项污
染,轻度污染占 38%、43%处于警戒限、19%为清洁
级;Cu 单项污染,轻度污染占 50%、50%为清洁级;
而 Pb 则均处于清洁级。 一般而言,土壤中 Cd 主要
来源于锌、铅矿的采冶、精炼等,而 Cu、Cr 则主要来
源于铜、铬矿石采冶、化工、农药等[16鄄17]。 冯光泉等
调查发现,三七种植区土壤重金属含量符合 GAP
(Good Agricultural Practices)对栽培土壤的要求[8]。
曾鸿超等通过对 3 年生三七种植区调查发现,土壤
主要存在 Cu(超标率达 50%),而 Cd 含量则均低于
限量标准[18]。 本研究结果发现,三七种植区已出现
比较严重的 Cd、Cr、Cu等多种重金属污染。 表明,近
年来云南文山州矿产资源的不合理开发、矿业活动
的无序扩张以及含重金属农药的大规模使用[8],已
导致三七种植区土壤重金属污染范围不断扩大、污
染程度不断加剧。
通过分析综合污染指数发现,丘北县 5 个采样
点中,4个采样点出现重度污染,1 个出现轻度污染;
文山县 6个采样点中,1 个采样点出现中度污染、3
个出现轻度污染、1个处于警戒限、1 个为清洁;砚山
县 2个采样点中,1 个采样点出现轻度污染、一个为
清洁;马关县 3个采样点中,2个采样点处于警戒限、
1个为清洁。 本次调查的文山州 4 县重金属污染程
度依次表现为丘北县>文山县>砚山县>马关县。
表 2摇 各采样点土壤污染指数(参考《土壤环境质量标准》(GB 15618—1995)二级标准)
Table 2摇 Contamination indexes of soils in sampling regions (Use the second level criterion of Standard of Soil Environment (GB15618—1995))
区县
Counties
采样点
Sampling site
PCd PCr PCu PPb P综合
污染程度
Pollution level
马关县 夹寒箐 0.42 0.75 0.53 0.13 0.62 清洁
马白镇达号村 1.19 0.48 0.38 0.13 0.92 警戒限
马白镇马鞍山 1.24 0.59 0.28 0.11 0.96 警戒限
砚山县 盘龙乡白石岩 0.81 0.75 0.57 0.07 0.69 清洁
盘龙乡白石岩 1.36 0.72 0.55 0.07 1.07 轻度污染
文山县 马塘镇农人河 0.44 0.77 0.54 0.06 0.63 清洁
古木莲花塘 1.00 0.50 1.09 0.08 0.90 警戒限
薄竹镇新村 1.64 0.80 1.48 0.09 1.36 轻度污染
追栗街金洞村 1.87 1.13 0.62 0.13 1.48 轻度污染
马塘镇农人河 1.83 1.40 1.13 0.09 1.51 轻度污染
薄竹大麻栗树 3.28 0.84 1.03 0.11 2.50 中度污染
丘北县 树皮姑珠长冲 1.68 0.73 0.53 0.06 1.30 轻度污染
树皮白色姑 5.57 1.64 1.62 0.16 4.25 重度污染
八道哨乡鱼塘 5.29 1.65 1.68 0.22 4.05 重度污染
树皮麦色白租 5.35 1.55 1.54 0.16 4.08 重度污染
八道哨乡鱼塘 6.25 1.82 1.72 0.24 4.76 重度污染
2.3摇 三七植株重金属累积状况分析
本文对三七重金属污染评估主要参照了《药用
植物及制剂外经贸绿色行业标准》 ( WM / T2—
2004),其 Cd、Cu、Pb 的限量标准分别为 0. 3、20、5
mg / kg。 然而上述标准并未对 Cr 浓度提出限量要
求,因此本文同时参照了 《 NSF International Draft
1782摇 11期 摇 摇 摇 林龙勇摇 等:三七对土壤中镉、铬、铜、铅的累积特征及健康风险评价 摇
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Standard 》(173—2001),其 Cr 限量标准为 0.2 mg /
kg。 本研究发现,三七种植区植株各部位均存在较
为严重的 Cd、Cr、Pb 污染(表 3)。 其中须根、主根、
茎、叶 Cd 超标率分别为 100%、81%、94%、94%,Cr
超标率分别为 100%、100%、75%、100%,Pb 超标率
分别为 63%、50%、25%、38%,而 Cu则均达标。 王朝
梁和崔秀明等调查发现,种植区三七除 Cu、Zn 含量
偏高外,其余指标均属正常范围,已达绿色药材标
准[2]。 冯光泉等调查发现,种植区部分三七样品出
现 Cd、Pb等重金属超标的现象[19]。 近年来,由于国
内外需求量剧增、文山耕地有限、三七连作障碍等原
因,使得部分重金属含量超标区域也被应用于三七
种植,从而导致三七重金属污染问题凸显[20鄄21]。 本
研究结果表明,三七种植区植株已存在较为严重的
Cd、Cr、Pb等重金属污染,对人体健康及国际贸易造
成威胁。
表 3摇 三七各部位的重金属浓度和超标率
Table 3摇 Concentrations and exceed ratios of heavy metal in different part of P. notoginseng
标准
Standard /
(mg / kg)
重金属浓度 / (mg / kg)
Heavy metal concentration
须根
Fibrous root
主根
Main root
茎
Stem
叶
Leaf
超标率 / %
Over standard rate
须根
Fibrous root
主根
Main root
茎
Stem
叶
Leaf
镉 Cd 0.3 0.36—5.50 0.21—1.30 0.23—2.07 0.29—2.25 100 81 94 94
铬 Cr 0.2 0.26—5.97 0.29—27.45 0.12—1.00 0.28—1.39 100 100 75 100
铜 Cu 50 2.17—14.29 2.62—7.01 1.82—14.56 3.54—86.17 0 0 0 0
铅 Pb 5 0.00—30.57 0.00—25.34 0.00—17.06 0.00—9.62 63 50 25 38
摇 摇 重金属从土壤进入植物体的过程与植物本身的
遗传特性、主动吸收功能和对元素的富集能力有
关[6]。 生物富集系数(BCF)常被用来评价有机体吸
收和富集化学物质的能力[22]。 冯光泉等研究发现,
三七对土壤 Cd 有一定的吸收和富集能力,而对 Pb
则主要表现为根表皮的吸附[19]。 本研究中,三七各
部位 Cd的 BCF均大于 1,而 Cr、Cu、Pb 则均远小于
1(表 4),表现出了三七较强的 Cd 富集特征。 转运
系数(TF)常被用来评估化学物质的在植物体内的
迁移能力[23]。 由于重金属的危害性,普通植物一般
尽量抑制其吸收或避免其向地上部转运[24]。 阎秀
兰等和 Yan等研究均发现,三七具有较强的向叶部
转运砷的能力[6,12]。 本研究中,Cd、Cu、Pb 平均转运
系数均大于 1,而 Cr则远小于 1,表明三七体内可能
存在着较强的 Cd、Cu、Pb向地上部转运能力。
表 4摇 三七各部位重金属的平均富集系数和转运系数
Table 4摇 The average BCF and TF of heavy metal in P. notoginseng
重金属 Heavy metals Cd Cr Cu Pb
富集系数 BCF
须根 Fibrous root 4.01依3.69 0.05依0.05 0.26依0.21 0.37依0.33
主根 Main root 1.51依1.49 0.11依0.16 0.13依0.11 0.23依0.25
茎 Stem 2.49依3.24 0.01依0.01 0.15依0.12 0.11依0.23
叶 Leaf 2.64依3.89 0.02依0.01 0.37依0.48 0.13依0.17
转运系数 TF
地上部浓度 /地下部浓度
Aboveground concentration /
Underground concentration
1.23依1.28 0.41依0.56 1.14依0.59 3.61依3.11
摇 摇 三七中 Cd、Cr、Cu、Pb 4种重金属的 BCF和 TF计算方法分别为 BCF=Cp / Cs和 TF=Ca / Cu,其中 Cp、Cs、Ca、Cu分别表示植物、土壤、植物地上
部、植物地下部重金属浓度
2.4摇 三七中重金属的健康风险初步评价
本研究拟分别参照 1993 年 FAO / WHO 规定的
Cd、Cu、Pb每日允许摄入量、中国营养学会规定的 Cr
安全摄入量及人体对重金属的每日摄入量估算值,
综合评价三七各部位对人体重金属暴露的健康风
险。 图 2 表示三七不同部位重金属每日摄入量占
2782 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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ADI的比值。 结果发现,三七不同部位 Cd、Cr、Cu、
Pb对人体的摄入风险贡献依次为 8.67%—24.67%、
1.90%—14.40%、0.38%—0.79%、13.46%—46.40%,
主要表现为 Pb>Cd>Cr>Cu。 阎秀兰等研究发现,文
图 2摇 三七不同部位重金属日摄入量占 ADI的百分比
Fig.2 摇 Percent of the average ingestion rates of heavy metal
from different part of P. notoginseng with ADI
山州种植区三七的砷日摄入量占 ADI 比值平均为
12.83%,最高可达 45.87%[6]。 本研究结果表明,种
植区三七也存在较高的 Pb、Cd、Cr 摄入风险,而 Cu
目前还未发现明显的健康风险。
主根是三七主要药用部位,因此本研究将三七
主根各重金属日摄入量占 ADI比值与土壤重金属浓
度进行拟合(图 3)。 研究发现,Cd、Cr、Cu 3 种重金
属具有较好的拟合性 (拟合系数分别为 0. 7067、
0郾 6222、0. 5682 ), 相关性极显著 ( P 值分别为
0郾 841**、0.789**、0.753**,**表示在 0.01 水平(双
侧)上显著相关)。 说明随着土壤 Cd、Cr、Cu 浓度的
增加,三七主根对人体的摄入风险也随之增加,且当
土壤浓度分别达到 0.3、150、50 mg / kg 以上时,每日
摄入量占 ADI 的比值分别达到 4. 77%、10郾 89%、
0郾 42%。 此外,本研究中,Pb 的拟合性较差,拟合系
数仅为 0.0218,表明三七中 Pb可能不仅仅来源于土
壤,还可能来源于交通污染、 含 Pb 农药的喷
施等[25]。
图 3摇 三七主根中不同重金属每日摄入量占 ADI的百分比
Fig.3摇 Percent of the average ingestion rates of heavy metal from P. notoginseng with ADI
3摇 结论
(1)云南文山三七种植区土壤已出现较为严重
的 Cd、Cr、Cu污染问题,其 4个主产县的污染程度依
次表现为丘北县>文山县>砚山县>马关县。
(2)种植区三七存在较为严重的 Cd、Cr、Pb 超
标现象,而 Cu含量则均低于相关标准;三七具有较
强的 Cd富集能力及 Cd、Cu转运能力。
3782摇 11期 摇 摇 摇 林龙勇摇 等:三七对土壤中镉、铬、铜、铅的累积特征及健康风险评价 摇
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(3)种植区三七具有较高的 Cd、Cr、Pb 人体摄
入风险,Cu的摄入风险则不明显;随着土壤 Cd、Cr、
Cu浓度的增加,三七主根对人体的摄入风险也随之
增加。
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5782摇 11期 摇 摇 摇 林龙勇摇 等:三七对土壤中镉、铬、铜、铅的累积特征及健康风险评价 摇
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酝粤 粤蚤葬蚤袁 载哉 杂澡蚤躁蚤葬灶袁 酝陨晕 再怎曾蚤葬袁 藻贼 葬造 渊圆怨员远冤
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蕴陨晕 允蚤葬灶袁 蕴陨哉 宰藻灶遭燥袁 酝耘晕郧 在澡葬燥躁怎灶袁 藻贼 葬造 渊圆怨苑愿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
孕燥责怎造葬贼蚤燥灶袁 悦燥皂皂怎灶蚤贼赠 葬灶凿 耘糟燥泽赠泽贼藻皂
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愿圆员猿 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
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 员员期摇 渊圆园员源年 远月冤
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编摇 摇 辑摇 叶生态学报曳编辑部
地址院北京海淀区双清路 员愿号
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电话院渊园员园冤远圆怨源员园怨怨憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶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
主摇 摇 编摇 王如松
主摇 摇 管摇 中国科学技术协会
主摇 摇 办摇 中国生态学学会
中国科学院生态环境研究中心
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