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Residuals of organochlorine pesticides and heavy metals in soil and  water of planting base and Liriope muscari

短葶山麦冬种植基地和药材中有机氯农药及重金属残留分析


目的:对福建泉州短葶山麦冬种植基地土壤、灌溉用水及其药材中的有机氯农药与重金属残留量进行分析评价,为山麦冬安全规范化生产提供参考依据。方法:采用GC法测定有机氯农药残留量,用ICP法测定铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)、铬(Cr)、砷(As)含量。结果:泉州短葶山麦冬种植土壤、灌溉用水和药材中的有机氯农药与重金属残留存在一些差异,但均低于国家限量标准。结论:泉州短葶山麦冬种植基地土壤、灌溉用水和药材符合中药材GAP标准。

Objective: To analyze the residuals of organochlorine pesticides and heavy metals in soil, water and Radix Liriopes from planting bases in Quanzhou city, and evaluate the quality of the herb. Method: GC method was applied to determine residuals of organochlorine pesticides, the contents of Pb, Cd, Cu, Cr, and As were determined by IPC. Result: The contents of residuals of organochlorine pesticides and heavy metals varied among the samples of soil, water and Radix liriopes, but all of the residuals met requirement of the national standard. Conclusion: Residuals of organochlorine pesticides and heavy metals in soil, water and Radix liriopes from planting bases in Quanzhou city were conformed to GAP.


全 文 :短葶山麦冬种植基地和药材中有机氯农药及
重金属残留分析
吴友根1,3,张莲婷1,黄权成2,向增旭1,郭巧生1
(1.南京农业大学 中药材研究所,江苏 南京 210095;
2.泉州东南中药材种植有限公司,福建 泉州 362015;
3.海南大学 园艺园林学院,海南 海口 570228)
[摘要] 目的:对福建泉州短葶山麦冬种植基地土壤、灌溉用水及其药材中的有机氯农药与重金属残留量进行分析评
价,为山麦冬安全规范化生产提供参考依据。方法:采用 GC法测定有机氯农药残留量,用 ICP法测定铅(Pb)、镉(Cd)、铜
(Cu)、铬(Cr)、砷(As)含量。结果:泉州短葶山麦冬种植土壤、灌溉用水和药材中的有机氯农药与重金属残留存在一些差异,
但均低于国家限量标准。结论:泉州短葶山麦冬种植基地土壤、灌溉用水和药材符合中药材GAP标准。
[关键词] 短葶麦冬;山麦冬;农药;重金属
[收稿日期] 20080904
[基金项目] 福建省地道药材 GAP示范基地建设项目(闽科社
200635)
[通信作者] 郭巧生,教授,主要从事中药栽培研究。Tel:(025)
84396591,Email:gqs@njau.edu.cn
  有机氯类农药(如 DDT,BHC等)应用久、用量
大,因其不易被日光分解、耐热、耐酸、挥发性低、半
衰期长等特点而长期污染自然界,虽其残留量低,但
对人体的危害不容忽视,因此,药材中有机氯农药残
留量的检测十分必要。同样,受杀虫剂、除草剂、土
壤、环境、水质、施肥等因素的影响,中药材中出现了
多种重金属残留,如铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)、铬
(Cr)、砷(As)等,对人体造成多种危害,故分析测定
中药材中重金属残留量亦显得十分重要。
短葶山麦冬 Liriopemuscari(Decne.)Bailey为
百合科多年生植物,以其干燥块根入药,为药材山麦
冬的基原之一,1995年以来历版《中国药典》就已以
“山麦冬”之名收载至今。具有养阴生津,润肺清心
之功效。常用于肺燥干咳,虚痨咳嗽,津伤口渴,心
烦失眠,内热消渴,肠燥便秘,咽白喉等症[1]。短葶
山麦冬自20世纪80年代在福建的连城、仙游、惠安
等地就有栽培,年产量曾达几百吨,目前主要集中在
泉州的惠安和罗溪等地栽培,面积已达1333hm2。
为了尽早实现福建短葶山麦冬安全规范化种植,有
必要研究并分析该产区土壤、灌溉用水和药材中有
机氯农药及重金属残留,但迄今,此内容尚未见报
道。本试验运用气相色谱(GC)法和电感耦合等离
子体发射光谱(ICP)法对福建短葶山麦冬种植基地
的土壤、灌溉用水及其药材进行了有机氯农药残留
及重金属含量分析,旨在为山麦冬药材GAP研究与
实施提供科学依据。
1 材料
1.1 基地来源 泉州是福建短葶山麦冬的主产区,
本试验地选自泉州罗溪短葶山麦冬 GAP建设示范
基地,土壤pH45~65;灌溉水pH624。
1.2 供试土壤 土壤采样参照GB1561851,52的
规定执行。在供试基地内分设5个随机采样区,每个
样区依棋盘式采样法分别采集耕作层(0~20cm)土
样10个,四分法获得混合样品,样量约30kg。土样
带回实验室风干,按分析要求分别磨碎过筛备用。
1.3 供试水样 在供试基地内分5个方位随机取
灌溉用水样5份,每份500mL。
1.4 供试药材 2007年3-4月短葶山麦冬成熟
采挖时,在供试基地内分设5个随机采样区(与土
壤采样区对应),每个样区随机采挖山麦冬植株10
株,共50株,洗净、晒干、烘干(60℃)、混匀,取部分
粉碎后脱水至恒重,置干燥器中备用。
1.5 仪器与试剂 Optimal2100DV电感耦合等离
子体发射光谱仪(制造商 PekinElmer),ThermoGC
Ultra气相色谱分析系统(ThermoElectronCorpora
tion)。所用试剂均为国产分析纯,经检测确认,符
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合农药残留和重金属含量检测的要求。
2 方法
2.1 有机氯农药残留量的测定 参照《中国药典》
(2005年版)一部附录Ⅸ Q有机氯农药残留量测定
法项下测定,称5份样试验,即5次重复。
2.2 重金属残留量的测定 重金属元素按
GB1561851,52和《中国药典》(2005年版)一部
附录Ⅸ B的规定执行,采用 ICP法测定,称5份样
试验,即5次重复。
2.3 山麦冬药材安全性评价 山麦冬药材安全限
量标准参照《药用植物及制剂外经贸绿色行业标
准》。
2.4 种植基地土壤污染现状评价 采用单项污染
指数和综合污染指数法进行评价。单项污染指数
Pi=Ci/Li,式中Ci为某污染物测定值,Li为评价标准
值;综合污染指数采用内梅罗指数法:P内 =sqrt
{[(Pij(max))
2+(Pij(ave))
2]/2},式中 Pij(max)为第 j个
样点中所有评价污染物中单项污染指数的最大值;
Pij(ave)为第j个样点中所有评价污染物中单项污染
指数的平均值。
评价参数与评价标准:土壤污染评价参数为
Pb,Cd,Cu,Cr,As,总六氯化苯和总 DDT等7项,评
价标准采用中华人民共和国农业行业标准》(NY/
T3912000)中水旱轮作土壤和农田用水各项污染物
的浓度限值,及土壤环境质量(GB15618)二级标准
中总六氯化苯、总 DDT农药残留量的浓度限值,并
根据综合污染指数进行土壤分级。
2.5 数据分析 采用统计软件 SPSS115和 Excel
2003对试验数据计算处理。
3 结果与分析
3.1 有机氯农药残留量分析 基地所产山麦冬药
材的总六氯化苯残留为00008mg·kg-1,五氯硝
基苯(PCNB)为00302mg·kg-1,而总 DDT则未
检出,均显著低于《药用植物及制剂外经贸绿色行
业标准》中总六氯化苯、PCNB、总 DDT农药残留量
最高限量01mg·kg-1,符合中药材GAP要求。药
材中的总六氯化苯主要以 βHCH异构体的形式存
在,是αHCH或δHCH含量的2倍,占总六氯化苯
的50%,而γHCH的含量未检出。由此可知,药材
六氯化苯中βHCH异构体的贡献率最大(表1)。
表1 山麦冬药材、种植土壤及其灌溉水农残留的测定(n=5) mg·kg-1
类型 αHCH βHCH γHCH δHCH
总六
氯化苯
p,p′
DDE
o,p′
DDT
p,p′
DDD
p,p′
DDT

DDT
PCNB
灌溉水 00002 - 00005 00010a 00017a 00031 00031 00015 - 00077 09164a
土壤  00002 00003 00002 00004b 00011b - - - - - 06076b
药材  00002 00004 - 00002b 00008b - - - - - 00302c
  注:同列数字(平均值)后小写字母表示P=005水平差异显著性(表2同)。
  基地土壤中总六氯化苯残留量为00011mg·
kg-1,总 DDT未检出,均显著低于土壤环境质量
(GB15618)二级标准中总六氯化苯、总 DDT农药残
留量最高限量050mg·kg-1;PCNB为06076mg
·kg-1,符合中药材 GAP规定中对种植土壤的要
求。土壤中各六氯化苯异构体均存在,其含量为 δ
HCH>βHCH>αHCH=γHCH,分别占总六氯化
苯的3636%,2727%,1818%,1818%。
基地灌溉用水总六氯化苯残留含量为00017
mg·kg-1,其中以 δHCH异构体为主,占总六氯化
苯的5882%,其次为 γHCH,其含量是 δHCH异
构体的1/2,含量最少的是 βHCH,未检出;总 DDT
为00077mg·kg-1,除 p,p′DDT未检出外,p,p′
DDE,o,p′DDT,p,p′DDD3种异构体分别占总
DDT的4026%,4026%,1948%;PCNB为0916
4mg·kg-1。
在药材、种植土壤和灌溉用水的总六氯化苯中,
以灌溉用水为最高,显著高于药材和种植土壤的含
量;三者的总 DDT和 PCNB含量,亦以灌溉用水为
最高,三者的PCNB含量呈显著差异(P<005)。
3.2 重金属含量分析 根据中华人民共和国农业
行业标准(NY/T3912000)中水旱轮作土壤和农田
灌溉水各项污染物的浓度限值,基地土壤和灌溉水
中各重金属残留量均显著低于该标准,山麦冬药材
样品检测结果符合《药用植物及制剂外经贸绿色行
业标准》中重金属的限量要求。除 Cd在种植土壤
和药材中未检出外,其余4种重金属均表现出:种植
土壤中含量最高,药材次之,灌溉水中最少,且差异
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均达显著水平(表2)。
表2 山麦冬药材、种植土壤及其灌溉水重金属的测定
(n=5) mg·kg-1 
类型 Pb As Cu Cr Cd
灌溉水 0005c 0029c 0093c 0003c 0003
土壤  11042a 2250a 2420a 0743a -
药材  0189b 0085b 1270b 0147b -
3.3 短葶山麦冬种植基地土壤和灌溉用水污染现
状评价 通过计算,灌溉用水和种植土壤的Pb,Cd,
Cu,Cr,As,总六氯化苯和总DDT等7种污染物的单
项污染指数均小于1(表3),综合污染指数分别为
045,016,均小于07,对照中华人民共和国农业
行业标准(NY/T3912000),福建山麦冬灌溉用水和
种植土壤污染等级属安全级,污染水平属清洁级。
表3 福建山麦冬种植土壤和灌溉用水污染现状评价
类型
单项污染指数
Pb As Cu Cr Cd 总六氯化苯 总DDT
综合污染
指数
灌溉水 005 058 - 003 060 0003 0015 045
土壤  022 011 005 001 000 0002 0000 016
  注:在NY/T3912000中未规定灌溉用水Cu的浓度限值,故在计算Cu的单项污染指数时用“-”表示。
4 讨论
4.1 有机氯农药残留与药材安全性 中药材是一
种防病、治病的特殊商品,其质量的好坏直接关系到
人民的生命健康和用药安全。虽然我国已于1983
年禁止使用有机氯农药,但目前能在某些中药材中
查出该类农药残留[23],且有些种植基地的中药材有
机氯农药残留量、重金属含量超标[4]。本试验结果
表明,有机氯农药六氯化苯、DDT和PCNB在灌溉用
水、种植土壤及其药材中的残留量大小不一,但均低
于国家相应标准的浓度限值。药材中总六氯化苯、
PCNB分别是种植土壤中的7273%,497%,是灌
溉用水的4706%,330%(药材和土壤中的总 DDT
均未检出),这一方面表明,山麦冬药材对总六氯化
苯、DDT和PCNB的吸附作用较弱。另外,也说明了
福建短葶山麦冬种植土壤和灌溉用水中的农药残留
不一,预示着加强山麦冬安全规范化种植的必要性。
这一观点与吴友根等[5]在广藿香有机氯农药和重
金属残留分析中相一致。这间接显示山麦冬 GAP
实施过程中,要降低药材的农药残留量,必须先选择
低农药残留的种植基地和灌溉用水。
4.2 重金属含量与药材安全性 现代科学已证明,
重金属元素的毒性作用主要是由于它们进入体内并
与体内酶蛋白上的SH和SS键牢固结合,从而使
蛋白质变性,酶失去活性,组织细胞出现结构和功能
上的损害。植物对某种重金属元素富集能力的强
弱,通常用富集系数来表示,它是指植物体内某种重
金属残留量与土壤中该重金属原有量的比值[6]。
本研究显示,Pb,As,Cu,Cr的富集系数分别为
002,004,052,020,但均小于 1,这表明山麦冬
对土壤中重金属Pb,As,Cu,Cr的富集能力较弱,同
时也说明了,福建短葶山麦冬种植土壤、灌溉用水和
生产的药材均符合中药材GAP要求,能够保证山麦
冬药材的用药安全性。
4.3 试验测定结果与国际限量标准比较 农药和
重金属残留是中药现代化、国际化的重要限制因子
之一,也是中药材GAP实施过程中必须解决的关键
问题之一。目前,由于中药材农药、重金属残留等原
因的影响,中药材总出口额仅占世界植物药销售量
的1%左右,由此可知,农药、重金属残留污染已成
为我国中药材走向世界的“瓶颈”。本试验表明,山
麦冬药材、种植土壤及其灌溉水有机氯农药和重金
属残留均符合国际(英、美、欧洲药典和WHO推荐)
限量标准。分析《中国药典》(2005年版)和《药用
植物及制剂外经贸绿色行业标准》虽对重金属总量
和种类做出相应限制,但笔者认为,以下两方面还有
待完善:一是规定的重金属种类偏少,英、美和欧洲
药典所规定的重金属代表物有镍、铅、汞、铋、砷、锑、
锡、镉、银、铜和钼,而我国对重金属镍、锑、钼、铋、锡
的含量未作限定,这些元素因毒性问题现已引起人
们重视,故应增加这些重金属的限量标准和检测方
法;二是有的检测项目比欧共体标准偏低,如汞、镉
的限量等,而且该标准普遍低于我国在其他食用作
物上所作的规定。
福建短葶山麦冬种植土壤、灌溉用水和药材中
有机氯农药与重金属残留存在一些差异,但均低于
国家国际限量相应标准。对比分析国内外有关中药
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材中有机氯农药和重金属残留的限量标准,为提高
中药的国际竞争力和顺应绿色中药的发展趋势,建
议制定既符合我国中药材生产实际情况,又符合国
际规则的中药有机氯农药和重金属残留的限
量标准。
[参考文献]
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中国中药杂志,1999,24(12):721.
[5] 吴友根,郭巧生,郑焕强.广藿香种植土壤和药材中有机氯农
药及重金属残留分析[J].中国中药杂志,2008,33(13):1528.
[6] SaltED.Phytoremediation:Anovelstrategyfortheremovalof
toxicmetalsfromtheenvironmentusingplants[J].Biotechnology,
1995,13:468.
Residualsoforganochlorinepesticidesandheavymetalsinsoiland
waterofplantingbaseandLiriopemuscari
WUYougen,ZHANGLianting,HUANGQuancheng,XIANGZengxu,GUOQiaosheng
(1.InstituteofChineseMedicinalMaterials,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing210095,China;
2.QuanzhouDongnanMedicinalMaterialsPlantingCo.Ltd.,Quanzhou362015,China;
3.ColegeofLifeHorticultureandLandscape,HainanUniversity,Haikou570228,China)
[Abstract] Objective:Toanalyzetheresidualsoforganochlorinepesticidesandheavymetalsinsoil,waterandRadixLiriopes
fromplantingbasesinQuanzhoucity,andevaluatethequalityoftheherb.Method:GCmethodwasappliedtodetermineresidualsof
organochlorinepesticides,thecontentsofPb,Cd,Cu,Cr,andAsweredeterminedbyIPC.Result:Thecontentsofresidualsofor
ganochlorinepesticidesandheavymetalsvariedamongthesamplesofsoil,waterandRadixliriopes,butaloftheresidualsmetre
quirementofthenationalstandard.Conclusion:Residualsoforganochlorinepesticidesandheavymetalsinsoil,waterandRadixlirio
pesfromplantingbasesinQuanzhoucitywereconformedtoGAP.
[Keywords] Liriopemuscari;Radixliriopes;organochlorinepesticides;heavymetals
[责任编辑 吕冬梅]
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