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Studies on residuals of organochlorine pesticides and heavy metals in soil of planting base and Pogostemon cablin

广藿香种植土壤和药材中有机氯农药及重金属残留分析



全 文 :广藿香种植土壤和药材中有机氯农药及
重金属残留分析
吴友根1,2,郭巧生1,郑焕强3
(1.南京农业大学 中药材研究所,江苏 南京 210095;
2.海南大学 园艺园林农学院,海南 海口 570228;
3.海南科源藿香科技开发有限公司,海南 万宁 570125)
[摘要] 目的:对海南3个种植广藿香基地土壤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
广藿香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、镉、铜、铬、汞、
砷含量。结果:海南广藿香种植土壤和药材中的有机氯农药与重金属残留,因栽培类型和地点的不同而存在一些
差异,但所有土壤中的有机氯农药与重金属残留量均低于土壤环境质量(GB15618)二级标准最高限量;药材中的
残留量亦均符合《药用植物及制剂外经贸绿色行业标准》。结论:海南广藿香种植基地土壤和药材符合中药材GAP
标准。
[关键词] 广藿香;农药;重金属
[中图分类号]S567 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)13152805
[收稿日期] 20070727
[基金项目] 国家科技支撑计划项目(20060381010107)
[通讯作者] 郭巧生,Tel:(025)84396591,Email:gqs@njau.
edu.cn
  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,近年来日益受到高度重视。
《中国药典》从2000年版开始增加有机氯类农药残
留量的测定方法,2005年版更增补了运用电感耦合
等离子体质谱(ICP)法等先进手段检测重金属的方
法。现代科学已证明,农药残留与重金属能够进入
人体,并与酶蛋白牢固结合,导致组织细胞出现结构
和功能上的损害[1,2]。
广藿香 Pogostemoncablin(Blanco.)Benth.为
唇形科刺蕊草属植物,以干燥地上部分入药,是我国
常用的芳香化湿类中药,具有芳香化浊、开胃止呕、
发表解暑之功效。海南万宁和琼海两地是广藿香药
材主产区之一,且据报道,目前市场上广藿香药材多
来源于该产区[3],故十分有必要对海南广藿香主产
区土壤和药材中的有机氯农药及重金属残留进行研
究,以尽早实现海南广藿香安全规范化种植,但有关
其种植环境因素对药材有机氯农药及重金属残留的
影响及其相关性尚未见报道。本试验运用气相色谱
(GC)法和ICP法对海南广藿香种植基地的土壤及
其药材进行了有机氯农药残留及重金属含量分析,
旨在揭示海南广藿香种植土壤和药材的安全性及其
相关性,为广藿香药材GAP实施提供科学依据。
1 材料
1.1 基地来源 万宁和琼海是海南广藿香的主产
区,本试验地选自万宁大茂东星基地(DM)、东澳明
星基地(DA)及琼海基地(QH),土壤 pH分别为
553,472,531。
1.2 供试土壤 土壤采样参照 GB1561851,52
的规定执行。在每个供试基地内分设 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12个,四分法获得混合样品,样量
约4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 供试药材 2006年9月广藿香成熟采挖时,
在每个供试基地内分设5个随机采样区,每个样区
随机采挖广藿香植株12株,共60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。
1.4 仪器与试剂 Optimal2100DV电感耦合等离
子体发射光谱仪(PekinElmer),ThermoGCUltra气
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相色谱分析系统(thermoelectroncorporation)。所用
试剂均为国产分析纯,经检测确认,符合农药残留和
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,3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,3次重复。
2.3 广藿香药材安全性评价 广藿香药材安全限
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+(Pij)

ave]/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铅
(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)、铬(Cr)、汞(Hg)、砷(As),
总六氯化苯(BHC)和总滴滴涕(DDT)等 8项,评价
标准采用中华人民共和国农业行业标准(NY/T391
2000)中水旱轮作土壤中各项污染物的浓度限值,
及土壤环境质量(GB15618)二级标准中总 BHC、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及相关分析等。
3 结果与分析
3.1 种植土壤中的有机氯农药残留量分析 基地土
壤中总BHC残留为715~1135μg·kg-1、总 DDT
为054~285μg·kg-1,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(BHC,DDT均≤050mg·kg-1),符合中
药材GAP规定中对种植土壤的要求(表1)。
表1 海南广藿香土壤中农残留的测定(n=3) μg·kg-1 
产地 αBHC βBHC γBHC δBHC 总BHC p,p′DDE o,p′DDT p,p′DDD p,p′DDT 总DDT
DA - 336b 379b - 715c 031a - 101b - 132b
QH 173a 380a 355b - 908b - - 054c - 054c
DM 165b 088c 788a 094 1135a 022b - 263a - 285a
  注:同列数字(平均值)后的字母表示P=005水平差异显著性(表2~5同)
  3个基地土壤中的总 BHC含量存在显著差异,
其含量为大茂东星基地 >琼海基地 >东澳明星基
地,各土壤中的 BHC均主要以 βBHC和 γBHC2
种异构体的形式存在,两者之和分别占各自总量的
7718%,8095%,100%;土壤中 DDT主要以 p,p′
DDE和 p,p′DDD2种异构体的形式存在,其他各
DDT异构体均未检测出。比较3个基地土壤中的
总DDT,以大茂东星基地为最高为285μg·kg-1,
琼海基地为最低054μg·kg-1,两者比值为528∶
1,东澳明星基地位于其间,3个基地间的差异显著。
3.2 药材中的有机氯农药残留量分析 各基地所
产广藿香药材的总 BHC残留为495~2558μg·
kg-1、总DDT为893~1248μg·kg-1,均显著低
于《药用植物及制剂外经贸绿色行业标准》中总
BHC、总 DDT农药残留量最高限量01mg·kg-1,
符合中药材GAP要求(表2)。
表2 海南广藿香药材中农残留的测定(n=3) μg·kg-1 
产地 αBHC βBHC γBHC δBHC 总BHC p,p′DDE o,p′DDT p,p′DDD p,p′DDT 总DDT
DA 159a 100b 140b 096b 495c 222a - 671b - 893b
QH 150b 705a 1594a 109b 2558a 066b - 1174a - 1240a
DM - - 1719a 472a 2191b - - 1248a - 1248a
  药材中总 BHC,各产地间差异显著,以琼海基
地为最高为2558μg·kg-1,是东澳明星基地(为
最低,495μg·kg-1)的517倍,大茂东星基地为
其中。BHC4种异构体中,主要以γBHC异构体的
形式存在,大茂东星基地和琼海基地所产药材的 γ
BHC分别占其总 BHC的7846%,6231%;与土壤
中DDT存在形式一样,药材 DDT亦主要以 p,p′
DDE和p,p′DDD2种异构体存在,o,p′DDT和 p,
p′DDT异构体在药材中均未检测出。就 p,p′DDD
的含量而言,大茂东星基地 >琼海基地 >东澳明星
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基地,与产地间总 DDT含量大小顺序一致,由此可
知,药材 DDT中 p,p′DDD异构体的贡献率最大。
比较各基地药材中有机氯农药残留总量可以发现,
琼海基地>大茂东星基地>东澳明星基地。综合土
壤中有机氯农药残留不难发现,东澳明星基地种植
土壤和药材的有机氯农药残留为最少。
统计分析土壤和药材中各有机氯农药异构体的
相关性结果表明,土壤和药材中的 δBHC相关性极
显著(r为0999,P<001),p,p′DDD在两者中表
现出显著相关(r为0744,P<005),这说明,土壤
中δBHC和 p,p′DDD的高低,直接影响到广藿香
药材中相应农残的含量。
3.3 种植土壤中的重金属含量分析 根据中华人
民共和国农业行业标准(NY/T3912000)中水旱轮
作土壤中各项污染物的浓度限值(pH<65):Cd≤
030mg·kg-1,Hg≤025mg·kg-1,As≤200mg
·kg-1,Pb≤500mg·kg-1,Cr≤1200mg·kg-1,
Cu≤500mg·kg-1。3个基地土壤中的重金属残
留量均显著低于该标准。土壤中 Cd残留量均未检
出;Hg,Cr,Cu,Pb4种重金属的残留量为东澳明星
基地>琼海基地>大茂东星基地,其中Cr残留量两
两差异显著,且变幅较大(197~3350mg·kg-1),
大小相差17倍之多。东澳明星基地和琼海基地土
壤中的Hg,Pb差异不明显,但均与大茂东星基地差
异显著。Pb残留量大茂东星基地土壤为最小399
mg·kg-1,仅为东澳明星基地的1/11及琼海基地的
1/10;而Cu则是琼海基地和大茂东星基地的差异
不明显,但均与东澳明星基地差异显著。与As的限
值比较,3个基地土壤中的 As含量极低,其中东澳
明星基地土壤中的As未检出(表3)。
表3 海南广藿香种植的土壤重金属的测定(珋x±s,n=3) mg·kg-1 
产地 Hg Cr Cu Cd Pb As
DA 022±003a 3350±189a 2776±096a - 4497±235a -
QH 021±002a 1872±064b 2260±045b - 4251±168a 112±010a
DM 015±001b 197±000c 2158±057b - 399±077b 093±008b
3.4 药材中的重金属含量分析 按 《药用植物及
制剂外经贸绿色行业标准》重金属含量最高限量
为Pb≤50mg·kg-1,Cd≤03mg·kg-1,Hg≤
02mg·kg-1,Cu≤200mg·kg-1,As≤20mg
·kg-1,3个基地所产广藿香的重金属残留量均低
于该标准。对比所有药材重金属的残留量可以发
现,Cd的残留量为琼海基地 >大茂东星基地 >东
澳明星基地,其中大茂东星基地和东澳明星基地的
Cd残留量差异不明显,但均与琼海基地差异显著;
As的残留量为琼海基地 >东澳明星基地 >大茂东
星基地,但东澳明星基地与大茂东星基地、琼海基
地间差异不显著;3个基地中 Cu的残留量为东澳
明星基地>琼海基地>大茂东星基地,且彼此间差
异显著,东澳明星基地所产药材 Cu的残留量最
大,为1434mg·kg-1;基地间 Pb和 Hg残留量
的大小顺序与Cu一致,东澳明星基地所产药材Pb
和Hg的残留量亦最大,分别为422,017mg·
kg-1;3个基地中 Cr的残留量差异明显,大茂东
星基地所产药材 Cr的残留量最小,为327mg·
kg-1,2001年颁布的 《药用植物及制剂外经贸绿
色行业标准》中未对 Cr作出最高限量要求,也未
将其列入重金属的范围 (表4)。
表4 海南广藿香药材中重金属的测定(珋x±s,n=3) mg·kg-1 
产地 Hg Cr Cu Cd Pb As
DA 017±002a 400±010b 1434±084a 017±002b 422±038a 163±032ab
QH 013±002b 459±032a 972±055b 028±003a 333±014b 194±012a
DM 009±003b 327±019c 496±056c 019±002b 306±015b 136±013b
  统计分析土壤和药材中各重金属的相关性结果
表明,土壤和药材中的 Hg,Cu极显著相关,r分
别为0848(P<001),0914(P<001),Pb在
两者中表现出显著相关 (r为 0678,P<005),
这表明,药材中Hg,Cu,Pb与其土壤的含量关系
极为密切。
3.5 广藿香种植基地土壤污染现状评价 通过计
算,3个基地土壤中 Pb,Cd,Cu,Cr,As,Hg,总 BHC
和总DDT等8种污染物的单项污染指数均小于1
(表5),东澳明星基地、琼海基地和大茂东星基地的
综合污染指数分别为068,064,044,均小于07,
对照中华人民共和国农业行业标准(NY/T391
2000),海南广藿香种植基地土壤污染等级属安全
级,污染水平属清洁级。
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表5 海南广藿香种植土壤污染现状评价
产地
单项污染指数
Hg Cr Cu Cd Pb As 总BHC 总DDT
综合污染
指数
DA 088 028 056 - 090 - 001 000 068
QH 084 016 045 - 085 006 002 000 064
DM 060 002 044 - 008 005 002 001 044
平均值 077 015 048 - 061 - 002 000 059
  注:在计算综合污染指数时,为了计算方便,“-”按“0”计
4 讨论
4.1 种植基地土壤有机氯农药残留与药材安全性
 有机氯农药BHC和DDT在3种植土壤及其药材
中的残留量差异较为显著,但均低于国家相应标准
的浓度限值。除东澳明星基地土壤的总 BHC715
μg·kg-1高于该地所产药材的BHC495μg·kg-1
外,其余基地所产药材的 BHC和 DDT均高于相应
土壤中的含量,且高出的幅度较大,为193~2296
倍,土壤和药材中的 δBHC和 p,p′DDD含量,关系
极为密切,这表明在广藿香 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。
4.2 种植基地土壤重金属含量与药材安全性 富
集系数(BC)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,它反映植物对某种重
金属元素的富集能力[4]。一般认为,超富集植物的
临界含量标准(以干重计)Pb,Cu,Hg等多数重金属
为10×103mg·kg-1,Cd为100mg·kg-1[5]。本
研究结果显示,不同基地所产广藿香对重金属富集
能力存在着差异。药材对土壤中 Hg,Cu,Pb的 BC
均小于1;但对Cd和As的BC均大于1。这表明广
藿香对土壤中重金属 Hg,Cu,Pb的富集能力较弱,
而对Cd和As具有很强的生物积累作用,但均显著
低于超富集植物的临界含量标准。故从药材安全性
出发,在制订广藿香种植基地土壤环境质量标准时,
对在广藿香植株中有富集作用的有机氯农药残留量
以及重金属Cd和As的含量应有更高标准。
本实验结果表明,3种植基地土壤及其所产药
材中的重金属残留量差异较为明显,但均低于国家
相应标准的浓度限值。这与张俊清等[6]报道海南
万宁和琼海部分产区广藿香药材中 Cu和 Pb过量
的结果不一致,可能与药材的来源、取样时间和测试
方法相异有关。土壤和药材中重金属的相关系数可
知,土壤中Hg,Cu,Pb的残留量密切影响着药材的
相应含量,故应选择重金属含量低的土壤进行广藿
香规范化种植,以确保药材的安全性。
[参考文献]
[1] 伊雄海,陆贻通.川芎等8种中药材中农药及重金属残留状况
研究[J].现代中药研究与实践,2004,28(3):7.
[2] 王长林,郭巧生,厉彦森.明党参种植基地土壤和药材中的有
机氯农药及重金属残留分析[J].中国中药杂志,2007,32
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[6] 张俊清,符乃光,赖伟勇,等.海南广藿香等4种南药重金属含
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Studiesonresidualsoforganochlorinepesticidesandheavymetalsinsoilof
plantingbaseandPogostemoncablin
WUYougen1,2,GUOQiaosheng1,ZHENGHuanqiang3
(1.InstituteofChineseMedicinalMaterials,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing210095,China;
2.ColegeofHorticultureandLandscape,HainanUniversity,Haikou570228,China;
3.“KeyuanHuoxiang”ExploitureandFinityCompanyofScienceandTechnologyinHainanProvince,Wanning570125,China)
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[Abstract] Objective:Todetermineandevaluatetheresidualsoforganochlorinepesticidesandheavymetalsinsoilandin
PogostemoncablininordertoprovideforGAPplanting.Method:GCmethodwasappliedtodetermineresidualsoforganochlorinepes
ticides,thecontentsofPb,Cd,Cu,Cr,HgandAsweredeterminedbyIPC.Result:Thecontentsofresidualsoforganochlorine
pesticidesandheavymetalswerediferentamongthreecultivarsandplantingbasesclearly,butaloftheresidualsinsoilfromthree
plantingbaseswerebelowthesecondstandardofEnvironmentalqualitystandardforsoils(GB15618),andtheresidualsinP.cablin
alsomeetthe"Greenstandardsofmedicinalplantsandpreparationsforforeigntradeandeconomy".Conclusion:Residualsoforgano
chlorinepesticidesandheavymetalsinsoilandP.cablinfromthreeplantingbasesinHainanprovincewereconformedtoGAP.
[Keywords] Pogostemoncablin;organochlorinepesticides;heavymetals
[责任编辑 吕冬梅]
[收稿日期] 20070727
[基金项目] 国家“十五”科技攻关项目(2004BA721A34);云
南省“十一五”社会发展攻关项目(2006SG016)
[通讯作者] 萧凤回,Tel&Fax:(0871)5227861,Email:fen
ghuixiao@ 163.com
灯盏花种质资源遗传关系的 RAPD分析
杨生超1,李永芳1,赵 峥1,文国松1,李 云2,刘有贵2,
杨永建1,萧凤回1
(1.云南农业大学 中药材研究所 云南省中药材规范化种植技术指导中心,云南 昆明650201;
2.云南生物谷灯盏花药业有限公司,云南 昆明 650224)
[摘要]目的:研究灯盏花种质资源间的遗传关系。方法:对采自云南、贵州和四川等地的37份灯盏花种质资
源进行RAPD遗传多样性分析和NTSYS2聚类分析。结果:筛选出的10个引物在37份种质资源中共产生107条
DNA片段,其中94条带具有遗传多态性,约占8785%。遗传距离为036时,可以把灯盏花分为三大类,第一大类
包括采自滇东南的弥勒、丘北、泸西、个旧、砚山等地的9份种质资源;第二大类包括采自滇西北的古城、香格里拉
的6份,以及滇东南丘北和弥勒各1份,共8份种质资源;第三大类包括采自滇中、滇东、滇东北、四川和贵州等地的
20份种质资源。结论:灯盏花种质资源遗传多样性丰富,遗传关系与其采集地的地理分布距离密切相关。
[关键词] 灯盏花;种质资源;遗传关系;RAPD
[中图分类号]R282.5 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)13153204
  灯盏花 Erigeronbreviscapus(Vant.)Hand.
Mazz.又名灯盏细辛或短葶飞蓬,为菊科飞蓬属多
年生草本植物[1],主要分布于我国西部和西南部
的云南、四川、贵州、广西、西藏、湖南等省(区)。
灯盏花药性味甘温,具有散寒解表、祛风除湿、舒
筋活血、消积止痛等功效,对心脑血管类疾病所致
的后遗症等具有明显的疗效[2]。云南省灯盏花常
年采集量在1000吨以上,被列为云南省重点开发
的“五大天然系列”药物加以开发。近年对云南省
灯盏花原分布区进行资源调查时,已难见到有成
片的灯盏花,植株分布频度已接近稀少或枯竭[3]。
灯盏花种质资源是灯盏花育种的基础,其合理利
用和可持续发展已成为社会普遍关注的问题。经
多年的引种驯化研究与实践,云南省泸西县实现
了灯盏花的规模化种植,并建立了 GAP基地[4]。
对云南省3个州(市)的3个灯盏花居群的等位酶
分析[5],5个州(市)的6个灯盏花居群的 RAPD分
析[6],5个州(市)的 13个灯盏花居群的 DALP分
析[7],表明灯盏花种质资源遗传丰富,变异主要存
在于居群内。但上述研究采样范围仅限于云南省
的红河、文山、昆明、玉溪、丽江、保山等6州(市),
居群数少。本研究采用 RAPD技术对2005年采自
云南灯盏花主要分布区和四川、贵州两省并保育
于昆明的37份灯盏花种质资源进行遗传关系分
析,以期更为全面的了解我国灯盏花种质资源的
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