江西省黄精及其土壤重金属含量水平与评价 (1).pdf
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1、收稿日期:2023-06-12;2023-08-29修回基金项目:2022年江西省林业局林产品和土壤监测项目(项目编号:2022006)作者简介:李晚根,男,林业工程师,中专,主要从事林下种植技术研究。E-mail:通信作者:吴妹杰,女,工程师,硕士,主要从事数字林业、林业信息化管理等工作。E-mail:江西省黄精及其土壤重金属含量水平与评价李晚根1,何定军2,郑育桃3,吴妹杰3(1.万载县林业局,江西 万载 336100;2.宜春市林业经济发展中心,江西 宜春 336000;3.江西省林业科学院,江西 南昌 330013)摘要:为了解江西省黄精重金属污染现状,对黄精的重金属含量进行预警,为黄
2、精的药食用安全性提供参考,本文以江西省9个黄精产区的87份黄精鲜品及8个产地的64份土壤样品为研究对象,利用电感耦合等离子体质谱法、原子吸收光谱法和原子荧光光谱法测定黄精及其土壤中砷、汞、铅、镉、铬等5种重金属的含量,并运用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法进行污染评价。结果表明,87份黄精样品的重金属As(0.082 4 mgkg-1)、Hg(0.009 6 mgkg-1)、Pb(0.121 9 mgkg-1)、Cd(0.055 0 mgkg-1)等的平均含量均未超出限量值,但部分样品存在Cr(0.976 7 mgkg-1)超标现象,超标率6.90%。64份土壤样品中共检出2份样品存在重
3、金属As(89.291 3 mgkg-1)、Pb(71.949 7 mgkg-1)的含量超标现象,超标率3.13%;单因子污染指数评价黄精受Cr污染风险较高,而土壤受Pb、Cd、As的污染风险较高。综合污染指数评价,江西省黄精产区黄精及其土壤均处于食药用安全等级、清洁水平。关键词:黄精;重金属;产地土壤;含量水平;评价中图分类号:S727.34 S714.2 S567.239文献标识码:A文章编号:2095-9818(2023)05-0042-05DOI编码:10.16259/ki.36-1342/s.2023.05.009The level and evaluation of heavy m
4、etal content in Polygonatumsibiricum and its soil in Jiangxi ProvinceLi Wangen1,He Dingjun2,Zheng Yutao3,Wu Meijie3(1.WanzaiCountyForestryBureau,WanzaiJiangxi336100,China;2.YichunForestryEconomicDevelopmentCenter,YichunJiangxi336000,China;3.JiangxiAcademyofForestry,NanchangJiangxi330013,China)Abstra
5、ct:In order to comprehend the current situation of heavy metal pollution of Polygonatum sibiricum in Jiangxi Province,provide early warning of the heavy metal content in P.sibiricum,and provide reference for the medicinal and edible safety of P.sibiricum,87 fresh P.sibiricum and 64 soil samples from
6、 9 P.sibiricum producing areas in Jiangxi Province were taken as theresearch objects.The content of five heavy metals such as arsenic,mercury,lead,cadmium,and chromium in P.sibiricum andits soil were determined using inductively coupled plasma mass spectrometry,atomic absorption spectroscopy,and ato
7、micfluorescence spectroscopy.The pollution was evaluated using the single factor pollution index method and the Nemerocomprehensive pollution index method.The results showed that the average content of heavy metals such as As(0.082 4 mgkg-1),Hg(0.009 6 mgkg-1),Pb(0.121 9 mgkg-1),Cd(0.055 0 mgkg-1)in
8、 87 samples of P.sibiricum did not exceed the limit,but thecontent of Cr in some samples exceeded the limit(0.976 7 mgkg-1),with a exceeding rate of 6.90%.Two out of 64 soil sampleswere found to have excessive levels of heavy metals As(89.291 3 mgkg-1)and Pb(71.949 7 mgkg-1),with an exceeding rate o
9、f3.13%.The single factor pollution index was evaluateed that Po.sibiricum has a higher risk of Cr pollution,while the soil has ahigher risk of Pb,Cd,and As pollution.The comprehensive pollution index was evaluated that the P.sibiricum and its soil in theP.sibiricum production area of Jiangxi Provinc
10、e were at a safe and clean level for food and medicine.Key words:Polygonatum sibiricum;heavy metals;soil of origin;content level;evaluate黄精(Polygonatum sibiricum)按形状不同,又称“大 黄 精”“鸡 头 黄 精”“姜 形 黄 精”,是 百 合 科(Liliaceae)黄精属(Polygonatum)多年生草本植物,有着“仙人余粮”“不老芝”之称。黄精以茎入药,其干燥根茎,是一种营养价值极高的药食同源物质1。近年来,随着人们对健康的追求及
11、国内外对黄南方林业科学南方林业科学South China Forestry Science第51卷第5期2023年10月Vol.51,No.5Oct.,2023第5期精研究的深入,尤其是在营养保健、老年人疾病预防等方面,黄精作为药食两用的药材,其食用药用价值逐渐进入大众视野并被人们所认可,人们对黄精的需求量也不断增大2-3,野生黄精资源远远不能满足人们的需求。为满足市场需求,衍生出了人工种植黄精产业4。但是受限于种植技术水平不高,黄精生长过程中易发生病虫害等问题,加上种植户为追求产量不合理用药施肥,易造成黄精产地土壤中重金属含量超标并在生物体内富集5。江西是黄精资源大省,作为江西道地药材之一的
12、黄精,在江西境内被广泛种植。黄精作为集生态、药用、食用价值于一体的多功能植物,其制品的营养价值和经济价值得到了社会的广泛关注,具有巨大的发展潜力和广阔的市场前景。但是在人口老龄化、亚健康及慢性病等问题使得“养”和“防”成为现代人日常保健重心的当下,人们在接触黄精时更多的是关注其食用药用价值而忽视了黄精产品本身生长过程中可能存在的有害物质,其中重金属作为影响食品质量与安全的重要因素,其含量超标将严重威胁到消费者的身心健康,从而给人体健康带来安全隐患。为保证人民群众的食用药用安全,从源头(产地)进行重金属含量监测势在必行。本研究以江西省 9个黄精产区的鲜品黄精及 8个产地土壤为对象,通过监测江西省
13、黄精及其产地土壤重金属含量,了解并掌握江西省黄精重金属污染现状,为黄精的药食用安全性评价提供参考。1材料与方法1.1 试验材料1.1.1 试验材料的采集及处理于 2022年 10月 10日11月 10日,分别在江西省抚州、赣州、吉安、景德镇、九江、萍乡、上饶、新余、宜春9个地区的23个县(区)的黄精产地,采用随机抽样的方式,共采集到黄精样品87份;除赣州外(因赣州黄精种植较少,该地黄精样品直接从工厂采集,未采集到土壤样品),在其他8个地区采集土壤样品64份。采集后的样品带回实验室,清除黄精表面的泥土,粉碎备用;土壤样品铺开,除去沙砾等异物,摊开自然风干后碾碎土样,四分法缩分取样过筛,样品通过孔
14、径100目尼龙筛后装袋备用。1.1.2 主要仪器及试剂Multiwave PRO微波消解仪(奥地利安东帕有限公司),Z2000原子吸收分光光度仪(日本日立科技有限公司),AFS-230E原子荧光分光光度仪(北京科创海光仪器有限公司),PQMS电感耦合等离子体质谱仪(德国耶拿分析仪器有限公司),ME104E电子天平(美国梅特勒科技有限公司),Milli QA超纯水机(美国默克密理博仪器有限公司),As、Hg、Pb、Cd、Cr标准溶液(国家有色金属研究院),其他试剂均为国产分析纯或色谱纯。1.2 试验方法1.2.1 黄精样品处理及检测方法黄精样品的重金属 As 参照 GB 5009.112014食
15、品安全国家标准 食品中总砷及无机砷的测定6执行;Hg参照GB 5009.172014 食品安全国家标准食品中总汞及有机汞的测定7执行;Pb 参照 GB5009.122017 食品安全国家标准 食品中铅的测定8执行;Cd参照GB 5009.152014 食品安全国家标准 食品中镉的测定9执行;Cr参照GB 5009.1232014 食品安全国家标准 食品中铬的测定10执行。1.2.2 土壤样品处理及检测方法土壤样品的重金属Hg、As参照HJ 6802013 土壤和沉积物 汞、砷、硒、铋、锑的测定 微波消解原子荧光法11执行;Pb、Cd参照GB/T 171411997 土壤质量 铅、镉的测定 石墨
16、炉原子吸收分光光度法12执行;Cr参照HJ 4912019 土壤和沉积物 铜、锌、铅、镍、铬的测定 火焰原子吸收分光光度法13执行。1.3 重金属风险评估方法1.3.1 单项污染指数法用实际测量值与限量标准值对比进行评价。该方法反映的是单一污染物的污染程度,是最基本和最广泛使用的一种评价方法14。计算公式为:Pi=Ci/Si(1)式(1)中:Pi为重金属单项污染指数;Ci为所测黄精样品重金属实际含量(mgkg-1);Si为黄精中重金属的限量标准值(mgkg-1)。当Pi1时,表示黄精及其土壤未受污染;Pi1时,表示黄精及其土壤已受污染;Pi值越大表示受污染程度越严重。1.3.2 内梅罗综合污染
17、指数法在单项污染指数法的基础上,综合考虑重金属污染指数的最大值和平均值,能够更加客观、全面地评价重金属的污染现状,是国内外常用的一种综合评价方法。计算公式为:P综()P2imax+P2avg2(2)式(2)中,P综为重金属综合污染指数;Pimax为样品中重金属污染指数的最大值;Pavg为样品中各重金李晚根等:江西省黄精及其土壤重金属含量水平与评价43南 方 林 业 科 学第51卷南 方 林 业 科 学属污染指数的平均值。污染等级划分见表1。表1 污染等级Tab.1 Pollution levels等级划分12345污染指数P综0.70.7P综1.01.0P综2.02.0P综3.0P综3污染等级
18、安全警戒线轻污染中污染重污染污染水平清洁尚清洁开始受到污染受到中度污染受污染已相当严重1.4 数据统计与分析数据分析采用Microsoft Excel进行。2结果与分析2.1 黄精及其土壤中5种重金属含量水平及分析2.1.1 黄精样品重金属含量食品、中药材和土壤中的5种重金属的限量值15见表2。依据 中国药典16(2020年版一部)可知,黄精中 As、Hg、Pb、Cd的限量值分别为 2.0 mgkg-1、0.2mgkg-1、5.0 mgkg-1、1.0 mgkg-1,而对于Cr未作出限定。黄精作为药食同源物质,本试验Cr的限量参考GB 27622017 食品安全国家标准 食品中污染物限量 新鲜
19、蔬菜的限量值0.5 mgkg-117。表2 食品、中药材中重金属限量值Tab.2 Maximum levels of heavy metals in food and Chineseherb medicine单位:mgkg-1重金属元素AsHgPbCdCr中药材2.00.25.01.0新鲜蔬菜0.50.010.10.10.5蔬菜制品1.0代用茶0.55.00.5表 3 结果表明,江西省大部分产地的黄精未受到重金属污染,其中,景德镇市所采集的样品中未检测出 Pb,上饶市所采集的样品中未检测出 Cd,其余各市均有 5 种重金属元素检出。检测的所有黄精样品 As、Hg、Pb、Cd 均未超过限量值,部
20、分样品中检测出Cr超标,在吉安市采集的19份检测样品中测得Cr超标率5.26%(1份),含量为0.976 7 mgkg-1,相当于国家限量标准中规定的 Cr 含量的 1.95 倍;宜春市采集的34份样品中测得Cr超标率14.71%(5份),含量分别为 0.905 3 mgkg-1、0.512 9 mgkg-1、0.518 2 mgkg-1、0.998 9 mgkg-1、0.813 4 mgkg-1,相当于国家限量标准中规定的 Cr含量的 1.81倍、1.03倍、1.04 倍、2.00 倍、1.63 倍。检出的 6 份 Cr 含量超标样品中有 5 份为个人种植户的黄精样品,可能是由于个人种植户缺
21、乏规范化栽培技术,故易出现Cr超标现象。表3 江西省87份黄精样品5种重金属含量分析Tab.3 Analysis of 5 heavy metals in 87 samples of P.sibiricum in Jiangxi Province重金属元素AsHgPbCdCr含量范围/mgkg-1ND0.615 0ND0.148 1ND0.980 5ND0.405 0ND0.998 9平均值/mgkg-10.082 40.009 60.121 90.055 00.231 5含量分析结果低于限量值2.0低于限量值0.2低于限量值5.0低于限量值1.0低于限量值0.5检出率/%81.6158.62
22、62.0762.0768.97注:ND表示未检出。下同。Note:ND indicates not detected.The same as below.2.1.2 黄精产地土壤重金属含量依据GB 156182018土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行)18可知,土壤中As、Hg、Pb、Cd、Cr 的限量值分别为 40 mgkg-1、1.3 mgkg-1、70 mgkg-1、0.3 mgkg-1、150 mgkg-1。对江西省 8 市共计64份黄精产地土壤样品进行分析,重金属含量数据统计结果见表4。表4 黄精产地土壤样品5种重金属含量Tab.4 Analysis of 5 heavy
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