貴州地產(chǎn)山銀花重金屬分布、富集特性研究

柳小蘭 張清海 林紹霞 何騰兵 林昌虎 高安勤

摘要：以銅（Cu）、鉻（Cr）、砷（As） 、鉛（Pb） 、鎘（Cd） 、汞（Hg）6種重金屬為指標，采用電感耦合等離子體質譜法對山銀花重金屬含量進行檢測，并對不同富集部位重金屬含量進行相關性分析。結果表明，山銀花各部位重金屬含量分布規(guī)律各不相同，莖、葉、花中重金屬含量順序分別為Cr>Cu>Pb>Cd>As>Hg、Cr>Pb>Cu>Cd>As>Hg、Cu>Cr>Cd >Pb>As>Hg；重金屬在山銀花植株不同部位的平均含量順序為：Pb：葉>莖>花，Cr：莖>葉>花，As：葉>花>莖，Cu：花>莖>葉，Cd和Hg均為：花>葉>莖；莖與葉中的Cd、莖中的Pb與葉中的As、莖中的Cu與花中的Hg、葉中的Hg與花中的Pb、葉中的Cd與花中的Hg均達到顯著水平，莖與葉中的Pb、莖中的Cu與葉中的Hg、莖中Cr與花中的Hg、葉中的Hg與花中的As均達到極顯著水平；山銀花的莖、葉、花對土壤中重金屬元素的富集能力各不相同，對Cd的富集能力最強，是一種對Cd具超富集能力的植物。

關鍵詞：山銀花；重金屬；分布特征；相關性；富集

中圖分類號： X53 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2015）07-0340-04

中藥材中重金屬成分直接影響其使用的安全性[1]，銅（Cu）、鋅（Zn）、砷（As） 、鉛（Pb） 、鎘（Cd）、鉻（Cr）、汞（Hg）等重金屬元素是中藥材中經(jīng)常被檢測的元素[2-3]。有研究表明，這些重金屬元素被人體吸收后，逐漸富集在人的體內(nèi)很難排除[4-6]。目前，對中藥材中重金屬超標的問題尚缺乏專門、較為系統(tǒng)的研究，尤其對植株中各部位重金屬元素的分布情況研究鮮有涉及[7-10]。2010年版《中國藥典（一部）》[11]將忍冬科植物忍冬（Lonicera japonica Thunb.）的干燥花蕾或帶初開的花單列為金銀花，將忍冬科植物灰氈毛忍冬（Lonicera macranthoides Hand.-Mazz.）、紅腺忍冬（Lonicera hypoglauca Miq.）、華南忍冬（Lonicera confusa DC.）和黃褐毛忍冬（Lonicera fulvotomentosa Hsu et S.C.Cheng）的干燥花蕾或帶初開的花列為山銀花[12]。本試驗山銀花為忍冬科植物，主要是灰氈毛忍冬的花蕾或初開的花[13]，為中醫(yī)大宗用藥，是國家重點治理的名貴中藥材之一，具有清熱解毒、涼散風熱之功效，主治癰腫疔瘡、喉痹、丹毒、熱毒血痢、風熱感冒、溫病發(fā)熱等癥[14]。山銀花不僅作為藥材用于醫(yī)療，花卉用于綠化觀賞，而且在食品、飼料、香精、化妝品領域具有較高的經(jīng)濟價值[15]。但是，由于山銀花易受重金屬污染，在很大程度上阻礙了山銀花的GAP生產(chǎn)，并直接影響到患者的安全[16]。楊春等在對黔東南州9種藥材重金屬污染評價中指出，金銀花未受到Hg和As 的污染，但受到Cd 的中度污染[17]；王錦芳等對金銀花藥材中重金屬鉛、鎘含量進行分析發(fā)現(xiàn)，金銀花藥材中的鉛、鎘含量雖沒有超標，但均有檢出，重金屬對中藥材的污染相當普遍[18]。參考我國頒布的《藥用植物及制劑進出口綠色行業(yè)標準》對重金屬的限量，本試驗確定As、Hg、Pb、Cu、Cd、Cr 6種重金屬為研究指標，以貴州省丹寨地產(chǎn)藥材山銀花種植基地為試驗區(qū)域，研究重金屬在黔產(chǎn)山銀花莖、葉、花中的含量及富集特性，以期為山銀花優(yōu)質高產(chǎn)的無公害栽培和山銀花種植業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 藥品與試劑

硝酸（GR級），德國Merck公司生產(chǎn)；重金屬標準溶液Agilent part #5183-4688，為Cu、Pb、As、Cd、Cr、Hg（單標），濃度梯度均為1、2、5、10、20 ng/mL；內(nèi)標液Agilent part #5188-6525，以10%硝酸為介質的100 mg/L Li、Sc、Ge、Lu、Bi、Rn、In、Tb；調諧液Agilent part #5184-3566，以2%硝酸為介質的100 mg/L Li、Ge、Y、Co、Ti。超純水，電阻率>18.25 MΩ·cm。

1.2 儀器設備

AL204-IC電子天平，瑞士梅特勒-托利多公司生產(chǎn)；Agilent 7500 a 型電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS），美國安捷倫科技公司生產(chǎn)；Milli-Q Synthesis超純水系統(tǒng)，美國MILLIPORE公司生產(chǎn)。

1.3 樣品采集及處理

1.3.1 樣品采集 2013年6月，根據(jù)黔東南州丹寨縣興仁鎮(zhèn)告左萬村山銀花基地樣區(qū)地形地貌特點，采用GPS定位，采樣點呈“S”形分布，均勻選取具有代表性的山銀花植株；均勻采集有代表性的山銀花莖、葉、花樣品，分別裝袋標記，同時，對應山銀花植株下方距樹干0.2～0.5 m，利用木制工具采集深度為0～30 cm的土壤樣品l kg左右，裝入潔凈聚乙烯塑料袋封裝，寫上編號，做好采樣記錄。每個樣點采集樣本4份，共采集44個樣本。

1.3.2 樣品的制備 采回的莖、葉、花以90 ℃高溫殺青 30 min，再以60 ℃恒溫烘干至恒質量；玻璃研缽磨碎，過0.25 mm尼龍篩；將過篩樣品充分混勻，儲存于塑料袋中備用。將采集的土壤樣品剔除植物根、葉、石塊等異物，置于通風處自然風干，研磨，分別過0.25、2 mm 篩，儲存于塑料袋中備用。

1.4 樣品消化

土壤樣品采用美國國家環(huán)保局標準方法（USEPA-3050B）消解，定容；植株樣品分別加入5 mL硝酸、2mL雙氧水，置于170 ℃恒溫干燥箱中加熱3 h，冷卻、定容。以國家標準土壤樣品（GSS-2、GSS-5）及國家標準植株樣品（GSV-2）進行質量分析控制，設定樣品重復數(shù)10%～15%，每批樣品設2個空白。

1.5 樣品測定

采用電感耦合等離子體質譜儀進行測定，相關操作及條件參數(shù)為：載氣流速1.17 L/min，無輔助氣流；采樣深度 8.0 L/min，蠕動泵采樣轉速0.1 r/s，積分時間2 s；重復3次。

1.6 數(shù)據(jù)處理

用Excel、DPS軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，計算各指標數(shù)據(jù)的標準偏差、變異系數(shù)及誤差等。

2 結果與分析

2.1 山銀花不同部位重金屬含量分布

由表1可知，山銀花植株中Pb、Cr、As、Cd、Cu、Hg含量變化范圍分別在0.00～17.44、0.70～105.77、0.00～0.74、0.73～3.10、3.76～10.01、0.00～1.59 mg/kg之間。山銀花植株不同部位的重金屬分布規(guī)律各不相同，莖中重金屬含量順序為Cr>Cu>Pb>Cd>As>Hg，其平均含量分別為2549、608、5.47、1.29、0.11、0.001 mg/kg；葉中重金屬含量順序為Cr>Pb>Cu>Cd>As>Hg，其平均含量分別為1276、7.46、5.03、1.71、0.19、0.13 mg/kg；花中重金屬含量順序為Cu>Cr>Cd >Pb>As>Hg，其平均含量分別為686、5.19、1.87、039、0.16、0.15 mg/kg； 重金屬在山銀花植株不同部位的平均含量順序為：Pb：葉>莖>花；Cr：莖>葉>花；As：葉>花>莖；Cu：花>莖>葉；Cd和Hg均為：花>葉>莖。從變異系數(shù)來看，山銀花植株中各重金屬含量的變異程度為Hg>Cr>Pb>As>Cd>Cu；莖、葉、花中重金屬變異系數(shù)分別在3397%～331.66%、25.48%～245.21%、1502%～282.70%之間，其中，莖和葉中重金屬變異程度均為Hg>Cr>Pb>As，花中Hg的變異系數(shù)最大，為282.70 %，Pb次之，Cu最小，變異系數(shù)為15.02%，這說明山銀花莖和葉中的Hg和Cr及花中的Hg和Pb分布不均勻，可能與植物不同部位對重金屬的吸附特性有關。

根據(jù)《藥用植物及制劑外經(jīng)貿(mào)綠色行業(yè)標準》（WM/T 2—2004）對Cd、Hg、As、Pb、Cu 5種重金屬含量限值的規(guī)定：Cd≤0.3 mg/kg、Hg≤0.2 mg/kg、As≤2.0 mg/kg、Pb≤5.0 mg/kg、Cu≤20.0 mg/kg判斷，山銀花植株花中的Pb含量未超標，莖和葉中均超過限定值；莖、葉和花中的As、Cu和Hg含量均未超標，而Cd都已超標，這可能與山銀花對土壤中Cd有較強的吸附能力有關。

2.2 山銀花不同部位間重金屬含量的相關性分析

由表2、表3和表4可知，山銀花莖中的Hg與葉和花中的6種重金屬均無線性關系，莖與葉中的Cd、莖中的Pb與葉中的As均達到顯著水平，莖與葉中的Pb、莖中的Cu與葉中的Hg均達到極顯著水平；花中的Hg與莖中的Cu 、Cr分別達到顯著、極顯著水平；葉中的Hg與花中的Pb、As分別達到顯著、極顯著水平，葉中的Cd與花中的Hg達到顯著水平；除此之外，其他元素間呈不同程度的相關性，這說明山銀花在生長過程中對不同重金屬的吸收、遷移及富集等有較大的差異性。山銀花莖、葉、花對6種重金屬元素有相似的吸附強度，并表現(xiàn)出一定程度的協(xié)同和拮抗作用，其中，莖中的Cr與花中的Hg、葉中的Hg與花中的As協(xié)同作用最強，其次為莖與葉中的Pb；拮抗作用最強的是莖中的Cr與葉中的Pb和花中的Cd，莖中的Cu與葉中的Pb次之。

植物對某種有毒元素的吸收超過閾值時，會導致其體內(nèi)承擔主動運輸作用的載體蛋白失活或抑制線粒體產(chǎn)生ATP，并向外分泌螯合劑，導致植物根系對其他重金屬的吸收減少[19]；植物自身的解毒機制會將吸收到的一部分有毒元素通過有機酸或氨基酸螯合封存在液泡內(nèi)[20-21]，另一部分有毒元素則轉運出細胞，減少毒害，而大多數(shù)超富集植物將重金屬局限于根部以防止損害光合器官，并通過增強某些生理作用達到此目的[22-23]。筆者認為，山銀花可能存在某種源-庫調節(jié)機制，如果花或葉中有毒元素含量達到閾值，則抑制另一種有毒元素向庫運輸，減少毒害，花和葉同時承擔礦質元素庫的作用；葉也是光合作用有機產(chǎn)物的源，減少源的有毒元素積累，利于正常養(yǎng)分和有機物的積累，符合生物趨利避害的自然規(guī)律。

2.3 山銀花不同部位對重金屬的富集特征

植物吸收的元素主要來自土壤，富集系數(shù)（BCF）[24]的大小表明植物對某種元素富集能力的強弱，富集系數(shù)越高，表明植物對該元素的吸收能力越強，富集系數(shù)大于1是重金屬超富集植物的評價標準之一[25-26]。由表5可知，山銀花莖、葉、花對土壤中重金屬元素Cd的富集能力最強，富集系數(shù)分別為7.266、10.602、14.772，其次為Cu，莖和花對Cu的富集系數(shù)分別為1.037、1.634，花對Hg的富集系數(shù)為1.251，富集系數(shù)均大于1；除Pb和As外，葉和花對重金屬的吸附能力均表現(xiàn)為：Cd>Cu>Hg>Cr；莖對重金屬的吸附能力表現(xiàn)為：Cd>Cu>Cr>Pb>As>Hg。Cd在山銀花體中的累積效應非常強，山銀花是Cd的超富集植物，這與劉周莉等的研究結果[27]一致，值得進一步關注。

3 結論

（1）山銀花植株不同部位的中重金屬含量分布規(guī)律各不相同。莖、葉、花中的重金屬含量順序分別為Cr>Cu>Pb>Cd>As>Hg、Cr>Pb>Cu>Cd>As>Hg、Cu>Cr>Cd>Pb>As>Hg；重金屬在山銀花植株不同部位的平均含量順序為：Pb：葉>莖>花，Cr：莖>葉>花，As：葉>花>莖，Cu：花>莖>葉，Cd和Hg均為：花>葉>莖。

（2）按照《藥用植物及制劑外經(jīng)貿(mào)綠色行業(yè)標準》得出，山銀花花中的Pb未超標，莖和葉均超過限定值5.0 mg/kg；莖、葉和花中的As、Cu和Hg均未超標，而Cd已超標，這可能與山銀花對土壤中的Cd有較強的吸附有關。

（3）山銀花不同部位的重金屬含量變異程度不同。山銀花植株中各重金屬含量的變異程度為Hg>Cr>Pb>As>Cd>Cu；花中Hg的變異系數(shù)最大，Pb次之，Cu最小，變異系數(shù)分別為282.70 %、187.25 %、15.02%。這說明山銀花莖

（4）山銀花莖中的Hg與葉和花中的6種重金屬均無線性關系，莖與葉中的Cd達到顯著水平、Pb達到極顯著水平，莖中的Pb與葉中的As達到顯著水平，莖中的Cu與葉中的Hg達到極顯著水平；花中的Hg與莖中的Cu 、Cr分別達到顯著、極顯著水平；葉中的Hg與花中的Pb、As分別達到顯著、極顯著水平，葉中的Cd與花中的Hg達到顯著水平，其余元素呈不同程度的相關性。山銀花莖、葉、花對具有顯著性相關的重金屬元素存在相似的吸附強度。

（5）山銀花莖、葉、花對土壤中重金屬元素的富集能力不同。除Pb和As外，葉和花對重金屬的吸附能力均表現(xiàn)為：Cd>Cu>Hg>Cr；莖對重金屬的吸附能力表現(xiàn)為：Cd>Cu>Cr>Pb>As>Hg；莖、葉、花對土壤中重金屬元素Cd的富集能力最強，富集系數(shù)分別為7.266、10.602、14.772，Cd在山銀花體中的累積效應非常強，是Cd的超富集植物。

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