三七中藥材種植產(chǎn)地土壤重金屬污染特征及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

黃珍華，沈智達(dá)，施輝能，龍光強(qiáng)，鄧維萍，范 偉,3① (.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，云南 昆明 6500；.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，云南 昆明 6500；3.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)西南中藥材種質(zhì)創(chuàng)新與利用國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心，云南 昆明 6500)

近年來(lái)，中藥材重金屬污染問(wèn)題已成為影響我國(guó)中藥材安全和綠色出口的重要因素之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2008—2013年我國(guó)中藥材鎘(Cd)、砷(As)、鉛(Pb)、汞(Hg)和銅(Cu)超標(biāo)率分別為9.66%、26.35%、13.00%、9.32%和16.09%[1]。分析255種中藥材重金屬的相關(guān)文獻(xiàn)后發(fā)現(xiàn)，藥材類型中超標(biāo)率最高的為草本類，其中，Hg超標(biāo)率最高，為23.08%；藥用部位中超標(biāo)率最高的為葉類，其中，Pb超標(biāo)率最高，為37.67%；青藏高原、華南和西南地區(qū)是我國(guó)中藥材重金屬殘留風(fēng)險(xiǎn)最高的地區(qū)[2]。此外，279種中藥材重金屬檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Pb和Cd在大多數(shù)中藥材中存在較大污染風(fēng)險(xiǎn)，少量食用后可能有非致癌性健康風(fēng)險(xiǎn)[3]?？梢姡柚匾曋兴幉闹亟饘俪瑯?biāo)的潛在安全風(fēng)險(xiǎn)。

三七(Panaxnotoginseng)為五加科人參屬多年生草本植物，以其干燥主根入藥，是治療心腦血管類疾病的重要中藥材。當(dāng)前以三七為原料的中成藥品種有520個(gè)，年需求量近2萬(wàn)t[4]。云南省是三七道地產(chǎn)區(qū)，市售三七藥材的95%以上產(chǎn)自云南[4]。同時(shí)，云南省是我國(guó)主要金屬礦區(qū)，有色金屬礦產(chǎn)資源分布廣、種類多、開發(fā)利用程度高。礦體賦存及開發(fā)過(guò)程中廢石、尾礦堆存和冶煉煙塵導(dǎo)致云南農(nóng)田土壤重金屬背景值較高，其中，Pb、鋅(Zn)、Cu、Cd、鉻(Cr)和Hg污染尤為嚴(yán)峻[5-6]。較高的地質(zhì)背景、連作障礙導(dǎo)致的頻繁更換土地以及大量農(nóng)藥、化肥的投入使三七在種植過(guò)程中極易受到重金屬污染。

目前研究發(fā)現(xiàn)，三七種植土壤和植株中Cd、As、Pb、Hg、Cu和Cr 6種重金屬均存在不同程度超標(biāo)，其中，Cd和As相關(guān)報(bào)道較多[7-11]，但對(duì)不同重金屬在土壤-三七系統(tǒng)中的整體分布規(guī)律和人體健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估的報(bào)道鮮見。因此，對(duì)云南省文山州、紅河州和昆明市等主要三七種植基地耕層土壤(0～20 cm)、表下層土壤(>20～40 cm)和三七不同部位重金屬含量、超標(biāo)率、危害指數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)能力等進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)研究。研究結(jié)果可為揭示云南三七土壤重金屬總體污染特征、藥材安全性和科學(xué)指導(dǎo)三七安全種植提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與處理

三七土壤和植株樣品采集于傳統(tǒng)三七產(chǎn)區(qū)文山和新產(chǎn)區(qū)昆明、蒙自和石屏等地，覆蓋面積為41.66 hm2，共布置25個(gè)采樣地。每個(gè)采樣地分別采集耕層(0～20 cm)和表下層(>20～40 cm)土壤樣品。為使樣品更具代表性，將每個(gè)采樣地分層采集的6個(gè)樣點(diǎn)土壤樣品混合作為1個(gè)采樣地土壤樣品，同時(shí)，每個(gè)采樣地取6株三七，共采集50個(gè)土壤樣品和150個(gè)三七植株樣品。采樣地具體信息見表1。

表1 采樣地信息

土壤樣品經(jīng)自然風(fēng)干后，剔除樣品中枯枝落葉、碎石和有機(jī)殘?jiān)?，采用木質(zhì)工具碾碎，分別過(guò)0.85和0.15 mm孔徑尼龍篩，待測(cè)。三七植株經(jīng)自來(lái)水和去離子水沖洗干凈后，分成主根、須根、蘆頭、莖和葉5個(gè)部位，在110 ℃條件下殺青30 min后于60 ℃條件下烘干24 h至恒重，并采用瑪瑙研缽磨碎后置于自封袋中保存，待測(cè)。

1.2 重金屬含量測(cè)定

采用電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)法對(duì)土壤和植物樣品Cd、As、Pb、Hg、Cu、Cr、Ni和Zn進(jìn)行檢測(cè)。儀器參數(shù)：射頻功率為1 400 W，冷卻氣(氬氣)流速為13.02 L·min-1，輔助氣(氬氣)流速為0.64 L·min-1，霧化氣流速為0.97 L·min-1，進(jìn)樣泵轉(zhuǎn)速為30 L·min-1，數(shù)據(jù)采集方式為跳峰，掃描次數(shù)為3次[12]。

標(biāo)準(zhǔn)品溶液制備：分別量取適量各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，采用w=10%硝酸稀釋成0.25、0.5、1、10 μg·mL-1溶液作為標(biāo)準(zhǔn)品貯備液。然后，精密量取標(biāo)準(zhǔn)品貯備液適量，采用w=5%硝酸稀釋成Cd質(zhì)量濃度為0、0.5、2.5、5、10和25 ng·mL-1，As和Pb質(zhì)量濃度為0、1、5、10、20和50 ng·mL-1，Cr、Ni、Zn和Cu質(zhì)量濃度為0、10、50、100、200和500 ng·mL-1的系列溶液。另量取適量Hg標(biāo)準(zhǔn)品貯備液，采用w=10%硝酸稀釋成0、0.2、0.5、1、2和3 ng·mL-1的系列溶液(需臨用新制)。

內(nèi)標(biāo)溶液制備：精密量取鍺(Ge)、銦(In)和鉍(Bi)單元素標(biāo)準(zhǔn)液適量，加水稀釋成質(zhì)量濃度均為20 ng·mL-1的混合溶液作為內(nèi)標(biāo)溶液，測(cè)定時(shí)在線加入內(nèi)標(biāo)溶液。

供試品溶液制備：精密稱取樣品0.3 g置于微波消解管中，加入6 mLw=65%硝酸，待反應(yīng)停止后加入2 mL雙氧水密閉進(jìn)行微波消解，消解結(jié)束冷卻后，將消解液轉(zhuǎn)入50 mL容量瓶中，用水洗滌消煮管3次，合并洗滌液于容量瓶中，加入金元素標(biāo)準(zhǔn)液(1 μg·mL-1)200 μL，加水定容，搖勻后離心，取上清液進(jìn)行測(cè)定。供試品溶液如果超出標(biāo)準(zhǔn)曲線上限，則用水稀釋至標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍內(nèi)再進(jìn)行測(cè)定。

測(cè)定時(shí)選取同位素65Cu、75As、52Cr、60Ni和66Zn以72Ge作為內(nèi)標(biāo)，111Cd以115In作為內(nèi)標(biāo)，202Hg和208Pb 以209Bi作為內(nèi)標(biāo)。線性關(guān)系、方法檢出限、重復(fù)性試驗(yàn)和加標(biāo)回收率試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 基于ICP-MS重金屬檢測(cè)方法的建立

1.3 重金屬污染評(píng)價(jià)方法

1.3.1土壤重金屬污染評(píng)價(jià)方法

土壤重金屬限量標(biāo)準(zhǔn)參考GB 15618—2018《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》。采用單項(xiàng)污染指數(shù)(Pi)、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)(NIPI)和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(PERI)評(píng)估土壤重金屬污染水平。Pi主要體現(xiàn)單一重金屬元素污染水平，計(jì)算公式為Pi=Xi/Si。其中，Pi為重金屬i污染指數(shù)；Xi為重金屬i實(shí)測(cè)值，mg·kg-1；Si為重金屬i評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值，mg·kg-1。Pi分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：Pi≤0.7，安全(清潔級(jí))；0.73，重度污染[9]。

NIPI考慮了單因素污染指數(shù)平均值和最高值，可以綜合反映土壤中各種污染物平均污染水平。計(jì)算公式為

(1)

式(1)中，INIP為內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)；(Ci/Si)max為污染物中污染指數(shù)最大值；(Ci/Si)ave為污染指數(shù)平均值；Ci為重金屬i實(shí)測(cè)濃度，mg·kg-1；Si為重金屬i評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值，mg·kg-1。INIP分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：INIP≤0.7，安全(清潔級(jí))；0.73，重度污染[7]。

PERI主要基于元素豐度和釋放能力的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)來(lái)評(píng)價(jià)土壤重金屬污染程度，計(jì)算公式為

(2)

Eij=Tn，i×Cij，

(3)

Cij=Ci/Cn，i。

(4)

式(2)～(4)中，IPER為潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；Eij為樣點(diǎn)j重金屬i單項(xiàng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；Cij為樣點(diǎn)j重金屬i污染因子；Ci為樣品中重金屬i實(shí)測(cè)濃度，mg·kg-1；Cn，i為重金屬i背景值，mg·kg-1；n為重金屬種類，n=8；Eij為樣點(diǎn)j重金屬i潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；Tn，i為重金屬i生物毒性反應(yīng)因子，Cd、As、Pb、Hg、Cu、Cr、Ni和Zn毒性反應(yīng)因子分別為30、10、5、40、5、2、6和1。Eij分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：Eij<40，低風(fēng)險(xiǎn)；40≤Eij<80，中風(fēng)險(xiǎn)；80≤Eij<160，高風(fēng)險(xiǎn)；160≤Eij<320，非常高風(fēng)險(xiǎn)；Eij≥320，極高風(fēng)險(xiǎn)。IPER分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：IPER<150，低風(fēng)險(xiǎn)；150≤IPER<300，中風(fēng)險(xiǎn)；300≤IPER<600，高風(fēng)險(xiǎn)；IPER>600，極高風(fēng)險(xiǎn)[9,13]。

1.3.2藥材重金屬污染評(píng)價(jià)方法

采用2020版《中國(guó)藥典》規(guī)定的Cd、As、Pb、Hg和Cu限量值(Cd、As、Pb、Hg和Cu分別為1、2、5、0.2和20 mg·kg-1)評(píng)價(jià)三七主根和蘆頭中重金屬超標(biāo)率；采用云南省食品安全地方標(biāo)準(zhǔn)DBS 53/029—2020《三七須根》(Cd、As、Pb和Hg分別為0.5、1.0、1.5和0.1 mg·kg-1)和DBS 53/024—2017《干制三七莖葉標(biāo)準(zhǔn)》(Cd、As、Pb和Hg分別為0.5、1.5、2.0和0.1 mg·kg-1)中規(guī)定的Cd、As、Pb和Hg限量值評(píng)價(jià)三七須根、莖和葉中重金屬超標(biāo)率，并采用估計(jì)每日攝入量(EDI)、目標(biāo)危害商(THQ)和危害指數(shù)(HI)分析非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)。

重金屬EDI取決于三七中重金屬濃度和消費(fèi)水平，其計(jì)算公式為

(5)

式(5)中，IED為估計(jì)每日攝入量，μg·kg-1·d-1；EF為暴露頻率，為365 d·a-1；ED為暴露持續(xù)時(shí)間，為40 a；FIR為三七攝入量，g·人-1·d-1；C為三七重金屬濃度，mg·g-1；WAB為平均體重，為64.3 kg〔國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)發(fā)布的《中國(guó)居民營(yíng)養(yǎng)與慢性病狀況報(bào)告(2020年)》顯示，我國(guó)18歲及以上男性平均體重為69.6 kg，女性為59.0 kg，平均值即為64.3 kg〕；TA為非致癌物平均暴露時(shí)間，d。三七主根和蘆頭是其主要藥用部位，故其FIR值按《中國(guó)藥典》(2020版)中規(guī)定的3～9 g·人-1·d-1計(jì)算；三七須根、莖和葉FIR值分別參照DBS 53/029—2020和DBS 53/024—2017規(guī)定的每日推薦食用量，均為1 g·人-1·d-1。

THQ被用來(lái)估計(jì)污染物潛在健康風(fēng)險(xiǎn)，用污染物暴露劑量與參考劑量的比值來(lái)表征[14]。采用美國(guó)環(huán)境保護(hù)署(USEPA)開發(fā)的HI方法來(lái)評(píng)估多種元素造成的非致癌效應(yīng)的總潛在風(fēng)險(xiǎn)，該方法假設(shè)同時(shí)暴露于幾種化學(xué)品的亞閾值可能會(huì)導(dǎo)致不利的健康影響，其影響程度與亞閾值暴露和可接受暴露的比率之和有關(guān)[15]。THQ和HI計(jì)算公式分別為

(6)

(7)

(8)

式(6)～(8)中，QTH為目標(biāo)危害商；IH為危害指數(shù)；IPTW為每種元素暫定容許周攝入量，μg·kg-1·周-1；DRf為每日參考劑量，μg·kg-1·d-1。當(dāng)QTH<1時(shí)，表示攝入的某種重金屬對(duì)身體健康沒有明顯損害；當(dāng)QTH>1時(shí)，表示攝入的某種重金屬對(duì)身體健康有明顯損害。當(dāng)IH<1時(shí)，表示攝入的某幾種重金屬對(duì)身體健康沒有明顯損害；當(dāng)IH>1時(shí)，表示攝入的某幾種重金屬對(duì)身體健康有明顯損害[9]。

1.3.3重金屬富集及轉(zhuǎn)運(yùn)能力評(píng)價(jià)方法

采用生物富集系數(shù)(BCF)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)(TF)評(píng)估三七各部位對(duì)重金屬的富集和遷移能力[16]。由于三七根系主要分布在耕層土壤，故計(jì)算BCF時(shí)僅采用耕層土壤重金屬含量。BCF為三七某器官中某種重金屬含量(mg·kg-1)與耕層土壤相應(yīng)重金屬含量(mg·kg-1)的比值；TF為三七地上部分某種重金屬含量(mg·kg-1)與三七地下部分相應(yīng)重金屬含量(mg·kg-1)的比值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010、SPSS 26.0、Graphpad Prism 8.3和Origin 2021軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和圖表制作。顯著性分析采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤重金屬污染評(píng)價(jià)

2.1.1土壤重金屬含量

如表3所示，研究區(qū)耕層土壤Cd、As、Pb、Hg、Cu、Cr、Ni和Zn平均含量分別為0.930、42.7、123、1.09、149、359、93.4和179 mg·kg-1，而表下層土壤分別為1.03、41.4、163、1.13、173、516、110和192 mg·kg-1。其中，Cd、Pb、Cu和Cr含量表現(xiàn)為表下層土壤顯著高于耕層土壤，而As、Hg和Zn含量無(wú)顯著差異。

2.1.2土壤重金屬污染評(píng)價(jià)

如表4所示，單項(xiàng)污染指數(shù)(Pi)分析結(jié)果表明，耕層和表下層土壤中8種重金屬污染程度由高到低為Cd>Cu>Cr>Pb>Ni>As>Zn>Hg和Cu>Cd=Cr>Pb>Ni>As>Zn>Hg；綜合污染指數(shù)(NIPI)分析結(jié)果顯示，2個(gè)土層INIP范圍為2～3，均屬于中度污染，但表下層土壤污染程度高于耕層土壤。

表3 土壤重金屬含量

如表5所示，耕層和表下層土壤樣品Cd的Pi值以輕度和重度污染占比最高，輕度污染占比均為40%，重度污染占比分別為32%和36%；耕層土壤樣品As的Pi值以清潔級(jí)占比最高，為44%，而表下層土壤中清潔級(jí)和良好等級(jí)占比均為32%；Pb的Pi值以良好和輕度污染占比最高，耕層土壤輕度污染占比為52%，表下層土壤良好和輕度污染占比分別為44%和32%；Hg的Pi值以清潔級(jí)和輕度污染占比最高，耕層土壤清潔級(jí)占比為44%，表下層土壤清潔級(jí)和輕度污染占比均為36%；耕層和表下層土壤Cu和Cr的Pi值以重度污染占比最高，其中，Cu分別為52%和56%，Cr分別為40%和48%；耕層土壤Ni的Pi值以良好和輕度污染占比最高，分別為24%和32%，表下層土壤以良好和重度污染占比最高，均為28%；耕層和表下層土壤Zn的Pi值以清潔級(jí)和良好等級(jí)占比最高，清潔級(jí)占比分別為40%和44%，良好等級(jí)占比分別為32%和32%?？傮w來(lái)看，三七土壤中8種重金屬污染程度由高到低為Cd>Cu>Cr>Ni>Pb>As>Hg>Zn。

表4 土壤重金屬污染指數(shù)

表5 不同重金屬污染水平的土壤樣品比例

如表6所示，耕層土壤各重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(PERI)由高到低依次為Cd>Hg>Cu>As>Ni>Pb>Cr>Zn，表下層土壤為Cd>Hg>Cu>Pb>Ni>As>Cr>Zn，其中，Cd在2個(gè)土層中均最高，PERI均在80～160范圍，屬于高風(fēng)險(xiǎn)，其他7種重金屬PERI均小于40，屬于低風(fēng)險(xiǎn)。2個(gè)土層綜合PERI均在150～300范圍，表明研究區(qū)土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)均為中風(fēng)險(xiǎn)，且表下層土壤風(fēng)險(xiǎn)高于耕層土壤。

2.2 三七植株重金屬污染評(píng)價(jià)

2.2.1三七植株各部位重金屬分布及超標(biāo)率

如圖1所示，三七植株中Cd、As、Pb、Hg、Cu、Cr、Ni和Zn含量范圍分別為0.03～1.47、0.04～7.30、0.08～2.55、0～1.07、0.60～136.19、0.10～6.28、0.13～5.58和1.74～110.21 mg·kg-1。但各重金屬在三七植株不同部位的含量分布各異，其中，不同部位Cd含量依次為莖>蘆頭>主根>葉>須根，As含量為莖>葉>蘆頭>主根>須根，Pb含量為葉>莖>蘆頭>須根>主根，Hg含量為葉>莖>主根>須根>蘆頭，Cu含量為葉>蘆頭>莖>主根>須根，Cr含量為主根>莖>蘆頭>葉>須根，Ni含量為蘆頭>莖>主根>葉>須根，Zn含量為葉>莖>蘆頭>主根>須根。

表6 土壤潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)

箱圖上下橫線分別表示最大值和最小值，方框表示50%變異區(qū)間，方框中橫線表示對(duì)應(yīng)指標(biāo)中位數(shù)。

三七各部位均存在不同程度重金屬超標(biāo)現(xiàn)象。其中，主根僅Cd和Hg超標(biāo)，超標(biāo)率分別為4.00%和20.00%；蘆頭Cd、As、Pb、Hg和Cu超標(biāo)率分別為24.00%、4.00%、20.00%、0.95%和40.00%；須根Cd、As、Pb和Hg分別超標(biāo)16.00%、4.00%、4.00%和24.00%；莖Cd、As和Hg超標(biāo)率分別為54.20%、58.30%和79.20%；葉Cd、Pb和Hg超標(biāo)率分別為12.50%、20.80%和100.00%。

2.2.2三七各部位重金屬富集和轉(zhuǎn)運(yùn)能力

如表7所示，三七各部位對(duì)8種重金屬的富集系數(shù)(BCF)均小于1，其中，主根對(duì)不同重金屬的BCF依次為Cd>Zn>Hg>Cu>Cr>Ni>As>Pb，須根為Cd>Hg>Cu>Zn>As>Ni>Pb=Cr，蘆頭為Cd>Zn>Cu>Ni>Hg>Cr>As>Pb，莖為Cd>Zn>Hg>Cu>As>Ni>Cr>Pb，葉為Hg>Zn>Cd>Cu>Pb>As>Ni>Cr?？梢?，主根、須根、蘆頭和莖4個(gè)部位對(duì)Cd的富集能力最強(qiáng)，對(duì)Pb最弱；葉對(duì)Hg的富集能力最強(qiáng)，對(duì)Cr最弱。三七對(duì)不同重金屬轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)(TF)由高到低為Hg>Cu>As>Zn>Pb>Cd>Ni>Cr。

表7 三七各部位重金屬富集系數(shù)(BCF)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)(TF)

2.2.3三七重金屬人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

如表8所示，三七主根、蘆頭、須根、莖和葉5個(gè)部位危害指數(shù)(HI)值均小于1，表明其含有的重金屬對(duì)身體健康均無(wú)明顯損害。但主根HI最大值為0.78，接近1，因此出于藥用安全考慮，建議對(duì)三七主根的攝入量不要超過(guò)《中華人民共和國(guó)藥典》規(guī)定的9 g·人-1·d-1上限。

表8 三七各部位目標(biāo)危害商(THQ)和危害指數(shù)(HI)

2.3 土壤-植株重金屬相關(guān)性分析

如表9所示，三七中Cd含量與土壤中Cd和Hg含量呈極顯著正相關(guān)，三七中Hg與土壤中Cd和Hg呈顯著正相關(guān)，其他各重金屬之間相關(guān)不顯著。這表明Cd和Hg存在協(xié)同關(guān)系，其在土壤中具有較強(qiáng)的遷移和植株富集能力。

表9 表層土壤與三七藥材重金屬含量相關(guān)性分析

3 討論

三七種植土壤存在較高的重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，其重金屬污染程度由高到低為Cd>Cu>Cr>Ni>Pb>As>Hg>Zn(表5～6)。研究表明，文山州三七種植土壤Cd、Cr和Cu污染嚴(yán)重[8]，紅河州三七種植土壤As、Cu和Cd污染嚴(yán)重[10]；就全省范圍內(nèi)來(lái)看，Cd、As和Cu超標(biāo)現(xiàn)象最為嚴(yán)重，超標(biāo)率分別為62.7%、35.3%和64.7%[11]。筆者研究也發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)土壤存在Cd和Cu污染。文山州、昆明市和紅河州農(nóng)田土壤Cd平均含量分別為0.115、0.555和0.373 mg·kg-1[17]，而Cu平均含量分別為43.53、62.630和17.68 mg·kg-1[18-20]，均小于筆者研究中2個(gè)土層相應(yīng)平均值，表明研究區(qū)土壤中Cd和Cu可能存在其他外界輸入途徑。如，Cd礦、Cd和Zn冶煉廠以及含Cd廢水、廢氣和廢渣的排放，有機(jī)肥和磷肥的常年施用均會(huì)導(dǎo)致土壤Cd增加[21-22]，而含Cu農(nóng)藥(如波爾多液等)和化肥(如Cu肥等)的連續(xù)施用則會(huì)導(dǎo)致土壤Cu增加。此外，筆者研究中3個(gè)地區(qū)Cr平均含量也高于云南農(nóng)田土壤平均水平[17]。任順榮等[23]研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期施用氮、磷和鉀肥容易導(dǎo)致土壤Cr含量超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的自然背景值。謝國(guó)雄等[24]發(fā)現(xiàn)，土壤Cr含量會(huì)隨商品有機(jī)肥施用年限和施用量增加而增加。就Hg而言，雖然研究區(qū)土壤Hg污染程度較輕，但因其毒性很強(qiáng)，其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)高于As、Pb、Cu、Cr、Ni和Zn 6種重金屬，故研究區(qū)土壤Hg污染也需格外引起關(guān)注(圖1和表5)。綜上所述，在選擇三七種植地時(shí)，需要尤其關(guān)注土壤Cd、Cr、Cu和Hg含量。

筆者研究中三七主根、蘆頭、須根、莖和葉5個(gè)部位均存在不同程度重金屬超標(biāo)現(xiàn)象。前人研究[10,25]發(fā)現(xiàn)，三七主根存在Cd、As和Cr超標(biāo)，須根和蘆頭存在As、Cd、Pb和Cr超標(biāo)，莖存在As、Cd和Cr超標(biāo)，而葉存在Pb、Cd、As和Cu超標(biāo)。與上述研究相比，筆者發(fā)現(xiàn)主根、蘆頭、須根、莖和葉5個(gè)部位均存在Cd和Hg超標(biāo)。三七植株Cd和Hg含量與土壤Cd和Hg含量呈正相關(guān)(表9)，這與CHU等[26]研究結(jié)果一致，表明Cd和Hg存在協(xié)同作用，且在三七植株具有較強(qiáng)的富集能力。另外，三七莖、葉Cd超標(biāo)情況較嚴(yán)重，但是與Hg、Cu、As、Pb和Zn相比，其轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)較小，富集系數(shù)較大，故三七莖、葉中Cd可能主要來(lái)源于根向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)。與Cd相比，其他重金屬轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均大于1，且富集系數(shù)均小于Cd，說(shuō)明植株中這些重金屬可能主要來(lái)源于外界農(nóng)藥化肥的施用和大氣沉降。比如，Hg在三七主根、須根和蘆頭的富集系數(shù)均小于0.150，而在莖、葉中的富集系數(shù)分別為0.212和0.480，且莖和葉Hg超標(biāo)率分別為79.2%和100%(表7)。杜桂鑫等[27]研究表明，昆明和蒙自主城區(qū)氣態(tài)總Hg平均濃度分別為(1.2±0.99)和(1.99±3.17) ng·m-3，因此推測(cè)三七莖、葉中Hg可能主要來(lái)源于大氣沉降。另外，三七葉表面積遠(yuǎn)大于莖，且龐榮麗等[28]研究表明，Hg在莖-葉之間的遷移能力很強(qiáng)，遷移系數(shù)高達(dá)7.00，這導(dǎo)致三七葉從大氣沉降和莖的遷移中富集了更多的Hg。盡管三七各部位存在不同程度重金屬超標(biāo)，但均無(wú)健康風(fēng)險(xiǎn)(表8)。值得注意的是，由于三七主要用于治療心腦血管疾病，消費(fèi)人群主要集中在中老年，且大多數(shù)人不會(huì)每天服用三七，故該研究根據(jù)365 d·a-1的三七暴露頻率(EF)計(jì)算的三七目標(biāo)危害商(QTH)可能會(huì)高于實(shí)際值。因此，為避免出現(xiàn)健康風(fēng)險(xiǎn)，建議人們?cè)谌粘Ｉ钪兄恍璋聪嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定量服用三七。

為保障三七藥用安全和減少健康風(fēng)險(xiǎn)，種植時(shí)應(yīng)選擇大氣污染程度較輕的地區(qū)，并加強(qiáng)對(duì)三七種植地土壤重金屬含量的評(píng)估，尤其注意土壤Cd、Cr、Cu和Hg含量。此外，合理施用化肥并配施有機(jī)肥、減少劇毒農(nóng)藥使用和施用生物源土壤改良劑可以降低重金屬在土壤中的生物有效性及在植株中的富集和殘留量[29-30]。

4 結(jié)論

云南主要三七種植地土壤重金屬污染程度由高到低依次為Cd、Cu、Cr、Ni、Pb、As、Hg和Zn，綜合污染指數(shù)均在2～3之間，屬于中度污染，存在中度生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；三七主根、須根、蘆頭和莖對(duì)Cd的富集能力最強(qiáng)，而葉對(duì)Hg的富集能力最強(qiáng)。在選擇三七種植地時(shí)，尤其要注意土壤Cd、Cr、Cu和Hg含量。雖然三七不同部位均存在不同程度重金屬超標(biāo)現(xiàn)象，尤其是地上部Hg超標(biāo)率較高，但均不存在人體健康風(fēng)險(xiǎn)。