海南鐵質(zhì)磚紅壤土地整治后農(nóng)產(chǎn)品重金屬安全評(píng)價(jià)

張家友，邢增富，岑 銳，王永紅，杜傳輝

（海南省海洋地質(zhì)資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/海南省地質(zhì)調(diào)查院，海南?？?570206）

在海南島北部，分布大量的鐵質(zhì)磚紅壤，這些磚紅壤是由新生代基性火山巖作為成土母巖風(fēng)化形成。在形成過(guò)程中，由于地形地貌的影響，在部分區(qū)域地表形成了一層硬度大、厚度約1 m 的鐵帽，其上覆有0～3 m 厚度不等的紅土，下部為火山巖風(fēng)化土，形成了區(qū)域獨(dú)特的鐵質(zhì)磚紅壤[1]。分布區(qū)域主要位于海南省北部的澄邁、臨高、儋州等市縣[2]，面積約為200 km2。這種鐵質(zhì)障礙層嚴(yán)重影響了區(qū)域土地資源的開(kāi)發(fā)利用和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

近年來(lái)，在海南省自然資源和規(guī)劃廳等部門(mén)的支持下，開(kāi)展了剔除鐵質(zhì)障礙層的土地和障礙層綜合利用試驗(yàn)，以期為區(qū)域土地整治和高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)提供技術(shù)支撐。在移除鐵質(zhì)障礙層后，以下層風(fēng)化層土壤為基礎(chǔ)進(jìn)行了土地重塑的土地整治，以此彌補(bǔ)表層紅土層較薄、耕作層深度淺的不足。同時(shí)，施有機(jī)肥、土壤調(diào)理劑等改良土壤，組成保肥保水、易于耕作、適宜作物生長(zhǎng)的“蒙金土”?；鹕綆r磚紅壤在風(fēng)化成土成壤過(guò)程中由于母巖的影響，造成重金屬含量本底值較高，有關(guān)區(qū)域土壤重金屬含量，本課題組已做專門(mén)研究，另文報(bào)道，也可參照區(qū)域其他研究報(bào)道[3-6]。

重金屬含量是判斷農(nóng)產(chǎn)品安全性的重要指標(biāo)[7-8]。據(jù)報(bào)道，蔬菜、水果中重金屬含量的高低易受栽種土體重金屬含量的影響[9-10]。因此，鑒于本區(qū)域土壤重金屬含量本底值較高，需對(duì)蔬菜水果等農(nóng)產(chǎn)品加強(qiáng)檢測(cè)，以確保食品安全和人民生產(chǎn)生活安全。本文旨在探討剔除鐵質(zhì)障礙層，進(jìn)行土地整治后，所生產(chǎn)的蔬菜、水果等農(nóng)產(chǎn)品的重金屬含量，以便為整治后土地的合理開(kāi)發(fā)利用提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

樣品采集于海南省臨高縣博厚鎮(zhèn)大洋村開(kāi)展土地整治的試驗(yàn)田中。試驗(yàn)田共分3 個(gè)地塊，面積約70 000 m2。采集的農(nóng)產(chǎn)品種類包括蘿卜苗、小芥菜、地瓜葉、木瓜、香蕉、木薯、韭菜、小蘿卜、甘蔗、花生、芋頭、菠蘿、水瓜、皇帝蕉等14個(gè)具有代表性的品種，共40件樣品。試驗(yàn)田的種植和管理按照當(dāng)?shù)胤N植習(xí)慣進(jìn)行。

樣品分別于各農(nóng)作物的收獲盛期進(jìn)行采集，在采樣點(diǎn)地塊內(nèi)視不同情況選多點(diǎn)取樣，然后等量混勻組成一個(gè)混合樣品。樣品按照同品種農(nóng)作物類型同一成熟度、多株組合原則，單件樣品鮮重均大于1 kg。

1.2 樣品分析測(cè)試

分析指標(biāo)為Pb、Cd、Hg、As、Cr、Zn、Cr、Ni等8 項(xiàng)重金屬指標(biāo)。分析測(cè)試工作由海南省地質(zhì)分析測(cè)試中心采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法、原子熒光光譜法等方法進(jìn)行，有關(guān)測(cè)試方法、檢出限等指標(biāo)見(jiàn)表1。相關(guān)質(zhì)量控制方法及要求按《多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查規(guī)范（1∶250000）》（DD 2005-01）、《生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)樣品分析技術(shù)要求》（DD 2005-03）及補(bǔ)充規(guī)定執(zhí)行，方法的準(zhǔn)確度及精密度均能滿足《生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)樣品分析技術(shù)要求》（DD 2005-03）及補(bǔ)充規(guī)定的要求。

表1 農(nóng)產(chǎn)品分析方法及方法檢出限

1.3 農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染評(píng)價(jià)方法

采用單因子污染評(píng)價(jià)指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法對(duì)蔬菜和水果等農(nóng)產(chǎn)品中Cd、Hg、As、Pb、Cr污染程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

單因子評(píng)價(jià)指數(shù)法（Pi），計(jì)算公式如下：

式中Pi為污染物i的污染指數(shù)；Ci為污染物i的測(cè)定值；Si為污染物i的評(píng)價(jià)限量值。蔬菜的重金屬限量值參照《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》（GB 2762—2022），如表2所示。

表2 蔬菜重金屬污染評(píng)價(jià)限量值 單位：mg·kg-1

多因子評(píng)價(jià)采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法（P綜），計(jì)算公式如下：

式中P綜為綜合污染指數(shù)；Pi平均為各單項(xiàng)污染指數(shù)Pi的平均值；Pi最大為各單項(xiàng)污染指數(shù)Pi的最大值。

土壤環(huán)境質(zhì)量分級(jí)是土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)的基本內(nèi)容，單因子評(píng)價(jià)指數(shù)法（Pi）和綜合污染指數(shù)法（P綜）污染程度分級(jí)為5級(jí)，見(jiàn)表3。

表3 單因子和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)分級(jí)表

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量

重金屬含量分析測(cè)試情況如表4所示?？傮w來(lái)看，14 種蔬菜水果中Cr 含量在0.030～0.384 mg·kg-1，平均值為0.157 mg·kg-1，其中香蕉中含量最高，小蘿卜中含量最低；Ni 含量0.018～5.795 mg·kg-1，平均值為0.686 mg·kg-1，其中花生中含量最高，韭菜中含量最低；Cu 含量0.199～6.137 mg·kg-1，平均值為1.317 mg·kg-1，其中花生中含量最高，小蘿卜中含量最低；Zn 含量1.003～26.048 mg·kg-1，平均值為6.689 mg·kg-1，其中花生中含量最高，菠蘿中含量最低；Cd 含量0～0.022 mg·kg-1，平均值為0.005 mg·kg-1，其中花生中含量最高，木薯中含量最低；Pb含量0.001～0.08 mg·kg-1，平均值為0.025 mg·kg-1，其中小芥菜中含量最高，小蘿卜中含量最低；As含量0.001～0.048 mg·kg-1，平均值為0.012 mg·kg-1，其中花生中含量最高，甘蔗中含量 最低；Hg 含量0.001～0.005 mg·kg-1，平 均值 為0.002 mg·kg-1，其中花生中含量最高，香蕉中含量最低。

表4 蔬菜瓜果重金屬含量 單位：mg·kg-1

根據(jù)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》（GB 2762—2022）的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，所涉14種農(nóng)產(chǎn)品在5種重金屬Cr、Cd、Pb、As、Hg 含量的限量評(píng)價(jià)中，均未超過(guò)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，符合質(zhì)量要求。

2.2 農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染水平評(píng)價(jià)

以《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》（GB 2762—2022）為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，采用單因子污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法評(píng)價(jià)了區(qū)域14種常見(jiàn)農(nóng)產(chǎn)品的重金屬污染指數(shù)；并在基礎(chǔ)上進(jìn)行了污染水平評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果詳見(jiàn)表5。菠蘿、木瓜、香蕉等水果在As、Hg 等項(xiàng)目中參照蔬菜類指標(biāo)進(jìn)行。

表5 不同蔬菜重金屬污染水平評(píng)價(jià)

14 種蔬菜水果等農(nóng)產(chǎn)品中Pb 單項(xiàng)污染指數(shù)分布于0.01～0.80；Cd 單項(xiàng)污染指數(shù)分布于0.01～0.07；Cr 單項(xiàng)污染指數(shù)分布于0.06～0.77；As 單項(xiàng)污染指數(shù)分布于0～0.10；Hg 單項(xiàng)污染指數(shù)分布于0.06～0.50；各單項(xiàng)污染指數(shù)評(píng)價(jià)均為安全、清潔。

木薯、甘蔗、小芥菜、花生、芋頭、韭菜、菠菜、地瓜葉、皇帝蕉、香蕉、木瓜、水瓜、小蘿卜、蘿卜葉等14 種蔬菜水果重金屬綜合污染指數(shù)分別為0.16、0.10、0.60、0.52、0.30、0.36、0.12、0.49、0.23、0.56、0.23、0.16、0.08、0.17，綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果均為安全清潔。

3 討論

3.1 土壤重金屬含量與地質(zhì)背景

本次農(nóng)作物生產(chǎn)區(qū)域位于海南省臨高縣博厚鎮(zhèn)，土壤為火山巖磚紅壤，成土母巖為第四紀(jì)火山巖。土壤地球化學(xué)研究表明，土壤中重金屬含量Cr、Cu、Ni等元素含量較高，為典型的火山巖磚紅壤重金屬高背景值區(qū)域[3,11-12]。據(jù)調(diào)研報(bào)告，海南主要農(nóng)產(chǎn)品基地土壤8 種重金屬元素含量平均值均低于農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值，相對(duì)于成土成壤地質(zhì)背景，沒(méi)有受到外源的污染[13]，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、農(nóng)作物生長(zhǎng)或土壤生態(tài)環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)低，影響在可接受的范圍內(nèi)，一般不需要專門(mén)的整治或干預(yù)[14]。

3.2 海南省農(nóng)產(chǎn)品中重金屬含量對(duì)比

楊劍洲等人系統(tǒng)采集了海南省規(guī)?；N植園的農(nóng)產(chǎn)品如谷物、蔬菜和水果等673 件樣品，開(kāi)展了Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、As 和Hg 等7種重金屬研究，結(jié)果表明，農(nóng)產(chǎn)品中Cu、As 和Hg 低于國(guó)家食品限量標(biāo)準(zhǔn)，Pb、Zn、Cr 和Cd 指標(biāo)存在超標(biāo)現(xiàn)象，但超標(biāo)率最大值為3.71%，農(nóng)產(chǎn)品單因子指數(shù)、內(nèi)梅羅指數(shù)及農(nóng)作物的危害指數(shù)（HI）較低，海南省農(nóng)產(chǎn)品具有良好的安全性[4]。農(nóng)產(chǎn)品的不同部位在生長(zhǎng)的不同階段對(duì)不同重金屬的富集具有明顯的差異性[15-16]，例如弓秋麗等人對(duì)海南省瓊中縣的茶葉研究發(fā)現(xiàn)，茶樹(shù)各器官中，根部相對(duì)富集Pb、Cr、Cd 和Hg，葉片相對(duì)富集Cu 和Ni；在茶葉中，老葉相對(duì)富集Cr、Pb、Cd 和Hg，嫩芽相對(duì)富集Cu、Ni 和Zn，反映出重金屬在茶樹(shù)不同生長(zhǎng)部位含量的差異。據(jù)認(rèn)為與可食部分的植物體的結(jié)構(gòu)有關(guān)，綠葉蔬菜類葉片上分布著大量氣孔，其表面高蒸發(fā)量易導(dǎo)致污染物在葉菜中積累。

本研究采集的14 個(gè)品種40 件農(nóng)產(chǎn)品中，去除球莖類農(nóng)產(chǎn)品如花生、木薯等發(fā)現(xiàn)，綠葉蔬菜農(nóng)產(chǎn)品中如蘿卜苗、韭菜、地瓜葉、小芥菜等也相對(duì)富集Cu、Ni 和Zn 等元素，與弓秋麗等人的研究比較一致；花生、木薯等部分重金屬元素含量較綠葉蔬菜類等農(nóng)產(chǎn)品高，主要是花生、木薯干物質(zhì)含量高，生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，相對(duì)植物之內(nèi)積累的金屬元素較高，但對(duì)照《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》（GB 2762—2022），所有指標(biāo)都沒(méi)有超出限量標(biāo)準(zhǔn)；綜合評(píng)價(jià)指數(shù)也屬安全清潔標(biāo)準(zhǔn)，均在安全范圍內(nèi)。

據(jù)研究，農(nóng)產(chǎn)品的植株累計(jì)重金屬受農(nóng)作物種類、暴露途徑、生長(zhǎng)年限、土壤性質(zhì)、重金屬有效態(tài)等多重因素的影響[17]。同時(shí)，農(nóng)產(chǎn)品對(duì)各種營(yíng)養(yǎng)元素吸收富集不是一個(gè)常數(shù)，而是受可利用形態(tài)變化呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)，尤其是對(duì)重金屬有一種自我保護(hù)機(jī)制[18]。

土地整治區(qū)域一般種植的作物為反季節(jié)瓜菜、熱帶水果、糧食（主要是水稻）等農(nóng)產(chǎn)品，這些農(nóng)產(chǎn)品具有生長(zhǎng)周期短、成熟快的特點(diǎn)，根據(jù)本次樣品采集分析結(jié)果和相關(guān)研究來(lái)看，海南省農(nóng)作物受重金屬影響較弱，農(nóng)產(chǎn)品具有較好的食用安全性。

4 結(jié)論

1）海南鐵質(zhì)磚紅壤土地整治后的蔬菜水果等農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量符合《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》（GB 2762—2022）有關(guān)限量要求，不存在超標(biāo)的指標(biāo)。

2）對(duì)照《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》（GB 2762—2022）采用單因子評(píng)價(jià)和綜合評(píng)價(jià)，各農(nóng)產(chǎn)品的污染指數(shù)均小于1，污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果為安全清潔，農(nóng)作物受重金屬影響較弱，農(nóng)產(chǎn)品具有較好的食用安全性。