辣椒是我国重要的经济作物之一,贵州省的辣椒在种植面积、加工规模、市场集散方面均居全国首位。已有研究表明辣椒对重金属Cd的富集能力较强。但目前对贵州省辣椒中Cd和其他重金属的积累研究较少。
来自贵州大学资源与环境工程学院的张建、杨瑞东和贵州大学矿业学院的陈蓉等人采集喀斯特地区(遵义虾子与贵阳花溪)的辣椒及种植土壤样品,利用电感耦合等离子体质谱仪和电感耦合等离子体原子发射光谱仪检测辣椒和土壤中13 种重金属元素的含量,探讨土壤-辣椒体系重金属元素的生物迁移积累特征。
1土壤样品中重金属元素的含量
土壤中Cu、Zn、Ni、Co、Mn平均含量分别超出了贵州省A层土壤背景值的66%、1.5%、10%、5%、1%,其余重金属元素含量均低于贵州省A层土壤背景值。土壤样品中13 种重金属元素的变异系数在24.4%~56.8%之间,属于中等变异,说明土壤重金属元素在空间分布上存在不均匀性。
2辣椒果实中重金属元素含量及评价
遵义地区辣椒14 个样品中12 个辣椒样品Cd含量超标,点位超标率85.71%,平均含量超标了76.8%,样品中含量最高的超标了276.6%,遵义地区辣椒样品中As、Pb、Hg、Ni、Sn、Cr含量均未超标。贵阳花溪地区所有辣椒样品As、Pb、Hg、Cd、Ni、Sn、Cr平均含量均未超标,仅2 个样品的Cr含量超标,分别超标了15.36%和12.18%。
3两地区土壤及辣椒中重金属元素含量比较
贵阳花溪地区土壤中的重金属Cd、As、Cr、Cu、Pb、Zn、Tl、Co、Ni、Sb、Sn、Mn含量高于遵义虾子地区,而土壤中的Hg含量则表现为遵义虾子地区(0.102 mg/kg)高于贵阳花溪地区(0.099 mg/kg)。两地区所产的辣椒可食用部分重金属Mn、Sn、Sb、Ni、Co、Tl、Zn、Cu、Cr、As含量表现出与土壤相似的特征,为贵阳花溪地区高于遵义虾子地区,即土壤中重金属元素的含量越高,辣椒中重金属的含量亦高,而Cd、Pb、Hg含量则表现为土壤中含量高的地区,而辣椒中这些元素含量却较低的特点。
4重金属元素在辣椒中的积累
辣椒对重金属元素的生物富集能力大小顺序为Cd>Cu>Zn>Hg>Sn>Tl>Mn>Sb>Ni>Co>Cr>As>Pb。土壤中重金属Cd的生物有效性最强,而Pb的生物可利用性最弱。BCF越大,重金属元素迁移进入辣椒体内的能力就越强。因此,Cd、Cu、Zn、Hg很容易被辣椒吸收进而富集在辣椒的果实中,人类通过饮食途径可能会使辣椒中这些重金属在人体内积累,进而增加人体健康风险。辣椒对As、Hg、Cr、Sb、Sn的富集程度表现为贵阳花溪地区高于遵义虾子地区,而辣椒对Cd、Pb、Cu、Zn、Ni、Tl、Co、Mn的富集程度则表现为遵义虾子地区高于贵阳花溪地区。
5辣椒重金属含量与土壤重金属含量及pH值的相关性
除了Co、Ni、Sn以外,辣椒中大多数元素含量与土壤中相应元素无显着相关性(P>0.05)。辣椒中多数重金属元素含量与土壤pH值呈负相关,说明重金属在偏酸性的土壤环境中有效性更强。
6辣椒重金属的健康风险
贵州居民通过食用遵义虾子地区和贵阳花溪地区辣椒的Cd的PWI在0.10~0.56 μg/kg mb之间,平均为0.26 μg/kg mb,仅占Cd的PTWI的1.49%~8.36%,平均为3.88%。Cr的PWI在0.16~3.03 μg/kg mb之间,平均为0.67 μg/kg mb,仅占Cr的PTWI的0.69%~13.00%,平均为2.88%。
结 论
与HJ/T 332—2006《食用农产品产地环境质量评价标准》相比,土壤中Cd平均含量超标了9.33%,点位超标率为57.89%。与GB 2762—2012《食品中污染物限量》相比,遵义地区辣椒中Cd含量部分超标,超标率为85.71%,花溪地区2 个辣椒样品Cr含量超标,分别超标了15.36%和12.18%。辣椒的13 种重金属生物富集系数大小顺序为Cd>Cu>Zn>Hg>Sn>Tl>Mn>Sb>Ni>Co>Cr>As>Pb,辣椒Cd的生物富集系数为1.138,Pb的生物富集系数为0.001 9。辣椒中Co、Ni、Sn含量与土壤对应金属含量呈显着正相关(P<0.05),其余重金属含量与土壤对应元素含量无显着相关性(P>0.05)。食用辣椒途径的Cd和Cr每周重金属摄入量远小于世界卫生组织提出的专门针对敏感人群临时性每周人体可耐受摄入量,辣椒Cd、Cr超标不会对人体健康造成影响。在贵州喀斯特Cd高背景值地区种植辣椒应注重辣椒对Cd的富集。