土壤环境质量对生物及人类健康均有着十分重要的影响^[1]。农作物是人类社会生存的物质基础，而土壤是农作物生长的基础，农产品是否安全，土壤质量是保障。土壤重金属的污染已经对农产品的产量及品质均产生了严重的影响。虽然有些重金属，如铜(Cu)、锌(Zn)、锰(Mn)等，是农作物生长的微量营养元素，但当其处于高浓度时，将会引起植物的发育障碍并影响对其他元素的吸收和代谢^[1]。由于农业土壤中的重金属污染不易发现，具有隐蔽性和潜伏性，不可降解，具有不可逆性和长期性，可在土壤中积累并通过食物链进入人体，严重者会诱发心血管、肾、神经和骨骼等器官病^[2-7]。人们对重金属元素的生态环境污染做了广泛的研究^[8-9]，但是对我国餐桌上主要蔬菜青菜中的重金属污染程度目前研究较少。

现以镇江市典型产业园区为主要研究区域，于2017年1月对不同点位青菜进行样品采集，并对农作物体内重金属的风险进行综合评价，初步分析土壤重金属污染对青菜农作物安全的影响。

1 研究方法 1.1 研究区概况

镇江绿色化工新材料产业园位于镇江市中心城区东部，总面积为12.8 km²，由原国际化学工业园区和静脉产业园两部分合并而成，国际化学工业园成立于2007年8月，静脉产业园成立于2010年。该地区属于亚热带季风气候，其范围为北起长江沿岸、南至金港大道、西起新区与京口区交界线、东至北山路，主要以能源、新材料、绿色化工和现代制造业为主的工业基地，2007年9月环保电镀专业区入驻园区，目前电镀专业区约有60余家专业电镀企业。

1.2 样品采集

于2017年1月，按网格法和蛇形布点相结合的方法，设置7个采样点，分别为：P1—P7，采集园区内7个蔬菜田主要优势植物——青菜及其根际土壤样品，在每个采样点附近随机选择长势良好的青菜2~3株进行植物样品的采集以及植物根际土壤样品的配套采集，植物根际土壤样品为其根系生长范围内表层土样(采样深度20 cm左右)。

1.3 样品预处理和分析测定

青菜样品带回实验室后，立刻用自来水冲洗干净附着物，将根、茎、叶分离，放入烘箱中105℃烘干至恒重，称各组织干重，随后通过粉碎机粉碎后，过80目筛，自封袋封装后保存备用。称取磨碎的青菜样0.1~1.0 g，采用50%硝酸+混合酸进行消解，定容摇匀，离心后取上清液，通过用电感耦合等离子体发射光谱仪测定重金属元素含量。

1.4 评价方法 1.4.1 富集系数

$ {\rm{BCF}} = \frac{{{C_i}}}{{{X_i}}} $

式中：BCF——富集系数；

C_i——蔬菜中i种重金属的实测值，mg/kg;

X_i——土壤中i种重金属的实测值，mg/kg。

1.4.2 单项污染指数法

$ {P_i} = \frac{{{C_i}}}{{{S_i}}} $

式中：P_i——第i项因子的相对污染值；

C_i——蔬菜中i种重金属的实测值，mg/kg；

S_i——蔬菜中i种重金属的评价标准值，mg/kg。

P_i < 1表明蔬菜未受到污染，P_i>1，表明蔬菜已受到污染，且数值越大污染愈严重。

1.4.3 内梅罗综合污染指数法

$ {P_综} = \sqrt {\frac{{P_{{\rm{ave}}}^2 + P_{\max }^2}}{2}} $

式中：P_综——综合污染指数；

P_ave——蔬菜汇总各重金属污染指数的均值；

P_max——蔬菜中各单项重金属污染指数的最大值。

1.4.4 变异系数(CV)

$ {\rm{CV}} = \frac{\sigma }{\mu } $

式中：CV——变异系数，%；

σ——蔬菜中各单项重金属的标准差，mg/kg；

μ——蔬菜中各单项重金属的平均值，mg/kg。

变异系数值越小，表明离散程度越小，分布越均匀，表明该重金属以本地自然背景含量为主；变异系数值越大表明离散程度越大，分布越不均匀，表明该重金属元素受人为因素影响较大。变异系数可分为高度变异(CV>36%)，中等变异(16% < CV < 36%)和低等变异(CV < 16%)。

2 结果与讨论 2.1 产业园区青菜中重金属分布特征

产业园区内7个青菜样品中重金属分布统计结果见表 1。

由表 1可见，青菜中铬(Cr)、Cu、Zn元素平均值均小于标准限值，镍(Ni)、镉(Cd)和铅(Pb)元素的平均值介于标准限值的临界。

青菜中Cr和Pb的CV均>36%，属于高度变异，而Ni、Cu、Cd和Zn元素的CV为18.30%~26.08%，属铜于中等变异，说明研究区域蔬菜中6种重金属的分布不均，受人为因素影响程度较大。

2.2 产业园区青菜中重金属吸收能力的变化

产业园区内青菜中6种重金属的BCF统计结果见表 2。由表 2可见，青菜对Cd元素具有较强的吸收能力，其次为Cu和Zn，对Cr元素的吸收能力最弱。

2.3 产业园区青菜中重金属污染指数评价

产业园区内7个青菜样品中重金属污染指数的结果见表 3。

由表 3可见，青菜中Ni、Cd、Pb元素污染指数平均值>1.0，可推断以上3种重金属处于轻度污染状态；Cr、Cu和Zn的平均值< 1，表明其均为无污染状态。

产业园区内各采样点青菜重金属P_i见图 1。由图 1可见，Cr、Cu和Zn元素在7个采样点，其P_i均 < 1.0，表明以上3种重金属在整个研究区域均处于无污染状态。对于Ni元素而言，其P_i在P4—P7共4个采样点>1，表明在整个研究区域内约57.14%的面积，Ni元素处于轻度污染状态。对于Cd而言，其在P4和P6共2个采样点>1，表明在整个研究区域内约28.57%的面积，Cd元素处于轻度污染状态。对于Pb而言，其在P2、P3和P6共3个采样点>1，表明在整个研究区域内约42.86%的面积，Pb元素处于轻度污染状态。

产业园区内各采样点青菜重金属P_综见图 2。由图 2可见，青菜中重金属的综合污染状态在空间上表现为：P6>P4>P7>P5>P3>P2>P1，P1、P2、P3、P5点位尚清洁，P4，P6点位轻度污染。

2.4 产业园区青菜田土壤中重金属分析

产业园区内7个土壤表层样品中重金属含量统计结果见表 4。由表 4可见，对照文献[14]，7个土壤表层样品中重金属均值达标，除Cr和Cd在个别点位最大值超标外，其余各点位均未超标。

3 结论

(1) 产业园区青菜中Cr、Cu、Zn元素平均值均小于食品卫生标准限值，Ni、Cd和Pb元素的平均值介于食品卫生标准限值的临界。

(2) 产业园区内青菜中Cr、Ni、Cu、Cd、Pb以及Zn元素的P_i平均值分别为0.61，1.06，0.21，1.03，1.04和0.30。P_综为0.81~1.52，其平均值为1.02，青菜中Ni、Cd、Pb 3种重金属处于轻度污染状态，Cr、Cu和Zn 3种重金属均为无污染状态。

(3) 青菜田土壤中重金属含量仅Cr和Cd最大值在个别点超标，其余各点位6种重金属元素均低于标准值。