芍藥與土壤中重金屬含量相關(guān)性研究
——以亳芍藥為例

曹　帥，王文建，權(quán)春梅，黃　力

（1. 亳州學(xué)院 生物與化學(xué)工程系，安徽 亳州 236800；2.亳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 ，安徽 亳州 236800）

芍藥與土壤中重金屬含量相關(guān)性研究
——以亳芍藥為例

曹帥1，王文建1，權(quán)春梅2，黃力2

（1. 亳州學(xué)院 生物與化學(xué)工程系，安徽 亳州 236800；2.亳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 ，安徽 亳州 236800）

采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法，測(cè)定了亳州芍藥主產(chǎn)區(qū)中芍藥不同藥用部位和土壤中Pb、Cd、As、Hg、Cu 5種重金屬元素的含量，考察芍藥不同藥用部位重金屬含量與土壤重金屬含量的相關(guān)性及亳州地區(qū)土壤的安全性。結(jié)果表明芍藥不同藥用部位與土壤重金屬含量的相關(guān)性不同；亳州地區(qū)土壤處于安全級(jí)別，屬于清潔水平。

芍藥；不同藥用部位；土壤；重金屬含量；相關(guān)性

芍藥（Paeonia lactifl ora Pall.）是毛茛科植物，是一種天然藥用植物，其根（主根）入藥稱為“白芍”，其藥用成分主要是芍藥苷，有平抑肝陽(yáng)，斂陰養(yǎng)血，收汗緩中之功效[1]。近年來(lái)，隨著“回歸自然”消費(fèi)觀念的增強(qiáng)，中藥以其療效穩(wěn)定、毒副作用小而更受到大眾的青睞，然而重金屬污染是造成中藥材質(zhì)量下降的重要因素，也成為制約我國(guó)中藥走向國(guó)際草藥市場(chǎng)的主要障礙[2]。重金屬在人體中累積達(dá)到一定程度，會(huì)造成慢性中毒，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致組織細(xì)胞出現(xiàn)病變，甚至致癌[3]。土壤中重金屬含量對(duì)中藥材中重金屬元素的含量有著直接的影響[4]，作者所在課題組已對(duì)芍藥不同藥用部位的分布規(guī)律及吸收富集情況作了一定的研究[5]，但芍藥不同藥用部位重金屬含量與土壤中重金屬含量的相關(guān)性還未見報(bào)道。

亳州芍藥（簡(jiǎn)稱“亳芍”）是安徽四大道地藥材之一，因其種植量大、品質(zhì)佳、藥用廣而被中國(guó)藥典所收錄。因此，以亳州地區(qū)芍藥和土壤為研究對(duì)象具有代表性。文章通過(guò)對(duì)芍藥藥材及其生長(zhǎng)土壤中重金屬元素進(jìn)行相關(guān)性研究，探討兩者之間的相關(guān)關(guān)系，同時(shí)對(duì)亳州地區(qū)的土壤進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)，對(duì)于中藥材的規(guī)范化種植具有一定的指導(dǎo)意義。

1　材料與方法

1.1樣品采集

實(shí)驗(yàn)所用樣品芍藥分別從亳州市譙城區(qū)白芍的主產(chǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)沙土鎮(zhèn)、觀堂鎮(zhèn)、譙東鎮(zhèn)、十九里鎮(zhèn)、十八里鎮(zhèn)、五馬鎮(zhèn)、華佗鎮(zhèn)7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)主產(chǎn)區(qū)采集。為了研究的科學(xué)性，芍藥不同藥用部位的采集與土壤的采集均要求采集同一植株及該植株生長(zhǎng)的土壤。主要采集芍藥的主根、須根、莖及花，土壤采樣深度為表層0～20 cm，采樣的植株為健康、無(wú)病蟲害樣株。樣品經(jīng)毫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院藥學(xué)院院長(zhǎng)劉耀武副教授鑒定為芍藥。

1.2儀器與試劑

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（X Series 2型，美國(guó)賽默飛公司）；微波消解儀（EthosA，美國(guó)萊柏泰科儀器有限公司）；電子天平（島津AUW-220D）；小型粉碎機(jī)（WB-100，北京維博創(chuàng)機(jī)械設(shè)備有限公司），超純水系統(tǒng)（Mill-Q Synthesis）。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1樣品的處理與制備

樣品的前處理：將芍藥的各藥用部位洗凈曬干、粉碎，放入干燥器中，備用。土壤直接取樣后置于烘箱中烘干，放入干燥器中，備用。

芍藥樣品的消解與制備：稱取0.2 g（精確到0.0001 g）樣品于玻璃燒杯中，加硝酸10 mL，加蓋加熱消解至近干，加HClO4∶HNO3=1∶4混合酸3 mL，繼續(xù)加熱至白煙冒盡，加0.5 mL HNO3及少量水，加熱完全溶解后冷卻，定容至10 mL。同時(shí)做空白試驗(yàn)。

土壤樣品的處理與消解：稱取土壤樣品0.1 g（精確到0.0001 g）于聚四氟乙烯燒杯中，加HF∶HNO3=7∶3混合酸10 mL，加蓋加熱消解至近干，補(bǔ)加上述混合酸5mL，繼續(xù)加熱消解至近干，加HClO4∶HNO3=1∶4混合酸3 mL，繼續(xù)加熱至白煙冒盡，加0.5 mL HNO3及少量水，加熱完全溶解后冷卻，定容至25 mL，同時(shí)做空白試驗(yàn)。

1.3.2儀器實(shí)驗(yàn)條件及測(cè)定方法

采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀進(jìn)行測(cè)定，儀器參數(shù)設(shè)定見表1。

表1　電感耦合等離子體質(zhì)譜儀的操作和數(shù)據(jù)采集參數(shù)

2　結(jié)果與分析

2.1芍藥不同藥用部位的重金屬含量測(cè)定結(jié)果

芍藥不同藥用部位的重金屬含量測(cè)定結(jié)果見表2。

表2　芍藥各藥用部位的重金屬含量（mg/kg）

《中華人民共和國(guó)藥典》（2015年版一部）及2007年7月1日對(duì)外貿(mào)易經(jīng)濟(jì)合作部發(fā)布實(shí)行的《藥用植物及制劑進(jìn)出口綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》中藥材重金屬限量標(biāo)準(zhǔn)為Pb≤5.0 mg/kg，Cd≤0.3 mg/kg，As≤2.0 mg/kg，Hg≤0.2 mg/kg，Cu≤20.0 mg/kg，可知，亳芍藥的主根、須根、莖及花的重金屬含量均符合且遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于限量標(biāo)準(zhǔn)，這為亳芍藥不同部位的安全性提供了依據(jù)。

由表2可知，不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)的芍藥中Pb、Cd、As、Hg、Cu的含量都不相同，這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)都在亳州市譙城區(qū)，氣候環(huán)境相差不大，可以推測(cè)這些元素的含量與土壤有密切的關(guān)系，因此需要對(duì)不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤中Pb、Cd、As、Hg、Cu的含量進(jìn)行進(jìn)一步研究。

2.2不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤的重金屬含量測(cè)定結(jié)果及安全性評(píng)價(jià)

2.2.1不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤的重金屬含量測(cè)定結(jié)果

為進(jìn)一步研究芍藥不同部位重金屬含量與土壤的關(guān)系，對(duì)芍藥采集點(diǎn)對(duì)應(yīng)的7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土壤做了重金屬的含量測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見表3。

表3　不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤的重金屬含量（mg/kg）

2.2.2土壤重金屬評(píng)價(jià)

選取Pb、Cd、As、Hg、Cu 5種重金屬元素為評(píng)價(jià)因子，運(yùn)用單因子污染指數(shù)法、綜合污染指數(shù)法[6]，以國(guó)家土壤二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表[7]（見表4）為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)亳州地區(qū)7個(gè)白芍主產(chǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土壤進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

表4　國(guó)家土壤二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限量值與藥用植物限量值（mg/kg）

表5　土壤綜合污染指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

計(jì)算公式為：Pi=Ci/Si

式中Pi為土壤污染元素i的污染指數(shù)，Ci為污染元素i的實(shí)測(cè)值（mg/kg），Si為污染元素i的評(píng)價(jià)限量值（mg/kg），Pi綜為土壤綜合污染指數(shù)，Pimax為污染物中最大污染指數(shù)，Pi為土壤各污染指數(shù)平均值。根據(jù)表5土壤綜合污染指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)亳州地區(qū)白芍主產(chǎn)區(qū)的土壤進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)，結(jié)果見表6。

表6　亳州地區(qū)白芍主產(chǎn)區(qū)土壤安全性評(píng)價(jià)

由表6可以得知，以Pb、Cd、As、Hg、Cu 5種重金屬元素為評(píng)價(jià)因子，各單因子污染指數(shù)均小于1，綜合污染指數(shù)為0.448，未達(dá)到污染級(jí)別，亳州地區(qū)白芍主產(chǎn)區(qū)土壤處于安全級(jí)別，屬于清潔水平，這說(shuō)明亳州地區(qū)的土壤重金屬狀況良好，適合藥用植物的種植。

2.3芍藥不同部位重金屬含量與土壤相關(guān)性

為了說(shuō)明芍藥不同部位各重金屬含量與土壤各重金屬含量的線性關(guān)系，使用spss13.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，分析結(jié)果見表7，相關(guān)系數(shù)圖見圖1。

表7　芍藥不同部位重金屬含量與土壤的相關(guān)系數(shù)

圖1　芍藥不同藥用部位與土壤重金屬含量相關(guān)系數(shù)圖

由圖1可得出以下結(jié)論：

1）芍藥不同藥用部位重金屬含量與土壤重金屬含量的相關(guān)性都不同。

2）芍藥主根中Cd、Cu含量與土壤中Cd、Cu含量呈現(xiàn)高度（極顯著）正相關(guān)，主根中Pb、As含量與土壤中Pb、As含量相關(guān)關(guān)系呈現(xiàn)弱正相關(guān)，主根中Hg含量與土壤中Hg含量無(wú)明顯相關(guān)關(guān)系（可能由于芍藥主根中Hg含量太小的原因）。

3）芍藥須根中As、Cu含量與土壤中As、Cu含量相關(guān)關(guān)系呈現(xiàn)高度（極顯著）正相關(guān)，芍藥須根中Cd 、Hg含量與土壤中Cd、Hg含量相關(guān)關(guān)系呈現(xiàn)中度（顯著）正相關(guān)，芍藥須根中Pb含量與土壤中Pb含量相關(guān)關(guān)系呈現(xiàn)弱負(fù)相關(guān)。

4）芍藥莖中Cd含量與土壤中Cd含量呈高度（極顯著）正相關(guān)，莖中Hg含量與土壤中Hg含量呈現(xiàn)弱正相關(guān)，莖中Pb、As、Cu含量與土壤中Pb、As、Cu含量呈現(xiàn)弱負(fù)相關(guān)。

5）芍花中Pb、As、Cu含量與土壤中Pb、As、Cu含量呈現(xiàn)高度（極顯著）正相關(guān)，Hg含量與土壤中Hg含量相關(guān)關(guān)系呈現(xiàn)弱正相關(guān)，芍花中Cd含量與土壤中Cd含量呈現(xiàn)弱負(fù)相關(guān)。

可以看出，芍藥不同部位與土壤中同一重金屬元素的相關(guān)性是不同的，同一藥用部位與土壤中不同重金屬元素的相關(guān)性也是不同的，這應(yīng)該與芍藥自身的生長(zhǎng)代謝與吸收有關(guān)。當(dāng)藥材中某種重金屬元素含量與土壤中該重金屬元素含量呈顯著相關(guān)關(guān)系時(shí)，就要求在選擇藥材的種植基地時(shí)應(yīng)對(duì)土壤中該重金屬元素的含量進(jìn)行嚴(yán)格的控制。對(duì)于芍藥而言，主根是主要藥用部位，主根中Cd、Cu含量與土壤中Cd、Cu含量呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)，因此，在芍藥的栽培過(guò)程中對(duì)土壤中Cd、Cu含量進(jìn)行嚴(yán)格控制。近幾年，芍花越來(lái)越多的被人們用作花茶，其中含有抗氧化成分，因此也用作美容佳品[6]，因此在大量使用芍花的地區(qū)應(yīng)注意對(duì)土壤中的Pb、As、Cu含量進(jìn)行監(jiān)控。在使用白芍須根作為白芍替補(bǔ)品時(shí)也應(yīng)注意監(jiān)測(cè)土壤中的As、Cu含量。在使用白芍莖作為白芍替代品時(shí)要注意檢測(cè)土壤中Cd含量。

3　結(jié)論

對(duì)芍藥不同藥用部位各重金屬含量與土壤重金屬含量的相關(guān)性研究表明，芍藥不同藥用部位重金屬含量與土壤重金屬含量的相關(guān)性各不同，在實(shí)際栽培中需要根據(jù)所需要的藥用部位來(lái)對(duì)土壤中重金屬加以控制和監(jiān)測(cè)。

[1] 國(guó)家藥典委員會(huì).中華人民共和國(guó)藥典（一部）[S].北京：中國(guó)醫(yī)藥科技出版社，2015.

[2] 張俊清，符乃光，賴偉勇，等. 海南廣霍香藥材中重金屬元素的含量研究[J].藥物分析雜志，2005（3）：297-299.

[3] 楊云，王爽，肖功勝.6個(gè)主產(chǎn)區(qū)柴胡藥材中重金屬的含量測(cè)定[J].遼寧中醫(yī)雜志，2010（11）：2220- 2221.

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A Research on the Correlation Between Heavy Metal Contents in Peony and Soil: Take Bozhou Peony as a Case Study

CAO Shuai1, WANG Wenjian1, QUANG Chunmei2, HUANG Li2
(1. Department of Biology and Chemistry Engineering, Bozhou University, Bozhou Anhui 236800, China; 2. Bozhou Vocational and Technical College, Bozhou Anhui236800, China)

The paper employs the Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) to analyze the contents of fi ve heavy metals of Pb, Cd, As, Hg and Cu in different medical parts of peony and the soil in the main production villages of Bozhou in order to study the correlation between heavy metal contents in Peony and soil. The results show that the correlation varies but the soil of the Bozhou area is on the level of security and cleanness, which provides some reference to the planting base choice and cultivation of the peony.

the Peony; different medical parts; the soil; the heavy metals content; correlation

S567

A

1674 - 9200（2016）03 - 0011 - 04

（責(zé)任編輯張鐵）

2016 - 02 - 25

安徽省優(yōu)秀青年人才基金重點(diǎn)項(xiàng)目“亳州道地藥材芍藥的重金屬分析及研究”（2013SQRL128ZD）。

曹帥，男，安徽亳州人，亳州學(xué)院生物與化學(xué)工程系講師，碩士，主要從事中藥質(zhì)量控制研究。