海南鐵質磚紅壤土地整治后農產品重金屬安全評價

張家友，邢增富，岑 銳，王永紅，杜傳輝

（海南省海洋地質資源與環境重點實驗室/海南省地質調查院，海南?？?570206）

在海南島北部，分布大量的鐵質磚紅壤，這些磚紅壤是由新生代基性火山巖作為成土母巖風化形成。在形成過程中，由于地形地貌的影響，在部分區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，下部為火山巖風化土，形成了區域獨特的鐵質磚紅壤[1]。分布區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。這種鐵質障礙層嚴重影響了區域土地資源的開發利用和農業生產。

近年來，在海南省自然資源和規劃廳等部門的支持下，開展了剔除鐵質障礙層的土地和障礙層綜合利用試驗，以期為區域土地整治和高標準農田建設提供技術支撐。在移除鐵質障礙層后，以下層風化層土壤為基礎進行了土地重塑的土地整治，以此彌補表層紅土層較薄、耕作層深度淺的不足。同時，施有機肥、土壤調理劑等改良土壤，組成保肥保水、易于耕作、適宜作物生長的“蒙金土”?；鹕綆r磚紅壤在風化成土成壤過程中由于母巖的影響，造成重金屬含量本底值較高，有關區域土壤重金屬含量，本課題組已做專門研究，另文報道，也可參照區域其他研究報道[3-6]。

重金屬含量是判斷農產品安全性的重要指標[7-8]。據報道，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，鑒于本區域土壤重金屬含量本底值較高，需對蔬菜水果等農產品加強檢測，以確保食品安全和人民生產生活安全。本文旨在探討剔除鐵質障礙層，進行土地整治后，所生產的蔬菜、水果等農產品的重金屬含量，以便為整治后土地的合理開發利用提供試驗數據和技術支撐。

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大洋村開展土地整治的試驗田中。試驗田共分3 個地塊，面積約70 000 m2。采集的農產品種類包括蘿卜苗、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個具有代表性的品種，共40件樣品。試驗田的種植和管理按照當地種植習慣進行。

樣品分別于各農作物的收獲盛期進行采集，在采樣點地塊內視不同情況選多點取樣，然后等量混勻組成一個混合樣品。樣品按照同品種農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 樣品分析測試

分析指標為Pb、Cd、Hg、As、Cr、Zn、Cr、Ni等8 項重金屬指標。分析測試工作由海南省地質分析測試中心采用電感耦合等離子體質譜法、原子熒光光譜法等方法進行，有關測試方法、檢出限等指標見表1。相關質量控制方法及要求按《多目標區域地球化學調查規范（1∶250000）》（DD 2005-01）、《生態地球化學評價樣品分析技術要求》（DD 2005-03）及補充規定執行，方法的準確度及精密度均能滿足《生態地球化學評價樣品分析技術要求》（DD 2005-03）及補充規定的要求。

表1 農產品分析方法及方法檢出限

1.3 農產品重金屬污染評價方法

采用單因子污染評價指數法和內梅羅綜合指數評價法對蔬菜和水果等農產品中Cd、Hg、As、Pb、Cr污染程度進行評價。

單因子評價指數法（Pi），計算公式如下：

式中Pi為污染物i的污染指數；Ci為污染物i的測定值；Si為污染物i的評價限量值。蔬菜的重金屬限量值參照《食品安全國家標準食品中污染物限量》（GB 2762—2022），如表2所示。

表2 蔬菜重金屬污染評價限量值 單位：mg·kg-1

多因子評價采用內梅羅綜合污染指數法（P綜），計算公式如下：

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

土壤環境質量分級是土壤質量評價的基本內容，單因子評價指數法（Pi）和綜合污染指數法（P綜）污染程度分級為5級，見表3。

表3 單因子和內梅羅綜合污染指數分級表

2 結果與分析

2.1 農產品重金屬含量

重金屬含量分析測試情況如表4所示?？傮w來看，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《食品安全國家標準食品中污染物限量》（GB 2762—2022）的評價標準，所涉14種農產品在5種重金屬Cr、Cd、Pb、As、Hg 含量的限量評價中，均未超過規定標準，符合質量要求。

2.2 農產品重金屬污染水平評價

以《食品安全國家標準食品中污染物限量》（GB 2762—2022）為評價標準，采用單因子污染指數法和內梅羅綜合指數法評價了區域14種常見農產品的重金屬污染指數；并在基礎上進行了污染水平評價，評價結果詳見表5。菠蘿、木瓜、香蕉等水果在As、Hg 等項目中參照蔬菜類指標進行。

表5 不同蔬菜重金屬污染水平評價

14 種蔬菜水果等農產品中Pb 單項污染指數分布于0.01～0.80；Cd 單項污染指數分布于0.01～0.07；Cr 單項污染指數分布于0.06～0.77；As 單項污染指數分布于0～0.10；Hg 單項污染指數分布于0.06～0.50；各單項污染指數評價均為安全、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，綜合污染指數評價結果均為安全清潔。

3 討論

3.1 土壤重金屬含量與地質背景

本次農作物生產區域位于海南省臨高縣博厚鎮，土壤為火山巖磚紅壤，成土母巖為第四紀火山巖。土壤地球化學研究表明，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域[3,11-12]。據調研報告，海南主要農產品基地土壤8 種重金屬元素含量平均值均低于農用地土壤污染風險篩選值，相對于成土成壤地質背景，沒有受到外源的污染[13]，對農產品質量安全、農作物生長或土壤生態環境的風險低，影響在可接受的范圍內，一般不需要專門的整治或干預[14]。

3.2 海南省農產品中重金屬含量對比

楊劍洲等人系統采集了海南省規?；N植園的農產品如谷物、蔬菜和水果等673 件樣品，開展了Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、As 和Hg 等7種重金屬研究，結果表明，農產品中Cu、As 和Hg 低于國家食品限量標準，Pb、Zn、Cr 和Cd 指標存在超標現象，但超標率最大值為3.71%，農產品單因子指數、內梅羅指數及農作物的危害指數（HI）較低，海南省農產品具有良好的安全性[4]。農產品的不同部位在生長的不同階段對不同重金屬的富集具有明顯的差異性[15-16]，例如弓秋麗等人對海南省瓊中縣的茶葉研究發現，茶樹各器官中，根部相對富集Pb、Cr、Cd 和Hg，葉片相對富集Cu 和Ni；在茶葉中，老葉相對富集Cr、Pb、Cd 和Hg，嫩芽相對富集Cu、Ni 和Zn，反映出重金屬在茶樹不同生長部位含量的差異。據認為與可食部分的植物體的結構有關，綠葉蔬菜類葉片上分布著大量氣孔，其表面高蒸發量易導致污染物在葉菜中積累。

本研究采集的14 個品種40 件農產品中，去除球莖類農產品如花生、木薯等發現，綠葉蔬菜農產品中如蘿卜苗、韭菜、地瓜葉、小芥菜等也相對富集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產品高，主要是花生、木薯干物質含量高，生長周期長，相對植物之內積累的金屬元素較高，但對照《食品安全國家標準 食品中污染物限量》（GB 2762—2022），所有指標都沒有超出限量標準；綜合評價指數也屬安全清潔標準，均在安全范圍內。

據研究，農產品的植株累計重金屬受農作物種類、暴露途徑、生長年限、土壤性質、重金屬有效態等多重因素的影響[17]。同時，農產品對各種營養元素吸收富集不是一個常數，而是受可利用形態變化呈現遞減趨勢，尤其是對重金屬有一種自我保護機制[18]。

土地整治區域一般種植的作物為反季節瓜菜、熱帶水果、糧食（主要是水稻）等農產品，這些農產品具有生長周期短、成熟快的特點，根據本次樣品采集分析結果和相關研究來看，海南省農作物受重金屬影響較弱，農產品具有較好的食用安全性。

4 結論

1）海南鐵質磚紅壤土地整治后的蔬菜水果等農產品重金屬含量符合《食品安全國家標準食品中污染物限量》（GB 2762—2022）有關限量要求，不存在超標的指標。

2）對照《食品安全國家標準食品中污染物限量》（GB 2762—2022）采用單因子評價和綜合評價，各農產品的污染指數均小于1，污染指數評價結果為安全清潔，農作物受重金屬影響較弱，農產品具有較好的食用安全性。