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南海市主要蔬菜中微量元素的生物地球化學特點



  羅毓珍

  一、概  况

  南海市位於珠江三角洲西北部,北緯22°28′至23°18′和東經112°51′至113°15′之間,面積1152.km2,人口88.5萬,地勢從北往南略傾斜,中、北部有零星孤丘臺地,西南多基水地。全縣海拔1.2-2.5m的平原占82.8%,河道縱横交錯,搆成珠江三角洲的水網地區,西樵山是全縣海拔最高的丘陵,其主峰大科峰海拔僅有344m。

  南海市屬南亞熱帶季風氣候區,平均温度爲21.8℃,年降水量爲1622.8mm,4月至9月間的降水量占全年降水量爲80%,干濕季節明顯,原生植被保留極少,主要爲人工植被所代替,丘陵臺地上分佈着赤紅壤,但分佈面積不大,全縣以水稻土爲主,西南多分佈人工堆叠土,全縣耕地面積爲5.322萬公頃,水田占73%左右,基塘、果菜園約25%,該市土壤肥沃、光、熱、水資源豐富,蔬菜一年多熟,年生長量大,是著名的“魚米之鄉”。主要農産品有稻穀、甘蔗、花生、水果、蔬菜、蠶桑、花卉和塘魚等,其中塘魚、花卉、蔬菜、水果和蠶桑爲傳統商品。

  此次我們共采集了蔬菜和相應的表樣品各有90個,含27種蔬菜,爲冬季時節的品種,文中討論的主要是有三個樣品以上的品種,蔬菜和土壤的採樣分佈見表1。

  土壤樣品在無污染的室内風乾,粉碎後通過100目篩孔。蔬菜是取食用部分,放在70℃乾燥箱内烘干,粉碎後通過約1mm篩孔。分析測定的項目有Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Ni、Mn七個微量元素,采用火焰原子吸收分析法測定,其中Cd和植物Pb采用無火焰原子吸收分析法測定。土壤分析按照土壤環境背景值研究的有關規定進行分析質量控制。

  二、蔬菜及其土壤中微量元素的含量

  (一)不同品種的蔬菜及其相應土壤的微量元素的含量

  主要蔬菜及其土壤中各元素含量列於表1和表2。按地球化學生態學分類,對所測定的七個微量元素可分爲:生命必需微量元素Cu、Zn、Cr、Mn;非生命微量元素Ni和有害元素Pb和Cd。

  從表2可以看出:

  1.在各種蔬菜中、除了Cr元素外,其他三個生命必需元素Cu、Zn、Mn的含量比非必需元素及有害元素高得多,七種元素的含量序列爲Zn>Mn>Cu>Pb>Cr>Ni>Cd。這些元素在蔬菜中的含量水平與其在相應的土壤中的總量無明顯的相關性,雖然蔬菜的生長期很短,但這些必需微量元素的含量仍達到一定的水平,個别達到較高的水平,這體現了生物的生理功能活動的需要和選擇吸收的特點。

  2.每一種微量元素在不同的蔬菜中的含量各不相同,體現了元素在不同品種的蔬菜中含量的分异特點:Cu元素在菜心、生菜和椰菜花中的含量較高,含量大於14mg/kg;在蘿蔔中的含量較低,低於5.0mg/kg。Zn元素在白菜、菜心、芥蘭和生菜中含量較高,含量大於80mg/kg;而在蘿蔔和蘭豆中的含量較低,低於48 mg/kg。Mn元素在白菜、菜心和生菜中的含量較高,含量高於70mg/kg;而在蘿蔔和檳芋中含量較低,低於30 mg/kg。Cr元素在白菜、生菜和菜心中的含量較高,高於4.0 mg/kg;在紹菜、韭菜和蘭豆中的含量較低,低於1.8 mg/kg。Ni元素在菜心和蘿蔔中的含量較高,高於3.0mg/kg;在白菜中的含量低於0.9mg/kg。Pb元素在紹菜和白菜中的含量較高,高於4.0 mg/kg;在蘭豆和檳芋中的含量低於1.5 mg/kg,Cd元素在紹菜和生菜中的含量超過1.0 mg/kg;在蘭豆中的含量低於0.06 mg/kg。可見,不同的蔬菜品種對不同的元素的吸收和累積强度有很大的差异。

  3.在相應的土壤中,七種微量元素的含量序列爲: Mn> Zn> Pb>Cr> Cu>Ni>Cd。在這裏Pb元素排在第三位,但在廣東省土壤環境背景值中,它在這七種元素中排在第四位,在世界土壤背景值中是排在第五位,Pb元素的序位往左移動,説明該地區土壤中的Pb元素的含量受人爲活動所影響。

  (二)蔬菜中不同食用部位的微量元素含量

  根據取食部分在蔬菜植株中的部位不同,將蔬菜歸爲葉莖類、花果類和根菜類。葉莖類包括菜心、白菜、生菜、紹菜、芥菜、芥蘭、韭菜、西洋菜(N.officanale R.Br)、茼蒿(C.Spa-tiosunn Bailey.)、菠菜(Spinacia oleracen Linn.)、蕎菜(Bela Linn)、芹菜(Apium graveolens Linn)、椰菜(B.olerucea Capitata Linn)、芫荽(Coriandrun satiwunn Linn)和葱(A.fistulosum Linn)。花果類包括椰菜花、芥蘭花、蘭豆、玉豆(P.ualgcris Linn)、豆角(V.sineusis Emdl)、西紅柿(Lycoper-sicum esculeitum Mill)和茄瓜(S.melongana Linn)。根菜類包括蘿蔔、檳芋、胡蘿蔔(Daucus carota Linn.Vcur.satira Dc.)、大頭菜(B.oleracea Linn)和大薯(Diosorea alata Linn)。各類蔬菜中的微量元素含量見表3和圖1。

  從表3和圖1可以看出,三類蔬菜都是以Zn、Mn、Cu的含量最高,Pb、Cr、Ni元素次之,Cd元素的含量最低,七種元素在三類蔬菜中的含量序列分别爲:

  葉莖類:Zn>Mn>Cu>Pb>Cr>Ni>Cd

  花果類:Mn>Zn>Cu>Pb>Ni>Cr>Cd

  根菜類:Zn>Mn>Cu>Pb>Cr>Cd>Ni

  從總的情况來看,在三類蔬菜中,葉莖的元素含量較高,花果類次之,根菜類的含量較低。葉莖類和根菜類的元素含量序列相同,花果類的元素含量序列與前兩類相比,出現了Zn與Mn及Cr與Ni的排位調换的特點.

  三、南海市蔬菜中的元素的生物地球化學特點

  蔬菜中的各種微量元素,是通過蔬菜植株的根系從土壤中吸收來的,不同的蔬菜對相同的土壤或相同的蔬菜對不同的土壤的元素的吸收强度是有差异的,這就體現了元素的生物地球化學特點,通常采用生物吸收系數Ax來表示。

  Ax(生物吸收系數)=Lx/nx

  式中,Lx表示蔬菜中x元素的平均含量;nx表示該蔬菜生長的表層土壤中x元素的平均含量。吸收系數越大,表示蔬菜對該元素的吸收越强烈。因此,可以通過生物吸收系數來衡量各種蔬菜對七種元素的相對吸收强度,主要蔬菜的元素吸收系數見表4。

  注:9個樣品的統計值,有一個樣品可能受污染,未參加統計

  注:9個樣品的統計值,有一個樣品可能受污染,未參加統計

  從表4可以看出,生物吸收系數在不同的元素和不同的蔬菜之間有相當大的差异,有些蔬菜對某些元素有比較强烈的吸收累積作用。例如白菜、紹菜、生菜、芥菜、茼蒿、菠菜等九種蔬菜對Cd元素有較强烈的吸收累積作用,白菜和茼蒿對Zn元素有較强烈的吸收累積作用,使得這些元素在蔬菜中的含量高於其在土壤中的含量,最大的可達到三倍多,各種蔬菜的元素生物吸收系數序列如下:

  菜心:Cd>Zn>Cu>Mn>Ni>Cr>Pb

  白菜:Cd>Zn>Mn>Cu>Cr>Pb>Ni

  生菜:Cd>Zn>Cu>Mn>Ni>Cr>Pb

  紹菜:Cd>Zn>Cu>Pb>Ni>Mn>Cr

  芥菜:Cd>Zn>Cu>Mn>Pb>Cr>Ni

  芥蘭:Cd>Zn>Mn>Cu >Ni >Pb>Cr

  韭菜:Cd>Cu>Mn>Cu >Pb>Pb>Ni>Cr

  茼蒿:Cd>Zn >Mn>Cu >Pb >Ni>Cr

  菠菜:Cd>Zn>Cu>Mn >Pb>Cr >Ni

  西洋菜: Zn> Cd>Cu>Mn>Ni >Pb>Cr

  蘿蔔:Cd>Zn>Cu >Ni> Cr> Pb >Mn

  胡蘿蔔:Cd >Cr> Zn >Cu >Ni> Pb>Mn

  椰菜花:Cd>Zn>Cu>Mn>Ni >Pb>Cr

  蘭豆: Zn> Cd>Cu> Ni> Mn>Cr>Pb

  西紅柿:Cd> Cu> Zn> Cr> Pb >Ni >Mn

  從上述的蔬菜吸收系數序列,可以看到Cd元素在許多種蔬菜中都有較强烈的吸收作用,説明在該地區的土壤中,Cd元素的地球化學活性比較高,較容易參與生物地球化學過程。據資料,南方有些天然植物對Cd元素也有較强的吸收作用,其原因有待研究。

  小 結

  蔬菜是人們必需的重要食物之一,是人體中許多營養元素的補給源,若蔬菜中生命必需微量元素Zn、Cu、Mn、Cr等含量豐富的話,則能通過食物鏈進入人體,滿足生命活動的需要,對人群的健康和長壽是很有益處的。

  由於近年來經濟發展迅速,進入環境的三廢排放量大增,使局部地區環境污染突出,使某些有害物質在水體底泥和土壤中産生累積,甚至通過生物吸收在作物中産生累積,再通過食物鏈進入人體危害身體的健康。因此需要根據作物特别是蔬菜對元素及有害物質的吸收特性,選擇無污染的土壤或選擇吸收小的品種進行種植,以保護人群的身體健康。

  自然地理與環境,廣州:中山大學出版社,1992
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