中国综合性科技类核心期刊(北大核心)

中国科学引文数据库来源期刊(CSCD)

美国《化学文摘》(CA)收录

美国《数学评论》(MR)收录

俄罗斯《文摘杂志》收录

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

大气沉降对叶菜重金属的污染效应及其健康风险

周枭潇 毕春娟 汪萌 周雅 陈振楼

周枭潇, 毕春娟, 汪萌, 周雅, 陈振楼. 大气沉降对叶菜重金属的污染效应及其健康风险[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2018, (2): 141-150. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.02.015
引用本文: 周枭潇, 毕春娟, 汪萌, 周雅, 陈振楼. 大气沉降对叶菜重金属的污染效应及其健康风险[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2018, (2): 141-150. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.02.015
ZHOU Xiao-xiao, BI Chun-juan, WANG Meng, ZHOU Ya, CHEN Zhen-lou. Pollution effects of atmospheric deposition on heavy metals in leafy vegetables and its health risks[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2018, (2): 141-150. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.02.015
Citation: ZHOU Xiao-xiao, BI Chun-juan, WANG Meng, ZHOU Ya, CHEN Zhen-lou. Pollution effects of atmospheric deposition on heavy metals in leafy vegetables and its health risks[J]. Journal of East China Normal University (Natural Sciences), 2018, (2): 141-150. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.02.015

大气沉降对叶菜重金属的污染效应及其健康风险

doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.02.015
基金项目: 

国家自然科学基金 41271472

详细信息
    作者简介:

    周枭潇, 男, 硕士研究生, 研究方向为城市与三角洲环境过程.E-mail:384268455@qq.com

    通讯作者:

    毕春娟, 女, 副教授, 研究方向为城市与三角洲环境过程.E-mail:cjbi@geo.ecnu.edu.cn

  • 中图分类号: O157.5

Pollution effects of atmospheric deposition on heavy metals in leafy vegetables and its health risks

  • 摘要: 为系统研究大气沉降对叶菜重金属的污染效应及摄入蔬菜的健康风险,选取上海市郊工业区附近农田作为研究区域,对比分析了露天和大棚种植的青菜、生菜、苋菜和空心菜样品中的重金属含量,并利用目标危害商数对蔬菜可食部分进行了健康风险评价.结果表明,棚外蔬菜中重金属含量普遍高于棚内,棚外蔬菜可食部分中Zn、Cr、Cu、Pb、Cd、Hg和As的平均含量分别为7.32、0.91、0.52、0.007、0.029、0.002和0.014 mg· kg-1,其中Zn、Cr、Cu、Cd和Hg比棚内分别高出26.4%、28.4%、44.4%、33.9%和14.0%.棚内蔬菜的富集系数均高于棚外,表明大棚外蔬菜中重金属受大气沉降的影响较大.不同蔬菜对于不同重金属的富集能力差异明显,苋菜对Zn、Hg、As和Cu的富集能力最强,空心菜对Pb的富集能力最强.棚外四种蔬菜的综合目标危害商数(TTHQ)在1.41~2.99之间,平均值为2.29;棚内TTHQ在1.10~2.19之间,平均值为1.85,比棚外低23.4%.研究发现,四种蔬菜对成人和儿童健康均会产生一定威胁,而棚外四种蔬菜的摄入风险要高于棚内.大气干湿沉降是蔬菜中重金属的重要来源之一,建议在大气重金属污染高风险区域避免蔬菜露天种植,从而减少大气沉降对蔬菜富集重金属的影响.
  • 图  1  研究区域及采样点位置图

    Fig.  1  Location of the study area and sampling site

    图  2  棚内外四种蔬菜可食部分中重金属含量

    Fig.  2  Contents of heavy metals in leaves of four vegetables in or out Greenhouse

    图  3  棚内外四种蔬菜可食部分对重金属的累积特征

    Fig.  3  The dynamic accumulation characteristics of heavy metals in leaves of four vegetables in or out the greenhouse

    表  1  内梅罗指数分级

    Tab.  1  The classification of Nemerow index

    等级 污染指数值 污染程度 污染指数值 污染程度
    $P_i\le1$ 清洁 $P_{\mbox{综合}}\le$0.7 优良
    1$<P_i\le $2 轻度污染 0.7$<P_{\mbox{综合}}\le $1.0 安全
    2$<P_i\le $5 中度污染 1.0$<P_{\mbox{综合}}\le $2.0 轻污染
    5$<P_i\le $20 重度污染 2.0$<P_{\mbox{综合}}\le $3.0 中污染
    $P_i>$20 严重污染 $P_{\mbox{综合}}>$3.0 重污染
    下载: 导出CSV

    表  2  健康风险评价模型参数

    Tab.  2  The parameters of health risk assessment

    参数 参数名称 成人参考值 儿童参考值 参考文献
    $E_{F}$ 暴露频率(d·a$^{-1}$) 365 365 [13]
    $E_{D}$ 暴露时间(a) 70 70 [13]
    $E_{IR}$ 蔬菜摄入率(g·d$^{-1}$) 301.4 231.5 [13-14]
    $W_{AB}$ 平均体重(kg) 55.9 32.7 [14]
    $C$ 蔬菜重金属浓度(mg·kg$^{-1}$) 实测 -
    $T_{A}$ 非致癌平均暴露时间(d) 25 550 25 550 [13]
    $R_{FD}$ 参考剂量(mg·kg$^{-1}\cdot $d$^{-1}$) 参考文献[13] [13]
    下载: 导出CSV

    表  4  棚内外蔬菜富集系数

    Tab.  4  Enrichment coefficients of heavy metals in the vegetables in or out Greenhouse

    蔬菜 富集系数/%
    Zn Cr Cu Pb Cd Hg As
    棚内 青菜 5.81 0.38 2.45 0.03 52.49 6.04 0.13
    生菜 3.08 0.29 3.27 0.02 12.01 1.80 0.28
    苋菜 4.76 0.64 4.21 0.04 45.08 7.51 0.39
    空心菜 2.61 0.65 2.66 0.07 28.76 2.42 0.22
    棚外 青菜 5.78 0.36 2.45 0.01 43.32 5.38 0.11
    生菜 3.05 0.26 2.66 0.01 27.52 1.01 0.21
    苋菜 4.36 0.56 4.22 0.04 22.09 6.87 0.21
    空心菜 2.45 0.28 2.58 0.05 17.79 0.91 0.21
    下载: 导出CSV

    表  5  棚内外蔬菜重金属污染评价结果

    Tab.  5  Evaluations on heavy metal pollution in vegetables in or out the Greenhouse

    蔬菜 $P_{i}$ $P_{\mbox{综合}}$
    Zn Cr Cu Pb Cd Hg As
    棚内 青菜 0.45 1.16 0.04 0.09 0.68 0.00 0.02 0.86
    生菜 0.21 0.87 0.02 0.05 0.22 0.12 0.01 0.63
    苋菜 0.38 1.19 0.00 0.15 0.58 0.39 0.07 0.89
    空心菜 0.19 0.98 0.05 0.25 0.41 0.17 0.04 0.72
    棚外 青菜 0.51 1.63 0.05 0.03 1.03 0.34 0.02 1.21
    生菜 0.28 1.81 0.05 0.05 0.58 0.17 0.03 1.31
    苋菜 0.56 1.24 0.08 0.16 0.48 0.44 0.04 0.93
    空心菜 0.19 0.89 0.05 0.20 0.36 0.07 0.04 0.66
    下载: 导出CSV

    表  6  棚内外蔬菜重金属的目标危害商数

    Tab.  6  $TTHQ$ of heavy metals in vegetables in or out the Greenhouse

    蔬菜 $THQ$ $TTHQ$
    Zn Cr Cu Pb Cd Hg As
    成人 棚内 青菜 0.16 1.05 0.06 0.01 0.18 0.01 0.21 1.67
    生菜 0.07 0.78 0.03 0.01 0.06 0.02 0.13 1.10
    苋菜 0.14 1.07 0.01 0.02 0.16 0.07 0.64 2.10
    空心菜 0.07 0.88 0.07 0.04 0.11 0.03 0.35 1.55
    棚外 青菜 0.18 1.47 0.06 0.00 0.28 0.06 0.16 2.22
    生菜 0.10 1.62 0.07 0.01 0.16 0.03 0.29 2.27
    苋菜 0.20 1.12 0.10 0.03 0.13 0.08 0.37 2.02
    空心菜 0.07 0.80 0.07 0.03 0.10 0.01 0.33 1.41
    儿童 棚内 青菜 0.21 1.37 0.08 0.02 0.24 0.01 0.27 2.19
    生菜 0.10 1.03 0.04 0.01 0.08 0.03 0.17 1.44
    苋菜 0.18 1.41 0.01 0.03 0.20 0.09 0.84 2.76
    空心菜 0.09 1.15 0.09 0.05 0.15 0.04 0.46 2.03
    棚外 青菜 0.24 1.93 0.08 0.01 0.36 0.08 0.21 2.91
    生菜 0.13 2.13 0.09 0.01 0.21 0.04 0.38 2.99
    苋菜 0.26 1.47 0.14 0.03 0.17 0.10 0.48 2.65
    空心菜 0.09 1.05 0.09 0.04 0.13 0.02 0.44 1.85
    下载: 导出CSV
  • [1] 李英丽, 果秀敏, 方正, 等. 15种蔬菜营养成分评价[J].中国农学通报, 2007, 23(4):98-100. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=zntb200704025&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ
    [2] ZENG X B, LI L F, MEI X R. Heavy metal content in Chinese vegetable plantation land soils and related source analysis[J]. Agricultural Sciences in China, 2008, 7(9):1115-1126. doi:  10.1016/S1671-2927(08)60154-6
    [3] MUCHUWETI M, BIRKETT J W, CHINYANGA E, et al. Heavy metal content of vegetables irrigated with mixtures of wastewater and sewage sludge in Zimbabwe:Implications for human health[J]. Agriculture Ecosystems & Environment, 2006, 112(1):41-48. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S016788090500366X
    [4] ROBA C, ROU C, PITEA I, et al. Heavy metal content in vegetables and fruits cultivated in Baia Mare mining area (Romania) and health risk assessment[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2016, 23(7):6062-6073. doi:  10.1007/s11356-015-4799-6
    [5] GUO J H, LIU X J, ZHANG Y, et al. Significant acidification in major Chinese croplands[J]. Science, 2010, 327(5968):1008-1010. doi:  10.1126/science.1182570
    [6] LI J C, HU X F, LI W Y, et al.Study on heavy metalpollution analysis and control in protected vegetable base soil[J].Chinese Agricultural Science Bulletin, 2010, 26(18):393-396. http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTOTAL-ZNTB201018086.htm
    [7] WEI S U, LIU J S, FANG L. Assessment on health risk of heavy metals in the Second Songhua River[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2006, 25(6):1611-1615. http://en.cnki.com.cn/Article_en/CJFDTOTAL-NHBH200606043.htm
    [8] WONG C S C, LI X D, ZHANG G, et al. Atmospheric deposition of heavy metals in the Pearl River Delta, China[J]. Atmospheric Environment, 2003, 37(6):767-776. doi:  10.1016/S1352-2310(02)00929-9
    [9] DERRY L A, CHADWICK O A. Contributions from earth's atmosphere to soil[J]. Elements, 2007, 3(5):333-338. doi:  10.2113/gselements.3.5.333
    [10] JAMALI M K, KAZI T G, ARAIN M B, et al. A multivariate study:Variation in uptake of trace and toxic elements by various varieties of Sorghum bicolor, L[J]. Journal of Hazardous Materials, 2008, 158(2):644-651. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18353548
    [11] ALAM M G, SNOW E T, TANAKA A. Arsenic and heavy metal contamination of vegetables grown in Samta village, Bangladesh[J]. Science of the Total Environment, 2003, 308(1):83-96. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12738203
    [12] 翟立群, 郑祥民, 周立旻, 等.上海市交通主干道沿线大气颗粒物及其重金属含量分布特征[J].城市环境与城市生态, 2010(1):10-13. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=chcs201001002&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ
    [13] USEPA, 2015. Risk Based Screening Table. Composite Table: Summary Tab 0615. Accessible at. http:/www2.epa.gov/risk/risk based screening table generictables.
    [14] BENNETT D, KASTENBERG W E, MCKONE T E. A multimedia, multiple pathway risk assessment of atrazine:the impact of age differentiated exposure including joint uncertainty and variability[J]. Reliability Engineering & System Safety, 1999, 63(2):185-198. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0951832098000465
    [15] 张焕焕. 上海市郊大气重金属干沉降对土壤——叶菜系统的污染效应[D]. 上海: 华东师范大学, 2015. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10269-1015351711.htm
    [16] 谢正苗, 李静, 徐建明, 等.杭州市郊蔬菜基地土壤和蔬菜中Pb、Zn和Cu含量的环境质量评价[J].环境科学, 2006, 27(4):742-747. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=hjkz200604028&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ
    [17] 程珂, 杨新萍, 赵方杰.大气沉降及土壤扬尘对天津城郊蔬菜重金属含量的影响[J].农业环境科学学报, 2015, 34(10):1837-1845. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=nhbh201510001&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ
    [18] 刘超. 上海市郊大气湿沉降重金属对土壤——叶菜系统的污染效应研究[D]. 上海: 华东师范大学, 2016. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10269-1016138197.htm
    [19] 郭广慧, 宋波.城市土壤重金属含量及其对儿童健康风险的初步评价——以四川省宜宾市为例[J].长江流域资源与环境, 2010, 19(8):946-952. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=cjly201008015&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ
    [20] CAO S, DUAN X, ZHAO X, et al. Health risks from the exposure of children to As, Se, Pb and other heavy metals near the largest coking plant in China[J]. Science of the Total Environment, 2014, 472(1):1001-1009. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969713014289
    [21] JOINT FAO/WHO EXPERT COMMITTEE ON FOOD ADDITIVES, ORGANIZATION W H. Evaluation of certain food additives and contaminants forty-first report of the joint FAO/WHO expert committee on food additives[R]. Geneva: World Health Organization, 1993.
    [22] 刘德绍, 青长乐.大气和土壤对蔬菜汞的贡献[J].应用生态学报, 2002, 13(3):315-318. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=yysb200203013&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ
    [23] 黄泽春, 宋波, 陈同斌, 等.北京市菜地土壤和蔬菜的锌含量及其健康风险评估[J].地理研究, 2006, 25(3):439-448. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=dlyj200603008&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ
    [24] 李非里, 刘丛强, 杨元根, 等.覆膜对土壤-青菜体系Cu和Zn迁移特性的影响[J].生态与农村环境学报, 2009, 25(2):54-58. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=ncst200902014&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ
    [25] 郑娜, 王起超, 刘景双, 等.葫芦岛市土壤、蔬菜重金属污染空间变化规律[J].环境科学, 2009, 30(7):2071-2076. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=hjkz200907035&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ
    [26] 李忠义, 张超兰, 邓超冰, 等.铅锌矿区农田土壤重金属有效态空间分布及其影响因子分析[J].生态环境学报, 2009, 18(5):1772-1776. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=tryj200905036&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ
    [27] LIAO B, LIU H, ZENG Q, et al. Complex toxic effects of Cd 2+, Zn 2+, and acid rain on growth of kidney bean (Phaseolus vulgaris L)[J]. Environment International, 2005, 31(6):891-895. doi:  10.1016/j.envint.2005.05.029
    [28] 许中坚, 邱喜阳, 冯涛, 等.酸雨地区蔬菜对重金属的吸收及重金属健康风险基准的估算[J].水土保持学报, 2008, 22(4):179-184. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=trqs200804037&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ
  • 加载中
图(3) / 表(5)
计量
  • 文章访问数:  171
  • HTML全文浏览量:  42
  • PDF下载量:  284
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2017-03-10
  • 刊出日期:  2018-03-25

目录

    /

    返回文章
    返回