黔產(chǎn)艾納香對(duì)土壤中重金屬的吸收富集特征研究

1、黔產(chǎn)艾納香對(duì)土壤中重金屬的吸收富集特征研究                        作者：劉峰 胡繼偉 秦樊鑫 黃先飛【摘要】  目的為使中藥材艾納香的種植栽培科學(xué)化，以貴州省羅甸艾納香種植基地為研究區(qū)域，從地球化學(xué)角度研究艾納香對(duì)土壤重金屬吸收富集特征。方法以藥用植物及制劑進(jìn)出口綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的限定值為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)重金屬含量進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果重金屬已存在超標(biāo)現(xiàn)

2、象。結(jié)論艾納香對(duì)不同重金屬元素的吸收富集能力有較大的差異，整體呈現(xiàn)出對(duì)Cd的富集能力對(duì)Cu的富集能力對(duì)Pb的富集能力的變化趨勢(shì)。相關(guān)性分析表明，艾納香植株對(duì)重金屬元素吸收過程中，Cd和Cu這兩種重金屬元素之間可能存在競(jìng)爭(zhēng)性機(jī)制。 【關(guān)鍵詞】  艾納香 重金屬 吸收富集21世紀(jì)以來，人類對(duì)健康的要求越來越高，無公害食品、綠色食品、有機(jī)食品等觀念也為人們所關(guān)注，回歸自然已成為人類生活的追求1。中藥是中華民族的瑰寶，具有療效獨(dú)特、毒副作用小等優(yōu)點(diǎn)，已然越來越受到人們的青睞。中藥材中重金屬成分直接影響其使用的安全性2，重金屬超標(biāo)問題已成為中藥國(guó)際化的一大壁壘。因而，解決重金屬超標(biāo)的問題是中藥

3、材走向國(guó)際化的關(guān)鍵步驟之一。    艾納香Blumea balsamifera (L.) DC.，又名大風(fēng)艾、大艾、冰片艾、紫再楓等，為菊科艾納香屬，多年生木質(zhì)草本植物，呈灌木狀，全株被銀白色絨毛覆蓋，具有香氣，產(chǎn)于我國(guó)廣西、貴州、云南等地，其中在廣西和貴州有人工種植艾納香的歷史3，4。其葉和嫩枝及根均可藥用，性味溫辛，具有清熱利尿、祛風(fēng)消腫、溫中活血、消炎鎮(zhèn)痛、補(bǔ)虛壯陽(yáng)之功效5。中藥大辭典記載：艾納香性味溫辛，有溫中活血祛風(fēng)除濕、消炎止痛之功效。據(jù)江興龍等6報(bào)道，艾納香全草含黃酮苷、香三精、三萜(或甾體)氨基酸、有機(jī)酸以及L-龍腦、檸檬烯、L-樟腦、倍半萜烯醇等

4、揮發(fā)油，是制取冰片的重要原料。其具有抗菌、消炎、消腫、止痛、止癢、順氣等功能，還可用于燒傷、燙傷、皮膚損傷以及蚊蟲叮咬等癥。近年來，在政府部門的大力支持下，貴州省藥業(yè)尤其是中藥業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展7。貴州省羅甸縣艾納香種植基地是貴州省13個(gè)GAP地道藥材種植基地之一8，地理?xiàng)l件獨(dú)特，氣候濕潤(rùn)溫暖，適宜中草藥材的種植。前人對(duì)艾納香的栽培、遺傳特點(diǎn)、化學(xué)成分分析等內(nèi)容研究較多9，10，而中藥材艾納香對(duì)重金屬的吸收富集特征的研究報(bào)道鮮見。參考國(guó)家在2001年頒布的藥用植物及制劑進(jìn)出口綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的重金屬限定項(xiàng)目以及中國(guó)藥典2005版對(duì)重金屬規(guī)定的項(xiàng)目，本文確定Pb，Cd，Cu 3種重金屬為研究項(xiàng)目，

5、以貴州省羅甸地道藥材艾納香種植基地為研究區(qū)域，從地球化學(xué)角度研究艾納香對(duì)土壤重金屬元素的吸收富集特征，以期為艾納香的無公害栽培和艾納香種植業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供地球化學(xué)依據(jù)。1  材料與方法    根據(jù)基地所處的位置、地形、土壤類型及其利用狀況等特點(diǎn)，共設(shè)置21個(gè)采樣點(diǎn)。土壤采集 020 cm 耕作層，每個(gè)分析樣品由34個(gè)取土點(diǎn)，均勻混合后用四分法舍至 1.0 kg 左右，裝入塑料袋，貼上標(biāo)簽，送至實(shí)驗(yàn)室。同時(shí)在相應(yīng)的采樣點(diǎn)采集健康、無病蟲害的艾納香植株，裝入塑料袋，貼上標(biāo)簽，送至實(shí)驗(yàn)室。土壤樣品經(jīng)室內(nèi)自然風(fēng)干后，除雜，研磨至粉末狀，過100目(孔徑 0.1

6、49 mm)尼龍篩，保存在密封塑料袋中，備用。植物樣品除泥后，于室內(nèi)自然風(fēng)干，研磨至細(xì)粉狀，保存在密封塑料袋中，備用。Pb，Cd，Cu用原子吸收光譜法測(cè)定11，12，pH值采用電位測(cè)定法13進(jìn)行測(cè)定。分析過程加入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品(GBW/07409、GBW/07410)，平行樣品數(shù)目10%15%，進(jìn)行分析質(zhì)量控制。2  結(jié)果2.1  土壤中重金屬含量及pH值見表1。從表1中可以看出貴州省艾納香種植基地土壤pH在5.395.85之間。根據(jù)戎秋濤等14對(duì)土壤酸性的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，該基地土壤屬于微酸性土壤(5.5 表1  土壤樣品中重金屬含量及pH值（略）2.2 

7、艾納香樣品中重金屬元素的含量見表2和圖13。艾納香植株中重金屬含量變化差異大，變異系數(shù)在21.5%48.4%，其含量最大值與最小質(zhì)之間相差數(shù)倍，就重金屬的變異系數(shù)而言，呈現(xiàn)出Pb 表2  艾納香樣品中重金屬含量（略）圖1  艾納香樣品中Pb的箱線分布圖（略）圖2  艾納香樣品中Cd的箱線分布圖（略）圖3  艾納香樣品中Cu的箱線分布圖（略）    從以上結(jié)果可知，該基地土壤中所測(cè)定的3種重金屬Pb，Cd，Cu均達(dá)到國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)15及綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)16。根據(jù)藥用植物及制劑進(jìn)出口綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的重金屬限定標(biāo)準(zhǔn)

8、，在所分析的21份艾納香植株樣品中：Pb的合格率100%，呈現(xiàn)低背景低富集；Cd的合格率19.1%，超標(biāo)嚴(yán)重，呈現(xiàn)低背景高富集；Cu的合格率57.2%，呈現(xiàn)低背景低富集。百事通2.3  相關(guān)性分析艾納香植株以及土壤中各重金屬元素之間的相關(guān)性見表3。由表3可知，該基地土壤中的Cd與土壤中的Cu和與艾納香植株的Cd皆呈顯著的正相關(guān)關(guān)系（P<0.05），相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到了0.480和0.451。可以推知, 土壤中的Cd與土壤中的Cu可能存在相同的來源; 同時(shí),艾納香植株對(duì)土壤中的Cd吸收可能主要以被動(dòng)吸收方式為主。艾納香植株中重金屬元素Pb，Cu之間的相關(guān)系數(shù)為0.501，具有顯著的

9、相關(guān)性（P<0.05），可能是這兩種元素在艾納香植株的吸收過程中存在著協(xié)同作用；而艾納香植株中重金屬元素Cd與Cu之間則存在著顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.442（P<0.05），說明艾納香植株在對(duì)Cd與Cu的吸收過程中，這兩種重金屬元素之間可能存在競(jìng)爭(zhēng)性機(jī)制。表3  樣品重金屬含量相關(guān)性分析（略）* 相關(guān)性顯著水平 0.05 (雙尾)2.4  艾納香對(duì)土壤中重金屬的吸收富集能力植物中的重金屬主要來自土壤，富集系數(shù)的大小表明植物對(duì)某種元素的富集能力的強(qiáng)弱。艾納香中重金屬的富集系數(shù)=艾納香植株中重金屬的含量/土壤中重金屬的含量。所采集艾納香樣品對(duì)重金屬吸收富集

10、系數(shù)列于表4。表4  艾納香對(duì)土壤重金屬元素的富集系數(shù)（略）由表4可知，艾納香對(duì)所研究的3種重金屬元素的吸收富集能力較大差異，呈現(xiàn)出Cd>Cu>Pb的變化趨勢(shì)。對(duì)Cd的富集系數(shù)全部大于2，說明艾納香對(duì)該種重金屬元素具有一定的富集能力。而Pb、Cu的富集系數(shù)較小，大部分小于1，尤其是Pb，其富集系數(shù)皆小于0.3，說明艾納香對(duì)這兩種重金屬元素未發(fā)生明顯富集。另外，從表中還能看出，艾納香對(duì)同種重金屬元素的吸收能力也存在較大的差異，Pb，Cd，Cu吸收變異系數(shù)分別為26.5%,51.7%,36.6%。說明艾納香植株對(duì)重金屬元素的吸收，不僅與重金屬元素和土壤中重金屬的含量相關(guān)，還與

11、其基地土壤理化性質(zhì)等諸多因素有關(guān)，有待進(jìn)一步研究。3  結(jié)論    研究區(qū)域內(nèi)艾納香植株中Pb，Cd，Cu的合格率分別為100%，19.1%，57.2%。艾納香植株中重金屬元素Cd已經(jīng)出現(xiàn)大面積超標(biāo)現(xiàn)象，應(yīng)引起相關(guān)部門的重視。    相關(guān)性研究表明，艾納香植株對(duì)重金屬元素吸收過程中，Cd與Cu這兩種重金屬元素之間可能存在競(jìng)爭(zhēng)性機(jī)制。    艾納香對(duì)重金屬元素的吸收富集能力有較大的差異，呈現(xiàn)出Cd>Cu>Pb的變化趨勢(shì)。Cd富集系數(shù)全部大于2，屬于低背景高富集，說明該種元素已在艾納香植

12、株中產(chǎn)生了富集，這可能是艾納香Cd超標(biāo)的重要原因。    艾納香對(duì)同種重金屬元素的吸收富集能力存在較大差異，所以艾納香對(duì)重金屬的吸收富集特征有待進(jìn)一步研究?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】  1 黃先飛, 胡繼偉, 秦樊鑫，等. 微波消解原子熒光法測(cè)定魚腥草中痕量汞J. 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué), 2007，35 (3)：16.2 李 平，胡廣林 ，羅盛旭，等. 智能型冷原子熒光測(cè)汞儀測(cè)定10種中藥材中痕量汞J. 時(shí)珍國(guó)醫(yī)國(guó)藥, 2008, 19(3)：535.3 胡 蕖, 周家維. 貴州省艾納香種植資源現(xiàn)狀及適應(yīng)區(qū)區(qū)劃初步研究J. 貴州林業(yè)科技, 1999, 1(27): 44.4

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