黔產(chǎn)艾納香對土壤中重金屬的吸收富集特征研究

1、黔產(chǎn)艾納香對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)，對重金屬含量進(jìn)行評價(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Cd的富集能力對Cu的富集能力對Pb的富集能力的變化趨勢。相關(guān)性分析表明，艾納香植株對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爭性機(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，氣候濕潤溫暖，適宜中草藥材的種植。前人對艾納香的栽培、遺傳特點(diǎn)、化學(xué)成分分析等內(nèi)容研究較多9，10，而中藥材艾納香對重金屬的吸收富集特征的研究報(bào)道鮮見。參考國家在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)目以及中國藥典2005版對重金屬規(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定11，12，pH值采用電位測定法13進(jìn)行測定。分析過程加入國家標(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對土壤酸性的分級標(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，該基地土壤中所測定的3種重金屬Pb，Cd，Cu均達(dá)到國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(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),艾納香植株對土壤中的Cd吸收可能主要以被動吸收方式為主。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Cd與Cu的吸收過程中，這兩種重金屬元素之間可能存在競爭性機(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重金屬吸收富集

10、系數(shù)列于表4。表4  艾納香對土壤重金屬元素的富集系數(shù)（略）由表4可知，艾納香對所研究的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。對Cd的富集系數(shù)全部大于2，說明艾納香對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爭性機(jī)制。    艾納香對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。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汞儀測定10種中藥材中痕量汞J. 時(shí)珍國醫(yī)國藥, 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

13、朱延春, 文永新, 王恒山, 等. 艾納香化學(xué)成分研究J. 廣西植物, 2008, 28 (1): 139.5 黃永林，趙志國，文永新. 不同部位艾納香中總黃酮的含量測定J. 廣西植物，2006，26(4)：453.6 江興龍, 潘俊鋒, 司 健. 艾納香人工栽培技術(shù)J. 林業(yè)科技開發(fā)，2005，19(2)：68.7 Fazilatun N, Zhari I, Nornisah M, et al. Free adical-scacaven-ging activity of organic extracts and of pure flavonoids of Blumea balsamifera

14、 leavesJ. Food Chem, 2004, 88(1): 243.8 貴州省中藥研究所編. 貴州中藥資源M. 北京: 中國醫(yī)藥科技出版社, 1992：262.9 文永新, 黃永林, 朱廷春, 等. 反相高效液相色譜法測定艾納香中不同部位花椒油素的含量J. 時(shí)珍國醫(yī)國藥, 2007，18(9): 2137.10 周 欣, 楊小生, 趙 超.艾納香揮發(fā)油化學(xué)成分的氣相色譜-質(zhì)譜分析J. 分析測試學(xué)報(bào), 2001, 20(5): 76.11 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社第二編輯室. 中國環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)匯編S. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2000.12 中華人民共和國衛(wèi)生部, 中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會. 食品衛(wèi)生檢驗(yàn)方法 GB/5009-2003S. 北京: 中國標(biāo)