吉林省镍矿区附近设施蔬菜安全生产与风险评价_龙振华.pdf

吉林农业大学学报 2023，45（2）：195-203http:/Email:jlndxb Journal of Jilin Agricultural University吉林省镍矿区附近设施蔬菜安全生产与风险评价*龙振华，李想，丁乙航，赵子郡，DO HoaiThuong，李明堂*吉林农业大学资源与环境学院，长春 130118摘 要：为了评估镍矿区附近土壤对设施蔬菜的安全生产及对人体健康风险的影响，在对吉林省磐石镍矿采矿场以及冶炼厂附近设施蔬菜基地土壤-蔬菜协同采样分析的基础上，通过对样品镍含量进行测定，并运用单因子污染指数法、潜在生态危害指数法和靶标危害指数法进行综合评价，探讨了蔬菜对镍的富集特征和土壤理化性质对蔬菜富集能力的影响。结果表明：叶菜类蔬菜镍平均含量高于茄果类蔬菜，食用辣椒对人体健康具有潜在的风险，且对儿童造成的健康风险更大；蔬菜对镍的富集能力大小顺序为菠菜辣椒豆角韭菜大白菜生菜茼蒿芹菜小白菜油麦菜西红柿萝卜茄子油菜黄瓜；叶菜类蔬菜富集系数与土壤有机质含量呈极显著负相关，茄果类蔬菜富集系数与土壤pH呈显著负相关。吉林省磐石镍矿区附近设施蔬菜生产基地土壤整体污染较轻，可种植大部分蔬菜，并根据所种植蔬菜的类型采取措施提高土壤pH或有机质含量来保障蔬菜安全生产。关键词：镍矿区；设施蔬菜；风险评价；安全生产；吉林省中图分类号：X131.3 文献标志码：A 文章编号：1000-5684（2023）02-0195-09DOI：10.13327/j.jjlau.2020.5712引用格式：龙振华，李想，丁乙航，等.吉林省镍矿区附近设施蔬菜安全生产与风险评价 J.吉林农业大学学报，2023，45（2）：195-203.Safety Production and Risk Assessment of Facility Vegetables in Soil Near Nickel Mine Area in Jilin Province*LONG Zhenhua，LI Xiang，DING Yihang，ZHAO Zijun，DO HoaiThuong，LI Mingtang*College of Resources and Environment，Jilin Agricultural University，Changchun 130118，ChinaAbstract：In order to assess the impact of soils in the vicinity of nickel mines on the safe production of facility vegetables and its risks to human health,based on the soil-vegetable collaborative sampling analysis of the vegetable base near the mining site and the facility near the smelter of Panshi nickel mine in Jilin province,this paper discussed the safe production and human health risk of the facility vegetables near the mining area through the determination of nickel content in the sample,and the single factor pollution index method,potential ecological hazard index method and target ha-zard index method were used for comprehensive evaluation.The enrichment characteristics of nickel in vegetables and the effects of soil physicochemical properties on the enrichment ability of ve-getables were discussed.The results showed that the pollution level of soil in the facility vegetable production base near the mining area was mainly moderate and mild,and the ecological hazard level*基金项目：国家自然科学基金项目（41877136）作者简介：龙振华，男，硕士研究生，研究方向：环境污染与修复研究。收稿日期：2022-01-01*通信作者：李明堂，E-mail：吉林农业大学学报 2023 年 4 月Journal of Jilin Agricultural University 2023，Aprilwas slight.The average nickel content of leafy vegetables was higher than that of eggplant and fruit vegetables.Eating peppers posed a potential health risk,and the health risks to children were greater.The order of nickel enrichment ability of vegetables was spinachpepperbeansleekChinese cabbagelettuceGlebionis coronariacelerybaby bok choyIndian lettucetomatoradisheggplantrapecucumber.There was a significant negative correlation between the enrichment coefficient of leafy vegetables and soil organic matter content.However,there was a significant negative correlation between the enrichment coefficient of eggplant and fruit vegetables and the pH value of soil.The above results show that the soil pollution of the facility vegetable production base near Panshi nickel mining area in Jilin province is relatively light as a whole and most vegetables can be planted.Measures can be taken to improve soil pH or organic matter content according to the type of vegetables planted so as to ensure the safe production of vegetables.Key words：nickel mine grea；facility vegetable；risk evaluation；safety in production；Jilin province矿石开采和冶炼是局部土壤重金属污染的主要原因。土壤重金属污染给土壤生态系统安全和人体健康带来了严重威胁，是急需解决的土壤环境问题之一 1-2。我国90%的镍开采自我国第二大镍矿区吉林省磐石红旗岭矿区，该矿区已经有50多年的开采历史，产生的尾矿砂中镍的平均含量为 0.31%3。经过风化和侵蚀作用，镍会缓慢溶解释放进入附近的土壤和地表水中，并且镍矿冶炼厂排放的烟气中也含有一定的镍，通过大气沉降进入土壤，造成土壤中镍含量增加，甚至出现镍超标现象。贾丽4研究表明，吉林省红旗岭和漂河川镍矿区耕地土壤的pH呈明显下降趋势，pH低于5.0的点位占比为44.0%，玉米子粒镍单因子污染指数大于3的点位占比达57.9%。商云涛等5研究表明，红旗岭镍矿区地表水受矿山开采和选矿等活动影响严重，浅层地下水中有镍超标现象。镍作为一种生命必需的微量元素，虽然是细胞内多种酶发挥催化反应必不可少的因子6，但其在高浓度时会导致对细胞的多种危害，表现为自由基的产生、酶活性的抑制和DNA 的损伤，从而出现遗传性状的不稳定甚至诱发癌变7。镍可通过土壤向植物体迁移累积，当浓度过高时会导致减产，影响鸟氨酸代谢，引起生物体内生物分子和某些官能团堵塞，取代了生物分子中必需的他种金属离子8-10；并且镍还可以通过食物链的放大作用对人体健康造成潜在的威胁11-13。前人主要对吉林省镍矿区附近玉米地土壤污染及其对玉米子粒镍含量的影响方面展开了研究14，但对矿区附近设施蔬菜的安全生产没有足够重视。有研究表明，蔬菜对重金属的富集能力往往比玉米等粮食作物子粒的富集能力强，因此同一污染区蔬菜重金属污染对人体的危害比粮食作物更大15。另外，近年来随着东北地区设施蔬菜种植业的快速发展，吉林省镍矿区附近设施蔬菜种植基地也越来越多。本研究采用单因子污染指数、潜在生态危害指数法对红旗岭镇镍矿区设施蔬菜种植基地土壤和蔬菜可食部位的镍污染状况进行了调查分析，采用靶标危害指数（Target hazard quotients，THQ）法评价了蔬菜中镍含量对人体健康的危害风险，探讨了蔬菜对镍的富集特征和土壤理化性质对蔬菜富集能力的影响，以期为吉林省红旗岭镇镍矿区附近设施蔬菜安全生产提供技术支持。1材料与方法1.1样品的采集及制备吉林省磐石市红旗岭镇，距磐石市区35 km，东临桦甸1 km，西北与富太镇接壤，东北与呼兰镇相连，南与黑石镇毗邻。本研究的采样点位于红旗岭镇东南部，在红旗岭和漂河川镍矿石开采区和冶炼厂附近，地理位置为北纬 4289 4292，东经12642 12647。于2019年69月对采样区的5个不同棚龄和种植不同种类蔬菜的塑料大棚进行土壤和蔬菜可食部位样品的点对点协同采样，土壤和蔬菜样品的编号：菠菜13，芹菜 45，茼蒿 68，油麦菜 911，油菜 1215，生菜1617，韭菜1819，小白菜2024，大白菜2542，辣椒4345，黄瓜4657，茄子5869，豆角7078，西红柿 7986，萝卜 87。在采样点处画 1 m1 m正方形，于正方形的4个顶点和1个中心点各取耕196龙振华，等：吉林省镍矿区附近设施蔬菜安全生产与风险评价吉林农业大学学报 Journal of Jilin Agricultural University作层（020 cm）土壤约 1 kg，混匀后以四分法取1 kg土壤样品，剔除石头、玻璃、植物残体等杂物后装于自封塑料袋内，放置于盛有冰块的采样箱中，在6 h内运回实验室，当天进行土壤和植物样品的预处理。土壤样品进一步去除植物根系等小的杂物后，先取 50.000 g，测定土壤的含水率，剩余部分放置在阴暗处自然风干；然后过0.83 mm（20目）筛；再取剩余部分的1/2用于土壤理化性质的测定，另外1/2研磨后过0.15 mm（100目）筛，用于土壤镍含量的测定。采集的蔬菜可食部位样品，首先利用自来水冲洗表面残留的泥土等杂物，然后利用去离子水反复清洗干净，最后利用滤纸擦拭干净。取其中1/3 用于含水率测定，其他部分放置于烘箱中105 杀青2 h，在60 烘干至恒质量，粉碎装袋，备用。样品的采集、混合和研磨等处理均使用木头、塑料或玛瑙等非金属工