蔬菜中重金属含量测量

蔬菜中重金属含量分析

摘要

本文分析了中国蔬菜重金属污染现状并介绍了铅、镉的危害。实验探究以常见蔬菜为样品，运用火焰原子吸收光谱法对其铅、镉含量进行了测定。加标回收率为93.9%~98.6%。通过实验数据对比分析，得出以下结论：

1. 白萝卜不同部位其铅、镉含量不同。露土部分的铅、镉含量分别为0.24mg/kg、0.12mg/kg，地下部分的铅、镉含量分别为0.22mg/kg、0.17mg/kg。露地部分的铅含量比地下部分高，但其镉含量比地下部分低。且白萝卜样品中铅的含量高于镉的含量，铅尚未达到污染程度，而镉已远超国标范围。

2. 不同等级的青菜、菠菜、鸡毛菜其铅、镉含量不同。普通等级的铅含量（2.18mg/kg、1.56mg/kg、0.605mg/kg）都高于精品类（1.62mg/kg、0.635mg/kg、0.276mg/kg）；普通等级的镉含量（0.0780mg/kg、0.118mg/kg、0.0386mg/kg）也都高于精品类（0.0382mg/kg、0.0446mg/kg、0.0220mg/kg）。且普通蔬菜的铅含量均已超标，精品类只有鸡毛菜的铅含量未超标。而镉含量的测定结果相对要乐观些，只有普通等级的青菜与菠菜的镉含量超标，其他都正常。

3. 不同产地土豆的铅、镉含量存在差异。铅含量由高到低的顺序为：上海（1.14mg/kg）>苏州（0.682mg/kg）>南通（0.621mg/kg）；镉含量由高到低的顺序为：南通（1.00mg/kg）>苏州（0.220mg/kg）>上海（0.101mg/kg）。三种产地的土豆的铅、镉含量均已超标。

关键词：火焰原子吸收光谱法；铅；镉；蔬菜

Analysis of heavy metals in vegetables

ABSTRACT

The present situation of heavy metal pollution in Chinese vegetables and the harms of lead and cadmium were introduced. Flame atomic absorption spectrophotometry was used to determine contents of lead and cadmium in seasonal vegetables. The addition standard recoveries are 93.9%~98.6%. Conclusions have been drawn as follows:

1. The contents of lead and cadmium in the soil-exposing part are 0.24mg/kg and 0.12mg/kg respectively; the contents in the underground part are 0.22mg/kg and 0.17mg/kg respectively. The former is higher than the latter. And the contents of lead are larger than those of cadmium. The levels of lead in ternip samples have not reached the degree of pollution, but the levels of cadmium have been far beyond the GB standards.

2. The contents of lead in pakchoi, spinach and Chinese little greens are 2.18mg/kg, 1.56mg/kg and 0.605mg/kg for common level, 1.62mg/kg, 0.635mg/kg and 0.276mg/kg for fine level, respectively. The cadmium contents are 0.0780mg/kg, 0.118mg/kg and 0.0386mg/kg for common level, 0.0382mg/kg, 0.0446mg/kg and 0.0220mg/kg for fine level, respectively. The data show that the contents of Pb and Cd in common vegetables are higher than those in fine vegetables. And the amounts of lead in three common vegetable samples are beyond GB standard. Only the amount of lead in fine Chinese little greens is below GB standard. And only the ordinary pakchoi and spinach have cadmium levels beyond GB standard, while others are normal.

3. As for potatoes of different origins, the order of lead contents is: Shanghai (1.14mg/kg) > Suzhou (0.682mg/kg) >Nantong (0.621mg/kg); the order

of cadmium contents is: Nantong (1.00mg/kg) > Shanghai (0.101mg/kg) > Suzhou (0.220mg/kg). The lead and cadmium content for potato from three origin were overweight.

Key words: Flame atomic absorption spectrometry；lead；cadmium; vegetables

目录

1绪论 (1)

1.1研究背景 (1)

1.1.1我国蔬菜的重金属污染现状 (1)

1.1.2蔬菜中重金属的污染来源 (3)

1.1.3蔬菜的分类 (3)

1.1.4研究意义 (4)

1.2重金属铅 (4)

1.2.1铅的简介 (4)

1.2.2铅的理化性质 (4)

1.2.3铅对人类健康的危害 (5)

1.3重金属镉 (5)

1.3.1镉的简介 (5)

1.3.2镉的理化性质 (6)

1.3.3镉对人类健康的危害 (6)

1.4 蔬菜中铅、镉的测量方法 (7)

2实验部分 (9)

2.1实验原理 (9)

2.2主要实验仪器与试剂 (9)

2.3实验步骤 (10)

2.3.1标准溶液的配制 (10)

2.3.2样品溶液的配制 (10)

2.3.3火焰原子吸收分光光度计测定Pb、Cd含量 (10)

3结果与讨论 (12)

3.1标准曲线的绘制 (12)

3.2白萝卜样品中Pb、Cd的测定结果 (13)

3.2.1不同部位中同种元素含量比较 (14)

3.2.2不同元素的含量比较 (15)

3.3不同等级蔬菜中Pb、Cd的测定结果 (15)

3.4不同产地土豆中Pb、Cd的测定结果 (17)

3.5铅、镉回收率实验 (19)

结论 (22)

致谢 (23)

参考文献 (24)

附件A外文文献译文 (25)

附件B外文文献原文 (31)

1绪论

1.1 研究背景

1.1.1 我国蔬菜的重金属污染现状

20世纪90年代以来，我国蔬菜产业迅速发展，成为世界上最大的蔬菜生产国。目前，我国受重金属污染的耕地近2000万hm2，约占总耕地面积的1/5。每年因土壤污染而导致的粮食减产高达1000万吨，直接经济损失100亿元以上[1]。近年来，对蔬菜重金属污染已有很多研究，监测和防治重金属的污染已成为世界各国普遍关注的热点问题。伴随着现代工业的迅猛发展，环境污染日渐加剧，生活质量也受到了很大影响。工业“三废”的排放、城市产生的生活垃圾、污泥和农药、化肥的不合理使用，导致蔬菜重金属污染越来越严重，蔬菜的品质也得到了质疑。蔬菜是人们生活中离不开的重要农产品，其品质的高低，特别是蔬菜中积累性和持续性危害的重金属含量的多少，将直接影响到人们的健康和生活质量。20世纪80年代以来，国内外专家愈来愈重视环境中被生物吸收的污染物在生物体内累积和分布规律的研究。目前关于植物特别是蔬菜对重金属污染物吸收以及重金属在蔬菜体内的累积和分布的研究为数不多，且研究涉及蔬菜和重金属种类较少[2]。

长期食用那些重金属含量超标蔬菜, 会产生急性或慢性毒性反应, 还有致畸、致癌和致突变的等潜在危害。蔬菜在餐饮中扮演重要的角色，也是人体所需营养的重要来源，因此对蔬菜中的重金属铅、镉的研究很有必要，具有极大的现实意义。

蔬菜中含有丰富的矿质元素、维生素和膳食纤维等多种营养物质。一直以来, 人们比较关心过量使用农药所引起的蔬菜安全性和化肥所引起品质下降，以及对环境的污染问题, 而重金属污染却没有引起人们太多的重视。从目前情况分析来看，我国蔬菜重金属元素污染状况还算可观，尚未达到十分严重的程度。但从局部地区来看，特别是城郊这块区域，污染情况还是比较严重的，所以重金属污染有待高度重视，这方面的研究也就显的相当重要。由于城郊和城市接壤，交通相对来说比较方便，是蔬菜生产的重要区域，但是城郊又往往和工业生产区、污灌区（灌溉水源受到污染的区域）、交通干线接近，因此也同时成为重金属污染的重要区域。北京、上海、杭州、天津、广州、沈阳、成都、南京、重庆、西安等大中城市都曾比较系统地对郊区菜园土壤及蔬菜中的重金属污染状况作过一些

详细的检测和调查研究工作，基本摸清了蔬菜重金属污染现状。从1982年开始，北京市曾先后后在市郊的朝阳区高碑店乡、丰台区南苑乡、石景北区的衙门口等处主要污染菜区布点采样进行调查研究，调查结果显示：各区的白菜、萝卜和茄子3个种类蔬菜在As、Hg和Cr的检测中，其含量大致是处在相同水平，唯茄子含Hg浓度稍高，但还未超过有关的食品卫生标准[3]。辽宁省农业环保监测站调查表明，各种蔬菜已受到不同程度的重金属污染，蔬菜综合超标率为36.1％，受污染面积达到惊人的3600 hm2。1984年，天津市开展了无公害蔬菜生产基地选址的环境调查和主要蔬菜中重金属含量状况的调查研究，结果表明，各采样点蔬菜重金属含量的平均值均没有超过食品卫生标准，但不同蔬菜品种、不同的采样地点的样品中重金属含量有较大的差异，其中尤其是Hg的含量差异最为明显[4]。1994年，上海市报道了“上海地市主要蔬菜中重金属元素背景水平”，并在国内较早利用蔬菜的重金属背景含量水平，把蔬菜中重金属元素分为“未污”、“可疑”和“污染”三级，分级评价标准见。

在我国的北方地区，沈阳市近郊的l万多hm2菜田的土壤已受到污染，对这些菜田上生产的大白菜进行了详细的重金属检测，结果显示铅的超标率为100％，镉的超标率为58.3％；黄瓜，镉的超标率为72.7％，汞的超标率为27.2％，铅为18.2％。天津市也对市郊的大白菜、芹菜、水萝卜、小白菜4种蔬菜36个样品进行了检测，重金属的检出率为达到了100％，镉超标40％。在华中地区，以邵阳市为例，其市郊的部分蔬菜中，Cd的污染最为严重，各区所产的黄芽白、萝卜叶、大蒜的含Cd量都超过了限定标准。长沙市郊的小白菜叶含镉量也均超过标准的1.4倍，莴笋叶的含镉量超过标准标1.8倍。在我国的南部地区，南宁市蔬菜中重金属污染以Cd超标最为严重。调查表明，在l2个目标样点中有11个样点Cd都超标了，占91％；其次是Pb，有1／2以上样点超出相关标准。上海宝山区青菜中6种重金属除铜、锌外，都受到了不同程度的污染，以镉最为严重，超标率14.5％。宁波市各类蔬菜中的锌、镉、铬3种元素超标率都在60％以上，其中镉最高为85％，铬次之为72.3％。蔬菜的污染面积和产量均占总量的70％以上[5]。

综合各调查研究结果来看，如果按照中国的蔬菜食品卫生标准，中国的各主要大、中城市郊区的蔬菜都已受到一定程度的重金属污染。尽管各城市采用的评价分析标准不一样，但重金属元素在蔬菜中的积累是相当明显的，部分已达到了

比较高的残留水平，且有的甚至已远远超过了食品卫生标准。从以上我国几个主要城市郊区蔬菜重金属含量调查结果可见，蔬菜存在较为严重的污染问题，尤其是铅和镉污染还是比较惊人的，应当引起重视。

1.1.2 蔬菜中重金属的污染来源

蔬菜生产基地遭受农业生态环境中重金属污染、蔬菜生产过程中不合理使用化肥、农药，均可使蔬菜受到重金属污染。蔬菜收获后，不合理保鲜、储藏、加工而遭受二次污染现象也有一定程度的存在。蔬菜中重金属、硝酸盐、农药等有害物质，将影响到广大消费者的身体健康乃至威胁到消费者的生命安全。因此，蔬菜污染如何预防是现实生活中迫切需要解决的问题。我们需要深度地去了解这些已经存在的问题，然后商量出对策和采取措施去解决这些问题。

蔬菜生产环境中的重金属污染物主要来自哪里呢？归纳一下：过量、频繁的使用农药；城市垃圾不经任何处理即当作肥料直接施用；污泥、污水在农业中的利用，磷肥的施用以及采矿也会造成不同程度的土壤重金属污染，导致蔬菜重金属含量超标；此外，汽车尾气的排放也会使得沿路两旁的菜地和蔬菜受到铅的污染。重金属经各种途径一般首先进入土壤并积累，蔬菜在通过根系从土壤中吸收富集重金属，有时候也可以通过叶片从大气中吸收气态或尘态铅、汞等重金属。

1.1.3 蔬菜的分类

蔬菜分类有很多标准，这边我们就按照蔬菜的器官分类的方法分类。该种分类方法有利于产品的采后应用。蔬菜植物的产品器官可分为根、茎、叶、花、果实五类，因此，也把蔬菜植物分为如下5类。

（1）根菜类这类蔬菜的食用器官为肉质根或块根。肉质根类包括萝卜、胡萝卜、大头菜（根用芥菜）、芜菁、根用甜菜等。块根类最常见的有豆薯、萝卜等。

（2）茎菜类这类蔬菜食用部位为茎或变态茎，可分为地下茎类和地上茎类。地上茎有肉质嫩茎（如莴笋、菜薹、茭白、石刁柏、竹笋等）、肉质茎（如榨菜、球茎甘蓝等）和鳞茎类（如洋葱、百合、大蒜等）；地下茎类有地下块茎（如马铃薯、菊芋等）、根状块茎（如藕、姜等）和球茎类（如荸荠、慈姑、芋等）。

（3）叶菜类这类蔬菜最为常见，相对来说生活中需求量也比较大，以普通叶片或叶球、叶丛、变态叶作为产品器官。普通叶菜类常见的有小白菜（不结

球白菜）、叶用芥菜、菠菜、芹菜、苋菜、茼蒿等。结球叶菜类（如结球甘蓝、大白菜、结球莴苣、包心芥菜等）。香辛叶莱类常见的有葱、韭菜、芫荽、茴香等。鳞茎菜类（形态上是由叶鞘部膨大形成）包括洋葱、大蒜、胡葱、百合等。

（4）花菜类这类蔬菜种类不多，常见的有花椰菜、金针菜、朝鲜蓟等。

（5）果菜类这类蔬菜的食用器官为果实或种子，包括瓠果类、浆果类、荚果类等。瓠果类包括南瓜、黄瓜、西瓜、甜瓜、冬瓜、瓠瓜、丝瓜、苦瓜等瓜类蔬菜。浆果类包括茄子、番茄、辣椒、香瓜茄、酸浆等。荚果类常见的有菜豆、豇豆、刀豆、毛豆、豌豆、眉豆、蚕豆、扁豆等。杂果类包括甜玉米、菱角等。

1.1.4 研究意义

随着21世纪的到来，科技进步了，环境污染也成了全球性的问题，日益严重。工业生产和石油等化石燃料的不合理燃烧使环境中的铅、镉等重金属的含量大大增加，这些重金属通过蔬菜的根、叶等组织吸收后在它们体内积累、富集。人们食用这些被污染的蔬菜后，其中的重金属也随之被人体吸收，这些重金属就会在人体内累积，不断的富集，使人体内的重金属含量不断的提高，到达一定的程度后引发一系列的健康问题。所以说要维系人类的健康，就要测定这些蔬菜中重金属的含量，一旦发现其重金属超标，就要将其处理掉，禁止人们食用。无论多大成果，本人觉得为人们的健康努力是一件很有意义的事。目前，蔬菜产品已由卖方市场转为买方市场，出现了结构性、季节性、地区性的过剩，有些地区的蔬菜生产仍按数量规模型的发展模式惯性增长，所以蔬菜供大于求的矛盾日益突出。因此，向质量要效益是蔬菜行业的当务之急。

1.2 重金属铅

1.2.1 铅的简介

铅是化学元素，其化学符号是Pb，原子序数为82。铅在地壳中含量不大，自然界中存在很少量的天然铅。但由于含铅矿物聚集，熔点又很低，使铅在远古时代就被人们所利用了。方铅矿（PbS）直到今天都是人们提取铅的主要来源。远古时代人们偶然把方铅矿投进篝火中，它首先被烧成氧化物，然后受到碳的还原，形成了金属铅。世界上，铅消费主要集中在铅酸蓄电池、化工等领域，而铅酸蓄电池则是铅消费的主要领域。

1.2.2 铅的理化性质

铅为带蓝色的银白色重金属，在空气中会很快氧化，从而表面被一层暗灰色

的氧化物覆盖，所以我们一般看到的铅是灰暗色的。熔点327.502°C，沸点

1740°C，密度11.3437g/cm3，硬度1.5，质地柔软，延展性强，没有氧化层的铅色泽光亮，抗腐蚀性能很高，因此它往往用来作为装腐蚀力强的物质（比如硫酸）的容器。加入少量锑或其它金属可以更加提高它的抗腐蚀力（类似于合金）。

金属铅在空气中受到氧、水和二氧化碳作用，其表面会很快氧化生成保护薄膜；在加热条件下，铅能很快与氧、硫、卤素化合；铅与冷盐酸、冷硫酸几乎不起作用，能与热或浓盐酸、硫酸反应；铅与稀硝酸反应，但与浓硝酸不反应；铅能缓慢溶于强碱性溶液。

1.2.3 铅对人类健康的危害

铅因为具有毒性，它可以破坏儿童的神经系统，它可以导致血液循环系统和脑的疾病。长期接触铅和它的盐（尤其是可溶的和强氧化性的PbO

2

）可以导致肾病和类似绞痛的腹痛。看看历史，许多人认为古罗马皇帝的老年痴呆是由于当时铅被用来作为水管（以及铅盐被用来作为加入酒中的甜物）造成的。而且，铅在人体里积蓄后是不会自动排除，只能通过某些药物来清除，所以少量铅进入身体不会被感知到，富集一定程度就会对身体造成很大的危害。摄入过多的铅及其化合物会导致心悸，易激动，并会使神经系统受损，甚至会致癌和致畸。铅含量的超标会对儿童产生非常大的负面影响，影响发育或者发育不良。

在日常生活中，把报纸等印刷品作为食物包装、家居装饰中使用含铅油漆、汽车尾气排放等均会引起铅中毒。铅进入人体后会阻碍血液的合成，导致人体贫血; 或经血液侵入大脑神经，造成脑组织损伤; 或通过胎盘，影响胎儿发育。适

量补充维生素C能补足因体内摄取铅而引起的V

C

损耗，减缓铅中毒症状，并且促

进铅的排出。此外，VE、VB

1、VB

2

等均对改善铅吸收沉积的症状和促进生理功能

恢复有一定的效果。

含有铅盐的陶瓷制品也有可能间接导致中毒，尤其是当容器内的溶液是酸性的（比如果汁），这些酸性溶液可以溶解陶瓷中的铅离子,从而饮用这些果汁就会就会把铅带入身体，对身体造成危害，尤其对女孩子和年轻妇女，铅的害处可能非常大，甚至会影响到下一代[6]。

1.3 重金属镉

1.3.1 镉的简介

镉，由德国革丁根大学化学兼药学教授斯特罗迈尔在1817年发现。化学符号