一种基于产地土壤情况评估蔬菜中重金属含量的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及蔬菜中重金属含量的检测，尤其涉及一种基于产地土壤情况评估蔬菜 中重金属含量的方法。
【背景技术】
[0002] 重金属原义是指比重大于5的金属，包括金、银、铜、铁、铅等。在环境污染方面，重 金属主要是指砷、镉、铬、铜、镍、铅、汞、锌等8类生物毒性显著的重元素。重金属不能被生物 降解，相反却能在食物链的生物放大作用下，成千百倍地富集，最后进入人体。重金属在人 体内能和蛋白质及酶等发生强烈的相互作用，使它们失去活性，也可能在人体的某些器官 中累积，造成慢性中毒。
[0003] 土壤重金属是污染破坏土壤环境的重要因素，其直接或间接危害到人体健康，具 有隐蔽性、不可逆性和后果的严重性等危害。随着国民经济高速发展、人民生活水平日益提 高和全社会环境意识的增强，国内外对土壤重金属问题的研究不断增强。近几十年来，世界 和我国主要区域的土壤主要重金属元素的地质背景值及相应的环境质量标准、食品卫生标 准和排放标准得到了确定，并建立了较完善的各种主要重金属元素分析测定方法及规范， 对重金属在土壤-水体-生物系统、土壤-植物系统以及生产者-消费者-分解者食物链的迀 移、转化和循环规律进行了系统研究。
[0004]植物作为一种固着在土壤中不能移动的有机体，能够从土壤中吸收一些必需的金 属元素(〇3、(：0、〇1、？6、1(、]\^、]\111、]\1〇、似、附、36、￥、211)植物在生长和发育过程中需要不同浓 度的重金属离子。植物在吸收必需的重金属元素的同时，也会吸收、积累一些非必需重金属 元素以8^11工(1、0、取、？(1、？1313、了6、1'1、1])。这些非必需的重金属元素在植物体内的生物 学功能现在还不清楚。蔬菜对重金属元素的吸收与各种元素在植物体内的生物化学过程密 切相关。Zn、Cu是蔬菜生长所必需的微量元素，但过量则会对植物产生毒害作用;Cd，Pb是蔬 菜生长非必需的元素，二者在植物体内积累会引起毒害作用，而且Cd对蔬菜的毒害作用大 于Pb。蔬菜对Cd元素的吸收为被动吸收和代谢吸收，对Pb元素的吸收为被动吸收。
[0005]重金属主要是通过根部进入蔬菜。蔬菜的根表皮是重金属运输到地上部位的一个 阻碍屏障，凯氏带是重金属进入中柱的障碍，所以一般蔬菜作物通过根部吸收的重金属大 部分会累积于根中，少部分运输到地上部位，根系中重金属的浓度要远远高于地上部位。但 是对于超累积的植物而言，地上部位的重金属含量反而高于根部。由叶片吸收的重金属能 直接通过植物筛管转移到其他部位，主要储存在叶片中，少量分布在茎和根部。
[0006] 根表面吸收的重金属能横穿根的中柱，被运输到导管内，然后经导管随蒸腾拉力 向地上部位移动。穿过根表皮的无机离子到达内皮层可能有两条途径:①共质体途径。即通 过细胞原生质体的流动和细胞之间相连接的细胞质通路，如细胞质、液泡、胞间连丝等。② 质外体途径。即重金属离子通过细胞壁和细胞间隙运输到内皮层。质外体途径主要是由细 胞间隙、细胞壁微孔和细胞壁和原生质膜之间的空隙组成。
[0007] 重金属在植物体内的运输包含四个过程：（a)重金属在根部细胞的跨膜运输；（b) 重金属在木质部的装载和迀移；（C)重金属在植物各部位的卸载和分配；（d)植物对重金属 的解毒和隔离。重金属在细胞水平上的吸收和外流作用与植物体对重金属离子的需求以及 植物体内的离子平衡有关。植物体内基因编码了一系列的转运蛋白作用于不同的底物，具 有不同的表达模式和细胞定位并且调控各种重金属在植物体内的迀移。植物中与重金属运 输有关的蛋白主要有CPx-ATP酶;Nramp家族蛋白；CDF家族蛋白；ZIP家族蛋白等等。蔬菜经 根系和地上部位吸收的重金属运输并积累到蔬菜的可食用部位是重金属对人体产生毒害 作用的主要途径。蔬菜对重金属的富集规律受重金属的种类、蔬菜的生长特性、遗传特性等 因素的影响。
[0008] 现有的土壤重金属安全标准不能够具体的反映出在土壤中种植的蔬菜会对重金 属有怎样的富集，土壤的性质不能够直观的说明其对蔬菜的可能影响。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于提供一种基于产地土壤情况评估蔬菜中重金属含量的方法，通 过检测产地土壤中的相关参数来评估该产地生产的蔬菜中的重金属含量，避免了直接检测 蔬菜中重金属含量，减少工作量，提高工作效率。
[0010]为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
[0011] -种基于产地土壤情况评估蔬菜中重金属含量的方法，包括：
[0012] (1)将蔬菜种植到一组已知相关参数的土壤中，蔬菜采摘后检测蔬菜中的重金属 含量；
[0013] (2)建立所述相关参数与蔬菜中重金属含量之间的关系模型；
[0014] (3)检测待测蔬菜的产地土壤的相关参数，根据所述关系模型评估待测蔬菜中的 重金属含量。
[0015] 本发明建立产地土壤的相关参数与该产地生产的蔬菜中的重金属含量之间的关 系模型后，通过检测待测蔬菜的产地土壤的相关参数，将该相关参数代入关系模型即可评 估待测蔬菜中的重金属含量。通过产地土壤的相关参数即可评估该产地产出的蔬菜中的重 金属含量，避免了直接检测蔬菜中重金属含量，减少工作量，提高工作效率。
[0016] 土壤中的多种参数对生长在其上的植物的生长具有影响作用，影响重金属在植物 中的富集。作为优选，所述的相关参数包括:土壤重金属含量、土壤PH、土壤电导率、土壤阳 离子交换量、土壤有机质含量、土壤弱酸提取态重金属含量。上述相关参数对重金属在植物 体内的积累影响最为显著。
[0017] 作为优选，所述的重金属包括士、〇(1、0、〇11、附、？13、211和取。上述重金属对人体的 毒害作用较大，是蔬菜中重金属检测的常见元素。
[0018] 作为优选，所述蔬菜的种类包括:根类、茎类、叶类、花类和果类。
[0019] 作为优选，所述蔬菜包括:萝卜、莴苣、叶菜、花菜和番茄。萝卜、莴苣、叶菜、花菜和番 茄分别为根类、茎类、叶类、花类和果类蔬菜的代表，选择这几种蔬菜更具有代表作用，使本 发明的方法更具有代表性，应用更为广泛。
[0020]产地土壤中的相关参数影响重金属在蔬菜中的积累，建立相关参数与蔬菜中重金 属含量的关系模型，再将待测蔬菜的产地土壤中的相关参数代入关系模型中即可评估待测 蔬菜中的重金属含量。
[0021]作为优选，利用Matlab软件对所述的相关参数与蔬菜中重金属含量进行多元参数 回归分析，得到所述的关系模型。
[0022]作为优选，所述的关系模型为：
[0023] LogM = a+b · logMsoil+c · pH+d · EC+e · CEC+f · OM+g · logMextra；
[0024] 其中，M为蔬菜中的重金属含量，Msoil为土壤重金属含量，pH为土壤pH，EC为土壤 电导率，CEC为土壤阳离子交换量，0M为土壤有机质含量，Mextra为土壤