随着核工业的发展和核技术的广泛应用，生态环境中放射性核素的本底值不断增加^[1,2,3]。核电站事故中的⁹⁰Sr半衰期为28.8年，一旦进入环境中对人类活动的影响较长。此外，⁹⁰Sr的排放量也不可小视，中国核工业30年辐射环境质量评价表明，全世界⁹⁰Sr年均排放量为4.2×10⁷ Bq^[4,5]。放射性核素会通过植物根系和叶面的吸附而进入植物体内，再经食物链进入人体而对人造成一定的内照射。在理论上，放射性核素⁹⁰Sr和其稳定同位素之间的化学性质相同；在实验上，植物对Sr的放射性核素及其稳定性核素的吸收积累特征无显著性差异，同时基于国家环境保护的要求，采用稳定性核素代替放射性核素为核素污染后植物吸收特征及其修复研究的一种常用方法^[6,7,8,9]。

本研究以常见食用蔬菜作为研究对象，选择稳定核素⁸⁸Sr代替⁹⁰Sr，开展Sr在土壤—植物系统中的迁移特性的研究，旨在为核电站事故下⁹⁰Sr对经食物链所引发的食品安全评估工作提供实验数据。

1. 实验材料：供试植物选择叶菜类小白菜、茎菜类西芹和根菜类萝卜。种子购自北京中蔬园艺良种研究开发中心。添加稳定核素⁸⁸Sr的化合物为SrCl₂ ·6H₂O优级纯试剂，国药集团化学试剂有限公司生产。采用封闭式大棚内露地盆栽方法，聚乙烯塑料花盆直径为25 cm，高为20 cm。供试土壤为该大棚表层土壤(0～20 cm)，土壤类型为褐土。添加Sr的方法为先用去离子水溶解后再均匀混入供试土壤中，添加的Sr浓度为6.0×10^-5 μg/ml。

2. 土壤选择和蔬菜种植：种植地点在北京昌平区兴寿镇一农用大棚内，生长温度为20～25℃，光照周期为10 h。实验所需土壤，经剔除石块和杂物，捣碎过筛后自然风干，测定该土壤中的Sr浓度均值为159.33 mg/kg。准确称量3.0 kg的风干土壤，与实验所添加Sr的化合物混匀后装入花盆，静置2周，使其在土壤中Sr浓度达到平衡状态。每盆分别均匀播下6粒植物种子，每种植物每个浓度组设3次重复。3种植物出苗后，间苗每盆均保留3棵植株，实验期间定期按需浇去离子水，土壤持水量维持在70%左右。实验期间，各组的实验条件保持一致。待植物生长周期结束后，收取植物组织和土壤样本进行Sr含量的测定。该研究设5个土壤浓度实验组和1个实验对照组，土壤中添加SrCl₂ ·6H₂O后的Sr浓度分别为238.99、318.67、398.33、477.99和557.57 mg/kg，实验对照组土壤中Sr含量为159.33 mg/kg。

3．样品处理及检测

(1)土壤样品：土壤样品风干研磨，过100目筛，称取0.10 g，置于微波加热高压聚四氟乙烯消解罐中，加入6 ml HNO₃与2 ml HF，放于微波消解仪(美国Mars公司)中进行消解，冷却后，加入1 ml HClO\-4，样品在电热板上敞口加热，去硅及残留的HF，待酸液挥发完，样品呈流动珠状时取下，加入1 ml HNO₃，微热，冷却至常温，用高纯水定容至25 ml，取1 ml溶液稀释10倍后检测。采用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES，德国Spectro Arcos公司)测定Sr元素的浓度。使用土样标准参考样GBW07401(GSS-1，国家标准物质)作为标准样品，与采集样品以同样方式消解后进行测量对比。

(2)蔬菜样品：将蔬菜从花盆中完整取出，用去离子水冲洗样品上的泥土和污物，沥干水分。将蔬菜分为根、茎、叶3部分，80℃烘干至恒重；粉碎后称取0.20 g，置于微波加热高压聚四氟乙烯罐中，加入2 ml HNO₃和1 ml H₂O₂静置3 h以上，在165℃下消解4 h，完全消解后定容至10 ml，再取1 ml稀释10倍后检测。每次消解过程加入试剂对照组，以保证分析准确性。实验所用试剂为优级纯，使用Milli-Q超纯水，消解后液体澄清不含杂质。

4. 实验参数计算：评价植物吸收和富集核素的指标主要有转运系数(transportation factor，TF)和富集率(concentration ratio，CR)^[10]。TF=元素在植物地上器官中的含量(干重，mg/kg)/元素在植物根系中的含量(mg/kg)。TF表示植株地上部分元素含量与根系部分元素含量之比。元素在植株体内从地下部分向地上部分的转运情况，TF越大，则转运能力越强。CR是指植株地上部分元素含量与土壤中元素含量之比，CR=元素在植物器官中的含量(干重，mg/kg)/元素在土壤中的含量(mg/kg)，表示元素从土壤向植株迁移的程度，CR越大，植物从土壤中吸收的元素比例越多。

5. 统计学处理：数据用x±s表示，采用SPSS 16.0软件进行分析，多组比较采用单因素方差分析。蔬菜各器官之间Sr含量比较采用LSD-t检验。蔬菜不同器官和土壤中Sr含量相关性分析使用Pearson法。P<0.05为差异有统计学意义。

1. 不同Sr浓度下3种蔬菜各器官吸收的Sr浓度及相关性分析：结果如表 1所示。土壤Sr浓度对于蔬菜不同器官Sr浓度具有显著影响(F=5.90～139.39，P＜0.05)。在398.33、477.99和557.57 mg/kg 的土壤Sr浓度条件下，小白菜、芹菜和萝卜不同组织Sr浓度均高于对照组(t=-10.49～7.41，P＜0.05)，小白菜、萝卜茎叶部及芹菜茎部Sr浓度在477.99 mg/kg达最高(t=3.96、5.17、1.10，P＜0.05)。

表 1(Table 1)

表 1 3种蔬菜不同器官在6个Sr浓度下对Sr的吸收浓度(mg/kg，x±s)

表 1 3种蔬菜不同器官在6个Sr浓度下对Sr的吸收浓度(mg/kg，x±s)

表 2(Table 2)

表 2 3种蔬菜不同组织Sr浓度与相应土壤中添加Sr浓度 之间的相关性分析

表 2 3种蔬菜不同组织Sr浓度与相应土壤中添加Sr浓度 之间的相关性分析

表 3(Table 3)

表 3 土壤中不同Sr浓度在3种蔬菜组织内的富集率(x±s)

表 3 土壤中不同Sr浓度在3种蔬菜组织内的富集率(x±s)

3. 不同Sr浓度下3种蔬菜各组织转运系数变化：结果列于表 4。土壤Sr浓度对于蔬菜不同组织转运系数具有显著影响(F=5.18～7.85，P＜0.05)；萝卜茎叶部的TF值＞小白菜茎叶部TF值(F=6.64，P<0.05)，芹菜TF值为：叶部＞茎部(F=26.52，P<0.05)；各组织中TF＞1，蔬菜的根部对Sr有较好的转运能力，表明Sr主要集中在蔬菜的地上部分。

表 4(Table 4)

表 4 土壤中不同Sr浓度在3种蔬菜组织内的转运系数(x±s)

表 4 土壤中不同Sr浓度在3种蔬菜组织内的转运系数(x±s)

目前，开展对Sr元素在植物体内的分布研究，旨在用于核电站事故下可食用蔬菜的放射性安全风险评估，以及对放射性核素污染土壤具有修复潜力植物的筛选和培育，为Sr元素的富集清除提供实验依据。本研究以常用蔬菜为研究对象，选取小白菜、萝卜和芹菜3种蔬菜。相关研究结果表明，Sr在3种蔬菜组织中的分布不均衡，小白菜和萝卜茎叶部的Sr浓度高于根部，芹菜叶部Sr浓度为3种蔬菜叶部的最高值，其茎部的Sr浓度次之，根部Sr的累积量最小。Eapen等^[11]研究发现，牧草中的Sr含量，也是其茎叶部高于根部。Tsukada等^[12]研究也发现岩兰草的茎叶Sr含量比其根部要高。Fircks等^[13]和Soudek等^[14]分别以蒿柳和向日葵为研究对象，研究Sr在植物体内的分布情况，也发现Sr更倾向于富集在叶脉、气孔等新陈代谢旺盛的部位。这说明一些植物对Sr的富集作用和新陈代谢旺盛程度有关，新陈代谢越旺盛的部位，对Sr富集能力越大。根据蔬菜对不同Sr浓度的土壤实验结果可知，Sr在同一植物内各组织间的分布表现不受外源添加影响，无转移缺失性。

富集率(CR)体现植物从土壤中吸收Sr元素的能力。不同植物的CR值具有一定的差异性。对于可食用植物，某种有害物质在植物可食用部分的CR越小，说明食物越安全；对于筛选污染土壤的植物修复来说，CR值越大，越能增加植物修复的可行性。本研究中3种蔬菜根部Sr的CR值随着土壤中Sr浓度水平的增加而增大，茎叶部Sr浓度在477.99 mg/kg时达到最大值。此外，这3种蔬菜的转运系数在0.48～2.78之间，而秦苏云等^[15]对⁹⁰Sr在北方蔬菜类研究时发现，它们的转运系数范围为0.17±3.60，尽管蔬菜种类不同，但是所检测Sr的数值范围相一致。在国际原子能机构(IAEA)的报告中，⁹⁰Sr在水稻中的CR值为0.12，本研究的结果高于其值，按照CR随土壤中Sr含量的增加而增大的趋势，其可能是由于放射性Sr在土壤中的浓度较低，而本研究中，外源加入土壤中Sr的浓度水平较高造成。

转运系数(TF)作为植物将某物质从根系部分向地上部分转移能力大小的评价指标，其值越大，表明植物根系向地上部分转运某物质的能力越强。万芹方等^[16]认为TF＞1的植物可被视为超富集植物。本研究中，小白菜和萝卜的TF均＞1，尽管如此，仍不能将小白菜和萝卜作为对Sr转移的超富集植物。这是因为在本实验中，只按照检测所需样本量，对植物一个栽培周期内生物量不够，未能合理计算一个栽培周期内植物对土壤中Sr的转运效率，因此，暂不能做出这两种植物为超累积植物的结论。尚需在今后做进一步研究。在本研究中，小白菜、萝卜和芹菜的的TF值为0.72～2.78。Wang等^[10]在低浓度⁸⁸Sr污染土壤(2.5～40 mg/kg)中进行的小萝卜累积研究，TF值为1.16～1.42，考虑到本研究Sr添加浓度较高，因此，本研究结果在合理范围之内。

综上所述，对小白菜、萝卜及芹菜对Sr的吸收累积特征的研究，可为植物富集土壤环境中的Sr提供基础数据，并为后续进一步研究植物修复技术奠定基础。