2025, Vol. 45
在核武器试验和核事故排放到环境中的放射性核素中，137Cs由于其半衰期较长(30.17年)，至今在环境中仍能经常检出。森林生态系统对137Cs也有较强的积累能力，这是因为树冠的表面积很大以及森林土壤具有很强的容纳137Cs的能力。对于森林生态系统中放射性核素的研究，主要集中在苏联切尔诺贝利核事故后的欧洲地区，此外在日本也进行了一些调查[1-3]。即使在切尔诺贝利核事故发生多年后，与农产品相比，某些森林产品中的137Cs污染程度仍然很高，特别是在野生食用菌中检测到了高活度的137Cs[4]。由于从被污染的森林中去除137Cs是困难的，因此研究137Cs在森林生态系统中的分布和转移对于预测未来森林产品的污染是重要的。而且稳定铯的化学性质与137Cs几乎相同，同时分析对样品中的137Cs和稳定铯应有助于了解铯的长期行为及其平衡分布。此外，真菌的活动很可能是放射性核素长期滞留在森林土壤有机层中的主要原因[5]。并且由于野生食用菌与人类的关系更为密切，因此需要对森林生态系统中野生食用菌的137Cs和稳定铯进行研究。
材料与方法1.样品的采集和制备：所用的野生食用菌样品在2023年8月至10月采集于我国东北部地区，共计30份菌盖和菌柄样品。
采样完成后将样品用纯净水进行清洗。清洗干净后利用鼓风干燥箱在85℃进行干燥(用于品种鉴定的样品在40℃下干燥)。对野生食用菌干样将菌柄与菌盖(含菌褶)分开，分别装样封存。采用食品粉碎机对干燥后的菌盖(含菌褶)和菌柄分别进行粉碎、研磨后分别混合均匀，根据野生食用菌干粉的样品量，选择装入ϕ75 mm×35 mm、ϕ75 mm × 70 mm的圆柱型样品盒或2 L马林杯样品盒，称得样品净重后密封。制备成可供γ能谱仪测量分析的样品。
2.测量及物种鉴定方法
(1) 根据GB/T 16145-2022[6]推荐的程序，采用2台高纯锗γ谱仪(美国Canberra公司)对所有样品中的137Cs比活度进行测量和分析。一台为BE5030宽能型低本底高纯锗γ谱仪，相对于3″×3″NaI(Tl) 晶体的探测效率为50.5%，对60Co 1 332 keV γ射线的能量分辨力为1.65 keV。测量24 h的积分本底为53计数/min(20~2 000 keV)。测量时探测器置于壁厚16.5 cm、内腔ϕ23 cm×35 cm的复合屏蔽铅室内。另一台为GC3018低本底HPGe γ能谱仪，相对于3″×3″NaI(Tl) 晶体的探测效率为30%，对60Co 1 332 keV γ射线的能量分辨力为1.80 keV。测量时探测器置于壁厚10 cm、内腔60 cm × 60 cm × 60 cm的复合屏蔽铅室内。所用谱分析软件均为Genie 2000(Version 3.0)，均配有LabSOCS无源效率模拟软件，可对各种介质样品的探测效率进行较为精确地模拟计算。
(2) 本研究样品中稳定铯的测定委托于北京化工职业病防治院，采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)，使用仪器为电感耦合等离子体发射光谱仪，型号为NexION 350 D(Perkin Elmer，美国)，具体分析方式参考GB 5009.268-2016[7]，给出的结果为两次测量的均值。
(3) 野生食用菌的物种鉴定委托于中国疾病预防控制中心职业卫生与中毒控制所。具体方法为提取蘑菇样品基因组DNA、对ITS片断进行扩增并测序、进行系统发育学分析。分子生物学鉴定使用The Phire Plant Direct PCR试剂盒(Finnzymes Oy公司，芬兰)进行DNA提取及PCR产物扩增。取3 μl PCR产物点样并进行电泳，结束后在凝胶成像仪下拍照并记录结果。将电泳条带单一明亮、片段大小约650 bp的样品送生工生物工程(上海)股份有限公司进行测序[8]。
3.统计学处理：采用SPSS 11.5软件对野生食用菌样品中137Cs比活度与稳定铯含量进行Spearman相关性分析。r可以取-1到1之间的值，1为两个变量之间存在完全正关系，-1为存在完全负关系，0为两个变量之间不存在单调关系。P < 0.05为差异有统计学意义。使用Origin 2021将数据用散点图表示。
结果1.野生食用菌样品中137Cs和稳定铯的检测结果：表 1列出了从东北地区采集的30份野生食用菌的菌盖、菌柄及整个子实体3种样品中137Cs和稳定铯的检测结果，还给出了137Cs比活度与稳定铯含量比值，除此之外还汇总了数据的平均值和中位数，由于137Cs和稳定铯在野生食用菌中的含量变化很大，所以中位数相比平均值更具有代表性。菌盖中137Cs的比活度为0.52~55.9 Bq/kg(干重)，菌柄中137Cs的比活度为0.53~101 Bq/kg(干重)；所有样品中137Cs比活度的中位数为10.2 Bq/kg(干重)。菌盖中稳定铯含量范围为0.069~16.2 mg/kg(干重)，菌柄中稳定铯含量范围为0.075~11.5 mg/kg(干重)，整体中位数为1.26 mg/kg (干重)。137Cs比活度与稳定铯含量的比值为2.09~20.1 Bq/mg(干重)。
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表 1 野生食用菌干重样品中137Cs比活度、稳定铯含量及其比值 Table 1 Specific activity of 137Cs and stable Cs content in dried samples of wild edible fungi and their ratio |
2.野生食用菌样品中137Cs比活度和稳定铯浓度相关性分析结果：经Spearman相关性分析，菌盖、菌柄以及子实体样品中137Cs比活度和稳定铯含量之间均呈正相关关系(r=0.956、0.912、0.931，P < 0.01)。
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注：实线表示为137Cs比活度与稳定铯含量比值的平均值，斜率为10.7 图 1 30份野生食用菌干样中137Cs比活度与稳定铯含量的关系 Figure 1 Specific activity of 137Cs vs. the content of stable Cs for 30 dried samples of wild edible fungi |
讨论
本研究所采集的野生食用菌样品137Cs比活度范围，从0.52 Bq/kg(干重)到101 Bq/kg(干重)。相比之下，Satoshi和Yasuyuki[9]在对137Cs与稳定铯关系的研究中，1989—1991年在一片松树林中采集的29种野生食用菌137Cs比活度为5.4~3 110 Bq/kg(干重)，中位数为135 Bq/kg(干重)，中位数和样品137Cs最高比活度均比本研究高了一个量级，其137Cs与稳定铯含量比值几乎保持不变，平均值为134 Bq/mg(干重)。其原因应该是该研究时间距苏联切尔诺贝利核事故发生时间仅相差3~5年，放射性烟羽沉积导致该地区人工放射性核素137Cs比活度较高。但其稳定铯含量的中位数1.01 mg/kg(干重)与本研究30个野生食用菌样品稳定铯含量的中位数1.26 mg/kg(干重)结果相近，这表明两项研究所选择的地区野生食用菌生长基质中稳定铯含量大致相同，137Cs与稳定铯含量比值的差异是外源放射性核素137Cs含量不同导致的。
此外，不同地区、同一物种、同一部位以及相同地区、不同物种、同一部位的野生食用菌中137Cs含量均有一定差别，在既往文献中也有相同的结果，这种含量的差别最大可达2~3个量级[10-11]。以本研究结果“污黄乳牛肝菌”为例，不同地区该物种蘑菇的菌盖中137Cs比活度为15.0~55.9 Bq/kg(干重)，最大值是最小值的3倍多；不同地区该物种蘑菇的菌柄中137Cs比活度为9.9~24.1 Bq/kg(干重)，最大值是最小值的2倍多。Clint等[12]发现，外部介质到真菌菌丝的吸收速率是物种依赖的，这可能是导致在野生食用菌子实体中观察到的放射性铯含量存在较大差异的一个因素。再叠加不同生长环境等因素，使得野生食用菌中137Cs的含量差别较大。
尽管本研究采集的野生食用菌样品物种和采样地点不同，但是菌盖、菌柄以及子实体样品中137Cs比活度与稳定铯含量之间都观察到了良好的相关性。137Cs比活度与稳定铯含量的比值虽有波动，但野生食用菌样品中137Cs比活度与稳定铯含量的对应坐标在图中分布较为集中，趋于一条直线，其平均值为直线的斜率10.7，与Satoshi和Yasuyuki[9]的研究结果相近。但他们的研究结果中野生食用菌样品中137Cs比活度与稳定铯含量相关性更好，直线的拟合程度更高。此外，该研究同时检测了相同环境的一些植物样品，结果发现这片树林中不管是野生食用菌还是其他植物，137Cs比活度与稳定铯含量的比率几乎是恒定且相同的。表明137Cs比活度与稳定铯含量的相关性良好，如果短期内没有类似新事件的发生，地区内的137Cs与稳定铯会达到一种生物平衡，地区中野生食用菌和植物的可用铯将会以恒定的137Cs与稳定铯含量比率循环利用。虽然蘑菇中可能检出的137Cs含量有高低，但其137Cs比活度与稳定铯的含量都是强相关的。研究分析表明，当出现有外源性的137Cs污染时，这种强相关性不会变，但137Cs比活度与稳定铯含量的比值会有所增加，可将这种比值的增加作为短期内有新发的外源性137Cs污染的判定。
Ban-Nai等[13]通过添加了放射性示踪剂的烧瓶栽培实验观察到了野生食用菌中Cs元素的积累，实验证明野生食用菌在生长基质中吸取营养成分时，会同时吸收稳定铯元素和137Cs。同样，本研究的相关性分析结果也显示，不论是菌盖、菌柄还是子实体，137Cs比活度和稳定铯含量都是强相关性，说明野生食用菌在生长基质中会以某种比例共同吸收两种核素，因此也可以证实Ban-nai等[13]所得出的结论，即野生食用菌在生长基质中吸收Cs元素时，并不会区分137Cs和稳定铯，不会出现选择性吸收或者相互抵抗的现象。
野生食用菌对137Cs有较强的吸附能力[14]，无论是核污染事件发生后的早期还是中远期，部分野生食用菌中都可能会检出137Cs，有个别品种有可能比活度还相对较高，那么如何判定其是否受到了新发事件的污染，是需要探索的问题。根据本研究和既往研究报道，可以利用野生食用菌中137Cs比活度与稳定铯含量比值的高低变化，来判定有无新发事件的污染。Satoshi和Yasuyuki等[9]研究距苏联切尔诺贝利核事故发生时间较近，其137Cs比活度与稳定铯含量比值比本研究大约高出1个数量级。利用野生食用菌中的137Cs比活度与稳定铯含量良好的相关性，可将137Cs比活度与稳定铯含量比值变化作为新发137Cs污染事件的判定参考。同时这也需要正常情况下，某一地区某一品种野生食用菌137Cs比活度与稳定铯含量比值的背景数据作为参考，有必要积累建立重点地区野生食用菌137Cs比活度与稳定铯含量比值的基线数据库，为新发137Cs污染事件监测提供技术支撑。
利益冲突 本文由署名作者按以下贡献声明独立开展，不涉及各相关方的利益冲突
作者贡献声明 叶政霖负责测量结果的分析、论文撰写和修改；拓飞、杨宝路、李则书负责论文审阅及修订；张京、秦伟豪、孔淑颖负责γ能谱测量；周强指导论文修改
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