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随着城市发展,都市农业兴起,但土壤等环境中的金属微量元素(MTE)易污染蔬菜,威胁居民健康。研究人员构建 BAPPET 数据集,收集 90 种食用植物 MTE 浓度等数据。该数据集为环境诊断和模型构建提供支撑,助力评估健康风险。
在城市不断扩张的浪潮下,工业与生活区域的距离日益拉近,城市棕地(被污染或存在污染隐患的土地)数量逐渐增多。人们对自然的向往以及对健康、廉价食物的追求,促使棕地被改造为社区花园或城市农场,家庭菜园也愈发普遍。然而,这一转变带来了新的问题:土壤、水和空气中的金属微量元素(MTE,如砷(As)、镉(Cd)、铅(Pb)等)可能会转移到农作物中,居民食用这些受污染的蔬菜后,健康面临潜在威胁。为了评估这种风险,保障城市食品安全,来自法国多个研究机构(如 Université de Lille、Université de Lorraine 等)的研究人员开展了相关研究,并将成果发表在《Scientific Data》上。
研究人员创建了 BAPPET 数据集(BAse de données sur la contamination des Plantes Potagères par les Eléments Traces métalliques,即菜园作物金属微量元素污染数据集 ),该数据集整合了大量信息。为了构建这个数据集,研究人员从已发表的实验结果中提取数据。数据来源主要包括经过同行评审的科学论文(487 篇参考文献)和 “灰色文献”(如实验或诊断报告,共 42 篇参考文献)。在数据筛选环节,研究人员设定了严格标准。例如,实验必须是针对菜园作物的研究,谷类作物一般不被纳入,但甜玉米因在菜园中较为常见而成为例外;研究的金属元素必须是 BAPPET 数据集所涵盖的 14 种元素之一;实验需在土壤环境下进行,水培或直接使用无土基质(如堆肥、生物固体)的实验被排除;实验数据要能提供植物和土壤中金属污染物的浓度或生物富集因子(BCF,指植物可食部分中金属元素浓度与土壤中该元素浓度的比值 ),且数据必须按物种分别呈现,仅针对植物可食用部分,混合植物物种或整个植物的数据以及模型推导的数据均不被采用;此外,数据还需明确说明是鲜重还是干重基础上的测量结果。经过层层筛选,最终 528 篇出版物的数据被记录到 BAPPET 数据集中。
BAPPET 数据集内容丰富,涵盖了多种参数。其中包括植物相关信息,如植物类型(分为叶菜、果菜、根菜等 10 类)、物种名称(采用欧洲和地中海植物保护组织(EPPO)全球数据库的命名规范进行标准化 )、品种、栽培条件、采样阶段、可食用器官、是否成熟、采样数量以及植物预处理(清洗 / 去皮)情况等;还记录了植物可食部分 MTE 浓度的统计数据(均值、标准差、最小值、最大值、中位数等)、生物富集因子(BCF)以及干物质含量(DW (%))等。土壤参数方面,包含土壤的基本描述(性质、质地、土地用途)、颗粒组成(粘土、沙子、淤泥的比例)、pH 值、有机物质(OM)和有机碳(OC)含量、阳离子交换容量(CEC)以及采样时间等。同时,数据集还记录了潜在污染源信息,如污染源介质(土壤、水、空气等)、MTE 浓度、提取方法和提取剂等,以及实验背景信息(实验类型、环境背景、MTE 来源)和参考文献等。
研究结果显示,在不同植物类型中,叶菜类在数据集中占比最大,约为三分之一,如莴苣(Lactuca sativa)、大白菜(Brassica rapa (subsp. chinensis or pekinensis) )等。在众多研究的金属元素中,镉(Cd)、铅(Pb)和锌(Zn)是研究最多的元素,超过 50% 的土壤 - 植物配对研究聚焦于它们的转移。通过对这些数据的分析,研究人员能够更深入地了解 MTE 在不同环境条件下向植物转移的规律。
BAPPET 数据集具有重要意义。一方面,它为环境诊断提供了丰富的数据支持,有助于评估不同地区菜园土壤的污染状况,判断环境是否适合蔬菜种植。另一方面,这些数据可用于构建和验证 MTE 向植物转移的模型,为预测不同环境条件下蔬菜受污染的程度提供依据,从而为保障城市居民食品安全、制定合理的种植策略和环境管理措施提供有力的科学支撑。
在讨论部分,研究人员指出,数据集未来还会持续更新,纳入该领域新的科研进展,有望增加对一些研究相对较少的金属(类金属)元素(如 Sb、Hg、Co、Mo、Tl、Se 和 V)的土壤 - 植物配对数据,进一步完善对 MTE 污染的研究。这将有助于更全面地评估都市菜园中 MTE 污染风险,更好地保障城市居民的饮食健康和环境安全。