《Foods》：Multi-Matrix Assessment of Potentially Toxic Elements Across Soil and Sambucus nigra Organs: Spatial Patterns, Regulatory Compliance, and Dietary Exposure of Edible Fruits
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城市环境可能影响野生可食果实的元素暴露。本研究评估了罗马尼亚奥拉迪亚五个生态区94个采样点（共470份样品）中土壤和四种西洋接骨木（Sambucus nigra）器官内潜在有毒元素的空间分布、土壤-器官浓度比及食品安全影响。研究人员采用电感耦合等离子体质谱法（
城市环境可能影响野生可食果实的元素暴露。本研究评估了罗马尼亚奥拉迪亚五个生态区94个采样点（共470份样品）中土壤和四种西洋接骨木（Sambucus nigra）器官内潜在有毒元素的空间分布、土壤-器官浓度比及食品安全影响。研究人员采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定元素含量，并通过土壤-器官浓度比、多元统计分析、法规评估、膳食暴露评估及非致癌风险分析对数据进行了评价。不同基质和生态区的元素特征差异显著，市中心城区（Z2）浓度普遍最高，而林地区（Z4）最低。树皮表现出最高的土壤归一化潜在有毒元素浓度比；然而，由于树皮未经清洗即进行分析，这些数值可能包含表面沉积物，不应被解释为相较于冲洗过的器官具有更高的内部积累证据。在果实中，铬（Cr）和镍（Ni）分别在97.9%和94.7%的样品中被检出；铅（Pb）、镉（Cd）、砷（As）和锑（Sb）主要出现在Z2区，而汞（Hg）在所有样品中均低于检测限。Z2区果实每份样品平均检出5.92±1.10种潜在有毒元素，而Z4区仅为1.61±0.61种。所有果实样品的铅或镉含量均未超过适用的欧盟最高限量。对于通过筛选级膳食暴露评估的其他元素，在所采用的暴露假设下，所有计算得出的目标危害商数（THQ）和部分危害指数（HI）均低于1。结果表明，城市环境中存在明显的多元素信号，但在所采用的假设下，并未发现值得关注的非致癌风险。
研究背景与目的
城市环境中的金属和类金属污染是食品安全与公众健康交叉领域的重要议题。这些元素可能源于自然地质背景或人为活动，如交通排放、燃烧、工业活动和大气沉降。野生可食植物可能通过土壤吸收和大气沉降受到污染。西洋接骨木（Sambucus nigra L.）因其花和成熟果实广泛用于食品加工，且在从半自然到高度人为化的环境中均有分布，成为研究环境-食物链污染物传递的理想指示物种。此前研究虽已报道其元素组成存在显著的器官和地点依赖性变异，但鲜有研究将空间配对的土壤与多器官采样相结合，跨越广泛的环境梯度进行综合分析。因此，土壤元素特征与成熟果实中元素浓度之间的关系尚不明确。本研究旨在通过空间配对的多基质设计，探究土壤、树皮、叶片、花朵和果实中元素的分布规律、土壤-器官浓度关系、果实污染状况、法规符合性、膳食暴露及非致癌风险，从而揭示城市环境信号如何沿土壤-植物连续体传递至可食组织。
研究方法概述
研究人员采用分层、空间配对、多基质实验设计，在罗马尼亚奥拉迪亚大都市区五个生态区（东部城郊、中心城区、西部过渡带、北部/东北部林地、南部/西南部城郊）设置了94个地理定位采样点。于2026年三个物候期分别采集了土壤、树皮、叶片、花朵和成熟果实，共计470份样品。样品经微波辅助酸消解后，采用四极杆电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）进行宏量、微量及潜在有毒元素的定量分析。数据分析方法包括：土壤-器官浓度比（TF）计算、单变量统计检验（ANOVA/Tukey、Kruskal-Wallis等）、Spearman秩相关分析、主成分分析（PCA）、多因素分析（MFA）、层次聚类分析（HCA）、置换多元方差分析（PERMANOVA）及均匀性检验（PERMDISP）。膳食暴露评估采用靶向危害商数（THQ）和危害指数（HI）进行非致癌风险表征。
研究结果
3.1 各生态区土壤理化特性
中心城区（Z2）土壤总体上表现出更富矿物质和紧实的特征，pH值、电导率、黏土相关属性及可提取养分和金属浓度较高；而林地区（Z4）则有机质、水分和导水率更高，多项指标较低。这表明中心城区与林地环境之间存在明显的理化性质对比。
3.2 沿城乡梯度的土壤元素组成
土壤元素组成呈现清晰的空间分异。大多数宏量元素和潜在有毒元素与预设空间梯度呈正相关（Z4 < Z1 < Z5 < Z3 < Z2），Z2浓度最高，Z4最低。相反，铝（Al）、锂（Li）、铷（Rb）和铯（Cs）呈强负相关。总体而言，数据集呈现两种对比的空间特征：多数元素向中心城区富集，而部分岩源元素向林地区富集。与罗马尼亚土壤质量标准比较，所有潜在有毒元素均未超过干预阈值，但Z2区有7个样点的铅（Pb）超过了敏感用地预警阈值。
3.3 西洋接骨木器官特异性元素特征
树皮呈现出最清晰的正向空间模式，多数元素在Z2浓度或检出频率更高。叶片则显示对比性模式：钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）和磷（P）与空间梯度呈负相关，在Z4更高；而多数微量元素和潜在有毒元素向Z2增加。花朵也显示出明显的区域分化，多数潜在有毒元素在Z2或Z3较高。成熟果实作为可食基质，空间分异尤为显著，多数元素向Z2集中，Z4较低。
3.4 土壤-器官浓度比与器官特异性元素模式
宏量和生物相关微量元素表现出清晰的器官特异性模式：叶片的钾、钙、镁、硫（S）的土壤-器官浓度比最高，磷（P）在花朵中最高。潜在有毒元素方面，树皮通常表现出最高的实测比值，而果实最低。由于树皮未经清洗，其高比值可能部分反映表面沉积物。果实始终处于TF层级的下端，尤其对潜在有毒元素而言。
3.5 可食果实中潜在有毒元素的发生与空间变异
铬（Cr）和镍（Ni）检出频率最高，汞（Hg）在所有94份果实样品中均低于检测限。铅、镉、砷（As）、锑（Sb）和锡（Sn）检出频率较低，且其检出集中在Z2区。多元素检出负担在Z2区达到最高，Z4区最低，表明果实中存在清晰的空间结构化潜在有毒元素发生特征。
3.6 膳食暴露与人体健康风险评估
法规符合性：所有果实样品中铅和镉的湿重浓度均未超过欧盟最大限量（MLs）（Pb: 0.20 mg/kg WW; Cd: 0.030 mg/kg WW），最高浓度分别为ML的10.70%和7.20%。
估计每日摄入量与风险表征：镍和铬的估计每日摄入量（EDI）最高。在中心和P95暴露情景下，所有元素的目标危害商数（THQ）及累积的部分危害指数（HI）均低于1，表明在所采用的筛查假设下无显著非致癌风险。
空间变异性：各生态区中，Z2区的部分HI最高，Z4最低，镍在所有区域均为主要贡献者，但所有区域HI均低于1。
3.7 生态区与样品基质的多元区分
全局主成分分析（PCA）清晰区分了土壤、树皮、叶片、花朵和果实五类基质，累计解释方差86.13%。多因素分析（MFA）证实了整合的多基质元素剖面按基质和生态区双重组织。层次聚类分析（HCA）显示基质依赖性的元素特征聚类结构，所有基质内生态区效应均显著（PERMANOVA，p < 0.001）。
讨论与结论
讨论要点：研究揭示了土壤-西洋接骨木系统中一致的空间组织特征，即中心城区（Z2）元素负荷较高，林地区（Z4）较低，且这种分化存在于所有基质中，但程度和方向强烈依赖于基质和器官。土壤与植物浓度之间缺乏统一对应关系，表明植物元素剖面不能直接解释为土壤总浓度的反映。果实通常处于潜在有毒元素土壤归一化浓度分布的较低端，但仍保留了可检测的区域空间信号。树皮的较高TF值需谨慎解读，因其可能包含表面沉积。研究强调了三层证据——环境污染、可食组织中污染物的存在以及法规或毒理学意义——之间的区别，这三者在同一空间和分析框架内的整合提供了单一基质研究所无法获得的信息。研究局限性包括：单一年生长季设计、部分潜在有毒元素数据的左删失、缺乏元素形态分析、树皮未清洗、未直接评估生理机制以及膳食暴露评估的情景基础性。
研究结论：在94个地理定位采样点，土壤和西洋接骨木器官的元素组成受生态区和样品基质的强烈调控。中心城区（Z2）元素浓度和多元素负荷最高，而林地区（Z4）最低。土壤-器官浓度比具有元素和器官依赖性：未经清洗的树皮对潜在有毒元素表现出最高的实测比值，而果实最低。在果实中，铬和镍是最常检出的元素；铅、镉、砷和锑主要集中在Z2；汞在所有样品中均低于检测限。尽管如此，没有任何果实样品超过适用的铅或镉欧盟最大限量。对于其他研究的潜在有毒元素，膳食暴露是在筛选水平而非通过法规符合性标准进行评估的。在所采用的暴露假设下，所有计算得出的目标危害商数和部分危害指数均远低于1，表明在该评估情景下无显著非致癌风险。
