《Journal of Food Composition and Analysis》：Regional characterization of elemental food composition (cabbage and potato) from lithium-bearing agricultural areas of northern Portugal (Guarda region)
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该研究针对葡萄牙东部瓜达地区含锂伟晶岩带的农业生态系统，开展了作物元素组成与土壤-植物迁移的区域特征研究。研究人员采集了Castanho与Alvarr?es矿区周边12个自给农场的甘蓝、马铃薯、灌溉水及耕作层土壤样品，采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)与
该研究针对葡萄牙东部瓜达地区含锂伟晶岩带的农业生态系统，开展了作物元素组成与土壤-植物迁移的区域特征研究。研究人员采集了Castanho与Alvarr?es矿区周边12个自给农场的甘蓝、马铃薯、灌溉水及耕作层土壤样品，采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)与电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)对21种元素（包括锂(Li)、铍(Be)、硼(B)、锰(Mn)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、砷(As)、硒(Se)、锶(Sr)、镉(Cd)、锡(Sn)、铊(Tl)、铅(Pb)、铁(Fe)、镁(Mg)、钙(Ca)、钠(Na)、磷(P)、钾(K)）进行了定量分析。结果显示，灌溉水中Li浓度低于37 μg/L，耕作土壤中Li含量为58~259 mg/kg干重，证实了该区域的地球化学富集特征。甘蓝对Li、B、Sr、K等元素的积累能力显著高于马铃薯，其Li含量范围为24.4~4770 μg/kg鲜重(FW)，且土壤-植物迁移效率更高，体现了作物特异性的富集行为。对于大多数潜在有毒元素，两种作物的土壤-植物迁移均受到限制。通过初步膳食暴露筛查评估，在当地消费模式下，大多数元素的估计摄入量处于较低水平。该研究为锂开采活动扩张背景下，支持未来环境监测与食品安全评估提供了重要的区域基准数据。
研究背景与意义
在全球能源转型与碳中和目标驱动下，锂(Li)作为动力电池的核心战略资源，其勘探与开采活动在欧洲葡萄牙中部及北部地区急剧增加。然而，锂矿开发可能引发生态环境风险，包括栖息地破坏、土壤与水体污染，进而通过土壤-植物系统威胁粮食安全与人类健康。尽管锂在医学上用于治疗双相情感障碍且可能对预防阿尔茨海默病有益，但过量暴露会导致心律失常与肾性尿崩症，美国环保署(EPA)设定的参考剂量为2 μg/kg体重/天。目前，关于葡萄牙含锂地质背景区对农作物元素组成影响的研究十分匮乏，缺乏开采前的基础环境基线数据。为此，研究人员针对葡萄牙瓜达(Guarda)地区这一典型的含锂伟晶岩带，开展了系统的区域食物成分表征研究，旨在填补知识空白，为未来矿产开发的生态与健康风险评估提供科学依据。
主要技术方法
研究于2022年5月至8月在瓜达地区的Castanho与Alvarr?es两个矿区周边开展。研究人员依据总膳食研究(TDS)方法，选取当地广泛种植且消费量大的甘蓝与马铃薯作为指示作物，分别在距矿区1.5 km内的近场点与2~8.5 km的远场点设置采样农场。研究共收集了144份甘蓝、111份马铃薯、85份土壤及48份灌溉水样本。样品经微波消解或加热块消解处理后，利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)与电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)进行多元素定量分析。通过生物富集因子(BAF)量化土壤到作物的迁移效率，并结合个体饮食调查数据，采用确定性模型评估当地居民通过食用这些作物产生的每日估计摄入量(EDI)。
研究结果
3.1 灌溉水
灌溉水主要为地下水（井水、钻孔水）与泉水。水质整体矿化度低，电导率介于33.5至335 μS/cm之间，硝酸盐、磷酸盐及硫酸盐浓度均低于灌溉用水标准。在Castanho矿区，近场点(S1)灌溉水的Li浓度中位数（14 μg/L）显著高于远场点(S2)（6.6 μg/L），且随距离增加呈下降趋势，但未超过葡萄牙及加拿大的水质阈值（2500 μg/L）。Alvarr?es矿区水样中Li浓度无显著空间差异，仅个别农场出现高浓度异常值（669 μg/L）。锰(Mn)与砷(As)在部分点位存在超标或异常，显示出局部水文地质的变异性。
3.2 土壤
研究区土壤富含花岗质岩石特征元素。Castanho矿区近场点土壤Li含量（中位数214 mg/kg干重）高于远场点（102 mg/kg干重），最高达259 mg/kg。Alvarr?es矿区土壤Li含量介于58.4至199 mg/kg之间。除个别点位的砷(As)与锡(Sn)超过加拿大土壤质量指南外，绝大多数重金属元素含量符合农业用地标准。土壤有机质(OM)含量在不同点位间存在差异，反映了局地施肥与管理措施的差异。
3.3 食物作物
作物元素组成表现出显著的物种差异。甘蓝对Li、硼(B)、锶(Sr)、锰(Mn)等元素的富集能力远高于马铃薯。甘蓝中Li含量最高可达4770 μg/kg鲜重(FW)，且近场点浓度普遍高于远场点；而马铃薯中Li含量极低，通常低于17 μg/kg FW。尽管土壤中存在地球化学富集，但所有作物的有毒元素（如铅(Pb)、镉(Cd)、砷(As)）含量均低于欧盟食品法规限值。甘蓝中钾(K)含量高达7738 mg/kg FW，显示了该地区作物良好的营养品质。
3.4 土壤-植物迁移
生物富集因子(BAF)分析表明，作物类型是决定迁移效率的关键因素。甘蓝的BAF值普遍高于马铃薯。对于硼(B)、锶(Sr)、钾(K)、磷(P)等营养元素，BAF值在甘蓝和马铃薯中均可大于1，表明这些元素易于从土壤向可食部转移。而对于锂(Li)，甘蓝的平均BAF为0.028，马铃薯仅为0.0004，显示出极低的迁移效率。对于砷(As)、镉(Cd)等潜在有毒元素，BAF值均远低于1，表明在当前地质背景下，土壤到作物的污染传递风险有限。
3.5 初步膳食暴露评估
基于当地消费模式的膳食暴露筛查显示，甘蓝是锂摄入的主要贡献者，其估计摄入量(EDI)最高可达10.685 μg/kg体重/天（未校正加工损失）。经烹饪保留因子校正后，暴露水平显著降低。在所有评估场景中，锂的最高暴露量接近但未超过EPA推荐的参考剂量（2 μg/kg体重/天），且仅出现在极少数极端假设下的个体中。必需元素如钙(Ca)、钾(K)的摄入量较高，符合营养学预期。有毒元素的膳食暴露量极低，不存在即时食品安全风险。
讨论与结论
研究证实，葡萄牙瓜达含锂农业区的作物元素组成主要受作物生理特性驱动，而非单纯由土壤地球化学丰度决定。虽然地质背景导致土壤锂富集，但由于作物较低的生物富集因子(BAF)及土壤理化性质的限制，并未造成食用作物的系统性污染。研究建立的基线数据为区分“自然背景值”与“未来采矿活动造成的污染增量”提供了关键的判别基准。研究人员强调，在锂矿开发前建立此类区域特异性数据库至关重要，这将有助于未来准确评估采矿活动对食物链的实际影响，支持欧洲关键原材料供应链的可持续发展与环境风险管理。
