小麥富集重金屬的品種差異及其潛在健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

強(qiáng)承魁，秦越華，曹 丹，胡長(zhǎng)效，張 明，王 鋒，韓 波，董 帆，沈蘇婷，穆釬纖

(1.徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院/徐州市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇徐州 221006；2.徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研處，江蘇徐州 221006)

小麥富集重金屬的品種差異及其潛在健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

強(qiáng)承魁1，秦越華1，曹 丹1，胡長(zhǎng)效1，張 明1，王 鋒2，韓 波1，董 帆1，沈蘇婷1，穆釬纖1

(1.徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院/徐州市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇徐州 221006；2.徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研處，江蘇徐州 221006)

為了篩選出適合黃淮冬麥區(qū)種植的具有重金屬低累積潛力且食用安全的小麥品種，在黃河故道豐縣境內(nèi)選取代表性農(nóng)田，采用田間小區(qū)試驗(yàn)，研究了12個(gè)小麥品種籽粒對(duì)Pb、As、Cr、Hg、Cd和Ni富集的差異，并用目標(biāo)危害系數(shù)(THQ)法對(duì)其食用后的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，試驗(yàn)區(qū)144個(gè)采樣點(diǎn)表層土壤中As、Cr、Cd和Ni的平均含量較中國(guó)土壤元素背景值分別超標(biāo)0.14倍、0.20倍、1.32倍和0.20倍，Pb和Hg均低于背景值，僅Pb未見超標(biāo)點(diǎn)位，但所測(cè)6種重金屬的含量均低于《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值和《綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量》規(guī)定的土壤中污染物含量限值。供試的12個(gè)小麥品種籽粒中的6種被測(cè)重金屬含量均符合國(guó)家食品安全標(biāo)準(zhǔn)限制值，但對(duì)Pb、Ni、As、Cr的吸收累積差異較Cd、Hg明顯，以Pb最為明顯。聚類分析可將12個(gè)品種劃分為較低累積類群(保麥2號(hào)、煙農(nóng)19、百農(nóng)207、保麥5號(hào)、荔高6號(hào)和遷麥1號(hào))、中等累積類群(新麥288、淮麥20、百農(nóng)AK58和豫農(nóng)035)和高累積類群(徐麥30和徐麥33)。12個(gè)小麥品種的籽粒對(duì)6種重金屬的平均富集系數(shù)由大到小依次為Hg、Cd、As、Pb、Ni和Cr，富集程度在不同品種間差異程度不同。其THQ值和總危害系數(shù)(TTHQ)值均小于1.0，表明居民消費(fèi)供試品種小麥籽粒無被測(cè)重金屬引起的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)。但徐麥30、豫農(nóng)035和徐麥33籽粒中重金屬的TTHQ值均介于0.9～1.0，對(duì)此應(yīng)引起重視。綜合評(píng)價(jià)，保麥2號(hào)、百農(nóng)207、保麥5號(hào)、荔高6號(hào)和新麥288可作為黃淮冬麥區(qū)種植的重金屬低累積小麥品種。

重金屬；小麥籽粒；富集；目標(biāo)危害指數(shù)；品種差異

近年來，隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速推進(jìn)，污染物大量排放和不當(dāng)處置、部分不合格化學(xué)品農(nóng)用等導(dǎo)致農(nóng)田重金屬累積和超標(biāo)等環(huán)境問題日益凸顯，已引起國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注[1]。作為具有持久性潛在有毒污染物的重金屬，一旦進(jìn)入農(nóng)田土壤，因不能被生物降解而長(zhǎng)期存積，不僅對(duì)土壤微生物數(shù)量、種群結(jié)構(gòu)、土壤酶活性產(chǎn)生負(fù)面影響，導(dǎo)致土壤肥力下降，而且干擾作物的正常新陳代謝過程，引起農(nóng)作物產(chǎn)量、品質(zhì)下降，且會(huì)經(jīng)食物鏈在人體內(nèi)累積而危害人體健康[2-3]。據(jù)報(bào)道，被污染土壤上生長(zhǎng)的農(nóng)作物和蔬菜中，重金屬含量遠(yuǎn)高于生長(zhǎng)在未被污染土壤上的農(nóng)作物和蔬菜，食用被污染的農(nóng)作物已成為重金屬毒害人體的重要途徑[4-5]。黃河故道是因黃河主河道遷徙游動(dòng)而遺留下來的一個(gè)自然環(huán)境比較獨(dú)特的地理單元，也是優(yōu)質(zhì)糧生產(chǎn)基地。由于其沿線工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展造成的污染事故也屢見報(bào)道，故研究其麥田重金屬污染問題對(duì)該區(qū)域農(nóng)業(yè)土壤環(huán)境保護(hù)及農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)均具有重要意義。

有關(guān)我國(guó)小麥的質(zhì)量安全問題時(shí)有報(bào)道，其中受重金屬污染的程度逐年趨重且范圍日漸擴(kuò)大[6]。如江蘇省典型區(qū)地震帶(東經(jīng)119°2′50″～119°52′9″，北緯34°11′45″～34°38′50″)小麥籽粒中Pb、Cr、Hg、Ni、As超標(biāo)率分別為100%、58.97%、33.33%、10.26%、2.56%，徐州地區(qū)沛縣小麥籽粒中Pb和邳州小麥籽粒中Cd含量分別超過國(guó)家食品安全限量標(biāo)準(zhǔn)的1.1倍和1.2倍；天津污灌區(qū)小麥中Pb的平均含量高于限量標(biāo)準(zhǔn)等[7-9]。不同作物對(duì)重金屬的吸收累積能力不同，即使同一種作物的不同品種對(duì)重金屬的吸收累積能力也不同，如不同品種玉米、水稻、小麥、花生、大豆等作物對(duì)重金屬的吸收存在顯著差異[10-14]。作為稻麥優(yōu)質(zhì)糧生產(chǎn)基地的黃河故道，一直是蘇北地區(qū)發(fā)展的“洼地”和實(shí)現(xiàn)全省全面小康建設(shè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。鑒于此，本研究以黃淮冬麥區(qū)大面積推廣種植的小麥品種為供試材料，選擇黃河故道具代表性田塊，研究常規(guī)種植模式下小麥籽粒對(duì)重金屬的富集差異及其被食用后的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)，旨在篩選出適宜該區(qū)域種植的具有重金屬低累積潛力且食用安全的小麥品種，為重金屬污染農(nóng)田的充分利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用適宜黃淮冬麥區(qū)種植的小麥品種12個(gè)，即：徐麥30、徐麥33、百農(nóng)207、新麥288、淮麥20、豫農(nóng)035、百農(nóng)AK58、遷麥1號(hào)、荔高6號(hào)、保麥2號(hào)、保麥5號(hào)和煙農(nóng)19。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)區(qū)位于黃河故道江蘇省豐縣境內(nèi)，屬黃淮冬麥區(qū)。地勢(shì)平坦，全年平均氣溫15.3 ℃，年降水量653.3 mm，無霜期187 d，屬于暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候。2014年10月在該區(qū)種植12個(gè)小麥品種，每個(gè)品種6行，行長(zhǎng)15 m，行距21 cm，重復(fù)5次。在整個(gè)小麥生長(zhǎng)期，田間管理按當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)進(jìn)行。

1.3 樣品采集

在6月小麥成熟時(shí)，每小區(qū)隨機(jī)采集每個(gè)品種2～3個(gè)麥穗，室內(nèi)風(fēng)干脫殼，經(jīng)超聲波清洗后去離子水清洗3次，80 ℃烘干至恒重，冷卻后粉碎貯存待測(cè)[15]。在采集小麥樣品的同時(shí)完成土壤樣品采集，土壤采樣點(diǎn)與小麥采樣點(diǎn)一致。采集土壤表土層(0～20 cm)并混勻，四分法取1 kg作為該點(diǎn)樣品，室內(nèi)風(fēng)干磨細(xì)過100目篩備用[16]。

1.4 重金屬含量測(cè)定

小麥籽粒中Pb、As、Cr、Hg、Cd和Ni含量測(cè)定方法分別參照食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5009.12-2010、GB/T5009.11-2003、GB/T5009.123-2003、GB/T5009.17-2003、GB5009.15-2014和GB/T5009.138-2003。土壤pH值和有機(jī)質(zhì)測(cè)定方法參照農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T1121.2-2006。土壤中Pb和Cd、As、Cr、Hg、Ni含量分別參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17141-1997、GB/T22105.2-2008、國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)HJ/491-2009、GB/T22105.1-2009和GB/T17139-1997測(cè)定。

1.5 富集系數(shù)計(jì)算

小麥重金屬富集系數(shù)(BAF)計(jì)算公式[17]如下：

BAF=Cwheat/Csoil

(1)

式中，Cwheat為小麥籽粒中的重金屬含量；Csoil為土壤中相應(yīng)重金屬的含量。

1.6 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

基于美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局USEPA提出的目標(biāo)危害系數(shù)(THQ)評(píng)價(jià)居民消費(fèi)當(dāng)?shù)匦←湹慕】碉L(fēng)險(xiǎn)[18]，其中，單一重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算公式為：

THQ=(EF×ED×FIR×C)/(RFD×10-3×WA×TA)×10-3

(2)

式中，EF為暴露頻率(365 d·a-1)；ED為暴露持續(xù)時(shí)間，相當(dāng)于平均壽命(70 a)；FIR為食物攝入量(242 g·人-1·d-1)；C為食物中重金屬含量(mg·kg-1)；RFD為源于USEPA日參考劑量(mg·kg-1·d-1)；WA為平均體重(55.9 kg)；TA為平均暴露時(shí)間，即365×ED。THQ<1.0，表明重金屬對(duì)引起人體健康的風(fēng)險(xiǎn)不明顯；THQ≥1.0，表明重金屬可引起人體的健康風(fēng)險(xiǎn)，該值越大表明重金屬對(duì)人體健康的風(fēng)險(xiǎn)越大。

多種重金屬?gòu)?fù)合健康風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算公式為：

(3)

式中：TTHQ為總危害系數(shù)，即多種重金屬?gòu)?fù)合污染導(dǎo)致的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)；n為檢測(cè)的重金屬種類。TTHQ≤1.0，表明重金屬對(duì)人體無潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)；TTHQ>1.0，表明重金屬可能會(huì)引起人體健康風(fēng)險(xiǎn)；若TTHQ>10.0時(shí)，表明重金屬對(duì)人體健康存在慢性毒性效應(yīng)。

1.7 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 13.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和最近鄰分析(Nearest Neighbor Analysis)，采用Duncan新復(fù)極差法分析差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)區(qū)土壤理化參數(shù)和重金屬含量

經(jīng)檢測(cè)，試驗(yàn)區(qū)麥田表層土壤pH值、有機(jī)質(zhì)(OM)含量分別介于7.87～8.00和12.40～43.40 g·kg-1，均值分別為7.95±0.04和28.01±10.79 g·kg-1。由此可見，試驗(yàn)區(qū)土壤呈堿性，OM含量達(dá)《綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量》(NY/T391-2013)中土壤肥力分級(jí)參考指標(biāo)I級(jí)(>15 g·kg-1)，此特性利于重金屬在表層土中累積。

從表1可見，試驗(yàn)區(qū)144個(gè)采樣點(diǎn)土壤中6種重金屬平均含量之間的差異顯著(Hg和Cd除外)。參照中國(guó)土壤元素背景值[19]，As、Cr、Cd和Ni平均含量分別超標(biāo)0.14倍、0.20倍、1.32倍和0.20倍，但Pb和Hg均低于背景值；僅Pb未見超標(biāo)點(diǎn)位。所測(cè)6種重金屬的含量均低于《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值和《綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量》規(guī)定的土壤中污染物含量限值，符合國(guó)家綠色食品土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求。6種重金屬含量的變異系數(shù)由大到小依次為Hg(35.71%)、As(28.32%)、Cd(25.33%)、Ni(19.66%)、Pb(10.24%)和Cr(9.35%)。Hg的變異系數(shù)較大，推測(cè)試驗(yàn)區(qū)土壤中該元素的分布受人為因素影響較大；其他5種重金屬的變異系數(shù)均不足30%，說明其在空間分布上相對(duì)均勻，存在相似的污染程度。

表1 試驗(yàn)區(qū)土壤重金屬含量統(tǒng)計(jì)Table 1 Summary of heavy metal contents in soils of experimental areas

平均值后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)； 背景值:中國(guó)土壤元素背景值；最高限值:《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-1995)中Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

Different small letters following mean values indicated significant difference at 0.05 level.Background value:National background values of soil elements.Permitted maximun value:The secondary standard values of environmental quality standards for soils(GB15618-1995).

表2 不同小麥品種籽粒中的重金屬含量Table 2 Contents of heavy metals in the grains of different wheat varieties mg·kg-1

*：源于食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB2762-2012)； **：源于全國(guó)食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)分委會(huì)推薦標(biāo)準(zhǔn)；同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示品種間差異顯著(P<0.05)。下同。

* and ** indicate national food safety standards(GB2762-2012) and recommended standards of the subcommittee of national food sanitation standards,respectively. Different small letters following data in same column indicate significant difference at 0.05 level among different varieties. The same in table 3.

2.2 不同小麥品種籽粒中的重金屬含量

由表2可知，12個(gè)小麥品種籽粒中Pb、As、Cr、Hg、Cd和Ni的含量分別介于0～0.090 mg·kg-1、0～0.048 mg·kg-1、0.020～0.099 mg·kg-1、0.003 7～0.005 9 mg·kg-1、0.009～0.029 mg·kg-1和0.013～0.093 mg·kg-1，均符合食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB2762-2012)及全國(guó)食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)分委會(huì)推薦標(biāo)準(zhǔn)中的限量指標(biāo)。其中，Pb含量以淮麥20為最高，顯著高于其他品種(P<0.05)，豫農(nóng)035和保麥5號(hào)未檢出該元素；徐麥30和豫農(nóng)035的As含量顯著高于其他品種，荔高6號(hào)為最低；Cr含量以徐麥33為最高，百農(nóng)207、豫農(nóng)035和保麥5號(hào)較低；Hg含量以徐麥30、徐麥33、遷麥1號(hào)、保麥2號(hào)和煙農(nóng)19較高，新麥288、淮麥20和豫農(nóng)035較低；Cd含量以徐麥33、豫農(nóng)035和百農(nóng)AK58較高，淮麥20、遷麥1號(hào)、荔高6號(hào)、保麥5號(hào)和煙農(nóng)19較低；Ni含量以徐麥30為最高，百農(nóng)207、新麥288和豫農(nóng)035較低。12個(gè)小麥品種籽粒中所測(cè)6種重金屬累積量的變異系數(shù)由大到小依次為Pb(106.43%)、Ni(52.96%)、As(47.58%)、Cr(47.12%)、Cd(28.24%)和Hg(11.54%)。變異系數(shù)大于40%的元素有Pb、Ni、As和Cr，說明這4種重金屬的積累量在品種間差異較大；Cd和Hg的變異系數(shù)均小于30%，說明其的積累量在品種間差異相對(duì)較小。

2.3 不同小麥品種籽粒重金屬含量的聚類分析

根據(jù)12個(gè)小麥品種籽粒對(duì)Pb、As、Cr、Hg、Cd和Ni的積累能力可將其劃分為3類(圖1)：第一類包括保麥2號(hào)、煙農(nóng)19、百農(nóng)207、保麥5號(hào)、荔高6號(hào)和遷麥1號(hào)，為所測(cè)6種重金屬的較低累積類群；第二類包括新麥288、淮麥20、百農(nóng)AK58和豫農(nóng)035，為中等累積類群；第三類包括徐麥30和徐麥33，為高累積類群，其均有3種重金屬含量在12個(gè)小麥品種籽粒中較高。結(jié)合表2可知，保麥2號(hào)、煙農(nóng)19、百農(nóng)207、保麥5號(hào)和荔高6號(hào)對(duì)所測(cè)6種重金屬具有低積累潛力，應(yīng)作為重金屬低累積小麥品種進(jìn)行深入研究；而徐麥30和徐麥33對(duì)上述重金屬表現(xiàn)出很強(qiáng)的積累能力，故不宜在重金屬污染土壤上種植。

2.4 不同小麥品種籽粒對(duì)重金屬的富集能力

由表3可知，12個(gè)小麥品種籽粒對(duì)6種重金屬的平均富集系數(shù)由大到小依次為Hg(0.089 4)、Cd(0.078 1)、As(0.002 0)、Pb(0.001 7)、Ni(0.001 1)和Cr(0.000 6)，對(duì)6種重金屬的富集程度在不同品種間差異程度不同。籽粒對(duì)Pb富集系數(shù)最大的是淮麥20，顯著高于其他品種，最小的是保麥5號(hào)和豫農(nóng)35；徐麥30和豫農(nóng)305對(duì)As富集系數(shù)顯著高于其他品種，最小的是荔高6號(hào)；對(duì)Cr富集系數(shù)較大的是徐麥33，較小的是保麥5號(hào)、百農(nóng)207、豫農(nóng)035、淮麥20和煙農(nóng)19，其中，保麥5號(hào)較徐麥33降低25%；對(duì)Hg富集系數(shù)較大的是徐麥33、徐麥30、遷麥1號(hào)和煙農(nóng)19，最小的是豫農(nóng)035、新麥288和淮麥20，其中，豫農(nóng)035較徐麥33降低28.09%；對(duì)Cd富集系數(shù)較大的是徐麥33、百農(nóng)AK58和豫農(nóng)035，最小的是荔高6號(hào)、保麥2號(hào)、煙農(nóng)19、淮麥20、遷麥1號(hào)和保麥5號(hào)，其中，荔高6號(hào)、煙農(nóng)19均較徐麥33、百農(nóng)AK58減少52.03%；對(duì)Ni富集系數(shù)最大的是徐麥33，較小的是百農(nóng)207、新麥288和豫農(nóng)035。

01～12分別表示徐麥30、徐麥33、百農(nóng)207、新麥288、淮麥20、豫農(nóng)035、百農(nóng)AK58、遷麥1號(hào)、荔高6號(hào)、保麥2號(hào)、保麥5號(hào)和煙農(nóng)19。

01～12 represent Xumai 30,Xumai 33,Bainong 207,Xinmai 288,Huaimai 20,Yunong 035,Bainong AK258,Qianmai 1,Ligao6,Baomai 2,Baimai 5 and Yannong 19,respectively.

圖1 不同小麥品種籽粒重金屬含量的聚類分析

2.5 不同小麥品種籽粒重金屬的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)

由表4可知，12個(gè)小麥品種籽粒6種重金屬中的THQ值介于0.000 0～0.663 8，依次為As>Hg>Cd>Pb>Ni>Cr，均小于1.0，表明供試小麥品種籽粒中所測(cè)的單一重金屬對(duì)人體無健康風(fēng)險(xiǎn)。12個(gè)小麥品種籽粒被測(cè)6種重金屬的TTHQ介于0.284 9～0.957 8，均小于1.0，意味著消費(fèi)這12種小麥品種籽粒尚處安全狀態(tài)，無潛在健康風(fēng)險(xiǎn)。但徐麥30、豫農(nóng)035和徐麥33籽粒中6種重金屬的TTHQ值均高于0.9，須引起相關(guān)部門特別重視。

表4 不同小麥品種籽粒重金屬的THQ 和TTHQ值Table 4 THQ and TTHQ values of heavy metals in the grains of different wheat varieties

3 討 論

本研究發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)區(qū)土壤中As、Cr、Cd和Ni的平均含量分別超中國(guó)土壤元素背景值0.14倍、0.20倍、1.32倍和0.20倍，其余2種元素均低于背景值。該結(jié)果除As外，與金 亮等[20]報(bào)道的黃河故道豐縣境內(nèi)稻田土壤中重金屬超標(biāo)情況一致，推測(cè)這5種元素的累積與人類的活動(dòng)有關(guān)。其中，Cr、Cd和Ni超標(biāo)現(xiàn)象還見于同區(qū)域徐州市麥田表層土壤[8]。所測(cè)6種重金屬以Cd的超背景值倍數(shù)和點(diǎn)位超標(biāo)率最高。劉紅俠等[22]發(fā)現(xiàn)，徐州市北郊農(nóng)業(yè)耕作層土壤中5種重金屬的超標(biāo)率也以該元素居首，這可能與農(nóng)田長(zhǎng)期施用磷肥有關(guān)。基于Cd產(chǎn)生的高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)將其列為該區(qū)環(huán)境治理和風(fēng)險(xiǎn)控制的重要目標(biāo)。宋 偉等[22]報(bào)道，我國(guó)耕地土壤的重金屬污染面積大概在16.67%左右，約占耕地總量的1/6，其中，中、重度污染比例達(dá)1.45%和0.72%，15.22%左右的土壤已達(dá)污染警戒線。黃河故道沿線作為蘇北地區(qū)發(fā)展的“洼地”，一直是優(yōu)質(zhì)糧生產(chǎn)基地，加強(qiáng)該區(qū)域土壤重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境改善和農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)等，對(duì)打造特色農(nóng)業(yè)走廊、綠色生態(tài)走廊尤為必要。

近年來，有關(guān)我國(guó)小麥重金屬超標(biāo)的報(bào)道逐漸增多，如黃淮海和長(zhǎng)江中下游兩大優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)小麥籽粒中Cd含量超標(biāo)率超過2.5%[23]，滬寧高速公路兩側(cè)和內(nèi)蒙古河套地區(qū)小麥籽粒中Pb含量超標(biāo)率分別為95%以上和19%[24-25]，江蘇南部地區(qū)小麥籽粒Cd、Zn和Pb含量超標(biāo)率分別為22.73%、18.18%和 4.55%[7]，新鄉(xiāng)市寺莊頂罐區(qū)小麥籽粒中Cd、Ni、Cr含量超標(biāo)25.5倍、12.98倍、6.12倍[26]。本研究結(jié)果顯示，試驗(yàn)區(qū)12個(gè)小麥品種籽粒中的Pb、As、Cr、Hg、Cd和Ni含量均符合食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及全國(guó)食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)分委會(huì)推薦標(biāo)準(zhǔn)中的限量指標(biāo)。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，小籽粒中Pb和Cd含量超過限量值的1.1倍和1.2倍，其原因可能與該元素在土壤中的總量大且遷移性強(qiáng)有關(guān)[10,26-27]。生產(chǎn)中有必要進(jìn)行合理的生產(chǎn)區(qū)域布局、種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和重金屬低累積品種推廣等工作。

慈敦偉等[28]報(bào)道，同種作物基因型間存在明顯的重金屬積累差異。本研究基于聚類分析篩選出保麥2號(hào)、煙農(nóng)19、百農(nóng)207、保麥5號(hào)、荔高6號(hào)和遷麥1號(hào)為所測(cè)6種重金屬的較低累積品種，但在實(shí)際生產(chǎn)中是否具有再現(xiàn)性還需更進(jìn)一步研究。12個(gè)小麥品種籽粒對(duì)6種重金屬的富集能力不同，主要與品種的遺傳特性、栽培措施和重金屬類型等有關(guān)；其富集系數(shù)均小于1.0，說明并未產(chǎn)生人體健康風(fēng)險(xiǎn)。徐麥33、徐麥30、遷麥1號(hào)和煙農(nóng)19籽粒對(duì)Hg的富集系數(shù)較大，與謝鈞宇等[12]報(bào)道徐麥30籽粒累積Hg的能力在8個(gè)品種中最強(qiáng)相符，對(duì)篩選出的重金屬低累積品種進(jìn)行穩(wěn)定性和環(huán)境適應(yīng)性分析將是下一步的工作重點(diǎn)。

本研究中，12個(gè)小麥品種籽粒的6種重金屬對(duì)當(dāng)?shù)鼐用窬划a(chǎn)生健康風(fēng)險(xiǎn)，但徐麥30、豫農(nóng)035和徐麥33籽粒的TTHQ值均已接近1.0，安全性不容忽視。本研究采用的是以小麥全粉的形式估算當(dāng)?shù)鼐用駥?duì)所測(cè)6種重金屬的攝入量，健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果可能偏高，若以小麥粉進(jìn)行估算則會(huì)更接近真實(shí)水平。值得注意的是，盡管單一的重金屬THQ值均小于1.0，因并未考慮其他如蔬菜、飲水和空氣(粉塵)等暴露途徑所造成的風(fēng)險(xiǎn)，也未考慮重金屬間的協(xié)同作用?？梢?，系統(tǒng)全面的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估還有待更進(jìn)一步研究。

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DifferenceofHeavyMetalBioaccumulationamongWheatVarietiesandTheirPotentialHealthRiskAssessment

QIANGChengkui1,QINYuehua1,CAODan1,HUChangxiao1,ZHANGMing1,WANGFeng2,HANBo1,DONGFan1,SHENSuting1,MUQianqian1

(1.Xuzhou City Key Laboratory of Modern AgroBiotechnology/Xuzhou Vocational College of Bioengineering,Xuzhou,Jiangsu 221006,China; 2.Scientific Research Department,Xuzhou Vocational College of Bioengineering,Xuzhou,Jiangsu 221006,China)

To select wheat varieties with low accumulation ability of heavy metals,edible safety and suitable to grow in Yellow and Huai River winter wheat zone,a field experiment was carried out to study the differences of Pb,As,Cr,Hg,Cd and Ni accumulation among 12 wheat varieties in typical farmlands in Fengxian in the ancient Yellow River old course. Then their potential health risks were assessed by Target Hazard Quentients(THQ). The results showed that the average contents of As,Cr,Cd and Ni in surface soils from 144 sampling points were about 0.14,0.20,1.32 and 0.20 times higher compared with national background values of soil elements,respectively. While the contents of Pb and Hg were lower than the corresponding values,and points of Pb content in soils beyond the standard were not found. But the contents of the six heavy metals in surface soils were lower than the secondary standard values of environmental quality standard for soils and the limit values of green food-environmental quality for production area. The content of the six heavy metals in grains of the twelve wheat varieties did not exceed the limit values of National Food Safety Standard. The differences of Pb,Ni,As and Cr accumulation were more apparent than other two elements,with Pb being the most obvious. Cluster analysis of the contents of the six heavy metals in grains showed that the twelve wheat varieties could be sorted into three groups. Baomai 20,Yannong 19,Bainong 207,Baomai 5,Ligao 6 and Qianmai 1were in the group of low accumulation varieties. Xinmai 28,Huaimai 20,Bainong AK 58 and Yunong 035 were in the group of midium accumulation varieties. Xumai 30 and Xumai 33 were in the group of high accumulation varieties. The average bioaccumulation factors of the six heavy metals for the twelve wheat varieties declined according to Hg,Cd,As,Pb,Ni and Cr. The different bioaccumulation degrees of heavy metals were found among the twelve wheat varieties. THQ value of individual heavy metal of each wheat variety and TTHQ value of the six heavy metals were below 1.0,implying that these heavy metals through consumption of the twelve wheat varieties had little potential health risk to the local residents.TTHQ value of Xumai 30,Yunong 035 and Xumai 33 ranged from 0.9 to 1.0,and the phenomenon must arouse enough attention. Based on synthesized evaluation,Baomai 2,Bainong 207,Baomai 5,Ligao 6 and Xinmai 288 with low accumulation ability of heavy metals were suitable to be planted in Yellow and Huai River winter wheat zone.

Heavy metals; Wheat grains; Bioaccumulation; Target Hazard Quotients; Variety differences

時(shí)間：2017-11-14

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20171114.1028.024.html

2017-03-13

2017-04-10

國(guó)家級(jí)星火計(jì)劃項(xiàng)目(2015GA690053); 徐州市推動(dòng)科技創(chuàng)新專項(xiàng)資金項(xiàng)目(KC14GX101)

E-mail：bioqck@163.com

秦越華(E-mail:yuehua5855@sina.com)

S512.1；S311

A

1009-1041(2017)11-1489-08