西安市周邊河流沿岸種植小麥中重金屬污染調(diào)查

費(fèi)勇山 馬金龍 秦國(guó)富 馬超鋒 管蓉

摘 要：為了解西安市周邊河流沿岸種植小麥中重金屬污染的狀況，對(duì)西安市境內(nèi)灞河、灃河和渭河沿岸種植的小麥調(diào)研抽檢，用電感耦合等離子體質(zhì)譜測(cè)定方法對(duì)樣品進(jìn)行檢測(cè)，用方差分析進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示：三條河流沿岸小麥中As、Pb、Mn、Ni元素的含量有明顯不同，Cr、Cu、Zn、Cd、Se元素的含量相同，且As、Pb、Cu、Zn、Mn、Ni含量較高。建議加強(qiáng)對(duì)本地區(qū)河流沿岸種植小麥中重金屬元素的監(jiān)測(cè)，進(jìn)一步查找引起其異常的原因，盡快建立相應(yīng)完整的糧食金屬元素評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：河流;小麥;重金屬;污染

小麥?zhǔn)俏靼彩挟?dāng)?shù)鼐用竦闹饕澄?。近多年，由于?jīng)濟(jì)的快速發(fā)展造成各種自然因素和人為因素導(dǎo)致的重金屬元素污染愈加嚴(yán)重[1-5]。各種金屬元素會(huì)通過(guò)各種方式蓄積在農(nóng)作物中，并且通過(guò)食物鏈對(duì)人類健康造成嚴(yán)重威脅[6-9]。目前，尚無(wú)人研究西安市周邊河流沿岸小麥中重金屬污染狀況。因此，筆者以西安市境內(nèi)的灞河、灃河和渭河沿岸小麥為研究對(duì)象，對(duì)小麥中的重金屬元素汞、鉻、銅、鋅、砷、鎘、鉛、錳、鎳、硒（Hg、Cr、Cu、Zn、As、Cd、Pb、Mn、Ni、Se）10種元素含量進(jìn)行調(diào)查分析，為當(dāng)?shù)厥称钒踩O(jiān)管提供科學(xué)依據(jù)。由于砷和硒是非金屬，它的毒性以及某些性質(zhì)與重金屬相似，所以將其列入重金屬污染物范圍內(nèi)[10-11]。

1 材料和方法

1.1 采樣點(diǎn)的設(shè)置及樣品采集

采樣點(diǎn)的設(shè)置充分考慮樣品在本地具有代表性和典型性，能反映出此類食品的衛(wèi)生質(zhì)量狀況。聯(lián)莊村、張西村分別是渭河西安段上游與眉縣交界處及下游與渭南交界的村落。故而渭河沿岸采樣點(diǎn)以聯(lián)莊村為起點(diǎn)，張西村為終點(diǎn)，每5～10km設(shè)1個(gè)采樣點(diǎn)，共17個(gè)點(diǎn)，樣品編號(hào)為W1～W17。

灞河與灃河分別起始于玉山鎮(zhèn)和西留堡村附近，且由于城市化建設(shè)，西渠村與東馬坊村是灞河下游和灃河下游符合采樣的最后一個(gè)村落;故灞河沿岸采樣點(diǎn)以玉山鎮(zhèn)為起點(diǎn)，西渠村為終點(diǎn)，每3～5km設(shè)1個(gè)采樣點(diǎn)，共10個(gè)點(diǎn)，樣品編號(hào)為B1～B10。灃河沿岸采樣點(diǎn)以西留堡村為起點(diǎn)，東馬坊村為終點(diǎn)，每3～5km設(shè)1個(gè)采樣點(diǎn)，共8個(gè)點(diǎn)，樣品編號(hào)為F1～F8。采樣點(diǎn)均設(shè)在非主干道路旁，離路100m以上，距河岸不超過(guò)2km，每個(gè)采樣點(diǎn)以梅花法布點(diǎn)法采樣，混勻后編號(hào)、記錄采樣點(diǎn)周圍環(huán)境。2016年6月底按計(jì)劃采樣，并將小麥樣品樣帶回置于陰涼避光處保存。

1.2 樣品處理及測(cè)定

小麥樣品晾干脫殼，不去麩，直接粉碎。將粉碎樣品每份稱取0.2～0.5g，使用默克公司濃度65%硝酸消化12h。將消化后樣品于消解罐中并放入微波爐消解系統(tǒng)，微波消解45min（微波消解第一道程序：800W，5min上升時(shí)間至120℃，持續(xù)2min，第二道程序：800W，4min上升時(shí)間至16℃，持續(xù)3min，第三道程序：800W，4min上升時(shí)間至18℃，持續(xù)15min）。消解完全后自然冷卻，以100℃電熱板趕酸12h，用離心管定容15mL加入儀器中檢測(cè)。

試驗(yàn)方法采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）測(cè)定方法進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)室儀器采用的是Thermo Fisher公司的ICAPQ型號(hào)的ICPMS（表1）。每批樣品做1個(gè)平行空白，重復(fù)3次檢測(cè)，全程采用空白樣品進(jìn)行對(duì)照，用以驗(yàn)證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。使用ccuStandard公司產(chǎn)品的多元素標(biāo)液，包含鋁、錳、銅、砷、硒、鎘、鉛、鉬、鎳、銻、鈹、鉈、鉻、鈷、釩、鋅、鉬和鈾元素。方法的檢出限：Hg：0.001mg/kg、Cr：0.05mg/kg、Cu：0.05mg/kg、Zn：0.5mg/kg、As：0.002mg/kg、Cds：0.002mg/kg、Pbs：0.002mg/kg、Mns：0.1mg/kg、Nis：0.2mg/kg、Se：0.01mg/kg。

3 討論

從檢測(cè)結(jié)果可知，西安市境內(nèi)灃河、灞河、渭河沿岸小麥中重金屬元素As、Pb、Cu、Zn、Mn、Ni含量較高。由于As及其化合物是化工生產(chǎn)中的常用原料，用含As廢水灌溉可能造成農(nóng)作物的As污染[12]。而且As在農(nóng)藥中的用途所占比例最大，使用含As的農(nóng)藥，可引起As在土壤中的積累，從而直接影響糧食和蔬菜中As的含量[13-14]。農(nóng)業(yè)使用的化肥過(guò)磷酸鹽中含有較多的重金屬As，氮肥中Pb含量較高，生產(chǎn)農(nóng)用塑料薄膜用的熱穩(wěn)定劑中含有Pb，在大量使用塑料大棚和地膜過(guò)程中都可以造成污染[15-18]。

在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中了解到，為了提高效益，河流附近許多區(qū)域的糧食是用工業(yè)廢水灌溉，用城市清理的污泥做肥料。城市回用水中含有一定的營(yíng)養(yǎng)成分，氮磷的含量較高，這些營(yíng)養(yǎng)成分可以被植物利用，對(duì)植物的生長(zhǎng)起到促進(jìn)作用。有研究表明，回用水灌溉小麥、玉米、大豆、棉花等作物平均增產(chǎn)7.9%[19]。Carr等[20]研究表明，回用水灌溉農(nóng)田可以增加土壤中農(nóng)作物所必須的鉀、鎂、硫酸鹽等無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分，利于作物生長(zhǎng)，但回用水中的重金屬及其其他污染物通過(guò)灌溉也可能對(duì)農(nóng)作物的有毒物質(zhì)的含量及其品質(zhì)造成影響。Smith等[21]對(duì)再生水灌溉的研究表明，在50～100年之間，土壤中重金屬水平極有可能達(dá)到現(xiàn)今的環(huán)境閾值，且重金屬的長(zhǎng)期累積對(duì)植物的不利影響不能忽略。以上因素可能是造成河流沿岸小麥中重金屬元素As、Pb污染的原因。

目前糧食作物中對(duì)Cu、Zn、Mn、Ni元素含量尚無(wú)明確的限制，雖然Mn、Ni是人體必需的元素，但過(guò)量Mn、Ni元素進(jìn)入體內(nèi)會(huì)對(duì)人體造成危害。尤其是Mn元素不能被生物降解，只能在環(huán)境中發(fā)生各種形態(tài)之間的轉(zhuǎn)化，造成的污染消除很困難，所以其含量遠(yuǎn)超出正常值是不正常的，應(yīng)當(dāng)引起關(guān)注[21-23]。河流沿岸小麥中Cu、Zn元素含量較高，但Cu對(duì)人體的潛在毒性很輕，只有當(dāng)攝入量大大超過(guò)了正常值時(shí)，方會(huì)引起胃腸紊亂等不良反應(yīng)。研究表明，當(dāng)成年男子和女子每天攝入量分別超過(guò) 12mg和 10mg時(shí)，會(huì)對(duì)人體生物化學(xué)過(guò)程產(chǎn)生輕微的影響[24]。相反它卻是人體健康不可缺少的元素，世界衛(wèi)生組織的專家組已作出結(jié)論，缺銅的危害遠(yuǎn)比銅的毒性大得多。除了某些罕見(jiàn)的遺傳外，人們主要防止的是缺銅。要充分保證膳食中有足夠的銅，以滿足身體的需要。對(duì)歐美發(fā)達(dá)國(guó)家膳食結(jié)構(gòu)中含銅量的調(diào)查結(jié)果，已為防止缺銅敲起了警鐘[25]。實(shí)際上，許多人已在服用含銅片劑來(lái)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)。Zn也是人體生長(zhǎng)發(fā)育極重要的微量元素之一，它具有重要的生理功能和營(yíng)養(yǎng)作用。而且我國(guó)大部分地區(qū)兒童鋅缺乏的發(fā)生率都很高[26-27]?？梢哉J(rèn)為小麥中Cu、Zn元素含量較高對(duì)人體影響總體上來(lái)說(shuō)是有益的。

建議加強(qiáng)對(duì)本地河流沿岸小麥中重金屬元素的監(jiān)測(cè)，進(jìn)一步查找引起其異常的原因，從根源處了解當(dāng)?shù)刂亟饘傥廴厩闆r。盡快建立相應(yīng)完整的糧食金屬元素評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。由于條件的限制本文中樣品量較少，小麥重金屬含量合格率的意義不是特別大，但可作為一定的參考?！?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]王雪琴，楊歡春，魏秋寧，等.重金屬污染監(jiān)測(cè)9類糧食的結(jié)果分析[J].寧夏醫(yī)學(xué)雜志，2011，33（5）：466-467.

[2]甄宏.沈大高速公路旁糧食和水果中重金屬污染特征研究[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)，2008，24（3）：1-5.

[3]孫婷，王寧，董淑香，等.濟(jì)南市2010—2012年食品中重金屬監(jiān)測(cè)結(jié)果分析[J].中國(guó)公共衛(wèi)生管理，2014（1）：60-62.

[4]李琦，韓亞芬，許東升，等.煤矸石場(chǎng)附近3種糧食作物的重金屬富集特征及污染評(píng)價(jià)[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2014，14（5）：321-326.

[5]巫常林，黃冠華，劉洪祿，等.再生水短期灌溉對(duì)土壤-作物中重金屬分布影響的試驗(yàn)研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2006，22（7）：91-96 .

[6]蘇朝順，張開志，高金曉，等.瑞麗市大米重金屬污染調(diào)查與安全評(píng)價(jià)[J].熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，35（2）：92-97.

[7]李艷飛，黃運(yùn)坤，盧小玲，等.柳江河沿岸蔬菜和大米中鎘污染的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].職業(yè)與健康2015，31（22）：3100-3101.

[8]黃文捷.重慶市本地產(chǎn)大米中鎘污染調(diào)查及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[D].重慶：重慶醫(yī)科大學(xué)，2015.

[9]解瑞寧，張丹丹，周宇，等.濟(jì)寧市部分市售大米中鉛鎘含量測(cè)定及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2015（4）：275-277.

[10]孫光聞.重金屬污染的危害和防治[J].南方農(nóng)業(yè)，2007，1（2）：41-43、52.

[11]鄭喜珅，魯安懷，高翔，等.土壤中重金屬污染現(xiàn)狀與防治方法[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2002，11（1）：79-84.

[12]趙維梅.環(huán)境中砷的來(lái)源及影響[J].科技資訊，2010（8）：146-146.

[13]潘魯生.土壤中砷的遷移轉(zhuǎn)化以及對(duì)農(nóng)作物的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，24（24）：8150-8151.

[14]AB Jha，RS Dubey.Carbohydrate metabolism in growing rice seedlings under arsenic toxicity[J].Journal of Plant Physiology，2004，161（7）：867-872.

[15]Tan MG，Zhang GL，Li XL，et al.Comprehensive study of lead pollution in Shanghai by multiple tecchniques[J].Analytical Chemistry，2006，78（23）：8044-8050.

[16]黃冠星，孫繼朝，劉景濤，等.中國(guó)鉛污染的現(xiàn)狀及防治措施[J].環(huán)境污染與防治，2008，3（3）：1-7.

[17]李淑，顧泳潔，朱育.上海境內(nèi)蘇州河鉛污染研究[J].科技資訊，2006（9）：192-193.

[18]高文謙，陳玉福.鉛污染土壤修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)[J].有色金屬，2011，63（1）：131-135.

[19]王俊英，周繼華，周永香，等.再生水用于農(nóng)業(yè)灌溉試驗(yàn)示范項(xiàng)目綜述[J].北京農(nóng)業(yè)，2007（30）：1-5.

[20]Carr G，Nortcliff S，Potter RB.Water reuse for irrigation in Jordan：plant beneficial nutrients，farmers'awareness and management strategies[J].Water Sci Technol，2011，63（1）：10-15.

[21]Smith CJ，Hopmans P，Cook FJ.Accumulation of Cr，Pb，Cu，Ni，Zn and Cd in Soil Following Irrigation with Treated Urban Effluent in Australia[J].Environ Poll，1996，94（3）：317-323.

[22]荊俊杰，謝吉民.微量元素錳污染對(duì)人體的危害[J].廣東微量元素科學(xué)，2008，15（2）：6-9.

[23]韋友歡，黃秋嬋，蘇秀芳.鎳對(duì)人體健康的危害效應(yīng)及其機(jī)理研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2008，33（9）：45-48.

[24]王瑩，蔡威，于黎華.同缺乏對(duì)免疫功能的影響[J].中華臨床營(yíng)養(yǎng)雜志，2004，12（2）：141-145.

[25]M Bonham，JM OConnor，BM Hannigan et al，The immune system as a physiological indicator of marginal copper status[J].British Journal of Nutrition，2002，87（5）：393.

[26]劉田宇.鋅缺乏癥流行病學(xué)研究進(jìn)展[J].微量元素與健康研究，2010，27（5）：11-12.

[27]李曉君，李光華.鋅缺乏與兒科疾病[J].中國(guó)保健營(yíng)養(yǎng)（臨床醫(yī)學(xué)學(xué)刊），2008（9）：93-94.