崇左市邊遠(yuǎn)山區(qū)優(yōu)質(zhì)稻重金屬含量與污染評價(jià)

李許明 黃麗丹 霍婷 李福燕

摘要 以樂久村為研究對象，開展特色農(nóng)產(chǎn)品中重金屬的污染狀況調(diào)查并對其污染源進(jìn)行評價(jià)。采集當(dāng)?shù)胤N植點(diǎn)的水稻和土壤共39個(gè)樣本，同時(shí)采集灌溉水源水樣7個(gè)，進(jìn)行重金屬檢測，采用單因子污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法進(jìn)行污染評價(jià)，同時(shí)對污染源進(jìn)行分析。結(jié)果表明：水稻、土壤檢測結(jié)果為清潔無污染水平，綜合污染指數(shù)均小于0.7，稻米處于安全無污染水平。土壤和灌溉水中的重金屬含量在限量標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，其綜合污染指數(shù)小于0.7，為清潔無污染水平，適合生產(chǎn)發(fā)展安全優(yōu)質(zhì)水稻。水稻重金屬含量與土壤、灌溉水中重金屬含量之間的相關(guān)性不顯著。

關(guān)鍵詞 重金屬;優(yōu)質(zhì)稻;土壤;污染指數(shù);污染源;崇左市邊遠(yuǎn)山區(qū)

中圖分類號 X 56? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A? 文章編號 0517-6611（2021）16-0103-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.16.027?? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Heavy Metal Content and Pollution Evaluation of High-quality Rice in Remote Mountainous Areas of Chongzuo City

LI Xu-ming，HUANG Li-dan，HUO Ting et al

（College of Biology and Bromatology，Guangxi Normal University for Nationalities，Chongzuo，Guangxi 532200）

Abstract This paper took Lejiu Village as the research object， conducted a survey on the pollution status of heavy metal in special agricultural products and evaluated its pollution sources.A total of 39 samples of rice and soil were collected from local planting sites， and 7 samples of irrigation water sources were collected for heavy metal detection. The single factor pollution index method and the Nemeiro comprehensive pollution index method were used for pollution evaluation， and pollution sources were analyzed at the same time.The results showed that the test results of rice and soil were clean and pollution-free， and the comprehensive pollution index was less than 0.7， and the rice was at a safe and pollution-free level.The heavy metal content in soil and irrigation water was within the limit standard， and its comprehensive pollution index was less than 0.7， which was a clean and pollution-free level， suitable for the production and development of safe and high-quality rice. The correlation between the heavy metal content of rice and the heavy metal content of soil and irrigation water was not significant.

Key words Heavy metals;High-quality rice;Soil;Pollution index;Pollution source;Remote mountainous areas of Chongzuo City

環(huán)境保護(hù)部和國土資源部對全國土壤污染狀況調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，全國土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀，耕地土壤點(diǎn)位超標(biāo)率為19.4%，主要污染物為鎘、鎳、銅、砷、汞、鉛、滴滴涕和多環(huán)芳烴[1]。除鎘污染外，稻米中重金屬 Pb、Hg 和 As 元素含量超標(biāo)現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生[2-3]。農(nóng)田土壤生態(tài)系統(tǒng)中，土壤重金屬的積累與糧食作物吸收之間受各種環(huán)境條件的制約。我國糧食主產(chǎn)區(qū)重金屬污染主要是由于大量化肥的施用、污水灌溉、大氣污染沉降及污泥等[4-6]。目前關(guān)于農(nóng)田作物重金屬污染評價(jià)的結(jié)果主要分為三類：一類土壤與作物污染評價(jià)結(jié)果一致，二是土壤重金屬超標(biāo)但作物不超標(biāo)，三是土壤重金屬含量不超標(biāo)但作物超標(biāo)[7-8]。土壤重金屬污染問題關(guān)注較多，關(guān)于土壤與糧食作物的污染的研究主要是盆栽試驗(yàn)，對土壤-糧食作物系統(tǒng)重金屬污染及二者之間的定量化關(guān)系研究相對較少。但是大田種植和盆栽試驗(yàn)又存在著很大的差異，因此調(diào)查研究水稻種植區(qū)土壤、灌溉水與水稻中重金屬含量的相關(guān)性尤為重要。

我國種植面積最大、單產(chǎn)最高的是水稻，水稻天性喜歡部分重金屬，特別是重金屬鎘，水稻對其具有超富集能力，而最終主要積累到稻谷中，隨后進(jìn)入食物鏈，嚴(yán)重危害人類健康。蔣彬等[9]研究發(fā)現(xiàn)，239 份常規(guī)稻水稻品種對 Cd、Pb 和 As 的累積量存在極顯著的基因型差異，并篩選出了一系列重金屬低積累的水稻品種。廣西崇左市天等縣向都鎮(zhèn)樂久村是一個(gè)地處偏遠(yuǎn)山區(qū)的極度貧困村，該村山多地少、地塊分散，外出務(wù)工是村里的主要經(jīng)濟(jì)來源，但是該村泉水眾多，是廣西右江重要水源地之一。對該地區(qū)水稻種植區(qū)土壤、水稻及水源的重金屬污染評價(jià)進(jìn)行研究，并對其安全進(jìn)行評價(jià)，有利于在該地區(qū)發(fā)展高端農(nóng)業(yè)，推廣該貧困地區(qū)的農(nóng)產(chǎn)品，助力崇左市邊遠(yuǎn)山區(qū)地區(qū)脫貧攻堅(jiān)工作。

1 材料與方法

1.1 樣品的采集與處理

調(diào)查于2019年8月進(jìn)行，采用GPS定位采集，共采集水稻、土壤和水體3種樣品46個(gè)，土壤樣品與水稻樣品一一對應(yīng)。水稻的采集：在采樣點(diǎn)按照梅花形摘取3～5株水稻穗作為一個(gè)樣本，裝入自封袋，編號，將采集的稻穗帶回實(shí)驗(yàn)室后，自然風(fēng)干，裝袋備用。土壤樣品的采集：選擇一定的面積，除去土壤表層上的雜物，采集深度為0～20 cm的土壤，按梅花形取4～5個(gè)小樣。將土壤樣品裝到自封袋中充分混合，土壤樣本與水稻樣本相對應(yīng)，自然風(fēng)干后裝袋備用。水樣的采集：在稻田水源處取水樣，分別在更久泉水、更久水庫、加樂河水、加樂泉水、中務(wù)段河水、中務(wù)泉水、上更洞口7處分別取500 mL水樣（圖1）。

1.2 分析方法與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

土壤和水稻樣品風(fēng)干后，磨粉過0.25 mm 的尼龍網(wǎng)篩用高壓消解罐消解，用原子熒光光譜儀測定。水樣，取100 mL于燒杯中，加入2 mL 濃硝酸，置于電爐上加熱，微沸消解10 min，冷卻后用快速濾紙過濾，再用去離子水定容至原體積，待測。同時(shí)做試劑空白試驗(yàn)。每個(gè)樣本做3個(gè)平行[10]。重金屬污染評價(jià)采用單因子污染指數(shù)法和內(nèi)羅梅綜合污染指數(shù)法評價(jià)重金屬的含量[11-14]。污染標(biāo)準(zhǔn)：水稻依據(jù)《農(nóng)產(chǎn)品中污染物限量》（GB 2762—2005），土壤依據(jù)《食用農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（HJ/T 332—2006），灌溉水依據(jù)《農(nóng)田灌溉水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5084—92）執(zhí)行，見表1。

單因子污染指數(shù)的計(jì)算公式：

P i=C i/S i

式中，P i為土壤或農(nóng)產(chǎn)品中污染物i的單因子污染指數(shù);C i為土壤或農(nóng)產(chǎn)品中污染物i的實(shí)測數(shù)據(jù);S i為污染物i的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

綜合污染指數(shù)的計(jì)算公式：

P 綜=P2 i max +P2 i ave 2

式中，P 綜為水、土壤、農(nóng)產(chǎn)品的綜合污染指數(shù);P i max 為農(nóng)產(chǎn)品中污染物i的單因子污染指數(shù)最大值;P i ave 為農(nóng)產(chǎn)品中污染物i的單因子污染指數(shù)平均值。重金屬污染等級劃分如表2所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻、土壤中Pb、Cr含量分析

從表3可以看出，采取的水稻樣品中Pb、Cr的含量有所差異。 Pb含量在0.09～0.18 mg/kg，平均含量為0.14 mg/kg;從分布來看，水稻樣品中Pb含量從大到小依次為公路周邊、村莊周邊、河流周邊，含量最高的水稻樣品是在公路周邊區(qū)域中。Cr含量在ND～0.14 mg/kg，平均含量為0.06 mg/kg，Cr含量最高的水稻樣品是在河流周邊。整體上水稻樣品中Pb的平均含量稍大于Cr的平均含量，但兩者變異系數(shù)分別是21.85%、44.96%，表明重金屬Pb污染源的存在對水稻重金屬含量所產(chǎn)生的影響較小。

土壤樣品中Pb的含量在0.54～2.20 mg/kg，平均含量為1.34 mg/kg，遠(yuǎn)低于食用農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量評價(jià)值;土壤樣品中Pb含量從大到小依次為村莊周邊、公路周邊、河流周邊。Cr含量在0.20～1.19 mg/kg，平均含量為1.06 mg/kg，土壤樣品中Cr含量從大到小依次為公路周邊、河流周邊、村莊周邊。土壤樣品中Pb和Cr的變異系數(shù)分別是33.58%、40.32%，表明重金屬Pb污染源的存在對土壤重金屬含量所產(chǎn)生的影響較小。

2.2 水稻、土壤中Pb、Cr污染評價(jià)

根據(jù)單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)計(jì)算公式，算出樂久村的水稻樣品中Pb和Cr的單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)，如表4。

單因子污染指數(shù) P i 是評定水稻是否受到某物質(zhì)污染的重要指標(biāo)，從單因子污染指數(shù)分析結(jié)果表明，3個(gè)區(qū)域的水稻樣品中Pb、Cr含量的單因子污染指數(shù)均小于1，綜合污染指數(shù)均小于0.7，表明樂久村水稻中Pb、Cr含量均未超過含量限量值標(biāo)準(zhǔn)，水稻未被污染，均屬于清潔水平，在安全范圍之內(nèi)。土壤樣品中2種重金屬含量的單因子污染指數(shù)均小于1，綜合污染指數(shù)均小于0.7，表明樂久村水稻產(chǎn)生基地的土壤尚未受重金屬污染，屬于清潔水平，在安全范圍之內(nèi)。所以從土壤質(zhì)量來看，樂久村農(nóng)田適合安全稻谷的生產(chǎn)。

2.3 水稻生產(chǎn)基地灌溉水重金屬污染含量分析及污染評價(jià)

對樂久村的水稻基地水源進(jìn)行采樣，共采集7個(gè)水體樣本，每個(gè)樣本3個(gè)平行，得到21組有效數(shù)據(jù)，從表5可以看出，水源樣品中Pb和Cr的含量極少，低于原子吸收儀的檢出限，表明這7個(gè)水稻生產(chǎn)基地灌溉水尚未受重金屬污染，灌溉水屬于清潔水平，在安全范圍之內(nèi)，適合優(yōu)質(zhì)安全水稻的生產(chǎn)。

2.4 水稻、土壤和灌溉水中重金屬含量的相關(guān)性分析

樂久村水稻種植點(diǎn)的灌溉水來自地下泉水和地表水。地下泉水重金屬含量會(huì)受深層土壤母質(zhì)影響，地表水重金屬會(huì)受地表重金屬影響。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，樂久村并沒有工業(yè)活動(dòng)的污染源，但是村民生活污水經(jīng)過化糞池后直接排入河中，農(nóng)田水溝中常見各種農(nóng)藥和化肥的包裝袋，導(dǎo)致水源存在安全隱患。

研究結(jié)果顯示，Pb和Cr在水稻與土壤中的相關(guān)系數(shù)分別是-0.144、-0.187，差異不顯著（ P >0.05），說明樂久村的水稻中重金屬Pb與Cr并非來源于土壤中的重金屬，土壤對水稻重金屬污染無明顯影響。Pb和Cr在水稻與灌溉水中的相關(guān)系數(shù)分別是-0.090、0.234，差異不顯著（ P >0.05），說明樂久村的水稻中重金屬Pb與Cr并非來源于灌溉水中的重金屬，灌溉水對水稻重金屬污染無明顯影響。

3 結(jié)論

該研究結(jié)果表明，崇左市天等縣向都鎮(zhèn)樂久村的水稻中Pb、Cr含量未超過國家食品重金屬含量標(biāo)準(zhǔn)。水稻的生產(chǎn)基地土壤和水源中重金屬鉛和鉻的含量均在國家標(biāo)準(zhǔn)含量范圍之內(nèi)，綜合污染指數(shù)均低于0.7，未被污染，屬于清潔水平，在安全范圍之內(nèi)，適合發(fā)展高端優(yōu)質(zhì)水稻或者其他高端產(chǎn)品。水稻重金屬含量與土壤、灌溉水中重金屬含量之間的相關(guān)性不顯著，有力地證明了樂久村水稻中重金屬鉛和鉻的來源并非是生產(chǎn)基地土壤和灌溉水中的重金屬，很有可能是來源于各種農(nóng)藥和化肥的不合理施用，應(yīng)該加強(qiáng)村民們對農(nóng)藥和化肥的規(guī)范化施用指導(dǎo);施用農(nóng)家肥、草木灰替代化肥，

減少化肥的用量。

通過調(diào)查，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民噴灑的有噻菌銅、甲維·蟲酰肼、滅草靈、草甘膦等農(nóng)藥;施用的化肥大多為復(fù)合肥和尿素，而農(nóng)藥、化肥中含有一定量的重金屬。村民們長期施用重金屬含量較高的化學(xué)肥料或者農(nóng)藥的過度和不合理使用，會(huì)造成農(nóng)田土壤的破壞和水稻的重金屬殘留。

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