渭河濕地野菜重金屬元素測定及安全性分析

袁羽平，李吉鋒，李天孜

（1.渭南師范學(xué)院化學(xué)與材料學(xué)院，陜西渭南 714099；2.陜西省河流濕地生態(tài)環(huán)境重點實驗室，陜西渭南 714099；3.陜西學(xué)前師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，西安 710100；4.西北大學(xué)附屬中學(xué)，西安 710075）

渭河發(fā)源于甘肅省渭源縣，自西向東依次流經(jīng)天水、寶雞、咸陽、西安、渭南后在渭南市潼關(guān)縣匯入黃河。渭河流經(jīng)關(guān)中后河道變寬，水流流速趨緩，形成了沖積平原，使得關(guān)中平原物產(chǎn)豐富。渭河在流經(jīng)天水-關(guān)中城市群過程中，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的廢水匯入其中，對水體造成了一定污染。尤其是重金屬，一旦進(jìn)入水體后，會隨著泥沙沉積進(jìn)入土壤，進(jìn)而被植物吸收，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人類健康造成危害。渭河河灘濕地地形開闊，土壤肥沃，生長著眾多藥食兩用植物，每到春季渭河兩岸居民經(jīng)常采摘野菜食用，比較常見的野菜有薺菜、蒲公英、白蒿、灰灰菜、車前草等。當(dāng)渭河及周邊濕地土壤被重金屬污染后，重金屬很容易被渭河河灘上生長的野菜吸收富集，從而對食用者造成健康風(fēng)險。本研究選取處于渭河下游的渭南市臨渭區(qū)渭河河灘濕地為采樣點，對薺菜、蒲公英、白蒿、灰灰菜、車前草5 種常見野菜重金屬含量進(jìn)行分析，用單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)評價重金屬的污染情況，同時對該河段野生蔬菜食用健康風(fēng)險進(jìn)行評價，以期為渭河濕地野菜重金屬污染情況分析提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品的采集、制備和消解

于4 月在渭南市臨渭區(qū)沿渭河濕地分別采集薺菜、蒲公英、白蒿、灰灰菜、車前草1 000 g 以上（避開污染源），將采集的樣品分別放入樣品袋中進(jìn)行密封，返回實驗室后，立即用自來水和二次蒸餾水清洗，控干水分后85 ℃干燥24 h，將樣品粉碎后混勻。每種樣品分別準(zhǔn)確稱取1.00 g 置于小燒杯中，用硝酸-高氯酸混酸低溫消解后用二次蒸餾水定容到容量瓶中。相同條件下制作空白溶液一份。

1.2 測定方法

1.2.1 樣品測定 用原子吸收分光光度計分別測定各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度，在Excel軟件中以濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)繪制工作曲線，同時求得回歸方程。用原子吸收分光光度計再分別測定各樣品溶液中元素的吸光度，根據(jù)前面得到的回歸方程計算各樣品中元素的含量。

1.2.2 準(zhǔn)確度試驗 稱取制備好的各野菜樣品1.00 g，加入一定量各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照“1.1”和“1.2.1”的過程消解、測定并計算加標(biāo)回收率。各元素回收率均在92%～105%。

1.2.3 精密度試驗 選取消解后的各野菜樣品，對各元素均連續(xù)進(jìn)樣5 次，計算精密度，RSD均小于1.7%。

1.3 重金屬污染程度評價

采用單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)［1］（內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)）對所采集的渭河濕地野菜樣品中重金屬污染等級進(jìn)行評價，因國家未對食品中Mn 限量作出規(guī)定，在此對Mn 的污染情況不進(jìn)行討論。

單因子污染指數(shù)計算式如下。

式中，Pi為第i種污染物的污染指數(shù)，Ci為第i種污染物的實測值，Si為第i種污染物的國家限量標(biāo)準(zhǔn)。Pi≤1，表示無污染；1＜Pi≤2，表示輕度污染；2＜Pi≤3，表示中度污染；Pi＞3，表示重度污染，且Pi越大表示受到污染越嚴(yán)重。單因子污染指數(shù)可以反映蔬菜中重金屬超標(biāo)倍數(shù)和污染程度。

綜合污染指數(shù)評價計算式如下。

式中，P綜為綜合污染指數(shù)，Pimax為最大單項污染指數(shù)，Pˉ為平均單項污染指數(shù)。綜合污染指數(shù)法是一種評價綜合污染水平的方法，根據(jù)P綜的大小，可將重金屬污染分成5 個等級（表1）。

表1 重金屬綜合污染指數(shù)等級

1.4 食用安全性評價

采用危害系數(shù)（HQ）和危害指數(shù)（HI）評價所采集的渭河濕地野菜的食用安全性［2］。

式中，EDIi為成年人每千克體重每日攝入體內(nèi)第i種重金屬的量（mg/kg·d）；X為成年人每日野菜食用量（kg/d），按照0.200 kg/d 計算；Ci為野菜重金屬測定值；AW為成年人平均體重（設(shè)為65 kg）。

式中，HQi為第i種重金屬的危害系數(shù)；RfDi為第i種重金屬健康風(fēng)險參考劑量。Pb為0.004 mg/kg·d，Cd 為0.001 mg/kg·d，Cr 為0.003 mg/kg·d，Cu 為0.040 mg/kg·d，Zn 為0.300 mg/kg·d。

當(dāng)HQi≤1 時，表明該重金屬不會造成人體健康風(fēng)險，是安全的；當(dāng)HQi＞1 時，表明該重金屬會造成人體健康風(fēng)險，是不安全的；HQi越大，表明該重金屬對人體健康風(fēng)險越大，也就越不安全。

式中，HI為重金屬危害指數(shù)，評價標(biāo)準(zhǔn)同危害系數(shù)HQ。

2 結(jié)果與分析

2.1 渭河濕地野菜樣品中重金屬元素測定結(jié)果

食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)葉類蔬菜中重金屬Pb、Cd、Cr、Cu 和Zn 的限量有明確規(guī)定［3-5］，但是對于Mn 的限量沒有明確規(guī)定。將渭河濕地野菜樣品中重金屬元素測定結(jié)果（表2）與食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)限量（表3）對比發(fā)現(xiàn)，所測定樣品中，除白蒿中Zn 含量略超標(biāo)外，其余野菜樣品中4 種重金屬含量均未超過限量。薺菜、蒲公英和灰灰菜中Mn 含量差異不大，白蒿和車前草中Mn 含量相對較高，但是與國內(nèi)其他研究結(jié)果比較，5 種野菜中Mn 含量在正常范圍［6，7］。

表2 渭河濕地野菜樣品中重金屬元素測定結(jié)果（n=3）（單位：mg/kg）

表3 國家農(nóng)產(chǎn)品安全食用標(biāo)準(zhǔn)

2.2 重金屬污染程度評價

由表4 可知，渭河濕地野菜樣品中5 種重金屬單因子污染指數(shù)（Pi）中，只有白蒿中Zn 的單因子污染指數(shù)大于1.00，為1.11，其余野菜的重金屬單因子污染指數(shù)均小于1.00。

表4 渭河濕地野菜樣品中5 種重金屬單因子污染指數(shù)（Pi）

通過對渭河濕地野菜樣品中重金屬綜合污染指數(shù)（P綜）進(jìn)行判斷，得出薺菜、蒲公英、白蒿、灰灰菜、車前草的重金屬綜合污染指數(shù)分別為0.74、0.74、0.90、0.80、0.66。研究區(qū)域中車前草處于重金屬綜合污染指數(shù)Ⅰ優(yōu)良級（P綜≤0.7），其他4 種野菜處于重金屬綜合污染指數(shù)安全級［0.7＜P綜≤1.0，Ⅱ安全（警戒）級］。

2.3 食用安全性評價

由表5 可知，在渭河濕地采集的野菜樣品中，5種重金屬的HQ均小于1.000，表明各種野菜中單獨每一種重金屬對人類的食用健康不構(gòu)成風(fēng)險。通過對野菜樣品中5 種重金屬危害指數(shù)（HI）進(jìn)行測定，得到薺菜、蒲公英、白蒿、灰灰菜、車前草的HI分別為0.33、0.75、1.63、3.11、0.85，其中，白蒿和灰灰菜的HI均大于1.00，說明5 種重金屬綜合作用結(jié)果導(dǎo)致以上2 種野菜存在食用健康風(fēng)險。

3 小結(jié)

綜上所述，對渭河濕地臨渭區(qū)采集的5 種野菜重金屬測定發(fā)現(xiàn)，除白蒿中Zn 含量略超標(biāo)外，其余野菜樣品中重金屬含量均未超過國標(biāo)限量。白蒿中只有Zn 的單因子污染指數(shù)大于1.00，其余野菜的重金屬單因子污染指數(shù)均小于1.00。研究區(qū)域中車前草處于重金屬綜合污染指數(shù)Ⅰ優(yōu)良級，其他4 種野菜處于重金屬綜合污染指數(shù)Ⅱ安全（警戒）級。所采集野菜5 種重金屬的HQ均小于1.000，表明各種野菜中單獨一種重金屬對人類的食用健康不構(gòu)成風(fēng)險，但是白蒿和灰灰菜的HI均大于1.00，說明5 種重金屬綜合作用導(dǎo)致以上2種野菜存在食用健康風(fēng)險。

土壤中的重金屬是野菜重金屬污染的主要來源。河流及沉積物中的重金屬元素經(jīng)過生物鏈逐級傳遞后會影響處于生物鏈頂端的人類健康。在已經(jīng)報道的研究成果中，發(fā)現(xiàn)了渭河所采集魚類樣品中Cd、Cr 含量明顯超標(biāo)［8］，魚類重金屬污染來源于水體污染。結(jié)合本研究結(jié)果，渭河及渭河濕地重金屬污染的影響應(yīng)該引起相關(guān)部門的警覺。