水源污染對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的影響

摘 要：本文探討了水源污染對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的影響機(jī)制，系統(tǒng)分析了現(xiàn)有監(jiān)測方法的類別及存在問題，并通過文獻(xiàn)綜述和案例分析，提出了增加監(jiān)測頻次、采用高靈敏度技術(shù)和引入多維數(shù)據(jù)分析等優(yōu)化策略。研究表明，這些方法能有效提升污染物監(jiān)測精度，強(qiáng)化農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險預(yù)警，為保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：水源污染；農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量；監(jiān)測方法

The Impact of Water Pollution on the Quality of"Agricultural Products

WANG Xiaoxue， LI Yuhong*

（Mudanjiang Medical University， Mudanjiang 157011， China）

Abstract： This article explores the impact mechanism of water source pollution on agricultural product quality， systematically analyzes the categories and existing problems of existing monitoring methods， and proposes optimization strategies such as increasing monitoring frequency， adopting high-sensitivity technology， and introducing multidimensional data analysis through literature review and case analysis. Research has shown that these methods can effectively improve the accuracy of pollutant monitoring， strengthen food safety risk warning， and provide scientific basis for ensuring the quality and safety of agricultural products.

Keywords： water source pollution; quality of agricultural products; monitoring methods

水是農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)中不可或缺的重要資源。然而，隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，水源污染日益嚴(yán)重，直接威脅著農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全。水源污染物可通過農(nóng)田灌溉、食品加工等環(huán)節(jié)進(jìn)入農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈，并在食物鏈中富集傳遞，最終危害消費(fèi)者健康[1]。因此，深入分析水源污染對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，對于提升我國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全水平具有重要意義。

1 水源污染對農(nóng)產(chǎn)品安全的影響

水源污染對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的影響主要體現(xiàn)在兩個方面：①污染物通過農(nóng)作物吸收、富集進(jìn)入食物鏈，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品中殘留有毒有害物質(zhì)；②污染物參與農(nóng)產(chǎn)品的生物化學(xué)反應(yīng)，改變其營養(yǎng)成分。重金屬是農(nóng)業(yè)水源污染的主要污染物之一。例如，鎘被水稻等農(nóng)作物吸收后，會進(jìn)入植株組織，并逐步在谷粒中積累。研究表明，鎘在水稻體內(nèi)的積累量與水中鎘濃度呈正相關(guān)，且積累量隨暴露時間的延長而增加[2]。類似地，砷在農(nóng)田水體中普遍存在，通過根系吸收進(jìn)入作物體內(nèi)參與各種生化過程，導(dǎo)致作物產(chǎn)量和品質(zhì)下降。除重金屬外，農(nóng)藥殘留也是導(dǎo)致水源污染的重要原因。有機(jī)氯農(nóng)藥在水環(huán)境中難降解，通過農(nóng)作物吸收、食物鏈放大，最終在動物性食品中殘留，危害人體健康。多氯聯(lián)苯在魚體內(nèi)的富集系數(shù)可達(dá)105，長期食用會誘發(fā)肝癌等疾病[3]?？傊?，水源污染通過農(nóng)作物吸收、食物鏈傳遞、生物累積等機(jī)制，對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，必須引起高度重視。

2 常用監(jiān)測方法

針對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)測方法主要包括儀器分析法、生物傳感法和在線監(jiān)測法三大類。其中，儀器分析法的應(yīng)用較為廣泛。例如，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)可用于監(jiān)測農(nóng)產(chǎn)品中的有機(jī)氯農(nóng)藥殘留，通過優(yōu)化色譜柱類型、載氣流速、進(jìn)樣量等參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)痕量級農(nóng)藥多殘留的同時分析。電感耦合等離子體質(zhì)譜法則適用于農(nóng)產(chǎn)品中重金屬污染物的精確定量，基于離子化、質(zhì)量分離、監(jiān)測等原理，可高靈敏度地測定水稻、蔬菜等樣品中的砷、鎘、鉛等污染物含量。與儀器分析法相比，生物傳感法具有響應(yīng)速度快、特異性強(qiáng)等優(yōu)勢。酶抑制法則基于某些污染物對特定酶活性的抑制效應(yīng)，通過酶電極、光學(xué)監(jiān)測等手段捕獲抑制信號，并建立與污染物濃度的定量關(guān)系。該方法已成功應(yīng)用于有機(jī)磷農(nóng)藥、重金屬等污染物的快速監(jiān)測[3]。此外，免疫分析法基于抗原抗體特異性結(jié)合的原理，可高靈敏、高通量地監(jiān)測農(nóng)產(chǎn)品中黃曲霉毒素等污染物。近年來，在線監(jiān)測技術(shù)發(fā)展迅速，可實(shí)時獲取農(nóng)田水體污染狀況，為污染預(yù)警、溯源提供數(shù)據(jù)支撐。例如，液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法（Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry，LC-MS/MS）結(jié)合在線富集裝置可實(shí)現(xiàn)對水體中300多種農(nóng)藥的自動采樣、分析，靈敏度可達(dá)納克級[3]。

3 存在的問題

3.1 水質(zhì)監(jiān)測頻率較低

全國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全例行監(jiān)測的覆蓋率不足50%，這在一定程度上反映出水質(zhì)監(jiān)測頻率較低[1]。以農(nóng)田灌溉水質(zhì)監(jiān)測為例，傳統(tǒng)的監(jiān)測方式主要依賴人工定期采樣，受監(jiān)測周期長、人力成本高等因素制約，難以實(shí)現(xiàn)對灌溉水質(zhì)的動態(tài)監(jiān)控。研究表明，不同灌溉時期農(nóng)田水體中污染物濃度存在顯著性差異，季節(jié)性因素會顯著影響農(nóng)作物對污染物的吸收累積[2]。以砷污染為例，水稻灌溉末期水中砷濃度顯著高于移栽期，若監(jiān)測頻率不足，可能低估水稻對砷的富集能力，進(jìn)而影響農(nóng)產(chǎn)品安全風(fēng)險評估的準(zhǔn)確性[4]。類似地，農(nóng)田暴雨徑流是農(nóng)藥殘留的重要來源，但受監(jiān)測成本限制，暴雨徑流農(nóng)藥監(jiān)測數(shù)據(jù)十分匱乏，可能會忽視農(nóng)藥污染對農(nóng)產(chǎn)品安全的潛在風(fēng)險。

3.2 監(jiān)測方法靈敏度低

食品相關(guān)污染物監(jiān)測方法的靈敏度直接影響污染物的識別能力。目前，我國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測領(lǐng)域仍面臨監(jiān)測方法靈敏度不足的問題，部分污染物難以被準(zhǔn)確識別。以有機(jī)磷農(nóng)藥為例，其在環(huán)境中的殘留濃度通常在微克每升甚至納克每升水平，常規(guī)監(jiān)測方法如氣相色譜法的檢出限一般在0.01 mg·kg-1左右，難以滿足痕量級農(nóng)藥殘留監(jiān)測的需求。近年來，液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法憑借其高靈敏度的優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于食品農(nóng)藥殘留監(jiān)測，但基質(zhì)效應(yīng)引起的離子化抑制現(xiàn)象可導(dǎo)致30%～50%的目標(biāo)物信號損失[2]，影響監(jiān)測靈敏度與準(zhǔn)確性。此外，納米顆粒作為新興污染物引起廣泛關(guān)注，但受制于納米顆粒的特殊理化性質(zhì)，如小粒徑、高比表面積等，傳統(tǒng)監(jiān)測方法難以實(shí)現(xiàn)對食品基質(zhì)中納米顆粒的有效提取與靈敏監(jiān)測。以二氧化鈦納米顆粒為例，其在食品添加劑中的應(yīng)用日益廣泛，但目前對食品基質(zhì)中TiO2納米顆粒的監(jiān)測靈敏度普遍不高，檢出限難以突破微克級，導(dǎo)致食源性TiO2暴露風(fēng)險評估存在較大的不確定性。

3.3 水質(zhì)污染數(shù)據(jù)與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)聯(lián)分析不足

揭示水質(zhì)-土壤-農(nóng)產(chǎn)品間污染物的關(guān)聯(lián)機(jī)制，是準(zhǔn)確評估水源污染對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量影響的前提，但是受制于環(huán)境污染數(shù)據(jù)與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)的獲取屬性差異，二者的關(guān)聯(lián)分析在實(shí)踐中仍面臨諸多挑戰(zhàn)。具體而言，水質(zhì)污染監(jiān)測多基于自動站點(diǎn)，獲取的是時間序列數(shù)據(jù)，而農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測主要依賴于抽樣獲得的截面數(shù)據(jù)，時空尺度不一致導(dǎo)致二者數(shù)據(jù)匹配與關(guān)聯(lián)分析難度較大。以重金屬污染為例，即便獲取了配套的水質(zhì)與農(nóng)產(chǎn)品污染數(shù)據(jù)，但由于重金屬在土壤中的滯留時間長，水質(zhì)數(shù)據(jù)與農(nóng)產(chǎn)品污染水平的相關(guān)性可能并不顯著。類似地，農(nóng)田水體中農(nóng)藥殘留濃度與作物吸收量間的關(guān)系同樣受到施藥時間、環(huán)境等因素的綜合影響，單純依賴污染濃度難以準(zhǔn)確預(yù)測作物體內(nèi)的農(nóng)藥殘留風(fēng)險。

4 優(yōu)化策略

4.1 增加水質(zhì)監(jiān)測頻次，強(qiáng)化對農(nóng)產(chǎn)品安全風(fēng)險的預(yù)警

針對當(dāng)前農(nóng)田水質(zhì)監(jiān)測頻率不足的問題，急需通過增加監(jiān)測頻次來強(qiáng)化對農(nóng)產(chǎn)品安全風(fēng)險的預(yù)警。①充分利用在線監(jiān)測技術(shù)，在農(nóng)田水源地布設(shè)自動采樣和分析設(shè)備，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)指標(biāo)的連續(xù)監(jiān)測。例如，可基于比色法原理，利用分光光度計實(shí)時測定水中氨氮、硝酸鹽等污染物濃度，并將數(shù)據(jù)傳輸至云端平臺進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，及時預(yù)警水質(zhì)惡化風(fēng)險。②因地制宜制訂差異化的水質(zhì)監(jiān)測方案。對于重金屬污染風(fēng)險較高的區(qū)域，可適當(dāng)增加采樣點(diǎn)位和監(jiān)測頻次，并重點(diǎn)監(jiān)測水稻等富集能力強(qiáng)的農(nóng)作物品種；對于農(nóng)藥殘留問題突出的區(qū)域，則應(yīng)加大農(nóng)藥使用高峰期的監(jiān)測頻率，并針對性地對高毒農(nóng)藥品種進(jìn)行監(jiān)測。同時，水質(zhì)監(jiān)測還應(yīng)與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測有機(jī)結(jié)合，通過田間試驗(yàn)和數(shù)學(xué)模型等手段，定量分析水質(zhì)指標(biāo)與農(nóng)產(chǎn)品污染物含量間的響應(yīng)關(guān)系，建立基于水質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品安全預(yù)警模型。例如，可通過多元線性回歸分析農(nóng)田水中鎘濃度與水稻鎘含量的關(guān)系，并設(shè)定水質(zhì)預(yù)警閾值，當(dāng)水體鎘濃度超過該閾值時，應(yīng)及時采取農(nóng)事調(diào)控措施，避免污染物在水稻中過量累積[5]?？傊?，應(yīng)增加水質(zhì)監(jiān)測頻次，同時堅持精準(zhǔn)治污理念，綜合運(yùn)用先進(jìn)監(jiān)測技術(shù)、優(yōu)化監(jiān)測布局、完善監(jiān)測體系，切實(shí)提升農(nóng)產(chǎn)品安全保障水平。

4.2 采用高靈敏度監(jiān)測技術(shù)，提升相關(guān)污染物監(jiān)測精度

面對農(nóng)產(chǎn)品相關(guān)污染物監(jiān)測靈敏度不足的問題，應(yīng)采用高靈敏度監(jiān)測技術(shù)，以提升污染物識別能力。例如，氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法可通過優(yōu)化色譜柱類型、載氣流速等參數(shù)，在保證良好色譜分離的同時提高質(zhì)譜監(jiān)測靈敏度，實(shí)現(xiàn)對有機(jī)磷農(nóng)藥等污染物的痕量級分析。具體來說，可選用高選擇性的毛細(xì)管色譜柱，采用程序升溫進(jìn)樣模式，控制進(jìn)樣口溫度在250 ℃左右，以提高目標(biāo)物的響應(yīng)值；質(zhì)譜監(jiān)測時，可采用多反應(yīng)監(jiān)測模式，選擇離子對，并優(yōu)化碰撞能量，進(jìn)一步提升監(jiān)測靈敏度和特異性，將農(nóng)藥殘留的檢出限降低至μg·kg-1水平。對于納米材料污染物，可將場流分離技術(shù)與電感耦合等離子體質(zhì)譜（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry，ICP-MS）聯(lián)用，以解決納米顆粒難以從復(fù)雜食品基質(zhì)中分離提取的難題。場流分離利用納米顆粒表面電荷差異，在電場或流場作用下實(shí)現(xiàn)顆粒的分離富集，可有效減少基質(zhì)干擾；結(jié)合ICP-MS中動態(tài)反應(yīng)池技術(shù)，通過NH3、CH4等反應(yīng)氣體與多原子離子發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)，可顯著降低基體效應(yīng)，使TiO2納米顆粒的檢出限達(dá)到納克級。此外，還可開發(fā)基于適體技術(shù)的污染物快速監(jiān)測方法，利用核酸適配體與目標(biāo)污染物的特異性結(jié)合，通過比色、熒光等信號放大策略，實(shí)現(xiàn)污染物的視覺化監(jiān)測，其靈敏度可與儀器分析法媲美。例如，通過構(gòu)建適體傳感器，可用于黃曲霉毒素的現(xiàn)場快速篩查，為農(nóng)產(chǎn)品安全風(fēng)險快速預(yù)警提供有力工具。

4.3 引入多維數(shù)據(jù)分析技術(shù)，加強(qiáng)關(guān)聯(lián)性分析

要想破解水質(zhì)污染數(shù)據(jù)與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)聯(lián)分析不足的難題，引入多維數(shù)據(jù)分析技術(shù)不失為一種有效策略。通過構(gòu)建時空一體化的數(shù)據(jù)分析框架，整合不同來源、不同尺度的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)，可深入挖掘二者間的內(nèi)在聯(lián)系。具體而言，可采用地理加權(quán)回歸模型，探究農(nóng)田灌溉水中污染物濃度與農(nóng)產(chǎn)品污染風(fēng)險的空間相關(guān)性。該模型通過引入空間權(quán)重矩陣，對不同區(qū)域的數(shù)據(jù)賦予差異化權(quán)重，能夠有效揭示污染物在不同土壤環(huán)境中對農(nóng)作物吸收累積的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合農(nóng)事管理數(shù)據(jù)如施肥灌溉記錄等，運(yùn)用Logistic回歸模型定量評估施肥時間、灌溉方式等因素對農(nóng)產(chǎn)品污染風(fēng)險的影響權(quán)重，探明水-土-農(nóng)產(chǎn)品污染的關(guān)鍵控制點(diǎn)。值得一提的是，機(jī)器學(xué)習(xí)算法如支持矢量機(jī)、隨機(jī)森林等，在處理小樣本、非線性數(shù)據(jù)方面具有獨(dú)特優(yōu)勢，可用于建立水質(zhì)-農(nóng)產(chǎn)品污染預(yù)測預(yù)警模型。同時，還需注重多學(xué)科交叉融合，綜合運(yùn)用環(huán)境學(xué)、農(nóng)學(xué)、數(shù)學(xué)等學(xué)科理論知識，構(gòu)建基于過程機(jī)理的水質(zhì)-農(nóng)產(chǎn)品污染模型。例如，在分析農(nóng)田水中重金屬與農(nóng)作物富集量的關(guān)系時，可引入重金屬在土壤中的形態(tài)轉(zhuǎn)化、根系吸收等過程機(jī)理，構(gòu)建包含環(huán)境因子和植物生理參數(shù)的機(jī)理模型，闡明土壤條件、作物品種等因素的調(diào)控作用，為農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染防控提供理論指導(dǎo)。

5 結(jié)語

本文探討了水源污染對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的影響機(jī)制，系統(tǒng)分析了現(xiàn)有監(jiān)測方法的類別及存在問題，并提出了相應(yīng)的優(yōu)化策略。研究表明，提升監(jiān)測靈敏度、增加監(jiān)測頻次以及加強(qiáng)水質(zhì)與農(nóng)產(chǎn)品污染數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性分析，對保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全具有重要作用。未來的工作可以側(cè)重于開發(fā)更具針對性和高效的監(jiān)測技術(shù)，推動多維數(shù)據(jù)分析模型的應(yīng)用，以進(jìn)一步提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)測的全面性和精準(zhǔn)性。

參考文獻(xiàn)

[1]沈宇丹，張富春，王雅鵬.農(nóng)產(chǎn)品、食品安全標(biāo)準(zhǔn)演化與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展[J].經(jīng)濟(jì)問題，2012（8）：82-85.

[2]李子健.淺議農(nóng)產(chǎn)食品的質(zhì)量分級[J].蜜蜂雜志，2021，41（3）：54-55.

[3]房瑞景.專賣店食品質(zhì)量安全認(rèn)證監(jiān)管行為分析[J].現(xiàn)代營銷，2017（10）：174.

[4]沈林林，丁成，方強(qiáng)，等.我國農(nóng)產(chǎn)食品質(zhì)量安全問題及對策[J].農(nóng)技服務(wù)，2017，34（14）：165.

[5]艾力·買合木提.我國農(nóng)產(chǎn)食品質(zhì)量安全的政策措施[J].現(xiàn)代食品，2016（7）：28-29.

作者簡介：王曉雪（1998—），女，黑龍江大慶人，本科，助理實(shí)驗(yàn)師。研究方向：食品質(zhì)量與安全。

通信作者：李雨虹（2001—），女，黑龍江牡丹江人，本科，實(shí)驗(yàn)員。研究方向：臨床醫(yī)學(xué)。E-mail： mdjyxy_123@126.com。