我國不同產地小麥籽粒有害金屬含量分析

萬濤　李發活　黃玲

摘要 為了解我國不同小麥產地有害金屬對小麥質量安全的影響，采用電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）對全國74個小麥產地的88份小麥樣品中Pb、Cd、Hg、As和Cr 5種有害金屬含量進行測定分析。結果表明，小麥五大重金屬除As含量未超標外，其他重金屬含量均存在不同程度超標，其中Pd超標率21.59%，Cd超標率2.27%，Hg超標率15.91%，Cr超標率6.82%。在自然條件下種植的小麥均有可能受到重金屬污染，因而應對土壤重金屬污染進行防治，規范小麥種植，同時嚴格把關進入市場的小麥及其加工制品，保障飲食安全。

關鍵詞 小麥；有害金屬；電感耦合等離子體質譜

中圖分類號 X592 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）16-0248-03

Research on Content of Harmful Metals in Wheat Grain from Different Places in China

WAN Tao 1 LI Fa-huo 2，3 HUANG Ling 1 QIN Hong-bo 4，5 XIE Fei 4，5 LIANG Jun 2，4，5 * WANG Ai-qin 3

（1 Guangxi-Asean Food and Drug Safety Inspection and Testing Center，Nanning Guangxi 530021； 2 Guangxi TGR Food Safety Research Institute；

3 College of Agriculture，Guangxi University； 4 Guangxi Yipu Detection Technology Co.，Ltd.； 5 Guangxi TGR Technology Co.，Ltd.）

Abstract In order to know about the effect of harmful metals on wheat quality and safety in different areas，five kinds of harmful metal（Pb，Cd，Hg，As and Cr）contents of 88 wheat samples from 74 wheat producing areas in China were determined and analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry（ICP-MS）.The results showed that，beyond the As content was not exceeded，the contents of other heavy metals in wheat were exceeded standard to different degrees.Among the exceeded heavy metals，the exceeding standard rate of Pb was 21.59%，the exceeding standard rate of Cd was 2.27%，the exceeding standard rate of Hg was 15.91%，the exceeding standard rate of Cr was 6.82%.Under natural conditions，wheat was likely to be contaminated by heavy metals in planted process.Therefore，in order to ensure food safety，heavy metal pollution should be prevented and controlled，and wheat planting should be standardized. Meanwhile，wheat and its processed products must be strictly controlled while entering the market.

Key words wheat；harmful metal；inductively coupled plasma mass spectrometry

中國是小麥生產和消費大國，小麥是僅次于水稻的主要糧食作物，是多種食品的原料，其品質安全關系到人類的健康和社會經濟的發展。目前，小麥中有害金屬含量超標成為威脅小麥安全性的潛在因素，有害金屬能在食物鏈的生物放大作用下成千百倍地富集[1]，最后到達食物鏈頂端，進入人體。有害金屬過度累積對人體的危害非常大，在人體內可與蛋白質及酶等發生強烈的相互作用，使其失去活性，也可能在人體的某些器官中累積，造成慢性中毒[2-3]。開展小麥有害金屬含量檢測是評估小麥食品安全的重要基礎。

周彥珍[4]的研究表明，不同地區的土壤中有害金屬含量有所區別，其對于不同地區小麥的生長造成的影響也不盡相同；于文超等[5-7]分析小麥植株對鉛、銅的富集特征，結果表明，鉛、銅主要富集在小麥的根部，越往地上部富集越少，且小麥不同生育時期的富集量也有所不同；此外，還有更多關于多個區域和環境小麥重金屬污染分析和健康風險評價[8-11]。但對于小麥代表性主產區地域差異性的研究卻很少，對不同區域小麥中有害金屬含量情況仍然沒有一致的結論。電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）的方法具有線性范圍寬、檢出限低的特點，是一種可靠的金屬檢測方法。本研究擬通過該技術進行不同主產區小麥的有害金屬含量檢測，為需求量大的面制品生產者和消費者選料提供依據，也為不同產區的小麥種植預防有害金屬超標提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器、試劑

1.1.1 供試材料。小麥按地區分別采自全國21個省市74個小麥產區88個樣品，具體產區及樣品量如表1所示。

1.1.2 供試儀器。Thermo scientific電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）、微波消解儀、UPT-Ⅱ-20超純水器、ECH-Ⅱ微機控溫加熱板、電子分析天平（AUW120D）、高速萬能粉碎機。

1.1.3 供試試劑。硝酸（優級純）、30%過氧化氫、超純水（電阻率18.2 MΩ）、鉛（100 μg/mL）、鎘（100 μg/mL）、砷（100 μg/mL）、銅（100 μg/mL）、鎳（100 μg/mL）、錳（100 μg/mL）、鉻（100 μg/mL）、內標溶液為鍺、銦、鉍、鈧單元素標準溶液；標準參考物質為小麥標準物質GBW。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品處理。一般采集的小麥樣品在1 kg左右，先對小麥進行雜質篩除，將小麥進行充分混勻后通過四分法分出250 g小麥進行進一步處理，剩余小麥用樣品袋裝好密封后存放于樣品庫中。將分出的小麥在65 ℃烘箱烘干后，通過小型小麥脫粒機進行脫粒，再通過四分法分出50 g小麥籽粒，用研缽磨細后備用。

1.2.2 ICP-MS測定工作條件。FwD功率1 550 W，冷卻氣流速14.0 L/min，霧化氣流速1.1 L/min，采樣深度5 mm，樣品提升泵轉速40 r/min，霧化器壓力3.8 kPa，檢測器電壓1 142 V，模擬電壓1 938 V。

1.2.3 準系列溶液和內標溶液的制備。汞參考GB/T 5009.17—2003；砷參考GB/T 5009.11—2003；鎘參考GB/T 5009.15—2003；鉛參考GB/T 5009.12—2010；鎳參考GB/T 5009.138—2003；鉻參考GB/T 5009.123—2003；銅參考GB/T 5009.13—2003；鋅參考GB/T 5009.14—2003；鋁參考GB/T 23374—2009。

1.2.4 標準曲線及靈敏度。按1.2.2的工作條件，分別對5種有害金屬標準溶液進樣分析，得到各標準溶液的線性方程和相關系數，結果見表2。表明5種被測有害金屬線性關系良好，相關系數均>0.996。

1.2.5 檢出限。連續測定10次樣品空白（除標準空白值），取平均值為檢出限，以空白溶液測定值的3倍標準偏差除以相應元素的標準曲線的斜率計算該方法的檢出限，結果見表3。各元素的檢出限均能較好地滿足分析要求。

1.3 統計分析

采用Excel 2013和SPSS 22進行數據處理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 小麥有害金屬含量分析

在1.2.2的工作條件下，采用ICP-MS 法對五大地區的小麥中5種有害金屬進行含量測定，結果如表4～5所示。可以看出，Pb含量高于國家食品衛生標準（0.2 mg/kg）的樣品有19個，超標率21.59%，超標的產地有寧夏銀川興慶、四川簡陽、四川廣漢、西藏波密、西藏巴宜、江蘇建湖、天津靜海、安徽淮南、四川南充、新疆阿克蘇、云南鶴慶、河南鄭州、河南周口、河北邯鄲、山東冠縣、江蘇猴嘴、山東臨沂、云南保山、云南玉溪。其中，四川簡陽產的小麥Pb含量最高，為國家食品衛生標準（0.2 mg/kg）的10.9倍；其后依次是四川南充、河南周口、云南寶山和新疆阿克蘇的小麥，分別為國家食品衛生標準（0.2 mg/kg）的8.15倍、7.75倍、7.00倍和4.55倍。Cd含量超過國家衛生標準（0.1 mg/kg）的樣品有2個，超標率2.27%，超標的產地有四川西昌、湖南石門，其中四川西昌產地小麥Cd含量最高，為國家食品衛生標準（0.1 mg/kg）的19倍。Hg含量超過國家衛生標準（0.02 mg/kg）的樣品有14個，超標率15.91%，超標的產地有山東濰坊、四川簡陽、西藏巴宜、江蘇建湖、天津靜海、天津武清、安徽淮南、內蒙古巴彥淖爾、云南鶴慶、山西太原、江蘇鎮江、河北行唐、河南許昌、河北廊坊。其中，江蘇鎮江產的小麥Hg含量最高，為國家食品衛生標準（0.02 mg/kg）的5倍；其后依次是山西太原、天津靜海、江蘇建湖和內蒙古巴彥淖爾，分別為國家食品衛生標準（0.02 mg/kg）的4.5倍、3.5倍、2.5倍和2.0倍。As含量在所有的小麥檢測樣品中均未超過國家衛生標準（0.5 mg/kg）。小麥Cr含量超過國家衛生標準（1.0 mg/kg）的樣品有6個，超標率6.82%，超過國家標準的產地有四川成都龍象、天津靜海、新疆阿克蘇、江蘇東海、河南商丘、河南南陽。其中，新疆阿克蘇產的小麥Cr含量最高，為國家衛生標準（1.0 mg/kg）的2.33倍；其后依次是天津靜海、四川成都龍象和河南商丘，分別為國家衛生標準（1.0 mg/kg）的0.63倍、0.60倍和0.59倍。其他地區的小麥重金屬含量均低于國家衛生標準。

2.2 小麥中有害金屬的含量相關性分析

由表6可知，Pb與其他4種金屬元素成正相關關系，但均未達顯著水平；Cd與As成負相關關系，與其他金屬元素成正相關關系，除了與Cr成顯著正相關（相關系數0.305）外，其余均未達到顯著水平；Hg與其他4種金屬元素成正相關關系，但均未達顯著水平；As與Cd成負相關關系，與其他金屬元素成正相關關系，除了與Cr成極顯著正相關關系（相關系數0.556）外，其余均未達到顯著水平；Cr與其他金屬元素均成正相關關系，除了與Cd成顯著正相關關系，與As成極顯著正相關關系外，其余均未達到顯著水平。

3 結論與討論

3.1 結論

全國74個小麥產地88個小麥樣品重金屬含量，除As未超標外，其他重金屬含量存在不同程度超標，其中Pd超標率21.59%，Cd超標率2.27%，Hg超標率15.91%，Cr超標率6.82%。Cr與Cd、As的相關性達到了顯著和極顯著的正相關關系。

3.2 討論

3.2.1 小麥中有害金屬安全風險分析。小麥籽粒重金屬超標已有報道。朱桂芬等[12]對新鄉市污灌區土壤和小麥籽粒中重金屬檢測表明，小麥籽粒中Cd、Ni、Cr和Zn含量分別是國家食品衛生標準的25.50倍、12.98倍、6.12倍和1.32倍。馬守臣等[13]對河南省焦作市礦區礦井水排放對小麥籽粒中重金屬污染的檢測結果表明，Pb、Cd等達到重度污染水平。周振民等[14]研究表明，河南開封市污水灌溉區小麥籽粒受Pb污染最嚴重，Cd、Cr、As污染次之。朱 昊等[11]報道蘇中地區43組農田土壤樣品中Cd超標率為14.0%；小麥籽粒樣品中Cd、Pb超標率分別為4.65%、27.9%。本研究的結果進一步驗證了前人研究的結果，即全國74個小麥產區 88份小麥樣品中，除了As未超標外，其他金屬含量存在不同程度超標，Pb超標率最高，Hg 和Cr次之，Cd超標率雖然較低，但其最高值為國家食品衛生標準的19倍。說明作為大宗糧食流通于全國市場的小麥，重金屬污染問題日趨嚴重，如果以重金屬超標的小麥為原材料進行面制品加工銷售，將對人體健康造成危害。因此，食品監管部門應高度重視，加強對用于面制品加工的原材料進行嚴格的質量把關，發現問題立即銷毀，保障面食安全。

3.2.2 小麥籽粒有害金屬含量的相關性分析。從整體上看，不同的有害金屬在小麥中的含量存在不同程度的正相關關系，其中Cr與Cd、As的相關性達到了顯著和極顯著的正相關關系，說明小麥吸收單一有害金屬會同時促進幾種有害金屬的吸收，尤其當小麥吸收的Cr 越多，小麥吸收的Cd和As也會顯著增加。戴文婷[15]研究表明，小麥中5種重金屬的作物富集因子與土壤相應重金屬濃度相關性顯著，小麥中Cd與土壤Cd濃度相關性達極顯著水平。麥麥提吐爾遜·艾則孜等[16]從新疆焉耆盆地采集35個小麥地土壤樣品，測定其中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn 8種重金屬元素的含量，結果表明，焉耆盆地小麥地Cd含量平均值超出國家土壤環境質量二級標準的11.12倍，Cd、Cr、Pb含量的平均值分別超出新疆灌耕土背景值的 55.58倍、1.32倍、3.21倍。小麥地Cd、Pb呈重度污染，Cr輕度污染，As輕微污染[17]。土壤中重金屬含量超標與產區周圍環境，如礦區礦井水排放、公路兩旁汽車尾氣的排放[18]、冶煉廠煙囪煙塵排放及尾礦堆積以及工業礦區、染織業、油漆等產業的污水排放相關，與施肥[19]、噴藥、灌水等人為方式有關。因此，要從根源上降低小麥重金屬超標率，就要對重金屬污染的土壤進行有效治理，加強工業廢水、廢氣的處理排放監管，加強生活垃圾和田間垃圾的處理，通過多種方式加快污染農田的修復處理，避免有害金屬通過水、空氣進入小麥植株內，造成小麥有害金屬含量超標。同時，對于有害金屬污染的治理不應該是單一元素的治理，而應該是綜合性的，不能因為某種有害金屬的含量少而忽視其防治。

4 參考文獻

[1] 劉維濤，倪均成，周啟星，等.重金屬富集植物生物質的處置技術研究進展[J].農業環境科學學報，2014，33（1）：15-27.

[2] 李繼寧，侯紅，魏源，等.株洲市農田土壤重金屬生物可給性及其人體健康風險評估[J].環境科學研究，2013，26（10）：1139-1146.

[3] 薛亮，劉建鋒，史勝青，等.植物響應重金屬脅迫的蛋白質組學研究進展[J].草業學報，2013，22（4）：300-311.

[4] 周彥珍.小麥植株對重金屬富集特征[J].農業災害研究，2012，2（6）：36-37.

[5] 于文超，張雙，魏欣，等.小麥植株對重金屬鉛富集特征的研究[J].環境科技，2009，22（2）：21-24.

[6] 魏欣，于文超，朱子清.小麥植株對重金屬銅富集特征的研究[J].安徽農業科學，2009，37（31）：15195-15196.

[7] 孫娜，商和平，茹淑華，等.連續施用污泥堆肥土壤剖面中重金屬積累遷移特征及對小麥吸收有害金屬的影響[J].環境科學，2017（2）：815-824.

[8] 陸泗進，王業耀，何立環.會澤某鉛鋅礦周邊農田土壤重金屬生態風險評價[J].生態環境學報，2014（11）：1832-1838.

[9] 陳貝，王苗，劉曉宇.公路路域小麥重金屬安全性分析[J].黑龍江科技信息，2015（21）：63.

[10] 陸美斌，陳志軍，李為喜，等.中國兩大優勢產區小麥重金屬鎘含量調查與膳食暴露評估[J].中國農業科學，2015，48（19）：3866-3876.

[11] 朱昊，吳春發，陳宜.蘇中地區小麥籽粒重金屬含量水平及健康風險[J].環境監測管理與技術，2017，29（1）：35-38.

[12] 朱桂芬，張春燕，王建玲，等.新鄉市寺莊頂污灌區土壤及小麥重金屬污染特征的研究[J].農業環境科學學報，2009，28（2）：263-268.

[13] 馬守臣，邵云，楊金芳，等，礦糧復合區土壤-作物系統重金屬污染風險性評價[J].生態環境學報，2012，21（5）：937-941.

[14] 周振民.污水灌溉區生態環境污染和糧食安全風險評價[J].華北水利水電學院學報，2013，34（2）：1-4.

[15] 戴文婷.礦區土壤-小麥重金屬遷移特征模擬研究[D].徐州：中國礦業大學，2017.

[16] 麥麥提吐爾遜·艾則孜，阿吉古麗·馬木提，買托合提·阿那依提，等.焉耆盆地小麥地土壤重金屬污染及生態風險[J].農業環境科學學報，2017，36（5）：921-929.

[17] 李波，林玉鎖，張孝飛，等.滬寧高速公路兩側土壤和小麥重金屬污染狀況[J].農村生態環境，2005，21（3）：50-53.

[18] 陳林華，倪吾鐘，李雪蓮，等.常用肥料重金屬含量的調查分析[J].浙江理工大學學報，2009，26（2）：223-227.

[19] 殷飛，王海娟，李燕燕，等.不同鈍化劑對重金屬復合污染土壤的修復效應研究[J].農業環境科學學報，2015，34（3）：438-448.