西安市周邊河流沿岸種植小麥中重金屬污染調查

費勇山 馬金龍 秦國富 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，對西安市境內灞河、灃河和渭河沿岸種植的小麥調研抽檢，用電感耦合等離子體質譜測定方法對樣品進行檢測，用方差分析進行評價。結果顯示：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。建議加強對本地區河流沿岸種植小麥中重金屬元素的監測，進一步查找引起其異常的原因，盡快建立相應完整的糧食金屬元素評價標準。

關鍵詞：河流;小麥;重金屬;污染

小麥是西安市當地居民的主要食物。近多年，由于經濟的快速發展造成各種自然因素和人為因素導致的重金屬元素污染愈加嚴重[1-5]。各種金屬元素會通過各種方式蓄積在農作物中，并且通過食物鏈對人類健康造成嚴重威脅[6-9]。目前，尚無人研究西安市周邊河流沿岸小麥中重金屬污染狀況。因此，筆者以西安市境內的灞河、灃河和渭河沿岸小麥為研究對象，對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種元素含量進行調查分析，為當地食品安全監管提供科學依據。由于砷和硒是非金屬，它的毒性以及某些性質與重金屬相似，所以將其列入重金屬污染物范圍內[10-11]。

1 材料和方法

1.1 采樣點的設置及樣品采集

采樣點的設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生質量狀況。聯莊村、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以聯莊村為起點，張西村為終點，每5～10km設1個采樣點，共17個點，樣品編號為W1～W17。

灞河與灃河分別起始于玉山鎮和西留堡村附近，且由于城市化建設，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村落;故灞河沿岸采樣點以玉山鎮為起點，西渠村為終點，每3～5km設1個采樣點，共10個點，樣品編號為B1～B10。灃河沿岸采樣點以西留堡村為起點，東馬坊村為終點，每3～5km設1個采樣點，共8個點，樣品編號為F1～F8。采樣點均設在非主干道路旁，離路100m以上，距河岸不超過2km，每個采樣點以梅花法布點法采樣，混勻后編號、記錄采樣點周圍環境。2016年6月底按計劃采樣，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，微波消解45min（微波消解第一道程序：800W，5min上升時間至120℃，持續2min，第二道程序：800W，4min上升時間至16℃，持續3min，第三道程序：800W，4min上升時間至18℃，持續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。

試驗方法采用電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）測定方法進行檢測，實驗室儀器采用的是Thermo Fisher公司的ICAPQ型號的ICPMS（表1）。每批樣品做1個平行空白，重復3次檢測，全程采用空白樣品進行對照，用以驗證數據的準確性。使用ccuStandard公司產品的多元素標液，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

從檢測結果可知，西安市境內灃河、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中的常用原料，用含As廢水灌溉可能造成農作物的As污染[12]。而且As在農藥中的用途所占比例最大，使用含As的農藥，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]。農業使用的化肥過磷酸鹽中含有較多的重金屬As，氮肥中Pb含量較高，生產農用塑料薄膜用的熱穩定劑中含有Pb，在大量使用塑料大棚和地膜過程中都可以造成污染[15-18]。

在現場調查中了解到，為了提高效益，河流附近許多區域的糧食是用工業廢水灌溉，用城市清理的污泥做肥料。城市回用水中含有一定的營養成分，氮磷的含量較高，這些營養成分可以被植物利用，對植物的生長起到促進作用。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7.9%[19]。Carr等[20]研究表明，回用水灌溉農田可以增加土壤中農作物所必須的鉀、鎂、硫酸鹽等無機營養成分，利于作物生長，但回用水中的重金屬及其其他污染物通過灌溉也可能對農作物的有毒物質的含量及其品質造成影響。Smith等[21]對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到現今的環境閾值，且重金屬的長期累積對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Cu、Zn、Mn、Ni元素含量尚無明確的限制，雖然Mn、Ni是人體必需的元素，但過量Mn、Ni元素進入體內會對人體造成危害。尤其是Mn元素不能被生物降解，只能在環境中發生各種形態之間的轉化，造成的污染消除很困難，所以其含量遠超出正常值是不正常的，應當引起關注[21-23]。河流沿岸小麥中Cu、Zn元素含量較高，但Cu對人體的潛在毒性很輕，只有當攝入量大大超過了正常值時，方會引起胃腸紊亂等不良反應。研究表明，當成年男子和女子每天攝入量分別超過 12mg和 10mg時，會對人體生物化學過程產生輕微的影響[24]。相反它卻是人體健康不可缺少的元素，世界衛生組織的專家組已作出結論，缺銅的危害遠比銅的毒性大得多。除了某些罕見的遺傳外，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。對歐美發達國家膳食結構中含銅量的調查結果，已為防止缺銅敲起了警鐘[25]。實際上，許多人已在服用含銅片劑來補充營養。Zn也是人體生長發育極重要的微量元素之一，它具有重要的生理功能和營養作用。而且我國大部分地區兒童鋅缺乏的發生率都很高[26-27]?？梢哉J為小麥中Cu、Zn元素含量較高對人體影響總體上來說是有益的。

建議加強對本地河流沿岸小麥中重金屬元素的監測，進一步查找引起其異常的原因，從根源處了解當地重金屬污染情況。盡快建立相應完整的糧食金屬元素評價標準。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。◇

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