張妍,張磊,程紅光*,孫海旭,崔祥芬
(1.北京師范大學環境學院,北京 100875;2.中海油信息科技有限公司海洋信息化中心,北京 100027)
重金屬污染是全球范圍內的重大環境問題,在中國、日本等亞洲地區情況更為嚴重[1]。土壤重金屬具有不可逆累積性,且易于富集,難降解,不僅危害生態環境,同時嚴重危害人類健康。鎘是人體非必需元素,遷移性強,是毒性最強的重金屬元素之一[2]。土壤中的鎘主要來源于工業廢物排放、污水灌溉、大氣沉降和長期施用磷肥等。在礦區附近,鎘通常伴隨廢渣廢水排入土壤,被植物根系吸收和轉運,最終在植物可食部分中積累并通過食物鏈傳遞進入人體從而危害人體健康[3]。鎘能引發心血管系統和器官損傷以及代謝類疾病的發生[4-5]。目前鎘已被聯合國環境規劃署(UNEP)、世界衛生組織和美國農業委員會等列為優先關注污染物之一[6]。
膳食暴露是人群暴露于環境中鎘污染物的主要途徑[7-8],其中糧食類為鎘的主要攝入來源[9]。和普通蔬菜相比,大米對鎘具有較強的富集性[10-11]。以大米為主食的地區,膳食鎘的攝入量超過一半來源于大米[12]。在重金屬污染嚴重的地區種植作物,人群食用當地自產糧食存在較高風險性。謝團輝等[13]發現在土壤重金屬超標的福建某礦區,食用當地葉菜、薯類皆有較高鎘暴露風險。食用重金屬污灌區種植的小麥也會給人群帶來較高的鎘、汞重金屬健康風險[14]。相比糧食作物,某些經濟作物例如臍橙對重金屬富集能力較差[15]。通過調整污染區的作物種植結構,可以有效降低污染區人群健康風險[16-17]。臍橙是柑橘良種,常種植于南方,同時也是一種很好的經濟作物。本研究旨在對比在重金屬污染區臍橙與稻米的健康風險,并對當地種植結構調整提出可行性分析。不同年齡段人群的重金屬暴露風險存在差異,但對兒童的影響更大。祝白春等[5]對南京市居民的膳食鎘暴露進行了評估,結果表明6~17歲人群膳食中每月鎘暴露量比其他年齡人群要高。胡青青等[18]對西南地區某硫磺礦廢棄復墾地種植的玉米重金屬健康風險進行評估,和成人相比兒童具有更高健康風險。
綜上,在重金屬污染嚴重的礦區等地,土壤糧食安全以及人群健康風險問題不容小覷。本次研究區南方某縣具有較長礦產開采歷史,其過程中排放的廢水、廢渣等對當地農田土壤造成了嚴重的重金屬污染。研究區位于中國南方,溫暖濕潤,降水充足,獨特的氣候和土壤條件適宜栽培臍橙,臍橙也是當地的經濟作物。為了評估當地土壤及作物鎘污染水平以及研究種植不同作物對防控當地人群健康風險的可行性,本研究從該縣最主要的3個鎮采集土壤、大米樣本以及當地臍橙樣品,對不同樣本鎘含量進行測定。用地累積指數法評價當地土壤鎘污染水平,用危險商法對當地居民食用自產大米及臍橙進行健康風險評價。通過分析當地種植結構調整的可行性,為降低當地鎘暴露健康風險、合理利用礦區污染農田、改善居民生活水平提供依據。
南方某縣地貌以丘陵為主,主要土壤為紅壤、黃壤、沖積土和紫紅色巖系,土壤松軟肥沃,富含鉀、鎂、鈣等礦物。研究區河流密布,縱橫交錯,水能資源豐沛。氣候溫暖濕潤,四季分明,雨水充沛。研究區富含鎢、鉬、錫、稀土等多種礦產資源,該縣素有“世界鎢都”之稱[19]。自1960年以來開始進行大規模鎢礦開采活動,其排放的廢水和廢渣等,已對當地農田土壤和大米種植造成了嚴重的鎘污染。本次選取該縣受鎢鉬開采廢水排放影響的QL鎮、CJ鎮、XC鎮3個鄉鎮(圖1)進行取樣調查。
針對當地礦區分布情況,以及地形特點、農戶居住情況、作物種植情況,將研究區劃分為36個網格,覆蓋XC鎮、CJ鎮、QL鎮。隨機選取35、58、35家農戶,每戶入戶采集一份自產大米,共采集大米128份。為了研究當地土壤整體污染情況,在采集自產大米的農戶附近采集土壤樣品,共128份。在3鎮網格內臍橙種植區分別隨機采集臍橙2、2、3份,共7份,并采集臍橙種植耕作層對應土樣7份,總共采集土樣135份。土樣采集采用蛇形布點法,在每個采樣點采集5份子樣品,按等量原則混合作為一份土壤樣品。將采集的大米樣品、臍橙樣品及土壤樣品分別裝入聚乙烯自封袋中,貼好標簽,并注明編號、經緯度,記錄采樣登記表。

圖1 研究區地理位置及農作物采樣點分布示意Figure 1 Geographical location of the research area and distribution of crop sampling points
大米和臍橙果肉中的鎘含量按照《食品安全國家標準 食品中鎘的測定》(GB∕T 5009.15)進行測定。大米洗凈后風干磨碎,過1 mm尼龍篩后儲于玻璃瓶;臍橙果肉磨成勻漿,儲于玻璃瓶中;采集的土樣除去植物殘體、碎石并風干,四分法舍至1.0 kg左右,研磨后過100目篩備用。樣品經過微波消解后,采用電感耦合等離子體質譜法(ICP-MS)測定。采用經國家認證并授予標準物質證書的標準品,增加平行樣,進行質量控制,確保數據準確性。回收率為89%~112%。
地累積指數法是由德國科學家Muller[20]于1969年提出,根據測得的重金屬含量與地球化學背景值為參數,計算地累積指數并劃分污染等級。目前廣泛應用于水體、土壤中重金屬污染程度評價。計算公式如下:

式中:Igeo為地累積指數;Ci為土壤樣品中重金屬i的實測濃度,mg·kg-1;Bi為所測元素的地球化學背景值,mg·kg-1;k為修正系數,一般取1.5。根據Igeo將地累積指數分為7個等級,具體見表1。

表1 地累積指數污染程度分級Table 1 Cumulative index pollution degree classification
轉移系數(Transfer factor,TF)可以用來評估作物從受污染土壤中富集重金屬的能力。計算不同作物的轉移系數,可側面評估食用礦區種植作物的健康風險。其計算公式如下[21]:

式中:CL為作物可食用部分重金屬元素含量,mg·kg-1;CS為種植該作物的對應土壤中重金屬元素總量,mg·kg-1。
重金屬經口暴露主要通過飲水、食物、土壤介質等方式[22]。本研究中大米和臍橙中的鎘元素通過食物攝入進入人體。采用USEPA推薦的暴露計算模型[23],對不同年齡群體食用自產大米和臍橙果肉的每日鎘暴露劑量進行估算,計算公式如下:

式中:ADD(Average daily dose)為通過食用農作物的重金屬平均日攝取量,mg·kg-1·d-1;IR為大米或臍橙的日均攝入量,g·d-1;C為大米或臍橙中的鎘濃度,mg·kg-1,ED為暴露持續時長,a;EF為暴露頻率,d·a-1;AT為平均暴露時間,d;BW為體質量,kg。本文食物中的鎘濃度來源于實驗測定結果;食物日均攝入量、體質量部分來源于美國環保署EPA參數手冊[23]和文獻調研[24],部分來源于本研究的實地走訪調查;暴露頻率和平均暴露時間來源于美國EPA參數手冊。暴露參數的取值及數據來源詳見表2。

表2 暴露參數取值Table 2 Values of exposure parameters
南方該縣主食攝入量主要來源為大米,故采用主食攝入量代替大米攝入量,水果攝入量代替臍橙攝入量。不同年齡段的主食、水果攝入量和體質量詳見表3,主食攝入量及30歲以下人群體質量來源于研究區文獻調研[24];30歲以上人群體質量來源于本研究調查問卷;水果攝入量來源于《中國人群暴露參數手冊(兒童卷:6~17歲)》[25]和《中國人群暴露參數手冊(成人卷)》[26]。
食物經口暴露包含致癌風險和非致癌風險,經口暴露的致癌性尚未得到一致性結論,故本研究僅探討鎘暴露的非致癌風險[27]。食物非致癌健康風險采用危害商數(Hazard quotient,HQ)來表征,通過日均攝入重金屬劑量(ADD)除以每日允許攝入量(Tolerable daily intake,TDI)計算,公式如下:

每日允許攝入量(TDI)根據世界衛生組織(WHO)和聯合國糧食及農業組織(FAO)的規定確定,2010年,世界衛生組織重新確定了鎘攝入量的閾值,并估算了鎘的暫定每月耐受攝入量(PTMI)為25 μg·kg-1體質量(FAO∕WHO 2010)。按每月30 d計算,TDI的計算公式如下:

表3 不同年齡人群主食、水果攝入量及體質量Table 3 Staple food,fruit intake and weight of different age groups

當HQ小于1時,表明通過該途徑暴露重金屬所帶來的風險值較低;當HQ大于1時,說明存在潛在的健康風險;如果HQ的值大于10,則說明存在高的慢性風險。
研究區XC鎮、CJ鎮、QL鎮的土壤鎘含量及污染評價見圖2、圖3。XC鎮的土壤鎘含量范圍在0.039~2.73 mg·kg-1,其中存在一異常值,剔除異常值后,該鎮土壤鎘含量范圍在0.039~1.40 mg·kg-1,土壤鎘含量平均值為0.336 mg·kg-1,根據《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準(試行)》(GB 15618—2018)中的篩選值,土壤樣品超標率為41.67%。CJ鎮土壤鎘含量范圍在 0.078~0.859 mg·kg-1,剔除異常值后,該鎮土壤鎘含量范圍在0.078~0.511 mg·kg-1,土壤鎘含量平均值為0.242 mg·kg-1,土樣超標率為28.81%。QL鎮土壤鎘含量范圍在0.083~1.442 mg·kg-1,剔除異常值后,該鎮土壤鎘含量范圍在0.083~1.240 mg·kg-1,土壤鎘含量平均值為0.286 mg·kg-1,土樣超標率為21.62%。XC、CJ、QL 3個鎮土壤樣品的鎘含量變異系數分別為124.9%、52.8%和98.3%。可以看出,研究區3鎮的土樣采集樣點存在差異,尤其是XC鎮和QL鎮。

圖2 研究區3鎮土壤鎘濃度Figure 2 Soil cadmium concentrations in three towns in the study area

圖3 研究區3鎮鎘地累積指數評價結果Figure 3 Evaluation results of accumulative index of cadmium in three towns in the study area
根據測得的土樣鎘含量以及該省份鎘背景值0.108 mg·kg-1,按照地累積指數計算公式,得到研究區3鎮土壤鎘污染水平評價結果。研究區鎘地累積指數變化范圍為-2.04~4.07,污染級別從無污染至強污染。在135個土壤樣品中,93個樣品均受到了不同程度的污染,占總樣品數的68.9%,僅42個樣品屬于無污染狀態。其中,輕度污染的樣品個數為56個,占總樣品個數的41.48%,中度污染的樣品個數為27個,占總樣品個數的20%,中強度污染及以上的土壤樣品個數為10個,占總樣品個數的7.41%。基于地累積指數計算結果計算3個鎮的樣品污染率,XC鎮的土壤樣品污染率為70.27%,CJ鎮的土壤樣品污染率為68.33%,QL鎮的土壤樣品污染率為68.72%。整體上看,南方該縣的土壤鎘污染情況較嚴峻,出現了不同程度的鎘污染,主要集中于輕度、中度污染。
大米鎘含量見圖4。XC鎮共入戶采集了35份自產大米樣本,經檢測,鎘濃度范圍在0.006 6~1.073 7 mg·kg-1,均值為 0.325 9 mg·kg-1。CJ鎮共采集 58 份自產大米樣本,鎘濃度范圍在0.005 8~0.570 6 mg·kg-1,均值為0.170 4 mg·kg-1。QL鎮共采集35份自產大米,統計結果顯示有1異常值,剔除后可得鎘濃度范圍在 0.007 5~0.277 4 mg·kg-1,均值為 0.082 0 mg·kg-1。根據《食品安全國家標準食品中污染物限量》(GB 2762—2017)中的規定,大米鎘含量限值為0.2 mg·kg-1,按此標準,XC鎮、CJ鎮、QL鎮3鎮采集的大米樣品鎘含量超標率分別為48.57%、34.48%、8.82%。由以上統計數據可知,XC鎮的自產大米鎘和其他兩鎮相比鎘含量較高,且均值超過食物中鎘濃度0.2 mg·kg-1的規定。XC鎮大米樣品75%分位值已接近食物中鎘標準含量限值的3倍,故XC鎮的大米鎘污染較為嚴重,CJ鎮和QL鎮的自產大米鎘含量平均值雖在國家標準限值以下,但樣品中仍有34.48%和8.82%的超標率。整體看來,研究區3鎮的自產大米均有不同程度的鎘污染,自產大米的污染程度高低順序為XC鎮>CJ鎮>QL鎮。一方面與當地土壤鎘含量普遍較高有關,另一方面是因為大米自身對重金屬的富集能力強。計算XC、CJ、QL 3個鎮大米鎘含量的變異系數,分別為105.76%、86.33%、89.72%,故在3鎮采集的大米樣品存在一定差異性。
XC、CJ、QL 3鎮采集的共7份臍橙樣本的鎘濃度及相對應的土壤鎘濃度情況見表4。按照《食品安全國家標準食品中污染物限量》(GB 2762—2017)中的規定,水果中鎘含量限值為0.05 mg·kg-1,研究區所采集的全部樣本鎘濃度均低于此限值,鎘濃度范圍在0.003 0~0.005 4 mg·kg-1,3 鎮臍橙鎘濃度均值為0.004 4 mg·kg-1,遠低于此限值。7個臍橙樣品鎘濃度變異系數為22.73%,因此采集的幾個臍橙樣本差異較小。臍橙樣品采集處土壤鎘含量有一處超標,該處對應土壤鎘濃度為0.345 2 mg·kg-1,該處臍橙鎘含量為0.005 4 mg·kg-1,為樣品中的最大值。對臍橙果肉的轉運系數進行計算,得到幾個臍橙果肉樣品的轉運系數在0.012 0~0.061 1。不同品種的大米對鎘的轉運系數普遍在0.5~1.2[28-29],莖葉類蔬菜對金屬鎘的轉運系數在0.086~1.073[30],馬鈴薯對金屬鎘的轉運系數在0.166~0.509[31],因此,和大米及蔬菜可食部位等相比,臍橙果肉對重金屬的富集能力較差。

圖4 研究區3鎮大米鎘濃度Figure 4 Cadmium concentration in rice of three towns in the study area

表4 研究區采集的臍橙樣本及對應土壤鎘濃度Table 4 Navel orange samples collected in the study area and the corresponding soil cadmium concentration
根據暴露劑量公式對研究區3個鎮不同年齡群體攝入自產大米的每日鎘暴露劑量(ADD)進行估算,再利用危害商數(HQ)計算公式對3個鎮食用自產大米的健康風險分別進行計算。表5為XC、CJ、QL 3鎮的不同年齡段居民食用自產大米的日均鎘攝入量和健康風險評價。XC鎮同CJ、QL兩鎮相比在各個年齡群體的危害商數均為最大,且HQ均值除15~18歲群體外都大于2,故通過食用自產大米攝入的鎘含量對不同年齡層都具有較高的風險水平。CJ鎮各個年齡段的HQ均值在1~2,說明該鎮整體上各類人群食用自產大米都存在一定風險性。QL鎮HQ平均值除2~3歲群體外均小于1,整體上污染程度較輕。分析3鎮HQ不同分位處的值,3個鎮25%分位處HQ值均小于1,在75%點位處HQ除了QL鎮15~18、40~55、60~70年齡段人群以外,其余均大于1。從不同年齡段群體的健康風險對比來看,研究區3鎮均是15~18歲人群健康風險最小,從年齡層上看呈現出先遞減再緩慢遞增到平穩的趨勢。因此,食用鎘污染區自產大米,可能對當地兒童產生高的健康風險,說明兒童對重金屬污染更敏感,可能是由于兒童身體各組織器官尚未發育完全,肝腎等代謝器官的解毒、排泄功能較弱[32],故需要人為采取措施干預。
對研究區3鎮不同人群食用臍橙的鎘日均攝入量(ADD)和健康風險指數(HQ)進行計算,計算結果見表6。XC、CJ、QL 3鎮通過食用臍橙的鎘攝入量分別為7.87E-06、1.38E-05、1.26E-05 mg·kg-1。3個鎮健康風險指數均小于1,故在研究區通過食用臍橙攝入金屬鎘的風險較小,這與臍橙對土壤鎘的富集能力較差有關。
研究區食用自產大米的HQ較高,除了與當地的鎘污染有關以外,也可能與大米攝入量較高有關。有調查表明研究區大米占總膳食攝入的80%(男性)和83%(女性),而米鎘占總的膳食鎘攝入的96%(男性)和97%(女性)[33],膳食鎘攝入的主要貢獻者是大米。2017年研究區所在縣糧食作物生產數據顯示,該縣稻谷種植面積達到了全縣糧食作物播種面積的87%,研究區所在地稻谷種植面積大、占糧食作物總播種面積比例高。《中國人群暴露參數手冊(成人卷)》中數據顯示,研究區所在省農村食用自產大米比例達83.18%。
整體來看,研究區3鎮采集的土壤樣品均受到不同程度的鎘污染。從土壤鎘濃度均值來看,XC鎮土壤鎘平均值最高,為0.336 mg·kg-1。從各鎮土樣超標率來看,XC鎮的超標率依然最高,為41.67%,CJ、QL兩鎮的超標率分別為28.81%和21.62%。因此,XC鎮的土壤鎘污染情況最嚴重,QL鎮土樣鎘濃度稍高于CJ鎮,CJ鎮樣品超標率略高于QL鎮,但二者無顯著性差異(P>0.05)。根據變異系數,XC鎮和QL鎮樣品中的鎘含量有很大差異,受人類活動的影響較大。從地理位置來看,由于采集住戶的位置較為分散,XC鎮采樣地點的南北跨度最大。由于開礦引起的重金屬污染在土壤介質中分布不均勻,在局部地區土壤污染可能更為嚴重,因此樣品的污染差異較大。研究區以平原和丘陵地區為主,主要土壤為紅壤、黃壤、河流沖積土和紫紅色巖系發育土壤。不同土壤母質類型會影響重金屬的含量及遷移轉化[34],鈣質紫色砂頁巖、石灰巖和河流沖積物發育的土壤中鎘的含量較其他母質發育的土壤高[35]。通過對超標土壤采樣點位置分析發現,XC鎮最北部存在鎘超標點位,原因是此處存在豐富的紫色頁巖,除人為開礦因素外,也受到自然因素影響。XC鎮河流下游處也存在高污染點位,是由于該鎮某礦區位于河岸處,礦區冶煉的污水大部分排入河流,大量鎘元素經污水灌溉等方式進入當地農田。其次,采礦過程中產生大量廢渣,其中的鎘重金屬經過雨水沖刷淋溶等作用進入到農田土壤中,因此加重了重金屬的異常遷移[36]。QL鎮整體土壤鎘超標率較低,但該鎮西北部仍存在高污染點位。QL鎮的高污染點位主要位于該鎮礦區周圍,是該鎮所有采樣點中距離礦區最近的采樣點。劉碩等[37]對龍口礦區附近的土壤重金屬特征進行分析,同樣發現當地空間分布呈現礦區周圍最高,其他部位含量較低的特征,當地土壤鎘污染主要來源于工業活動。此外,研究區農業種植規模較大,大范圍施用化學肥料[38]也會造成當地農田鎘累積,尤其是磷肥的施用。王珂等[39]長期對小麥和水稻施用磷肥進行試驗,結果發現長期施肥土壤有效鎘含量明顯高于對照組。

表5 3鎮不同人群大米鎘日均攝入量(ADD)及健康風險指數(HQ)Table 5 Average rice cadmium intake(ADD)and health risk index(HQ)of different populations in three towns

表6 3鎮不同人群食用臍橙鎘日均攝入量(ADD)及健康風險指數(HQ)Table 6 Cadmium daily intake(ADD)and health risk index(HQ)of navel orange consumed by different population in three towns
通過分析可得3鎮的自產大米均出現鎘含量超標現象,大米鎘污染程度依次是XC鎮、CJ鎮和QL鎮,3鎮鎘含量均值存在顯著性差異(P<0.05)。3鎮所采集的大米樣品變異系數均較高,推測是由于入戶采集大米樣本的位置較為分散,而當地土壤鎘污染程度也存在一定差異。根據《食品安全國家標準食品中污染物限量》(GB 2762—2017)中的大米鎘含量限值規定,對研究區采集的超標大米和當地土壤點位污染程度進行對應分析。XC鎮的大米鎘超標率最高,為48.57%。對3個鎮超標大米以及采集處的土樣進行對應分析,結果見表7。整體看來,鎘超標大米采集處對應的土壤樣品普遍呈現較高的鎘污染率,QL鎮超標大米對應的土壤樣品污染率達到了100%,土樣鎘含量均值達到0.901 mg·kg-1。3鎮未超標的大米中鎘含量均低于0.1 mg·kg-1,對應的土壤鎘含量均低于0.3 mg·kg-1。因此研究區當地的土壤鎘污染狀況一定程度上影響了當地自產大米的鎘含量。除去因當地礦區、農業活動等影響導致土壤中的鎘含量整體較高外,大米鎘含量另一方面也與其對重金屬具有較強的富集性有關。和一般作物相比,水稻對重金屬具有較強的富集能力,有研究表明稻米鎘的超標率達到28.4%[40]。土壤環境的不同也會影響稻米對鎘的吸收[41],例如土壤類型、有機質、土壤pH等影響因素[42-43]。相比大米,臍橙中的鎘含量普遍較低,這是由于臍橙對鎘的富集性不強。臍橙在生長過程中,果肉部分對重金屬的富集能力比樹根低3~4個數量級[44],而通過本研究也得出了轉運系數在0.012~0.061,和大米、蔬菜等作物相比,富集能力較差。

表7 研究區大米鎘超標情況與土壤樣品污染率Table 7 Cadmium in rice and soil contamination rate in the study area
整體來看,研究區所產大米鎘含量超標率較高,尤其是XC、CJ兩鎮,HQ均值都大于1,75%暴露位點處HQ在1~6,故食用自產大米可能對當地少部分人群產生高的慢性健康風險,需要采取措施干預。采用特定試劑淋洗土壤可以降低大米中鎘含量,但成本高,負面效應難以評估。而食用鎘含量達標的市售大米可以很大程度降低HQ,結合飲食結構的微調,適當降低飲食中大米攝入量,有望控制HQ在1以內。在相同的鎘污染區種植出的臍橙鎘含量很低,遠低于水果鎘含量限值0.05 mg·kg-1。因此,建議當地改變土地利用方式,鎘污染較重地區不種水稻,人群飲食用市售大米代替自產大米,可以滿足降低研究區居民飲食鎘暴露健康風險的需要。根據研究區所在省份2015年統計年鑒,研究區所在省的農作物主要有糧食作物(谷物、豆類、薯類)、油料、棉花、蔬菜及食用菌、瓜果類等。對研究區所在省2009—2015年7年的水果產量、種植面積數據進行分析,7年中,柑橘種植面積穩占水果總種植面積的80%左右,柑橘產量連續7年穩占水果產量的60%左右。若研究區在高風險水稻種植區改種臍橙,種植模式、種植人員、臍橙樹苗品種、施用肥料種類、農藥施用量、氣候狀況、營銷路徑等諸多因素都會影響臍橙的種植成本和收益,改種臍橙的成本和收益并不固定。按照該縣2015年國民經濟和社會發展統計公報,臍橙種植面積1 677 hm2,產量 21 025 t,可計算出產量均值為 12.54 t·hm-2。研究區所在縣人民政府網站2017年農業經濟運行情況分析中,臍橙訂購價為5.0元·kg-1左右,按照產量平均值計算,種1 hm2臍橙大約可以收獲62 388元,該值建立在平均產量基礎上,實際產業化種植每公頃產值應該要高于此值。種臍橙第一年投入最多,包含種苗費、種植費用、管理費用,以后每年僅管理費用,直到掛果后開始獲利,前3~4年虧本,為了改善當地農民健康狀況,需要政府采取一定補貼或其他措施,幫助鎘污染區農民順利過渡為果農。鎘污染區改種臍橙還要考慮市場需求,避免市場飽和,增加臍橙售賣途徑,使得當地居民改種臍橙后,降低鎘暴露健康風險的同時可以改善生活水平。
(1)研究區3鎮土壤均存在不同程度的鎘污染,土壤鎘濃度范圍在0.078~1.40 mg·kg-1,其中XC鎮整體最嚴重。地累積指數評價顯示,在采集的135個土壤樣品中,93個樣品受到了不同程度的污染,占總樣品數的68.9%,污染樣品中主要是輕度和中度污染。
(2)研究區3鎮的自產大米鎘含量均存在超標,XC、CJ、QL 3鎮的米鎘超標率分別為48.57%、34.48%、8.82%,XC鎮的米鎘污染情況最嚴重。經計算XC、CJ兩鎮不同年齡階段食用自產大米的危害商數(HQ)遠大于1,故健康風險較大。而所產臍橙果肉中鎘含量很低,食用臍橙果肉對人體產生的健康風險小,HQ遠小于1。同時臍橙果肉對金屬鎘的富集系數較小,相比蔬菜、谷物等,是一種適合在鎘污染嚴重地區種植的作物。
(3)研究區獨特的氣候和土壤條件為改種臍橙提供了便利的條件,臍橙是一種很好的經濟作物,在世界最大鎢礦附近的重金屬污染土壤適當推廣“水改旱”,改種臍橙,是解決當地居民膳食鎘暴露健康風險的有效途徑。