西安市周边河流沿岸种植小麦中重金属污染调查

费勇山 马金龙 秦国富 马超锋 管蓉

摘 要：为了解西安市周边河流沿岸种植小麦中重金属污染的状况，对西安市境内灞河、沣河和渭河沿岸种植的小麦调研抽检，用电感耦合等离子体质谱测定方法对样品进行检测，用方差分析进行评价。结果显示：三条河流沿岸小麦中As、Pb、Mn、Ni元素的含量有明显不同，Cr、Cu、Zn、Cd、Se元素的含量相同，且As、Pb、Cu、Zn、Mn、Ni含量较高。建议加强对本地区河流沿岸种植小麦中重金属元素的监测，进一步查找引起其异常的原因，尽快建立相应完整的粮食金属元素评价标准。

关键词：河流;小麥;重金属;污染

小麦是西安市当地居民的主要食物。近多年，由于经济的快速发展造成各种自然因素和人为因素导致的重金属元素污染愈加严重[1-5]。各种金属元素会通过各种方式蓄积在农作物中，并且通过食物链对人类健康造成严重威胁[6-9]。目前，尚无人研究西安市周边河流沿岸小麦中重金属污染状况。因此，笔者以西安市境内的灞河、沣河和渭河沿岸小麦为研究对象，对小麦中的重金属元素汞、铬、铜、锌、砷、镉、铅、锰、镍、硒（Hg、Cr、Cu、Zn、As、Cd、Pb、Mn、Ni、Se）10种元素含量进行调查分析，为当地食品安全监管提供科学依据。由于砷和硒是非金属，它的毒性以及某些性质与重金属相似，所以将其列入重金属污染物范围内[10-11]。

1 材料和方法

1.1 采样点的设置及样品采集

采样点的设置充分考虑样品在本地具有代表性和典型性，能反映出此类食品的卫生质量状况。联庄村、张西村分别是渭河西安段上游与眉县交界处及下游与渭南交界的村落。故而渭河沿岸采样点以联庄村为起点，张西村为终点，每5～10km设1个采样点，共17个点，样品编号为W1～W17。

灞河与沣河分别起始于玉山镇和西留堡村附近，且由于城市化建设，西渠村与东马坊村是灞河下游和沣河下游符合采样的最后一个村落;故灞河沿岸采样点以玉山镇为起点，西渠村为终点，每3～5km设1个采样点，共10个点，样品编号为B1～B10。沣河沿岸采样点以西留堡村为起点，东马坊村为终点，每3～5km设1个采样点，共8个点，样品编号为F1～F8。采样点均设在非主干道路旁，离路100m以上，距河岸不超过2km，每个采样点以梅花法布点法采样，混匀后编号、记录采样点周围环境。2016年6月底按计划采样，并将小麦样品样带回置于阴凉避光处保存。

1.2 样品处理及测定

小麦样品晾干脱壳，不去麸，直接粉碎。将粉碎样品每份称取0.2～0.5g，使用默克公司浓度65%硝酸消化12h。将消化后样品于消解罐中并放入微波炉消解系统，微波消解45min（微波消解第一道程序：800W，5min上升时间至120℃，持续2min，第二道程序：800W，4min上升时间至16℃，持续3min，第三道程序：800W，4min上升时间至18℃，持续15min）。消解完全后自然冷却，以100℃电热板赶酸12h，用离心管定容15mL加入仪器中检测。

试验方法采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定方法进行检测，实验室仪器采用的是Thermo Fisher公司的ICAPQ型号的ICPMS（表1）。每批样品做1个平行空白，重复3次检测，全程采用空白样品进行对照，用以验证数据的准确性。使用ccuStandard公司产品的多元素标液，包含铝、锰、铜、砷、硒、镉、铅、钼、镍、锑、铍、铊、铬、钴、钒、锌、钼和铀元素。方法的检出限：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 讨论

从检测结果可知，西安市境内沣河、灞河、渭河沿岸小麦中重金属元素As、Pb、Cu、Zn、Mn、Ni含量较高。由于As及其化合物是化工生产中的常用原料，用含As废水灌溉可能造成农作物的As污染[12]。而且As在农药中的用途所占比例最大，使用含As的农药，可引起As在土壤中的积累，从而直接影响粮食和蔬菜中As的含量[13-14]。农业使用的化肥过磷酸盐中含有较多的重金属As，氮肥中Pb含量较高，生产农用塑料薄膜用的热稳定剂中含有Pb，在大量使用塑料大棚和地膜过程中都可以造成污染[15-18]。

在现场调查中了解到，为了提高效益，河流附近许多区域的粮食是用工业废水灌溉，用城市清理的污泥做肥料。城市回用水中含有一定的营养成分，氮磷的含量较高，这些营养成分可以被植物利用，对植物的生长起到促进作用。有研究表明，回用水灌溉小麦、玉米、大豆、棉花等作物平均增产7.9%[19]。Carr等[20]研究表明，回用水灌溉农田可以增加土壤中农作物所必须的钾、镁、硫酸盐等无机营养成分，利于作物生长，但回用水中的重金属及其其他污染物通过灌溉也可能对农作物的有毒物质的含量及其品质造成影响。Smith等[21]对再生水灌溉的研究表明，在50～100年之间，土壤中重金属水平极有可能达到现今的环境阈值，且重金属的长期累积对植物的不利影响不能忽略。以上因素可能是造成河流沿岸小麦中重金属元素As、Pb污染的原因。

目前粮食作物中对Cu、Zn、Mn、Ni元素含量尚无明确的限制，虽然Mn、Ni是人体必需的元素，但过量Mn、Ni元素进入体内会对人体造成危害。尤其是Mn元素不能被生物降解，只能在环境中发生各种形态之间的转化，造成的污染消除很困难，所以其含量远超出正常值是不正常的，应当引起关注[21-23]。河流沿岸小麦中Cu、Zn元素含量较高，但Cu对人体的潜在毒性很轻，只有当摄入量大大超过了正常值时，方会引起胃肠紊乱等不良反应。研究表明，当成年男子和女子每天摄入量分别超过 12mg和 10mg时，会对人体生物化学过程产生轻微的影响[24]。相反它却是人体健康不可缺少的元素，世界卫生组织的专家组已作出结论，缺铜的危害远比铜的毒性大得多。除了某些罕见的遗传外，人们主要防止的是缺铜。要充分保证膳食中有足够的铜，以满足身体的需要。对欧美发达国家膳食结构中含铜量的调查结果，已为防止缺铜敲起了警钟[25]。实际上，许多人已在服用含铜片剂来补充营养。Zn也是人体生长发育极重要的微量元素之一，它具有重要的生理功能和营养作用。而且我国大部分地区儿童锌缺乏的发生率都很高[26-27]。可以认为小麦中Cu、Zn元素含量较高对人体影响总体上来说是有益的。

建议加强对本地河流沿岸小麦中重金属元素的监测，进一步查找引起其异常的原因，从根源处了解当地重金属污染情况。尽快建立相应完整的粮食金属元素评价标准。由于条件的限制本文中样品量较少，小麦重金属含量合格率的意义不是特别大，但可作为一定的参考。◇

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