摘 要:目的:了解重慶市大米中鎘的污染狀況,分析大米中鎘的可能來源,為監(jiān)管部門提供數(shù)據(jù)支撐。方法:隨機抽取重慶市大米主產(chǎn)區(qū)縣中12個區(qū)縣開展采樣,共采集大米、稻谷(以糙米計)311批次,大米、稻谷(以糙米計)對應的種植土壤311批次,進行樣品鎘元素含量檢測分析。結(jié)果:311批次大米、稻谷(以糙米計)檢出不合格樣品57批次,總體不合格率達18.3%;311批次稻谷對應種植土壤中鎘含量的中位值和平均值分別為0.150 mg·kg-1和0.282 mg·kg-1。結(jié)論:本研究分析了重慶市各區(qū)縣所產(chǎn)大米(稻谷)及其對應土壤中鎘含量情況,大米受鎘污染較嚴重的區(qū)域主要為礦產(chǎn)資源豐富的區(qū)縣和涉及化工園區(qū)的區(qū)縣,鎘含量較高的種植土壤中生長出的稻谷(以糙米計)鎘含量可能較高,進一步印證了水稻對土壤中重金屬鎘具有較強的富集作用。
關(guān)鍵詞:大米;土壤;鎘含量
Analysis and Study on Cadmium Content in Rice
(Brown Rice) and Planting Soil in Chongqing City
GU Shiwei, HU Yunjun, LIU Ding, ZHENG Qinyue, ZHOU Yanling
(Chongqing Institute of Food and Drug Inspection and Testing, Chongqing 400714, China)
Abstract: Objective: Understand the pollution status of cadmium in rice in Chongqing, analyze the possible sources of cadmium in rice, and provide data support for regulatory authorities. Method: Randomly select 12 counties from the main rice producing areas in Chongqing for sampling, including 311 batches of rice and brown rice, as well as 311 batches of corresponding planting soil for rice and brown rice, for cadmium content detection and analysis of the samples. Result: The monitoring and inspection of cadmium in 311 batches of rice and brown rice detected 57 batches of unqualified samples (see Annex
2 for details), with an overall unqualified rate of 18.3%; The median and average values of cadmium content in the soil corresponding to 311 batches of rice were 0.150 mg·kg-1 and 0.282 mg·kg-1, respectively. Conclusion: This study analyzed the content of cadmium in rice and its corresponding soil produced in various districts and counties of Chongqing. The areas with severe cadmium pollution in rice are mainly those with abundant mineral resources and those involving chemical industrial parks. It indicates that the cadmium content in brown rice grown in planting soil with high cadmium content may be higher, This further confirms that rice has a strong enrichment effect on heavy metal cadmium in soil.
Keywords: rice; soil; cadmium content
鎘(Cadmium,Cd)廣泛存在于自然界中,是人體非必需的重金屬元素。鎘可在生物體內(nèi)富集,通過食物鏈進入人體并引起慢性中毒。鎘在體內(nèi)的半衰期長達20~40年[1]。機體中鎘積累到一定程度后,會引起腎臟和骨的病變,甚至還具有一定的致突變、致癌、致畸作用。據(jù)統(tǒng)計,我國鎘污染農(nóng)田面積達到28.0萬hm2,年產(chǎn)鎘超標農(nóng)產(chǎn)品數(shù)量超過150萬t,稻田鎘污染情況日趨嚴重[2]。大氣降塵、污水灌溉、污泥農(nóng)用及農(nóng)業(yè)施肥已成為稻米鎘污染的主要污染源。環(huán)境中的鎘進入農(nóng)業(yè)環(huán)境后,被水稻植株吸收并向上遷移,富集在稻米中,從而造成稻米鎘污染[3]。大米作為我國南方地區(qū)居民的主食,與人們的生活息息相關(guān)?!版k大米”是人體通過膳食攝入鎘的主要來源之一。為保證人們的飲食安全,《食品安全國家標準 食品中污染物限量》(GB 2762—2022)規(guī)定大米、稻米(以糙米計)中鎘的限量為0.2 mg·kg-1[4],與歐盟標準一致,低于聯(lián)合國食品準則委員會的限量值0.4 mg·kg-1。為了解重慶市大米中鎘的污染狀況,評價鎘在重慶市的分布特征及暴露水平,本研究針對大米中鎘污染情況開展采樣檢測,確定風險分布范圍;通過稻谷種植土壤中鎘污染狀況調(diào)查,分析大米中鎘的可能來源,為監(jiān)管部門風險預警、風險排查及科學監(jiān)管提供數(shù)據(jù)支撐。
1 材料與方法
1.1 樣品來源
本次研究共完成622批次的采樣檢驗任務,其中大米、稻谷(以糙米計)311批次,大米、稻谷(以糙米計)對應的種植土壤311批次。采樣的區(qū)縣分別為G區(qū)、E區(qū)、D縣等12個區(qū)縣,涉及被采樣單位300余家,稻谷及其種植土壤采樣分布詳見表1。
1.2 試劑與儀器
ICAPQ電感耦合等離子體質(zhì)譜儀,賽默飛;PE 900T原子吸收光度計;MARS6微波消解儀,CEM;超純水機,密理博;萬分之一電子天平,賽多利斯。
硝酸,默克;鹽酸,川東化工;氫氟酸,川東化工;鎘單元素標準溶液,中國計量科學研究院。
1.3 樣品預處理
樣品混合均勻后,稱取0.2~0.5 g試樣至消解管中,大米中加入9 mL濃硝酸,土壤中加入6 mL濃硝酸、3 mL濃鹽酸、2 mL氫氟酸[5],進行微波消解。樣液趕酸后加一級水定容至25 mL,混勻備測,同時做空白試驗。
1.4 實驗方法
參照《食品安全國家標準 食品中鎘的測定》(GB 5009.15—2023)[6],大米、稻谷(以糙米計)試樣經(jīng)消解后,注入樣品消化液,于石墨爐原子吸收分光光度計中測定,在一定濃度范圍內(nèi),其吸光度值與鎘含量成正比,采用標準曲線法定量。土壤試樣經(jīng)消解后,由電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測定,以元素特定質(zhì)量數(shù)(質(zhì)荷比,m/z)定性,采用內(nèi)標法檢測,待測元素質(zhì)譜信號與待測元素的濃度成正比,進行定量分析[5]。
2 結(jié)果與分析
2.1 線性回歸方程和相關(guān)性
按儀器操作規(guī)程,將儀器調(diào)至最佳狀態(tài),分別測定校準曲線系列溶液、空白溶液和樣品溶液。原子吸收分光光度計線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)分別為Y=30.410 23X+0.000 55,R2=0.999 840;電感耦合等離子體質(zhì)譜儀線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)分別為Y=2 591.840 4X+78.309 2,R2=0.999 6。
2.2 稻谷中鎘含量檢測結(jié)果
世界各國和組織均對大米中鎘含量進行了限量規(guī)定。澳大利亞、新西蘭、俄羅斯等規(guī)定大米中鎘的限量為0.1 mg·kg-1;《食品安全國家標準 食品中污染物限量》(GB 2762—2022)規(guī)定大米、稻谷(以糙米計)中鎘的限量為0.2 mg·kg-1,與歐盟、韓國一致;國際食品法典委員會(Codex Alimentarius Commission,CAC)、日本、泰國、越南規(guī)定大米中鎘的限量為0.4 mg·kg-1。依據(jù)國標、歐盟標準、CAC對大米中鎘的限量要求,對本次監(jiān)測檢驗數(shù)據(jù)進行了對比分析,詳見表2。
本次共完成311批次大米、稻谷(以糙米計)的檢驗,檢出不合格樣品57批次,總體合格率為81.7%,總體不合格率達18.3%。由表2可知,合格率最低的是K區(qū),其次依次是C區(qū)、H區(qū)、E區(qū)、D縣、A區(qū)和F區(qū),其合格率均低于總體合格率;而高于總體合格率的區(qū)縣分別為J區(qū)、G區(qū)、B區(qū)、L區(qū)和I區(qū)5個區(qū)縣。大米受鎘污染較嚴重的區(qū)域主要為礦產(chǎn)資源豐富的區(qū)縣(如K區(qū)、D縣、G區(qū)和I區(qū))、涉及化工園區(qū)的區(qū)縣(如F區(qū)、E區(qū)和A區(qū))。此次測得稻谷(以糙米計)中鎘含量的中位值為0.051 mg·kg-1,平均值為0.116 mg·kg-1。
2.3 土壤中鎘含量監(jiān)測結(jié)果
共完成311批次稻谷對應種植土壤中鎘含量的檢驗(土壤采樣涉及的區(qū)縣同上)。來自12個區(qū)縣的種植土壤中鎘含量的中位值和平均值分別為0.150 mg·kg-1和0.282 mg·kg-1。
依據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風險管控標準(試行)》(GB 15618—2018)[7],土壤可依照農(nóng)用地土壤污染風險篩選值和農(nóng)用地土壤污染管制值劃分為3段。①土壤中鎘含量低于0.6 mg·kg-1,這類土壤對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、農(nóng)作物生長、土壤生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的風險低,一般情況下可忽略。②土壤中鎘含量在0.6~3.0 mg·kg-1,這類土壤對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、農(nóng)作物生長、土壤生態(tài)環(huán)境可能存在風險。③土壤中鎘含量大于3.0 mg·kg-1,這類土壤污染風險高,所產(chǎn)食用農(nóng)產(chǎn)品不符合質(zhì)量安全標準。因此,種植稻谷的土壤中鎘含量應≤0.60 mg·kg-1。經(jīng)檢測,鎘含量超過0.60 mg·kg-1的種植土壤[簡記為:種植土壤(R>0.60 mg·kg-1)]共36批次,占種植土壤總批次(311)的11.6%。按占比從大到小的順序,種植土壤(R>0.60 mg·kg-1)依次分布于E區(qū)(22.2%)、K區(qū)(20.0%)、D縣(17.9%)、I區(qū)(17.9%)、G區(qū)(15.4%)、F區(qū)(12.5%)和A區(qū)(10.7%)等區(qū)縣。
2.4 稻谷與對應種植土壤中鎘含量比對分析
依據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風險管控標準》(GB 15618—2018),當種植土壤中鎘含量超過0.60 mg·kg-1時,土壤就不適用于種植水稻。通過SPSS 19.0統(tǒng)計軟件對本次專項監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,并采用Pearson相關(guān)性分析討論大米(稻谷)鎘含量與種植土壤鎘含量、稻谷(以糙米計)不合格率以及種植土壤(R>0.60 mg·kg-1)占比之間的關(guān)系,詳見表3。
稻米(以糙米計)鎘含量與稻谷(以糙米計)不合格率之間具有極顯著的相關(guān)性(P<0.01),相關(guān)系數(shù)為0.767。同時,稻米(以糙米計)鎘含量與種植土壤鎘含量、種植土壤(R>0.60 mg·kg-1)占比之間也具有極顯著的相關(guān)性(P<0.01),相關(guān)系數(shù)分別為0.743和0.757,表明鎘含量較高的種植土壤中生長出的稻谷(以糙米計)鎘含量可能較高,與相關(guān)研究[8]的結(jié)論一致。種植土壤鎘含量與稻谷(以糙米計)不合格率、種植土壤(R>0.60 mg·kg-1)占比之間具有極顯著的相關(guān)性(P<0.01),相關(guān)系數(shù)分別為0.829和0.851。稻谷(以糙米計)不合格率與種植土壤(R>0.60 mg·kg-1)占比之間具有極顯著的相關(guān)性(P<0.01),相關(guān)系數(shù)達0.875,表明種植土壤(R>0.60 mg·kg-1)占比越大,從該土壤上種植出的稻谷(以糙米計)不合格率越高,即稻米(以糙米計)中鎘含量相對較高。進一步印證了水稻對土壤中重金屬鎘具有較強的富集作用。
3 結(jié)論
本次采樣檢測分析工作很好地反映了重慶市各區(qū)縣所產(chǎn)大米(稻谷)及其對應土壤中鎘含量情況,大米受鎘污染較嚴重的區(qū)域主要為礦產(chǎn)資源豐富的區(qū)縣和涉及化工園區(qū)的區(qū)縣,同時發(fā)現(xiàn)鎘含量較高的種植土壤中生長出的稻谷(以糙米計)鎘含量可能較高,進一步印證了水稻對土壤中重金屬鎘具有較強的富集作用。建議加強對鎘污染區(qū)縣地產(chǎn)大米企業(yè)原材料及成品的監(jiān)管力度。
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基金項目:重慶市大米(稻谷)及種植土壤中鎘含量專項監(jiān)測(渝科委發(fā)(2016)159號)。
作者簡介:辜世偉(1983—),男,重慶人,本科,高級工程師。研究方向:食品、食品添加劑中無機分析檢測。