羅玉梅　馬子嬌　趙鑫　李星語　李歡樂　朱娜　劉利

摘 要 為分析黃河包頭段農(nóng)作物中重金屬含量及食用風(fēng)險，于2022年對黃河濕地周邊農(nóng)田所產(chǎn)高粱（Sorghum bicolor）中重金屬As、Cd、Cu、Pb、Cr含量進(jìn)行分析，并根據(jù)每周可耐受攝入量（PTWI）評估其食用安全性。結(jié)果表明，所有測試樣品的各重金屬含量平均值均小于《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）規(guī)定的最低限量；高粱中Cu、Pb、Cd、Cr、As的每周攝入量占PTWI（成人）的比例分別為0.026%、3.589%、14.245%、2.985%、31.347%，其中Cu、Pb、Cr食用安全性較高，風(fēng)險較小，As的食用安全性較低。

關(guān)鍵詞 高粱；重金屬；食用風(fēng)險評估

中圖分類號：X53 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.08.002

包頭市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)西部，是內(nèi)蒙古自治區(qū)最大的制造業(yè)城市，也是我國西北地區(qū)重工業(yè)基地之一。目前，包頭市發(fā)展了許多優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，如機(jī)械制造、鋼鐵、有色冶金、石油化工和高新科技等。包頭市環(huán)境質(zhì)量受工業(yè)污染和煤煙類環(huán)境污染影響，以各種形式排放的重金屬對周圍環(huán)境威脅巨大[1]。重金屬可以以各種形態(tài)發(fā)生遷移，不同的化學(xué)形態(tài)下，其遷移的機(jī)制和毒害程度有所不同。隨著礦產(chǎn)資源的開發(fā)和環(huán)境污染的多樣化，大量的重金屬元素釋放進(jìn)入環(huán)境造成了嚴(yán)重的土壤和水體污染，并直接導(dǎo)致農(nóng)作物重金屬元素含量升高[2]。隨著生活水平的提高，人們對農(nóng)產(chǎn)品的污染通過食物鏈傳遞給人體造成危害的認(rèn)識加深，對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的要求也日漸提高。目前，對重金屬的環(huán)境影響及食用風(fēng)險進(jìn)行研究已成為一個令人矚目的新領(lǐng)域，農(nóng)作物的重金屬污染問題因其嚴(yán)重威脅著消費者們的身體健康而廣受關(guān)注[3]。

隨著包頭市重工業(yè)的快速發(fā)展，環(huán)境污染問題日益凸顯，如污水排海、霧霾嚴(yán)重等。特別是耕地中重金屬含量提高，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品中重金屬含量提高。少量的重金屬對植株的生長發(fā)育和人的健康就會有很大的影響，當(dāng)其含量超過一定限度時，將會對人體產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，因為重金屬會在人的身體中富集，而且難代謝。重金屬污染對生態(tài)環(huán)境的影響也很大，因此已經(jīng)引起世界各國科學(xué)家的高度重視，解決這個問題已迫在眉睫[4]。每年都有大量廢水排到黃河中，對黃河水造成污染，而包頭市農(nóng)民引黃河水澆灌，使得農(nóng)田土壤中的重金屬逐年累積[5]。農(nóng)田土壤中的重金屬可通過高粱等農(nóng)作物進(jìn)入人體并影響健康[6]。因此，選擇高粱作為研究對象評價當(dāng)?shù)厝巳猴嬍车慕】碉L(fēng)險，對保護(hù)當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)環(huán)境和保障居民飲食健康具有極其重要的意義。選取黃河包頭段地區(qū)的高粱進(jìn)行研究，分析高粱中重金屬的來源，使用電感耦合等離子體輻射光譜儀（ICP-OES）測定元素含量，并采用每周可耐受攝入量（Provisional Tolerable Weekly Intake，PTWI）評估其食用安全性，為黃河濕地周邊農(nóng)田重金屬防治提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 選材介紹

重金屬通過土壤-農(nóng)作物-人的方式遷移至人體內(nèi)，農(nóng)作物是重金屬進(jìn)入人體的重要途徑，因此農(nóng)作物的重金屬含量直接影響居民的身體健康。高粱是禾本科一年生草本植物，稈較粗壯，直立，基部節(jié)上有支撐根；葉鞘無毛或稍有白粉，葉舌硬膜質(zhì)，先端圓，邊緣有纖毛；圓錐花序疏松，主軸裸露，總梗直立或微彎曲。高粱喜溫、喜光，并且有一定的耐高溫特性。高粱可以用來釀酒，以曲類、酒母為糖化發(fā)酵劑，經(jīng)蒸煮、糖化、發(fā)酵、釀造可制成高粱酒，而原產(chǎn)地高粱的品質(zhì)將直接影響其系列酒的品質(zhì)。高粱中Cd、Pd等重金屬含量超過國家食品限量標(biāo)準(zhǔn)時，將對酒質(zhì)量產(chǎn)生很大影響，酒中Cu、Zn等元素含量較高，會影響酒的口感，甚至不宜飲用，如當(dāng)銅離子大量進(jìn)入酒中會引起銅破敗病，使酒產(chǎn)生渾濁或沉淀等現(xiàn)象。

1.2 樣品處理

高粱樣品用蒸餾水清洗干凈，75 ℃下烘干至恒重。取出后，保存于密封袋中備用。接著用10 mL移液管移取酸，120 ℃加熱30 min，140 ℃加熱30 min，160 ℃加熱1 h，加熱過程要隨時震蕩消解管，消解至淡綠色，清澈透明。先取10 mL的冷藏管編號（測樣元素，地點-樣品-編號，時間），另加一組冷藏管編號，用來裝過濾后的樣品溶液。

稱取2.5 g硫脲、1.5 g抗壞血酸，溶解后容量瓶定容至50 mL。待消解后的溶液冷卻后，將樣品倒入冷藏管。消解管用5%HCl潤洗3次，加入1 mL硫脲抗壞血酸溶液，用5%HCl定容至10 mL。

將以上樣品裝入密封袋中，寫好標(biāo)簽備用。將烘烤后的試樣用研缽研磨至粉末狀，裝入干凈的樣品袋中稱重并標(biāo)記。稱取0.2 g（精確到0.000 1 g），轉(zhuǎn)移到消解管中，加入12 mL混合酸（HNO3與HClO4的體積比為3∶1），進(jìn)行消解。消解至0.5 mL后用2%的硝酸定容至10 mL后待測[7]。

1.3 樣品分析

使用電感耦合等離子體輻射光譜儀（ICP-OES）對樣品中的As、Cd、Cu、Pb、Cr含量進(jìn)行測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)高粱重金屬含量及我國居民每周高粱產(chǎn)品消費量，計算成人每周實際重金屬攝入量，并與PTWI值比較，評價其食用安全性。計算公式為

AWI=Cn×Wc（1）

式中：AWI為成人每周攝入的重金屬含量，mg；Cn為高粱中重金屬的含量，mg·kg-1；Wc為人均每周高粱產(chǎn)品消費量，kg。根據(jù)中國疾病預(yù)防控制中心營養(yǎng)與健康所研究，成年人粗雜糧的每日攝入量為0.099 75 kg。PTWI值的計算公式為

PTWI（成人）=PTWI×成人體質(zhì)量（2）

式中：PTWI為污染物的每周可耐受攝入量，mg·kg-1，Cu、Pb、Cd、Cr、As的數(shù)值分別為3.500 0、0.025 0、0.007 0、0.006 7、0.007 0 mg·kg-1；PTWI（成人）為成人的每周可耐受攝入量，mg；成人體質(zhì)量以70 kg計。采用AWI占PTWI（成人）的百分比對高粱進(jìn)行食用安全性評估，占比越高，食用安全性就越低[8]。

2 結(jié)果與分析

2.1 重金屬含量

如表1所示，包頭市周邊地區(qū)種植的高粱中5種重金屬含量平均值均小于《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）規(guī)定的最低限量。高粱中Cd和Cr的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于限量，Pb和As的含量均超過限量的40%，說明高粱中Pb、As含量相對較高。

2.2 高粱中重金屬食用安全性評價

高粱中重金屬食用安全性評價如表2所示。假定每日攝入的雜糧產(chǎn)品全部為高粱，Cu、Pb、Cr的AWI占PTWI（成人）比例較小，均小于10%，食用安全性較高，風(fēng)險較小。As的AWI占PTWI（成人）比例為31.347%，食用安全性較低。

3 結(jié)論與討論

高粱中5種重金屬含量平均值均低于《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）規(guī)定的最低限量，其中Cd和Cr的含量遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)限量，Pb和As的含量超過國家標(biāo)準(zhǔn)限量的40%。高粱中Pb、As含量相對較高，間接表明包頭市周邊農(nóng)田、灌溉水、空氣中Pb、As污染相對較重。高粱中Cu、Pb、Cd、Cr、As的AWI占PTWI（成人）的比例分別為0.026%、3.589%、14.245%、2.985%、31.347%，其中Cu、Pb、Cr食用安全性較高，風(fēng)險較小，As的食用安全性較低。據(jù)調(diào)查，耕地重金屬污染嚴(yán)重的主要原因在于施肥方式不合理，未能根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況科學(xué)施肥。因此，必須結(jié)合當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，積極推廣重金屬攔截阻斷技術(shù)，向種植戶普及如何合理施用化肥和農(nóng)藥，在提高肥料利用率的同時，減少肥料的施用量，從而確保土地的污染程度在土壤自我凈化能力的可控范圍內(nèi)。

包頭市工業(yè)的快速發(fā)展，造成重金屬污染問題加劇。特別是在河流、土壤中，重金屬殘留量明顯增加，直接影響了農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。農(nóng)產(chǎn)品的生長發(fā)育與其所處的環(huán)境關(guān)系密切，高粱中的重金屬大部分來源于其生長環(huán)境，而生長環(huán)境的土壤重金屬大部分來自成土母質(zhì)、礦山開采、煤油提煉，以及未經(jīng)處理的工業(yè)廢物排放、農(nóng)藥使用和交通污染[9]。為應(yīng)對這一問題，需要采取一系列防范與管理措施。1）劃出農(nóng)田警戒線，嚴(yán)禁在農(nóng)田周圍修建會大量產(chǎn)生污染物的工廠。2）引導(dǎo)農(nóng)戶將蔬菜和糧食基地建在大中城市郊區(qū)，避免在工礦企業(yè)周邊種植。3）鼓勵農(nóng)戶使用生物農(nóng)藥，禁止使用含有重金屬的肥料、農(nóng)藥，以及受污染的水源灌溉農(nóng)作物。4）針對被污染的土地，可以通過調(diào)節(jié)土壤的pH值，施用可以改善土壤質(zhì)量的添加劑，或者通過輪作和間作的方式來減少重金屬含量。5）從科學(xué)攝入的角度，合理選擇和食用農(nóng)產(chǎn)品，以預(yù)防和控制重金屬攝入帶來的健康風(fēng)險。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張花娟.包頭市不同功能區(qū)土壤重金屬分布特征及污染評價[D].包頭：內(nèi)蒙古科技大學(xué)，2015.

[2] 袁慶虹，何作順.重金屬遷移及其對農(nóng)作物影響的研究進(jìn)展[J].職業(yè)與健康，2009，25（24）：2808-2810.

[3] 劉金霞.我國農(nóng)作物的重金屬污染及防治對策[J].農(nóng)村實用技術(shù)，2020（7）：75-76.

[4] 錢雯婕，袁青鋒，王妙星，等.重金屬污染對農(nóng)作物的影響及應(yīng)對措施[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2013（15）：247.

[5] SI W ， LIU J ， CAI L ，et al.Health risks of metals in contaminated farmland soils and spring wheat irrigated with Yellow River Water in Baotou， China[J].etin of mental ination and ogy，2015，94（2）：214–219.

[6] 劉白林.甘肅白銀東大溝流域農(nóng)田土壤重金屬污染現(xiàn)狀及其在土壤—作物—人體系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律[D].蘭州：蘭州大學(xué)，2017.

[7] 傅紅梅，何威.原子熒光技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測中的作用分析[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2021，41（4）：63-65.

[8] 杜冰，孫魯閩，郝文博，等.臺海淺灘漁場不同水產(chǎn)品中重金屬含量與暴露風(fēng)險評價[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2016，35（11）：2049-2058.

[9] 陳夢靜，李艷，徐凱，等.農(nóng)產(chǎn)品中重金屬的來源及對策[J].甘肅農(nóng)業(yè)，2019（3）：45-46.

（責(zé)任編輯：張春雨）

收稿日期：2024-03-11

基金項目：內(nèi)蒙古自治區(qū)研究生科研創(chuàng)新項目（S20210178Z）；包頭師范學(xué)院黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展研究院科研項目（BSYHY202216）；鄂爾多斯遺鷗國家級自然保護(hù)區(qū)生境變化對遺鷗影響及濕地恢復(fù)成效評估項目（30437020）；包頭師范學(xué)院支持地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展項目（2018-10）。

作者簡介：羅玉梅（2003—），在讀本科生。

*為通信作者，E-mail：996581081@qq.com。