關(guān)鍵詞：冬小麥；不同功能區(qū)；農(nóng)田土壤；籽粒；重金屬鎘；風(fēng)險評價

中圖分類號：S512.1 文獻(xiàn)標(biāo)識號：A 文章編號：1001-4942（2025）02-0127-07

鎘（Cd）在環(huán)境中是一種生物毒性高、易積累、不易去除的重金屬污染元素，對植物、動物和人體有較強的毒害作用。鎘在土壤中有很強的化學(xué)活性，生物富集因子高，易被植物根系吸收。土壤中的鎘被作物吸收積累到一定水平時，會影響作物的生理生化和生長發(fā)育過程，不僅會破壞植株體內(nèi)的氧化還原平衡，還會促進(jìn)抗壞血酸分解，并抑制各種功能酶活性，減少作物的營養(yǎng)吸收，造成植株生長遲緩、矮化，最終影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)。重金屬鎘可通過呼吸、皮膚接觸和飲食攝入等途徑進(jìn)入人體，其中重要途徑之一就是經(jīng)食物鏈進(jìn)入人體進(jìn)而危及健康。重金屬鎘主要沉積于人體的肝臟和腎臟，產(chǎn)生一定的免疫抑制，長期攝入鎘污染食品會造成骨質(zhì)疏松軟化、腎損傷、器官衰竭等疾病，嚴(yán)重者會致癌。世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機構(gòu)在2012年將鎘及其化合物列為1類致癌物。

土壤作為生態(tài)環(huán)境的重要組成部分之一，是人類、動物及植物賴以生存的基礎(chǔ)。然而近年來隨著工業(yè)化、城市化和農(nóng)業(yè)集約化的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)耕作過程各種農(nóng)藥和化肥的過量施用，造成土壤環(huán)境污染狀況日趨嚴(yán)重。含重金屬的污染物通過工業(yè)廢水、大氣沉降、污水灌溉、采礦冶煉等途徑進(jìn)入農(nóng)，由于其沉降性和不可逆性對土壤造成巨大的破壞。據(jù)統(tǒng)計目前我國僅鎘污染耕地大約有1.3萬hm²。2014年環(huán)境保護(hù)部和國土資源部發(fā)布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報》顯示，全國土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀，19.4%的耕地土壤受到重金屬的污染，工礦業(yè)和農(nóng)業(yè)等人類活動以及土壤環(huán)境背景值高是導(dǎo)致土壤重金屬含量超標(biāo)的主要因素。從污染物超標(biāo)情況看，重金屬鎘的污染點位超標(biāo)率達(dá)7.0%，在所有無機污染物中最高。一些學(xué)者甚至認(rèn)為鎘污染是中國典型和重要的污染源。

我國是全球最大的小麥生產(chǎn)國和消費國，小麥作為我國主要的糧食作物，其產(chǎn)量占全國糧食總產(chǎn)量的30%左右。土壤重金屬含量關(guān)系到農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全，由重金屬污染引起的糧食和食品安全問題受到廣泛關(guān)注。研究表明，農(nóng)作物植株中重金屬主要來源是其生長的農(nóng)田土壤。土壤中重金屬通過生物富集等作用在小麥籽粒等農(nóng)產(chǎn)品中積累，這些農(nóng)產(chǎn)品的安全問題與人類健康密切相關(guān)。保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)和食品安全的基礎(chǔ)保證，因此，應(yīng)重視農(nóng)田土壤和作物系統(tǒng)中重金屬污染的研究，而評估農(nóng)田土壤和農(nóng)作物中的重金屬對人體的健康風(fēng)險有著極其重要的意義。本研究以《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)》和國家食品安全限量為標(biāo)準(zhǔn)，對河南省北部小麥種植區(qū)域的工業(yè)區(qū)、旅游區(qū)、農(nóng)業(yè)區(qū)及生活區(qū)農(nóng)田土壤和小麥籽粒的鎘含量進(jìn)行調(diào)查分析，并對其污染狀況進(jìn)行綜合評價，以期為當(dāng)?shù)匦←湴踩a(chǎn)和農(nóng)業(yè)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展提供一定科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1小麥籽粒及土壤樣品采集

2021年6月9—15日小麥?zhǔn)斋@季，在河南省北部小麥主要種植區(qū)域的工業(yè)區(qū)、旅游區(qū)、農(nóng)業(yè)區(qū)和生活區(qū)采集樣品，小麥籽粒及對應(yīng)點土壤樣品各99個。

采樣點要求1個樣點控制在一個田塊，整個處理過程避免與含重金屬物品接觸，以保證樣品的代表性與真實性。采集小麥籽粒和土壤樣品按照一對一的方法，即土壤樣品采集小麥穗下根部土壤。樣品采集方法：小麥?zhǔn)斋@期在麥田中采用5點取樣法取0～20cm土層土壤樣品及小麥籽粒樣品，混勻后按照四分法留取土壤樣品200g、小麥籽粒樣品100g作為一個樣點的測試樣品。除去土壤中的秸稈、石塊和枯枝落葉等雜質(zhì)后，將采集的樣品放人聚乙烯樣品袋中，在標(biāo)簽中注明采集時間、地點、編號等信息。采集后盡快郵寄至農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測所測定。

1.2小麥籽粒富集系數(shù)計算

根據(jù)所測小麥籽粒及土壤樣品的鎘含量計算籽粒富集系數(shù)（bio-accumulation factor，BAF），BAF=籽粒重金屬含量／土壤重金屬含量。小麥籽粒的富集系數(shù)基本可以反映出小麥籽粒從土壤中吸收重金屬的難易程度，富集系數(shù)越大，表示小麥籽粒的重金屬富集能力越強，反之，富集系數(shù)越小，則表示小麥籽粒對重金屬的抗污染能力越強。

1.3評價方法和標(biāo)準(zhǔn)

測定土壤重金屬含量的同時測定土壤pH值，結(jié)果表明本研究區(qū)域土壤pH值均大于7.5。采用《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618—2018）中的農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險篩選值和管制值作為依據(jù)：小麥籽粒重金屬鎘污染評價以《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》（GB 2762—2017）為標(biāo)準(zhǔn)。采用單因子污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法對小麥進(jìn)行重金屬污染風(fēng)險評價。

2.2不同功能區(qū)農(nóng)田土壤重金屬鎘與小麥籽粒重金屬鎘之間的相關(guān)關(guān)系

將采集到的小麥籽粒重金屬鎘與土壤重金屬鎘含量進(jìn)行線性回歸分析。由圖1可以看出，采樣區(qū)域內(nèi)小麥籽粒重金屬鎘含量與土壤重金屬鎘含量呈正相關(guān)關(guān)系。工業(yè)區(qū)和生活區(qū)小麥籽粒鎘含量與土壤鎘含量的相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平（Plt;0.01），相關(guān)系數(shù)分別為0.582**（n=35）和0.938**（n=13）；旅游區(qū)和農(nóng)業(yè)區(qū)小麥籽粒鎘與土壤鎘含量的相關(guān)性不顯著，相關(guān)系數(shù)分別為0.346（n=31）和0.129（n=20）。

2.3不同功能區(qū)農(nóng)田采樣區(qū)小麥籽粒重金屬鎘污染指數(shù)

由表2看出，生活區(qū)小麥籽粒鎘污染指數(shù)均值和變異系數(shù)最高，工業(yè)區(qū)和旅游區(qū)次之，農(nóng)業(yè)區(qū)最低。各區(qū)域內(nèi)小麥籽粒單因子污染指數(shù)平均值均低于標(biāo)準(zhǔn)值，表明小麥籽粒均未受鎘污染。農(nóng)業(yè)區(qū)為鎘污染指數(shù)最低的區(qū)域，工業(yè)區(qū)和生活區(qū)個別地塊小麥籽粒鎘為輕度污染。綜合污染指數(shù)評價結(jié)果顯示，農(nóng)業(yè)區(qū)小麥籽粒未受鎘污染：旅游區(qū)小麥籽粒鎘綜合污染指數(shù)達(dá)警戒水平：工業(yè)區(qū)和生活區(qū)小麥籽粒鎘為輕度污染。

不同區(qū)域土壤重金屬背景值的差異會影響作物從土壤中吸收富集重金屬的能力。調(diào)查結(jié)果顯示，生活區(qū)農(nóng)田土壤鎘富集系數(shù)均值最高，工業(yè)區(qū)和旅游區(qū)次之，農(nóng)業(yè)區(qū)最低。將取樣點小麥籽粒鎘含量和對應(yīng)點土壤鎘含量進(jìn)行線性回歸分析，結(jié)果顯示工業(yè)區(qū)（n=35）和生活區(qū)（n=13）均達(dá)到極顯著相關(guān)，旅游區(qū)（n=31）和農(nóng)業(yè)區(qū)（n=20）相關(guān)性均不顯著。分析各區(qū)域小麥籽粒鎘單因子和綜合污染指數(shù)發(fā)現(xiàn)，生活區(qū)取樣小麥籽粒鎘含量變異系數(shù)（74.20%）最大，重金屬鎘單因子污染指數(shù)最大值為1.71，綜合污染指數(shù)為輕度污染。工業(yè)區(qū)（0.517）和旅游區(qū)（0.510）小麥籽粒鎘單因子污染指數(shù)均值接近，工業(yè)區(qū)綜合污染指數(shù)為輕度污染，旅游區(qū)綜合污染評價為警戒水平。農(nóng)業(yè)區(qū)取樣小麥籽粒鎘含量變異系數(shù)（23.93%）最低，單因子污染和綜合污染評價均為未受重金屬鎘污染。綜合比較，農(nóng)業(yè)區(qū)的小麥生態(tài)種植環(huán)境最好，生活區(qū)的小麥種植生態(tài)環(huán)境最差。分析其原因，主要是小麥吸收重金屬會受到多種因素的影響，田間環(huán)境比較復(fù)雜，如土壤性質(zhì)、pH值、有機質(zhì)含量、灌溉、施肥等多種因素均會影響植株對重金屬的吸收，但是也有可能是取樣點小麥土壤中鎘背景值本身就存在差異。

小麥?zhǔn)呛幽鲜≈饕Z食作物之一，本研究主要針對河南省北部不同功能區(qū)農(nóng)田小麥籽粒鎘含量總體污染狀況進(jìn)行分析評價，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域整體生態(tài)環(huán)境適合小麥種植生長，其中農(nóng)業(yè)區(qū)的農(nóng)田土壤環(huán)境最好，小麥籽粒重金屬鎘含量均在食品中污染物限量值標(biāo)準(zhǔn)以下。有研究發(fā)現(xiàn)，小麥屬于耐鎘能力較強的作物，但品種之間鎘積累具有較大的差異。陳亞茹等采用重金屬污染田原位篩選方式研究發(fā)現(xiàn)，261份小麥微核心種質(zhì)的籽粒中重金屬鎘含量具有一定的差異性。作物對重金屬吸收和轉(zhuǎn)運差異的原因，一方面可能是品種的遺傳特性造成的基因型差異，另一方面可能是栽培措施的影響。高巍等采用盆栽試驗對不同品種小麥?zhǔn)┘右欢舛忍荻鹊逆k，發(fā)現(xiàn)在重金屬鎘輕度污染的土壤中種植小麥時不必過分區(qū)別品種，在重金屬鎘中重度污染的土壤種植鎘吸收轉(zhuǎn)運低的小麥品種可以有效抑制土壤中鎘向植株的轉(zhuǎn)移。有研究表明，選擇合適的重金屬低積累小麥品種，重金屬污染的農(nóng)田也能產(chǎn)出安全的產(chǎn)品，因而在重金屬污染農(nóng)田篩選種植適宜的低積累小麥品種具有一定的現(xiàn)實意義。重金屬低積累的特性將元素阻止在體外或者將其轉(zhuǎn)移積累至非可食用的部分，這種方式不僅成本低且容易推廣。

綜上所述，依據(jù)重金屬鎘土壤污染狀況，利用不同小麥品種對重金屬鎘的吸收特性，調(diào)整種植品種結(jié)構(gòu)，制定適宜的耕地治理方案，強化環(huán)境管理，減少污染物通過食物鏈對人體健康的危害，保證小麥的質(zhì)量和食用安全性是未來我們工作的重點。

4結(jié)論

本研究區(qū)域內(nèi)農(nóng)田土壤鎘含量范圍為0.13～1.23mg·kg^-1，其對應(yīng)小麥籽粒鎘含量范圍為0.01～0.17mg·kg^-1。對樣品進(jìn)行重金屬鎘吸收和富集相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，小麥籽粒重金屬鎘含量與土壤重金屬鎘含量呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，富集系數(shù)范圍為0.05～0.33。對不同功能區(qū)小麥籽粒進(jìn)行污染指數(shù)評價，結(jié)果表明農(nóng)業(yè)區(qū)小麥籽粒未受鎘污染，旅游區(qū)達(dá)到警戒水平，工業(yè)區(qū)和生活區(qū)小麥籽粒鎘綜合污染評價結(jié)果為輕度污染。