北京城郊污灌土壤_小麦_Triticumaestivum_体系重金属潜在健康风险

摘要：为探讨城郊污灌土壤－小麦体系中重金属Cu、Cd、Cr、Pb 和Zn 的迁移富集特征及潜在健康风险，选取北京城郊污灌区24块代表性小麦（Triticum aestivum）样地，运用高分辨电感耦合等离子体质谱仪（HR-ICP-MS）测定了土壤及小麦籽粒中消解态Cu、Cd、Cr、Pb 和Zn 含量。结果表明，污灌土壤中Cu、Cd、Cr、Pb 和Zn 的均值含量分别为26.51、0.24、101.29、28.04 mg·kg-1 和85.59 mg·kg-1，高于北京土壤元素背景值，已出现积累现象；小麦籽粒中5 种重金属含量顺序为Zn（52.38 mg·kg-1）>Cu（6.09 mg·kg-1）>Cr（4.62mg·kg-1）>Pb（0.17 mg·kg-1）>Cd（0.04 mg·kg-1），其中Cr、Zn 含量超出国家标准限值，食品安全需引起关注。在以污灌区小麦粉为主要
食源条件下，健康风险评价显示：北京城郊污灌区单一重金属风险系数（HQ）尚未达到显著水平，但是郊区成人和儿童的5 种重金属综合健康风险均大于1，4 种不同人群的风险系数（HQ）和风险指数（HI）有相同的影响顺序，即郊区儿童>郊区成人>城区儿童>城区成人；5 种重金属中，Cr 所占风险比例最小，由Cu 和Zn 所引起的健康风险所占比例最高。表明对北京城郊污灌区小麦籽粒主要消费区域和流通渠道以及由此引发的居民（尤其郊区儿童和成人）重金属健康风险需要予以关注，预防食品安全危害的发生。

    重金属是一类对环境和人类极易产生危害的污染物[1]。随着各种重金属新特性的发现，在工农业中使用强度也大大增加，其中一定比例的重金属以废物的形式排放到大气、水体和土壤中，由于重金属的稳定性，大气和水体中无法降解的重金属最终进入土壤，使土壤成为重金属的汇[2]。这些土壤中重金属含量如果超过一定域值，将会通过植物的富集作用进入作物，进而降低作物产量和质量，损害人体健康[3]。重金属进入人体的方式多样，呼吸、皮肤接触和饮食摄入是3 种主要的途径。相对于呼吸和皮肤接触，饮食摄入由于摄入量大、饮食种类复杂、食品中重金属含量差异显著等因素，成为重金属摄入的主要途径[4-5]。在美国重金属摄入食物中，包括了水产品、肉
类、乳制品、鸡蛋、蔬菜等多种食物[6]，但对谷类作物关注较少[7-10]。而实际上，谷类几乎是全世界日常饮食结构中最大量的食物[11]，且终身消费[7]。所以谷类作物的健康风险评价具有现实意义。
    目前，针对重金属潜在健康风险评价方法主要有致癌和非致癌两种，非致癌评价方法由美国国家环保署创建，包括风险系数（Hazard Quotient, HQ）和风险指数（Hazard Index, HI）两项指标[6]，这种方法已被广泛采用，实践证实评价效果是有效和实用的[9-10，12]。
    近年来，随着城市的集聚和工业化的发展，重金属土壤污染在一些区域呈现加重的趋势，其中污水灌溉为成因的占有一定的比重。市政污水作为城市近郊和缺水地区常用的灌溉水源[13-14]，在增加土壤N、P 等营养元素及有机质含量的同时，会由于污水中含有的重金属元素，诸如Cd、Cu、Fe、Mn、Pb 和Zn 等浓度过高而引发重金属的不断积累[15-16]，导致土壤污染[17]，进而影响农产品的品质。北京市郊污灌区是典型的城市污灌区，土壤和作物中重金属的积累现象已有发
现[18-19]，明确污灌区粮食（尤其是小麦）摄入重金属含量对人体的健康风险尤为重要。基于此，本研究以联合国粮农组织（Food and Agriculture Organization,FAO）、世界卫生组织（Word Health Organization,WHO）、美国环境保护署和一些国家管理机构设定的食品中重金属最大允许浓度为参照标准，在北京城市污灌区域选取24 个小麦集中分布区域，采集土壤和小麦麦粒样品，运用ICP-MS 测定土壤和小麦中重金属（Cu、Cd、Cr、Pb、Zn）含量，并采用美国环境保护署选取的非致癌健康风险评价方法，对该区域小麦摄入重金属的人体健康风险进行评价。