貴州省部分產(chǎn)地農(nóng)作物中As,Hg含量與土壤地質(zhì)環(huán)境背景的關(guān)系

1、貴州省部分產(chǎn)地農(nóng)作物中As,Hg含量與土壤地質(zhì)環(huán)境背景的關(guān)系摘要：本文選取貴州省幾個(gè)典型的農(nóng)作區(qū)作為研究對(duì)象，研究農(nóng)作物體內(nèi)As,Hg元素含量與土壤中元素背景含量的關(guān)系，間接評(píng)價(jià)各農(nóng)作區(qū)的土壤As,Hg元素環(huán)境質(zhì)量以及對(duì)農(nóng)作物的食品安全做出評(píng)價(jià)。關(guān)鍵詞：土壤地質(zhì)環(huán)境；砷；汞；食品安全；貴州The relationship between the contents of As,Hg in crops and the soil geologic environment background in the several crop production area of Guizhou Provinc

2、eCHEN Wu1,REN Mingqiang2，wang Ninnin1(1. Institute of Resource and Environment, Guizhou University, Guiyang 550003, China；2.Guizhou Bureau of Geology and Mineral Exploration & Development, Geologic Environment Monitoring institute, Guiyang 550001 China)Abstract : This paper taking the several cr

3、op production area in Guizhou Province as the research object. Research to the relationship between the contents of As,Hg in crops and the soil element background values. Indirect evaluation of the soils environment quality of As,Hg in these areas, and evaluating the food safety of these crops.Key w

4、ords: soil geologic environment; arsenic; mercury; food safety; Guizhou0 引言近階段來(lái)，我國(guó)食品安全問(wèn)題日益嚴(yán)重，不少與廣大人民群眾息息相關(guān)的食品遭到了食品安全的質(zhì)疑，既對(duì)大家的生活帶來(lái)了危害，還產(chǎn)生了巨大的不良社會(huì)效應(yīng)，所以對(duì)農(nóng)作物食品的安全進(jìn)行評(píng)價(jià)以及弄清楚農(nóng)作物對(duì)有毒有害元素吸收的效率以及其影響因素成為當(dāng)務(wù)之急。As和Hg作為貴州省兩種主要的污染元素，其在土壤中移動(dòng)性較小，不易隨水淋濾，不被微生物降解，它們對(duì)農(nóng)作物、農(nóng)產(chǎn)品和地下水等許多方面產(chǎn)生重大影響，并通過(guò)食物鏈危害人體健康1。而且貴州耕地資源極其匱乏，近年來(lái)由于

5、工業(yè)的迅猛發(fā)展，其數(shù)量又在日趨減少；同時(shí)，由于工業(yè)“三廢”排放量的增加，金屬礦物的開(kāi)采，化肥、殺蟲(chóng)劑和除草劑的大量使用，使耕地土壤受到不同程度的污染2。本文僅從As,Hg兩元素入手，有代表性的選取貴州省若干個(gè)傳統(tǒng)的農(nóng)作區(qū)作為研究對(duì)象，除評(píng)價(jià)其土壤Hg,As環(huán)境質(zhì)量和農(nóng)作物安全質(zhì)量以外，初步研究土壤地質(zhì)環(huán)境與其上生長(zhǎng)的農(nóng)作物中As,Hg含量的相關(guān)關(guān)系。1 貴州省土壤Hg,As環(huán)境地質(zhì)背景 As,Hg環(huán)境異常元素與構(gòu)造的關(guān)系比較密切。省內(nèi)黔西南地區(qū)屬于As元素異常區(qū)有關(guān)，廣泛分布于黔西南西北部的峨眉山玄武巖中As的平均含量比世界其他地區(qū)玄武巖的含量高出幾至幾十倍,峨眉山玄武巖中富含氣液物質(zhì),含礦組

6、分含量較高,為后期成礦作用提供豐富的砷、鐵、金、汞、銻、氟等成礦物質(zhì)，而且各類巖性巖石含砷也比較高3。Hg元素在我國(guó)南部的濕潤(rùn)低山丘陵區(qū)、熱帶雨林區(qū)和高山峽谷區(qū)均為高背景，而且尤其在以云南東南部、貴州、廣西西部、湖南西部巖溶區(qū)為中心的低溫成礦域內(nèi)，無(wú)論巖石、土壤還是水系沉積物，汞含量背景值達(dá)到最高。總而言之，根據(jù)貴州As,Hg背景物與全國(guó)背景值的比較，Hg為貴州很高背景分布，As為貴州高背景分布，其中As元素貴州平均含量為14.69 mg/kg，大于全國(guó)平均值8.11mg/kg，而Hg元素貴州平均含量為99.89 g/kg，全國(guó)平均值為34.22g/kg4。此外，As,Hg在貴州省的分布是沿省

7、內(nèi)尤其是西部NE向、NNE向和NEE向侏羅山式前陸褶皺沖斷帶及走滑斷裂活動(dòng)帶呈高背景分布并形成局部異常區(qū)；沿?fù)P子陸塊與右江造山帶拼接地帶有顯著的高背景或異常分布。貴州汞礦主要富集于中寒武統(tǒng)碳酸鹽巖中5。2 樣品采集與分析在貴州省碳酸鹽巖區(qū)和硅酸鹽巖區(qū)各選擇幾個(gè)較具代表性的農(nóng)作區(qū)作為研究對(duì)象，對(duì)每個(gè)點(diǎn)分別采集土壤樣和農(nóng)作物樣，其中土壤樣中又可分為深層土與淺層土，相關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示。表1 采樣點(diǎn)及相關(guān)數(shù)據(jù)列表巖性采樣地點(diǎn)As含量（mg/kg）Hg含量（mg/kg）Org.CPH備注深土淺土作物深土淺土作物深土淺土深土淺土碳酸鹽巖湄潭河嘴22.5619.630.0990.262.580.0060.6

8、91.166.636.85水稻0.0620.0025馬鈴薯遵義海龍9.9315.070.710.060.190.00590.511.385.457.65辣椒遵義蝦子13.8613.620.690.130.170.0201.221.607.276.48辣椒花溪黨武37.1721.490.1930.240.120.00170.841.377.626.74辣椒大方響水106.1130.620.350.400.240.00220.591.947.337.55辣椒硅酸鹽巖榕江忠誠(chéng)4.515.880.200.100.10/0.631.175.395.31水稻江口茶寨3.32/0.100.0030.795.

9、81水稻湄潭茅壩4.488.180.060.060.130.0051.002.387.997.98水稻0.250.010馬鈴薯0.340.013辣椒赤水大同2.384.680.250.040.05/0.340.335.415.61水稻開(kāi)陽(yáng)禾豐5.889.930.070.080.09/2.291.175.606.50水稻威寧爐山1.472.010.1490.050.070.005521.021.705.925.98馬鈴薯注：土壤樣分析單位：中科院地球物理地球化學(xué)研究所中心實(shí)驗(yàn)室 水稻樣分析單位：貴州省糧油產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站實(shí)驗(yàn)室馬鈴薯、辣椒分析單位：貴州師范大學(xué)分析測(cè)試中心“ ”表示項(xiàng)目沒(méi)有進(jìn)行

10、檢測(cè)，“/”表示項(xiàng)目檢測(cè)不出含量 3、土壤中As,Hg元素環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)根據(jù)表1中淺層土壤的As,Hg元素的含量，結(jié)合當(dāng)?shù)赝寥赖腜H值環(huán)境，再借鑒土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618-1995）中關(guān)于As,Hg的標(biāo)準(zhǔn)，得出采樣點(diǎn)淺層土的Hg,As元素環(huán)境質(zhì)量。11個(gè)采樣點(diǎn)中只有湄潭河嘴的Hg元素和大方響水的As元素的含量超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其他各點(diǎn)Hg,As元素含量均符合一、二類土壤的環(huán)境要素，可見(jiàn)作為貴州省幾個(gè)傳統(tǒng)的農(nóng)作區(qū)，其土壤的環(huán)境質(zhì)量均屬優(yōu)良。而作為兩個(gè)僅有的超標(biāo)項(xiàng)目，大方響水的As元素超標(biāo)的原因，可以理解為其受土壤成土環(huán)境的影響，其深層土中As含量為106.11 mg/kg，是各

11、點(diǎn)中本地最高的，而砷元素及相關(guān)化合物的地球化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定，土壤中As元素受成土母質(zhì)的影響較嚴(yán)重，故而造成了淺層土中As元素超標(biāo)；而湄潭河嘴深層土中的Hg元素含量并沒(méi)有的異常表現(xiàn)，但淺層土中Hg元素超標(biāo)較為嚴(yán)重，究其原因有可能是其表層土受到了外源物質(zhì)的污染才導(dǎo)致淺層土壤的Hg元素超標(biāo)。而且碳酸鹽巖區(qū)土壤中As,Hg含量普遍高于硅酸鹽巖區(qū)，這歸因?yàn)樘妓猁}巖類中含有更多的As,Hg，導(dǎo)致了其土壤中相應(yīng)含量也高于硅酸鹽巖區(qū)。4、農(nóng)作物As,Hg含量安全評(píng)價(jià)根據(jù)中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 419-2007（綠色食品 大米）、NY 5220-2004（無(wú)公害食品 辣椒干）、NY/T 5229-20

12、06（綠色食品 薯芋類蔬菜），利用這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)價(jià)農(nóng)作物的品質(zhì)質(zhì)量，但該標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)As的限值是以無(wú)機(jī)砷來(lái)統(tǒng)計(jì)的，而農(nóng)作物中的As卻是以總砷計(jì)，兩者有較大的差別，故而需要進(jìn)行統(tǒng)一口徑，以利于對(duì)比。故借鑒中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部1994年批準(zhǔn)并實(shí)施的GB 4810-94（食品中砷限量標(biāo)準(zhǔn)）中關(guān)于食品中總砷允許限量指標(biāo)，雖然該標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在2005年被新的國(guó)標(biāo)GB 2762-2005所取代，但新的國(guó)標(biāo)也是對(duì)無(wú)機(jī)砷來(lái)進(jìn)行限值的，故本次關(guān)于農(nóng)作物As,Hg含量安全的評(píng)價(jià)依舊采用老的國(guó)標(biāo)，相關(guān)限值如表2所示。表2 農(nóng)作物As,Hg元素含量限值表農(nóng)作物As(mg/kg)Hg(mg/kg)大米0.70.01馬鈴薯0.5

13、0.01辣椒0.70.02由表1中農(nóng)作物As,Hg元素含量值與表2中的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，從而得出農(nóng)作物中As,Hg元素含量的超標(biāo)率。本次所采集的14個(gè)農(nóng)作物28項(xiàng)評(píng)價(jià)項(xiàng)中只有1項(xiàng)超標(biāo)，總體超標(biāo)率僅為3.57%，而且僅有的那項(xiàng)As元素超標(biāo)為遵義海龍的辣椒，而且其超標(biāo)倍數(shù)僅僅為1.014，完全可以將其定為安全食品，并基本可以看做無(wú)公害食品。就農(nóng)作物中As,Hg含量而言，碳酸鹽巖區(qū)土壤中As,Hg含量雖然明顯高于硅酸鹽巖區(qū)，但在其相應(yīng)農(nóng)作物的As,Hg含量上卻沒(méi)有顯著的提高。對(duì)比三種農(nóng)作物，其中辣椒相對(duì)于其余兩種農(nóng)作物中As,Hg含量更高，這有可能與其生物的特性有關(guān)6。5 農(nóng)作物對(duì)As,Hg元素的生物吸

14、收土壤中的元素是以不同的形態(tài)存在的，只有元素的有效部分才能直接為植物所吸收利用。利用植物體（干重）內(nèi)的元素含量與其所成長(zhǎng)的土壤中元素含量的比值，即生物吸收系數(shù)來(lái)表征植物對(duì)土壤中元素的吸收能力。表3所列即為農(nóng)作物對(duì)As,Hg元素的生物吸收系數(shù)的統(tǒng)計(jì)。表3 農(nóng)作物對(duì)As,Hg元素的生物吸收系數(shù)統(tǒng)計(jì)巖性地點(diǎn)農(nóng)作物As元素生物吸收系數(shù)Hg元素生物吸收系數(shù)碳酸鹽巖湄潭河嘴水稻0.0050.002馬鈴薯0.0030.001遵義海龍辣椒0.0470.031遵義蝦子辣椒0.0510.117花溪黨武辣椒0.0090.014大方響水辣椒0.0110.009硅酸鹽巖榕江忠誠(chéng)水稻0.034/江口茶寨水稻/0.030湄

15、潭茅壩水稻0.0070.038馬鈴薯0.0310.077辣椒0.0420.1赤水大同水稻0.053/開(kāi)陽(yáng)禾豐水稻0.007/威寧爐山馬鈴薯0.0740.079前人研究表明，As,Hg元素屬于生物弱積累和中等攝取元素，其平均生物吸收系數(shù)（陸生植物灰分中元素的平均含量與巖石圈中元素的平均含量的比值）為0.nn。而本次研究中所選取的農(nóng)作物中As ,Hg元素的吸收系數(shù)均較小，大部分?jǐn)?shù)值小于0.n，只有遵義蝦子和湄潭茅壩辣椒對(duì)Hg元素的吸收系數(shù)達(dá)到0.n的水平，可見(jiàn)這幾種農(nóng)作物都不是親As ,Hg元素的植物，其對(duì)As ,Hg元素的吸收率較小。綜合兩巖區(qū)的生物吸收系數(shù)統(tǒng)計(jì)，其硅酸鹽巖區(qū)水稻對(duì)As,Hg兩元

16、素的吸收系數(shù)較碳酸鹽巖區(qū)有一定的差別，前者均值分別是后者的1.48倍和1.77倍。就三種農(nóng)作物而言，水稻對(duì)As元素的生物吸收系數(shù)大于對(duì)Hg元素的生物吸收系數(shù)，而馬鈴薯和辣椒則是對(duì)As元素的生物吸收系數(shù)小于對(duì)Hg元素的生物吸收系數(shù)。由于水稻田中As元素的有效性會(huì)加強(qiáng)，故水稻對(duì)As元素的吸收率也相對(duì)較大。6 影響農(nóng)作物對(duì)As,Hg元素吸收的因素土壤母質(zhì)是影響土壤As,Hg元素區(qū)域背景值的主要因素,其中汞元素背景值分布的離散性大, 在成土母質(zhì)復(fù)雜的土壤間變異系數(shù)也比較大7，8。對(duì)各農(nóng)作物中As,Hg元素的統(tǒng)計(jì)，各農(nóng)作物中均表現(xiàn)為As含量遠(yuǎn)大于Hg含量，這于其土壤中As,Hg本底含量成正相關(guān)。而且碳酸

17、鹽巖區(qū)農(nóng)作物中As,Hg元素含量均較硅酸鹽巖區(qū)要高，這與兩地地質(zhì)環(huán)境背景情況又一致?？梢?jiàn)土壤中As,Hg元素背景與農(nóng)作物對(duì)As,Hg元素的吸收是有相關(guān)關(guān)系的。此外，辣椒中As,Hg含量均大于其他兩種農(nóng)作物，可見(jiàn)其對(duì)As,Hg元素的吸收能力較強(qiáng)。而且從貴州幾個(gè)著名的辣椒產(chǎn)地來(lái)統(tǒng)計(jì)，辣椒主產(chǎn)與碳酸鹽巖地區(qū)，其生長(zhǎng)土壤表現(xiàn)為較高的有機(jī)質(zhì)含量和PH值偏中性的環(huán)境?？梢?jiàn)土壤As,Hg含量與作物As,Hg含量的關(guān)系因作物品種不同而有較大的差異。在相同的地理和氣候條件下,土壤的pH、Eh值是控制土壤As,Hg元素垂向分布的重要條件之一。元素在土壤中的有效部分是隨土壤中各項(xiàng)理化性質(zhì)所決定的，并以此作用于植物體

18、，本文僅從有機(jī)質(zhì)含量、PH值兩方面來(lái)考量作物對(duì)As,Hg元素的生物吸收能力的影響。從表1土壤中Org.C與PH的數(shù)據(jù)可以看到淺層土和深層土基本符合淺層土中有機(jī)質(zhì)多于深層土的含量，而且碳酸鹽巖區(qū)淺層土中Org.C的含量與PH值都要高于硅酸鹽巖區(qū)，這又正好分別與農(nóng)作物中相對(duì)較高的Hg,As含量相對(duì)應(yīng)。7、 結(jié)論作為貴州兩種主要的重金屬污染物質(zhì)As和Hg，其由于獨(dú)特的地球化學(xué)特征及成礦環(huán)境，導(dǎo)致兩元素在貴州省成有規(guī)律的廣泛分布，其本底含量較全國(guó)平均值要高出較多，而本次采樣點(diǎn)，作為貴州傳統(tǒng)的農(nóng)作區(qū)，由于少受到人為污染的影響，其土壤中As,Hg元素環(huán)境質(zhì)量較好。在對(duì)農(nóng)作物體內(nèi)As,Hg元素含量進(jìn)行食品安全評(píng)價(jià)，結(jié)果表明絕大大部分農(nóng)作物達(dá)到了安全標(biāo)準(zhǔn)，僅有一例農(nóng)