镉铅污染下油菜和玉米食用安全性与秸秆资源化利用风险.pdf
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1、第 卷第 期 年 月西南科技大学学报 :收稿日期:;修回日期:基金项目:四川省科技厅重大科技专项()第一作者简介:王卫红(),女,博士,教授,研究方向为资源调查与环境评估、定量遥感技术,:镉铅污染下油菜和玉米食用安全性与秸秆资源化利用风险王卫红梁斌宋怀庆(西南科技大学环境与资源学院四川绵阳 )摘要:针对镉、铅污染土壤种植的油菜和玉米存在食用安全性和秸秆资源化利用风险问题,进行了土壤镉浓度梯度为 ,与铅浓度梯度为 ,的盆栽实验。结果如下:()实验条件下油菜籽镉含量最高为 ,低于安全临界值 ;但浓度为 的土壤镉污染可能会造成玉米籽粒镉超标。即使在铅含量低于农用地土壤污染风险筛选值的情况下,菜籽油的
2、铅含量超标风险也较大;但浓度为 的土壤铅污染下,玉米籽粒的铅含量符合国家食品安全标准中食品中污染物限量的要求。()油菜和玉米秸秆满足植物性饲料原料对应的土壤镉含量上限分别为 ,;而满足有机肥料限量标准对应的土壤镉含量临界值分别为 ,。要保证秸秆作为食用菌培养主料的安全,种植油菜和玉米的土壤镉含量应分别低于 ,。()油菜和玉米秸秆的铅含量最低分别为 ,最高分别为 ,均超过了饲料和有机肥料的铅含量标准,但低于作为食用菌培养主料的铅含量临界值 。研究表明:()从食用安全性的角度考虑,应重点关注玉米籽粒的镉含量和菜籽油的铅含量是否超标。()对土壤镉污染比较严重地区的油菜和玉米秸秆最好集中进行无害化处理
3、,尽量避免养畜、还田和种植食用菌之类的资源化利用。()铅污染下油菜和玉米秸秆作为饲料和有机肥料均存在较高风险,但其作为食用菌培养主料的风险较低。关键词:镉污染铅污染油菜玉米食用安全性秸秆资源化利用中图分类号:;文献标志码:文章编号:(),(,):,:(),(),(),():(),(),(),:;油菜是我国最主要的油料作物之一,而玉米作为三大主粮之一,不仅是广大民众最喜爱的杂粮,也是重要的家禽、家畜饲料原料。另外,油菜与玉米秸秆也常用做食用菌的培养主料。保障国家粮食安全、保障重要农产品供给是我国农业生产的中心任务。近年来,我国油菜和玉米产量稳步增长,年全国油菜籽产量为 万,年我国玉米产量达 万
4、。但随着经济的快速发展,我国环境污染问题也非常严重。农用地土壤污染状况详查结果显示,影响农用地土壤环境质量的主要污染物是重金属,其中镉为首要污染物 。据统计,我国受镉、铅、砷、铬等各种重金属污染的耕地面积近 ,约占全国总耕地面积的五分之一。其中,工业三废污染耕地 ,污 水 灌 溉 的 农 田 面 积 则 高 达 。在各种重金属污染中,镉污染事件的发生频率最高,年,经媒体报道的镉污染事件就多达 起,其中较典型的有 年的湖南株洲镉污染事件及 年的湖南浏阳镉污染事件 。铅污染也值得警惕。年我国有近 个城市对 名 岁儿童进行了血铅水平调查,工业区内儿童血铅水平 ,儿童铅中毒流行率 。我国的重金属污染形
5、势已经出现了从工业向农业转移、从城区向农村转移、从地表向地下转移、从上游向下游转移、从水土污染向食品链转移。逐步积累的污染进入了突发性、连锁性、区域性并存的爆发阶段 。镉、铅等重金属进入人体,可能会对各器官产生毒害,严重时甚至致命。重金属污染下油菜与玉米的安全性备受关注。目前国内对土壤镉、铅等重金属污染与油菜关系的研究主要关注油菜对镉、铅等重金属的修复作用 ,而忽视其作为农作物的食用安全性和秸秆资源化利用的风险。镉和铅污染对玉米的安全性研究也很少。管伟豆等 研究了北方农田镉污染土壤玉米籽粒作为食物和饲料的安全生产阈值,未涉及铅污染和玉米秸秆的资源化利用风险。本文对无污染的农田土壤添加不同浓度的
6、镉和铅,播种油菜和玉米进行盆栽实验,研究镉、铅污染下油菜和玉米籽粒的食用安全性与其秸秆进行还田、养畜、种植食用菌等资源化利用可能带来的风险。材料与方法 浓度设计相关组织和国家对土壤环境质量的常见重金属西南科技大学学报第 卷含量都制定了相应的标准。我国的 土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)(),作为 土壤环境质量标准()的替代标准,规定了农用地土壤中镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍的污染风险筛选值和镉、汞、砷、铅、铬的管制值,该标准是本文添加镉、铅浓度设计的重要依据,其中镉、铅污染风险管控标准如表 所示。当土壤中污染物含量风险筛选值时,污染风险低,一般情况下可以忽略;规定的风险筛选值且
7、风险管制值时,可能存在食用农产品不符合质量安全标准等土壤污染风险,原则上应当采取农艺调控、替代种植等安全利用措施 。而当土壤中污染物含量风险管制值时,农用地土壤污染风险高,原则上应当采取禁止种植食用农产品、退耕还林等严格管控措施 。虽然如此,但实际上由于符合标准的土地资源少、农民不了解污染现状和重金属污染危害等原因,在超标土壤、甚至在矿区废弃地进行耕种的现象屡见不鲜。因此,本盆栽实验浓度设计的另一个依据是近年相关文献中报道的我国重金属污染区土壤的镉和铅含量。农用地土壤镉污染风险筛选值和管制值的规定对于不同 值土壤的跨度比较小,而关于铅的筛选值、管制值规定的跨度比较大。本实验参照表 设计的土壤镉
8、浓度为 ,铅的浓度则为 ,。罗谦等 发现贵州省都匀范家河铅锌矿区周围耕地土壤样品的镉含量均值为 ;高月等 对贵州省丹寨县某铅锌矿区及周边土壤的调查结果显示镉含量为 ;龙家寰等 的研究表明贵州省典型污染区土壤中的镉平均含量介于 之间;据刘义富等 测试,云南某矿区的尾矿下游土壤镉含量接近 ,而矿区废弃地土壤样品镉含量分别为 和 ;福建尤溪、连城有色金属矿区周边土壤中含镉量也高达 。综合上述文献报道,取矿区废弃地、矿区周边土壤含镉量最大值的 作为本实验镉浓度的最大值 ,另设计其他浓度 ,。任秀娟等 对湖南桂阳某铅锌矿区进行采样,检出铅的土壤样品平均铅含量为 ,据此本文设计的铅浓度最高为 。在 和 之
9、间增加了 。表 农用地土壤镉、铅污染风险管控标准 项目农用地土壤污染风险筛选值农用地土壤污染风险管制值 镉水田 其他 铅水田 其他 实验材料与方法盆栽实验在西南科技大学校内温室进行,油菜和玉米品种分别采用德油 号和黔北 号。取实验地点旁边农田的紫色壤土,测试其主要参数,如表 所示。将土壤过 筛,每盆 干重,盆深 ,上部和底部直径分别为 和 。参照表 中列出的实验土壤镉和铅的背景值,分别添加镉和铅,达到 节中设计的浓度梯度,其中添加的镉来源于分析纯氯化镉(水),而铅来源于分析纯乙酸铅。采用饱和持水量法配制好实验土壤后放置 ,使所添加的镉经土壤充分吸附后播种。每个浓度表 盆栽实验土壤主要参数 值有
10、机质 总氮 总磷 总钾 总镉(背景值)总铅(背景值)碱解氮 有效磷 有效钾 第 期王卫红,等:镉铅污染下油菜和玉米食用安全性与秸秆资源化利用风险个重复。在油菜和玉米发芽后生长至 片真叶时定苗 株 盆,每 浇水 次,每次每盆 ,保持土壤湿度为田间持水量的 。各处理一致。在植物成熟后按处理分别收割籽粒和秸秆。将所收获的植物样本先用自来水洗净,再用超纯水清洗,然后用吸湿纸吸去表面水分烘至恒重。粉碎成细小粉末,每份样本称取约 ,加入 分析纯硝酸、双氧水。用意大利 公司生产的 型微波消解仪消解为液体。用日立 原子吸收分光光度计测定样本的镉和铅含量。结果与讨论 污染土壤种植的油菜和玉米的镉、铅含量不同处理
11、浓度下油菜、玉米籽粒与秸秆的镉和铅含量如表 和表 所示。对于不同浓度处理的样品方差齐性检验显著性 的指标,采用 方法进行了单因素方差分析();方差齐性检验显著性 的指标,采用 方法进行事后检验的多重比较。表 说明不同镉浓度处理的样品之间存在显著差异。而从表 可以看出,不同铅处理浓度下,油菜和玉米籽粒铅含量之间的差异不显著,秸秆铅含量差异显著。表 不同处理浓度下油菜、玉米籽粒与秸秆的镉含量 ,镉处理油菜籽粒镉含量油菜秸秆镉含量玉米籽粒镉含量玉米秸秆镉含量 方差齐性检验显著性 方差分析检验显著性 表 不同处理浓度下油菜、玉米籽粒与秸秆的铅含量 ,铅处理油菜籽粒铅含量油菜秸秆铅含量玉米籽粒铅含量玉米
12、秸秆铅含量 方差齐性检验显著性 方差分析检验显著性 镉铅污染下油菜和玉米的食用安全性 食品安全国家标准食品中污染物限量()对各类食品的某些重金属含量规定了最高限值,表 列出了该标准规定的植物油脂和玉米中污染物限量参数。下面将结合实验数据讨论镉、铅污染下油菜与玉米可食用部分的安全性。武琳霞等 对 大油菜主产地抽取代表性样品的分析结果表明,镉从油菜籽到菜籽油的转移率为 。年 第 次会议建议镉的安全摄入量暂定值为 (月)。由于 食品安全国家标准食品中污染物限量()未规定油脂的镉含量限量指标,作者西南科技大学学报第 卷参考该值分析镉污染油菜籽的安全性。如果一个成年人按体重 计算,镉的安全摄入量为 月,
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