雷州半岛土壤-水稻系统重金属含量特征及其迁移规律

摘要

【目的】研究雷州半岛土壤—水稻系统重金属污染程度及稻米的食用风险,以期为雷州半岛开展水稻健康安全食品认证工作提供科学依据。【方法】采集雷州半岛水稻种植地35份表层土壤样品和30份水稻作物样品,采用潜在生态风险指数法和人体健康风险评价方法对土壤—水稻系统中的砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、汞(Hg)、镍(Ni)、铅(Pb)和锌(Zn)元素进行分析。【结果】雷州半岛水稻土壤重金属中Cr和Hg元素的变异系数大于1.000,属于强度变异性,受人为因素影响大;其他6种重金属元素的变异系数介于0.100~1.000,为中等变异强度,受人为因素干扰影响较小;各重金属变异强度大小为Cr>Hg>Ni>Cd>Cu>Pb>As>Zn。通过潜在生态富集系数计算得知土壤重金属Hg的平均潜在生态富集系数为4.657,属于强污染风险;其余7种重金属的潜在生态富集系数在1~3,属于中等污染风险。由潜在生态风险参数得出,廉江市Hg元素为极强污染,在赤坎区和吴川市为很强污染程度,在坡头区为中等污染程度,其余区域则为强污染程度;赤坎区Cd元素为很强污染,廉江市和遂溪县为强污染程度,其余区域为中等污染程度。雷州半岛水稻土壤重金属潜在生态风险指数平均值为309.24,属于强污染风险;各县(市、区)土壤重金属潜在生态风险指数排序为:廉江市>赤坎区>吴川市>遂溪县>雷州市>麻章区>霞山区>坡头区。从健康风险评价结果来看,研究区部分水稻中As、Pb和Cd的含量超过食品安全国家标准(GB 2762—2017),超标率分别为73.33%、53.33%和6.67%,其中As的高危商(HQ)为2.9839,对人体健康存在潜在危害;Cd和Pb的HQ小于1,对人体健康产生的影响不明显。水稻中各重金属元素迁移系数平均值排序为Cd>Zn>Cu>Hg>As>Pb>Cr,其中Cd、Zn和Cu的迁移系数中位值分别为0.9547、0.4900和0.1685,其吸收富集能力强;而Hg、As、Pb和Cr的中位值均小于0.05,其吸收富集能力弱。土壤pH与水稻重金属含量的相关分析结果显示,土壤pH与As呈显著正相关(P<0.05),与Cu和Ni呈极显著负相关(P<0.01);表明土壤酸性越低,越有利于As元素积累在土壤中,而不利于其他7种重金属元素在土壤中的积累。【结论】雷州半岛水稻田土壤重金属受人类影响越大、理化性质越复杂,其在土壤—水稻系统中的迁移和富集能力越强,以致该地区受污染的程度通常越严重,其中As、Cd和Pb元素含量超标对人体健康存在一定危害,应加强对农业施肥和药剂喷洒以及生活污染的控制,以减轻雷州半岛水稻田土壤的重金属污染程度,保护当地居民健康。