黃河、渭河和洛河交匯區蓮藕重金屬含量的原子吸收法測定與污染分析

李吉鋒

（渭南師范學院化學與材料學院，陜西省河流濕地生態與環境重點實驗室，陜西 渭南 714099）

黃河發源于青藏高原，經過河套平原后由內蒙一路向南，在汾渭盆地與關中平原的渭河、洛河交匯，在潼關北側又轉身一路向東，黃河、渭河和洛河的交匯區域（簡稱三河交匯區）。這一區域三條河流水流平緩，形成了多處濕地。近年來，工農業污水和生活污水的排放導致河流污染，尤其是重金屬污染日益加劇，黃河、渭河和洛河也難以幸免。環境化學討論的重金屬主要是指汞、鎘、鉻、鉛以及類金屬砷等生物毒性顯著的元素。這些重金屬進入生物鏈后通過累積和放大作用會在人體內某些器官中累積，導致人類慢性中毒，如汞導致神經系統毒性，鎘影響骨骼。環境中重金屬的危害越來越受到環境科研工作者的關注[1-5]。

蓮藕是蓮花的根莖，具有藥食同源作用，常作為蔬菜南北方廣泛種植。黃渭洛三河交匯區域因水體豐富，蓮藕種植較多，是陜西蓮藕主產區、周邊城市的主要藕源。蓮藕易受生長環境中重金屬影響，國內外已分析了一些區域蓮藕重金屬污染情況[6-11]。

本研究在三河交匯區蓮藕種植區進行調查取樣，測定蓮藕中鉛、鎘、鉻、銅、錳、鋅6 種重金屬元素的含量，采用綜合污染指數法評價了蓮藕重金屬污染現狀，采用危害系數HQ 和危害指數HI 評價蓮藕的食用安全性，為三河交匯區蓮藕產業的健康發展和食品健康提供數據依據和合理化建議。

1 材料與方法

1.1 研究區域

黃、渭、洛三河交匯區域：北到陜西合陽縣，南到陜西潼關縣，東到黃河，西到陜西渭南市臨渭區。三條河流在此區域交匯范圍內，水體較為充沛，適宜蓮藕種植。分別在合陽縣洽川鎮、大荔縣趙渡鎮、大荔縣同州湖、臨渭區渭河灘濕地采集新鮮蓮藕，帶回實驗室處理后及時測定重金屬元素含量。

1.2 樣品的消解

新鮮蓮藕于85℃烘干后磨碎，過100 目篩，用四分法分開后取一份，準確稱取1.0000 g 于小燒杯中，用HNO3-HClO4濕法消化，至溶液澄清無色或者接近無色，冷卻后用二次蒸餾去離子水定容到容量瓶中。相同條件下制作空白溶液一份[12]。

1.3 測定

1.3.1 儀器及測定條件

鉛、鎘、鉻、銅、錳和鋅用原子吸收光譜法測定：WFX-120A 原子吸收分光光度計（北京瑞利），鉛、鎘、鉻、銅、錳和鋅6 種元素空心陰極燈。儀器測定條件見表1。

表1 原子吸收測定條件Tab.1 The conditions of Atomic absorption analysis

1.3.2 樣品測定

用原子吸收光譜法分別測定6 種元素標準溶液吸光度，繪制濃度吸光度標準曲線，得到回歸方程和相關性系數。測定各樣品溶液中的6 種元素的吸光度，利用回歸方程計算各樣品溶液中6 種元素含量。

1.3.3 準確度實驗

選取臨渭區蓮藕樣品，加入一定量各元素標準溶液，按照1.2 方法消解，按照1.3.2 方法測定吸光度，計算樣品溶液中各元素的加標回收率。各元素回收率均在92%～106%之間。

1.3.4 精密度實驗

取臨渭區蓮藕樣品消化后溶液5 份，分別測定各元素吸光度值，計算測定方法的精密度，RSD 均小于2.6%。

2 結果與分析

2.1 重金屬含量

表2 為采集區蓮藕樣品中鉛、鎘、鉻、銅、錳和鋅6 種重金屬元素含量，表3 為國家農產品安全食用標準，其中對于錳元素限量未做規定。

表2 三河交匯區蓮藕重金屬含量（mg/kg，三份樣品平均值）Tab.2 The content of heavy metals in lotus roots in the three river communicateplain area（mg/kg,average of three samples）

表3 國家農產品安全食用標準Tab.3 National Food Safety Standard for Agricultural Products

將表2 樣品中各元素測定結果與表3 對比，發現樣品中鉛、鉻含量均超標10 倍以上，大荔趙渡和臨渭區渭河灘蓮藕鎘超標數倍，所有蓮藕樣品中銅、鋅含量均未超標，因國標未對錳元素含量標準做出規定，本文未做對比。所采集蓮藕已經受到鉛、鉻嚴重污染，部分樣品明顯受到鎘污染。

2.2 蓮藕重金屬污染評價

采用綜合污染指數法[2]（內梅羅綜合污染指數）評價了所采集的蓮藕樣品中重金屬污染等級，國家未對食品中錳限量做出規定，在此不進行討論。

單因子污染指數公式：

綜合污染指數評價公式：

式中，Pi為第i 種污染物的污染指數，Ci為第i種污染物的實測值，Si為第i 種污染物的國家限量標準；P綜為綜合污染指數，Pimax 為最大單項污染指數，為平均單項污染指數。根據P綜大小，將重金屬污染分成5 個等級（表4）。

表4 重金屬綜合污染指數等級Tab.4 Comprehensive pollution index grades of heavy metals

由表5 可知，蓮藕樣品的重金屬綜合污染指數主要來源于鉛、鉻兩種元素的貢獻值，是污染的主因，銅、鋅未對蓮藕樣品形成重金屬污染。

表5 三河交匯區蓮藕重金屬單因子污染指數PiTab.5 Single-factor pollution index Pi of lotus root heavy metals in the three river communicate plain area

三河交匯區蓮藕重金屬綜合污染指數判斷（表6），研究區域中所采集蓮藕樣品均處于重金屬重度污染，大荔趙渡黃河濕地采集的蓮藕樣品受到重金屬污染最為嚴重。

表6 三河交匯區蓮藕重金屬綜合污染指數P綜Tab.6 Comprehensive pollution index P綜of lotus roots in the three river communicate plain area

2.3 食用安全性評價

本文采用危害系數HQ 和危害指數HI 評價蓮藕的食用安全性[7]。

EDIi：成年人每千克體質量日攝入體內第i 種重金屬的量（mg·kg-1·d-1）；X：成年人日蓮藕食用量（kg·d-1），西北地區按照0.15495 kg·d-1計算；Ci：蓮藕重金屬測定值；AW：成年人平均體質量（設為65 kg）。

HQi：第i 種重金屬的危害系數；RfDi：第i 種重金屬健康風險參考劑量（mg·kg-1·d-1）。HQi≤1，表明該重金屬不會造成人體健康風險；HQi＞1，表明該重金屬會造成人體健康風險，不安全；HQi值越大表明該重金屬對人體健康風險越大，也就越不安全。

HI 為重金屬危害指數，其評價標準與危害系數HQ 相同。

由表7 可知，所采集蓮藕樣品中鉛、鉻的HQ 均遠大于1，渭南臨渭區渭河灘蓮藕鎘的HQ 大于1，食用健康風險很大；銅、鋅的HQ 于1。表8 中各采集樣品的HI 均遠大于1，說明蓮藕食用健康風險很大，主要原因是鉛、鉻污染大，對HI 貢獻大所致，大荔縣同州湖蓮藕食用健康風險最大。

表7 各蓮藕樣品不同重金屬HQTab.7 HQ values of different heavy metals in various lotus root samples

表8 各蓮藕樣品重金屬HITab.8 Heavy metal HI value of each lotus root sample

3 討論

在三河匯區域所采集的蓮藕樣品中鉛、鉻含量均超標10 倍以上，大荔趙渡和臨渭區渭河灘蓮藕鎘超標，采集樣品銅、鋅含量均未超標。某些重金屬在蓮藕體內富集并超過一定濃度后不僅會影響蓮藕枝葉和根莖的正常生長，影響蓮藕產量，還會影響蓮藕的品質[13]，因而該區域蓮藕重金屬含量超標問題需要引起注意。

近些年來，食品污染，尤其是農產品重金屬污染受到越來越多關注。本文中單因子污染指數分析結果表明：蓮藕樣品處于鉛、鉻、鎘（臨渭區渭河灘、大荔趙渡）重度污染，未受到銅、鋅污染。綜合污染指數分析結果表明，所有蓮藕樣品均處于重度污染，鉛、鉻為主要原因。用危害系數HQ 和危害指數HI 分析后發現，蓮藕食用健康風險很大，不適合食用，鉛、鉻為污染主要原因。這一研究結果需要引起重視。

一些研究工作者對蓮藕污染的原因也做了分析。羅滿等[7]研究發現：洞庭湖區的蓮藕重金屬污染嚴重，以鎘、鉛超標明顯，單項污染指數分別為5.70和8.35。羅滿等認為蓮藕種植區域的水土重金屬污染和藕池破碎化是蓮藕中重金屬超標的兩個主要原因。王婧文等[6]對東洞庭湖蓮藕種植區野外調查發現，蓮藕鎘、鉛含量分別達到3.43 mg·kg-1和6.84 mg·kg-1，均超標。蓮藕重金屬含量的高低與土壤重金屬含量呈顯著正相關關系（P<0.01），即土壤重金屬污染是蓮藕重金屬含量過高的直接原因。綜合眾多研究發現，水體和底泥中重金屬的累積是蓮藕重金屬污染主要來源，水體和底泥中的一些重金屬元素，經過生物鏈逐級傳遞，最終會影響食物鏈最頂端的人類健康。在已有報道中，發現黃河洽川濕地土壤及沉積物已經明顯存在鎘等重金屬的污染[14]，黃河、渭河和洛河三河交匯區域所采集魚類樣品中鎘、鉻含量明顯超標[12]。

4 結論

根據以上分析，黃渭洛三河匯區域蓮藕已經受到重金屬污染并形成食用健康風險。本文雖然沒有對蓮藕重金屬污染成因作深入分析，但根據前期研究，土壤和水體重金屬污染[14]是蓮藕污染的主要原因。建議地方政府開展該區域生態環境的恢復，特別是重金屬污染生態修復，以降低土壤以及水體重金屬污染物含量。對于受重金屬污染明顯的蓮藕種植區域，需合理調整蓮藕種植面積。