豫北典型农田作物中重金属污染状况及健康风险评价

生态环境学报2014,23(8):1351-1358http://www.jeesci.comEcologyandEnvironmentalSciencesE-mail:editor@jeesci.com基金项目：国家自然科学基金项目（21177035；21377035；41102219）作者简介：麻冰涓（1978年生），女，回族，讲师，硕士，主要从事土壤生态环境研究。E-mail：mbj@hpu.edu.cn*通信作者：王海邻，女，副教授，博士研究生，主要从事环境科学与工程方向的研究。E-mail：whl@hpu.edu.cn收稿日期：2014-05-05豫北典型农田作物中重金属污染状况及健康风险评价麻冰涓1，王海邻1*，李小超2，张永慧2，刘军2，李东艳11.河南理工大学资源环境学院，河南焦作454000；2.焦作市环境信息中心，河南焦作454002摘要：农产品污染引发的食品安全问题目前已经成为全社会关注的焦点，为了研究和评价农作物中重金属污染和健康风险状况，采集了焦作市武陟县玉米、水稻和花生三种大田作物样品，共计47个样品，其中玉米样品16个，花生样品4个，水稻样品27个。在测定作物籽粒中重金属Cr、Ni、As、Cd和Pb含量的基础上，分别采用单因子污染指数和综合污染指数法评价了作物籽粒中重金属的污染状况，并运用危险商（HQ）法评价了这些作物中的重金属对人体健康可能造成的风险，进而应用相关分析法、聚类分析法及主成分分析法，探讨了作物籽粒中重金属含量的分布特征及其污染来源。结果表明：武陟县农田作物籽粒中的Cr、Ni、As、Cd和Pb的平均含量分别为0.26±0.42、0.31±0.29、0.04±0.03、0.01±0.04和0.03±0.03mg·kg-1。其中，玉米籽粒中的Cr、Ni、As、Cd和Pb的平均含量分别为8.86×10-2±0.21、9.41×10-2±0.12、8.10×10-3±5.29×10-3、1.20×10-5±4.92×10-5和0.04±0.02mg·kg-1；水稻籽粒中的Cr、Ni、As、Cd和Pb的平均含量分别为0.38±0.49、0.44±0.31、0.07±0.02、4.60×10-3±7.42×10-3和0.03±0.03mg·kg-1；花生籽粒中的Cr、Ni、As、Cd和Pb的平均含量分别为0.13±0.22、0.32±0.16、0.02±3.05×10-3、0.11±0.07和1.32×10-2±1.70×10-2mg·kg-1。农作物籽粒中各重金属元素的单因子污染指数评价结果显示，从总体上看，3种农作物籽粒中5种重金属的单因子污染指数均值均小于1，单因子污染指数均值大小顺序为：Ni＞As＞Cr＞Pb＞Cd；从作物类型来看，玉米和水稻中Ni超标的样品比率分别为6.67%和51.85%，水稻中Cr超标的样品比率为12%。农作物籽粒中各重金属元素的综合污染指数评价结果显示，重金属的平均综合污染指数为0.59，整体上处于安全等级。总体来看，14.89%的农作物受到不同程度的污染，其中轻度污染的农作物占10.64%，中度污染的农作物占4.25%，19.15%的农作物处于警戒限。重金属污染程度以水稻最为严重，轻度污染的为18.52%，中度污染的为7.41%，另外有29.63%处于警戒限内。健康风险评价结果显示，对于成人和儿童而言，5种重金属的健康风险指数均小于1，不会造成当地成人和儿童的健康风险，但重金属通过本地谷物类和豆类产品摄入对成人造成的健康风险略高于儿童。农作物籽粒中5种重金属的相关性分析表明，Cr-Ni和As-Ni在作物籽粒中存在极显著正相关性，Cr-As存在显著的正相关性。聚类分析发现，Cr和Ni可以聚为一类，有可能存在共同的来源。针对玉米的主成分分析表明，玉米中5种重金属可以由2个主成分来反映，第一主成分主要支配着玉米籽粒中Cr、Ni、As和Cd的来源。第二主成分支配Pb，其来源与其他重金属元素有较大区别。关键词：农田作物；重金属；污染指数；聚类分析；主成分分析；健康风险评价中图分类号：X820.4文献标志码：A文章编号：1674-5906（2014）08-1351-08引用格式：麻冰涓，王海邻，李小超，张永慧，刘军，李东艳.豫北典型农田作物中重金属污染状况及健康风险评价[J].生态环境学报,2014,23(8):1351-1358.MABingjuan,WANGHailin,LIXiaochao,ZHANGYonghui,LIUJun,LIDongyan.PollutionofHeavyMetalsinTypicalCropsofNorthernHenanProvinceandHealthRiskAssessment[J].EcologyandEnvironmentalSc