稻田生態(tài)系統(tǒng)中總汞和甲基汞的分布研究——以河南省稻米主產(chǎn)區(qū)信陽(yáng)市為例.pdf

1、20世紀(jì)50年代發(fā)生在日本的水俁病事件讓人們深刻認(rèn)識(shí)到汞尤其甲基汞對(duì)人體的危害,在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間里科學(xué)家一直認(rèn)為,食用水生生物特別是魚(yú)、貝類(lèi)是人體富集甲基汞的主要途徑,但是近年來(lái),有研究者發(fā)現(xiàn)高汞區(qū)稻田生態(tài)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的無(wú)機(jī)汞甲基化能力,而稻米則具有很強(qiáng)富集甲基汞能力,且其甲基汞含量是土壤甲基汞含量的幾十倍,稻田是甲基汞的“源”和“匯”之一,然而對(duì)分布面積最廣的低汞區(qū)稻田生態(tài)系統(tǒng)中各生態(tài)因子的總汞和甲基汞含量及其甲基化機(jī)制國(guó)內(nèi)外研究較

2、少。因此,研究低汞區(qū)水稻中總汞和甲基汞含量,對(duì)于評(píng)價(jià)人體的汞暴露風(fēng)險(xiǎn)和稻米生產(chǎn)安全具有明顯的現(xiàn)實(shí)和理論意義。
　　論文選擇我國(guó)農(nóng)業(yè)大省—河南省主要水稻生產(chǎn)基地,信陽(yáng)市水稻生產(chǎn)區(qū)為主要研究區(qū)域。在水稻收獲季節(jié),分別在信陽(yáng)九個(gè)縣區(qū)(固始、羅山、新縣、商城、淮濱、息縣、潢川、光山、平橋)現(xiàn)場(chǎng)采集稻田生態(tài)系統(tǒng)(根,桿、葉、梗、殼、米)旱地生態(tài)系統(tǒng)中各生態(tài)因子的代表性樣品,分別進(jìn)行總汞和甲基汞的研究。采用金汞齊–冷原子熒光法(CVAFS)對(duì)

3、樣品進(jìn)行分析。分析結(jié)果與國(guó)家糧食安全標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)內(nèi)外其它產(chǎn)區(qū)稻米進(jìn)行對(duì)比,并對(duì)食用信陽(yáng)大米汞暴露風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)及對(duì)汞甲基化機(jī)制進(jìn)行了研究,得到以下研究結(jié)果:
　　1.信陽(yáng)市稻田土壤總汞平均值為30.75±18.67ng/g,范圍為9.32~83.25ng/g,低于我國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量中規(guī)定的總汞≤300ng/g(GB15618—2008),這表明信陽(yáng)地區(qū)稻田土壤未受汞污染。水稻不同部位(根、桿、葉、梗、殼、米)總汞平均值分別為21.75±1

4、1.34 ng/g、9.92±4.81ng/g、50.38±46.89ng/g、29.01±36.03ng/g、6.92±3.59 ng/g、10.04±9.91 ng/g。稻米總汞范圍為3.81~40.47ng/g,僅有個(gè)別采樣點(diǎn)稻米總汞超過(guò)了我國(guó)糧食安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的汞含量(GB2762-2005),信陽(yáng)稻米總汞大部分還都在正常范圍內(nèi)。
　　稻田土壤甲基汞平均值為0.090±0.053ng/g,范圍為0.021~0.203ng/g

5、。水稻植株不同部位(根、桿、葉、梗、殼、米)甲基汞分別為0.220±0.129ng/g、0.087±0.081ng/g、0.075±0.055ng/g、0.099±0.101ng/g、0.130±0.107ng/g、0.326±0.121ng/g。稻米中甲基汞含量范圍為0.169~0.748ng/g,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于貴州汞礦區(qū)的16.00ng/g。與我國(guó)北方產(chǎn)區(qū)稻米甲基汞含量(0.08~0.065ng/g)基本處于相似范圍內(nèi)。
　　2.信

6、陽(yáng)市息縣長(zhǎng)陵鄉(xiāng)長(zhǎng)陵村(115°12′35″E,32°38′20″N)一面積約為六萬(wàn)平方米(長(zhǎng):200m,寬:300m)的稻田生態(tài)系統(tǒng)、旱地生態(tài)系統(tǒng)和池塘生態(tài)系統(tǒng)緊鄰的區(qū)域,是對(duì)比研究稻田生態(tài)系統(tǒng)甲基化能力的典型區(qū)域。研究發(fā)現(xiàn):該采樣點(diǎn)稻田土壤中總汞(54.45ng/g)是旱地土壤(33.06ng/g)的1.6倍,而稻田土壤甲基汞(0.055ng/g)是旱地土壤(0.024ng/g)的2.3倍;稻米中總汞(7.68ng/g)僅為旱地作物總

7、汞(4.02ng/g)的1.9倍,但是甲基汞(0.351ng/g)卻是旱地作物(0.030ng/g)的12倍,生物富集系數(shù)是旱地作物的5.2倍,甲基化能力是旱地作物的6.3倍,這充分反應(yīng)了無(wú)論是高汞區(qū)還是低汞區(qū)的稻田生態(tài)系統(tǒng),稻米均具有很強(qiáng)的汞甲基化能力,稻田生態(tài)系統(tǒng)是甲基汞的“源”和“匯”之一。
　　3.線(xiàn)性回歸結(jié)果表明稻田土壤總汞和甲基汞之間并沒(méi)有明顯的相關(guān)關(guān)系(R=-0.030,P=0.894>0.05),這說(shuō)明稻田土壤中總

8、汞含量并不是影響稻田土壤甲基汞含量的主要因素。而相關(guān)性分析結(jié)果表明:稻田土壤甲基汞含量與米(R=0.691,P<0.01,n=24)、殼(R=0.669,P<0.01,n=24)、桿(R=0.479,P<0.01, n=24)、根(R=0.775,P<0.01,n=24)中甲基汞含量成正明顯相關(guān)關(guān)系,而稻田土壤甲基汞含量與梗(R=0.032,P<0.01,n=24)、葉(R=0.057,P<0.01,n=24)沒(méi)有明顯的相關(guān)性,這暗示水

9、稻植株米、殼、梗、根中甲基汞含量均受控于土壤中甲基汞含量。
　　4.對(duì)信陽(yáng)南北部地區(qū)對(duì)比發(fā)現(xiàn),北部地區(qū)土壤中總汞(33.97±22.26 ng/g)要高于南部地區(qū)土壤總汞(24.7±8.97 ng/g),但是甲基汞含量北部(0.075±0.04 ng/g)要低于南部(0.10±0.07 ng/g)地區(qū),稻米總汞同樣是北部(10.77±11.69 ng/g)高于南部(8.67±5.53 ng/g),甲基汞北部(0.306±0.08

10、ng/g)低于南部(0.38±0.16 ng/g)。東西部對(duì)比發(fā)現(xiàn),西部地區(qū)水稻植株葉片中總汞(74.45±65.87 ng/g)要遠(yuǎn)高于東部水稻葉片總汞(34.92±22.95ng/g),信陽(yáng)工業(yè)區(qū)主要集中在信陽(yáng)西部地區(qū),這些地區(qū)人為汞排放源較多,大量的汞被排放到空氣中,這可能是西部水稻葉片部位總汞含量較東部高的原因。
　　5.信陽(yáng)稻米與國(guó)內(nèi)其它產(chǎn)區(qū)稻米中總汞和甲基汞相比,信陽(yáng)稻米中總汞和甲基汞均要遠(yuǎn)小于貴州汞礦區(qū)稻米中的總汞和

11、甲基汞含量,而與我國(guó)北方稻米產(chǎn)區(qū)中的總汞和甲基汞基本上處在同一水平上;與我國(guó)南部產(chǎn)區(qū)稻米中總汞差距不大,而甲基汞和MeHg/THg比例則明顯于低于我國(guó)南方水稻產(chǎn)區(qū)。
　　6.汞暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果表明:居民食用信陽(yáng)大米總汞均周攝入量為0.0219±0.0216μg kg-1week-1,最大值僅為0.0883μg kg-1week-1,要遠(yuǎn)小于世界衛(wèi)生組織規(guī)定的3.99μg kg-1week-1,風(fēng)險(xiǎn)因子最大為0.0221(HI<1,

12、表示無(wú)風(fēng)險(xiǎn))。甲基汞平均周攝入量為0.00966±0.00359μg kg-1week-1,最大值為0.02213μgkg-1week-1,也遠(yuǎn)低于世界衛(wèi)生組織建議的1.61μg kg-1week-1,風(fēng)險(xiǎn)因子最大僅為0.01375。
　　根據(jù)以上結(jié)果,我們可以得到以下重要結(jié)論:
　　(1)低汞區(qū)稻田生態(tài)系統(tǒng)也是甲基汞重要的的“源”和“匯”之一;
　　(2)總體而言信陽(yáng)稻米并未受到汞污染,總汞和甲基汞含量大部分都處于較