徐州地区麦田土壤和小麦籽实重金属污染特征分析

强承魁，秦越华*，丁永辉，曹丹，王锋，张明，韩波，李微微. 徐州生物工程职业技术学院//徐州市现代农业生物技术重点实验室，江苏 徐州 006；. 徐州生物工程职业技术学院科研处，江苏 徐州 006

徐州地区麦田土壤和小麦籽实重金属污染特征分析

强承魁1，秦越华1*，丁永辉1，曹丹1，王锋2，张明1，韩波1，李微微1
1. 徐州生物工程职业技术学院//徐州市现代农业生物技术重点实验室，江苏 徐州 221006；2. 徐州生物工程职业技术学院科研处，江苏 徐州 221006

农产品因重金属污染引发的质量安全问题已成为全社会关注的焦点。为了解徐州地区麦田土壤和小麦籽实重金属污染特征，测定了3个主栽区睢宁县梁集镇（SNLJ）、邳州市新河镇（PZXH）和沛县湖西农场（PXHX）麦田表层土壤及籽实中Pb、Cd、Zn、Cu、Ni和Cr的含量，采用Muller地累积指数法和Hakanson潜在生态风险指数法分析了土壤重金属污染状况，并对籽实中重金属所致健康风险进行了评价。结果表明：仅PXHX土壤中Cd、Zn、Cu、Ni、Cr和PZXH土壤中Cd含量分别高于中国土壤元素背景值的1.18、1.42、1.61、1.72、1.20和1.20倍，但3个主栽区土壤中所测6种重金属元素的含量均低于《土壤环境质量标准》（GB15618─1995）中二级标准值和《绿色食品产地环境质量》（NY/T391─2013）规定的限值；地累积指数评价仅见 PXHX土壤中 Zn存在轻度污染；3个主栽区土壤中 6种重金属均为低生态风险程度（17.70≤RI≤41.93），其生态风险顺序为Cd＞Ni＞Cu＞Cr＞Zn＞Pb，Cd的生态风险最高；仅见PXHX籽实中Pb和PZXH籽实中Cd含量分别超过食品安全国家标准限量值的1.1和1.2倍；3个主栽区籽实中化学致癌物Cr和PZXH籽实中Cd的个人年风险均超过ICRP推荐的最大可接受水平，非致癌物Pb、Zn、Cu、Ni的个人年风险均低于ICRP推荐的最大可接受水平，籽实所测重金属个人总年风险总超过ICRP推荐的最大可接受水平的11.68～39.80倍，可见所有主栽区籽实中的化学致癌重金属对食用人群具潜在风险，应引起重视。

重金属；小麦籽实；土壤；健康风险评价

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随着工业化、城镇化和农业现代化的快速发展，越来越多的含Pb、Cd、As和Hg等重金属污染物通过各种途径进入大气、水体和土壤，现已引起环境质量的严重恶化并上升为世界范围内的主要环境问题（刘剑飞等，2011；刘莹等，2014）。作为一种持久性潜在有毒污染物的重金属，一旦进入农田土壤后因不能被生物降解而长期存留且不断积累，直接危及到生态安全、食品安全、人体安全及社会经济的可持续发展（U.S.EPA，1997；Fairbrother et al.，2007；刘庆等，2012；Khan et al.，2008；Mansour et al.，2010）。由此可见，测定农田土壤中的重金属含量并评价污染状况，已成为研究热点之一。食用在污染土壤上种植的农作物已成为重金属毒害人体的重要途径，但目前对小麦等谷类作物关注还不多（Chary et al.，2008；Wang et al.，2005；Zheng et al.，2007；Lima et al.，2008）。实际上，目前谷类几乎是全世界日常饮食结构中最大量的终身消费食物，故开展该类作物的健康风险评价具有重要的现实意义（Caussy et al.，2003；Nadal et al.，2004）。

作为我国第二大作物，小麦的质量安全问题屡见报道，其中受重金属污染的程度逐年趋重且范围日渐扩大（Wang et al.，2011）。如江苏省典型区地震带农田土壤和小麦籽粒中 Pb、Cr、Hg、Ni、As超标率分别为100%、58.97%、33.33%、10.26%、2.56%，太湖水网地区小麦籽实中Cd、Zn和Pb超标率分别达22.73%、18.18%和4.55%（陈京都等，2012；潘永敏等，2014）。北京城郊污灌区小麦籽粒Cr、Zn含量也超出国标限值，土壤中Cu、Cd、Cr、Pb和Zn含量均高于北京土壤背景值且出现累积，造成郊区成人和儿童重金属综合健康风险均大于 1，表明该区已存在因小麦摄入而产生的健康风险问题（朱宇恩等，2011）。徐州已成为淮海经济区中心城市、苏北老工业基地、江苏省农业大市和全国重要的农副产品生产基地之一，小麦年种植面积超过3.4×105hm2，可见该区域农作物的品质将直接影响区域农业的可持续发展及人们的身体健康。面对矿区的扩大及区域工农业快速发展对产地环境不良生态效应加剧的情况，目前还未见麦田土壤和小麦籽实重金属污染评价方面的系统性研究报道。鉴于此，对徐州小麦主栽区麦田土壤及小麦籽实重金属进行含量测定及其污染与食用健康风险评价，旨在为研究区域环境重金属污染联合阻控技术和保障居民饮食安全提供基础数据及决策参考。

1　材料与方法

1.1研究区概况

研究区位于江苏省西北部、华北平原东南部和古淮河支流沂、沭、泗诸水下游的徐州市，地理坐标为116°22′～118°40′ E和33°43′～34°58′ N。土地总面积11142.33 km2，小麦种植面积约3400 km2。该区属暖温带半湿润季风气候，年平均气温14.2 ℃，年日照时数为2284～2495 h，日照率52%～57%，年均无霜期200～220 d，年均降水量800～930 mm。土壤主要分为棕土、褐土、紫色土、潮土、砂姜黑土和水稻土六大类，其中潮土占全区土壤总面积的79.5%以上。作为中国机械工程之都、淮海经济区中心城市的徐州，近年来工业企业的规模和数量越来越大，其中装备制造、能源、煤盐化工、冶金和建材等企业的排污对农业环境质量的影响也是与日俱增。

1.2样品采集测定

基于前期对徐州地区小麦主栽区分布及重金属污染情况的调查，布点时主要考虑区域经济社会发展状况、距离河流和公路远近、土壤类型和区域之间样点分布的均匀性、代表性等因素，选取位于研究区东南部的睢宁县梁集镇（SNLJ）、东部的邳州市新河镇（PZXH）和西北部的沛县湖西农场（PXHX）这3个小麦主栽区，代表该地区的典型麦区。每个主栽区确定采样点8个。在6月小麦成熟期进行采样，在每个采样点600 m2范围内采集6～7处麦穗，室内风干脱壳取约2 kg小麦籽实，经超声波清洗后再用去离子水清洗 3次，80 ℃烘箱烘烤至恒重，冷却后去麸粉碎贮存待测。为揭示小麦、土壤中重金属含量之间的关系，在采集小麦样品的同时完成土壤样品采集，尽可能保证土壤采样点与小麦采样点一致。采集土壤表土层样品（0～20 cm）并混匀，四分法取1 kg作为该点混合样品，室内自然风干磨细并过100目筛备测（Li et al.，2006）。土壤 pH值和有机质测定方法参照农业标准NY/T1121.2─2006。土壤中Pb和Cd、Zn和Cu、Ni、Cr含量分别参照国家标准GB/T17141─1997、GB/T17138─1997、GB/T17139─1997和国家环境保护标准HJ/491─2009测定，小麦中Cd、Zn、Cu、Ni、Pb和 Cr含量测定方法分别参照国家标准GB5009.15─2003、GB/T5009.14─2003、GB/T5009.13 ─2003、GB/T5009.138─2003、GB5009.12─2010和GB/T5009.123─2003，并在分析过程中采用平行双样，确保质控样品相对误差控制在10%以内。

1.3土壤重金属污染评价

考虑地域差异和土壤背景值选定，运用Muller地累积指数法和 Hakanson潜在生态风险指数法评价麦田土壤重金属污染状况并比较分析。地累积指数（Igeo）计算公式为：

Igeo=log2［Cn/（K×Bn）］（1）

式中，Cn为土壤中重金属元素n的实测含量；Bn为该重金属元素n的参比值，本研究以江苏省徐淮黄泛平原表层土重金属背景值作为参比值，即Pb、Cd、Zn、Cu、Ni和 Cr的土壤背景值分别为23.8、0.149、68、25、32.1和73 mg·kg-1（廖启林等，2009）；K为考虑成岩作用可能引起的背景值变动系数（一般取值为1.5）（周秀艳等，2004）。Igeo的分级标准与污染程度划分见表1（贾英等，2013）。

表1　地累积指数分级标准Table 1　Graduation standard of Igeo

潜在生态风险指数（RI）计算公式为：

式中，Eri为重金属元素 i的潜在生态风险系数；Tri为重金属元素 i的毒性响应因子，即 Pb、Cd、Zn、Cu、Ni和Cr的Tri值分别为5.0、30、1.0、5.0、5.0和2.0（贾英等，2013）；Ci为重金属元素i的污染因子；Ci和Ci分别为土壤中重金属元素i的实测含量和参比值（廖启林等，2009）；RI分级标准与生态风险程度见表2（贾英等，2013）。

1.4小麦重金属健康风险评价

参考美国环境保护署USEPA风险评价模型，通过膳食途径定量评价小麦中重金属对人体的健康影响。其中化学致癌物（基因毒物质）健康风险评价模型为：

表2　潜在生态风险指数分级标准Table 2　Graduation standard of RI

式（3）中，Rc为化学致癌物经食入途径的平均个人致癌年风险（a-1），种）经食入途径的平均个人致癌年风险（a-1）；式为化学致癌物i（共k（4）中，Dig为化学致癌物i经食入途径的单位体重日均暴露剂量（mg·kg-1·d-1），qig为化学致癌物经食入途径的致癌强度系数（kg·d·mg-1）， 70为人均寿命（a）；式（5）中，0.5为成人面食日均使用量（kg），Ci为化学致癌物或躯体毒物质质量分数（mg·kg-1），70为人均体重（kg），致癌性重金属Cd、Cr的qig分别为6.1和41 kg·d·mg-1（EPA，1987）。

非致癌物（躯干毒性物质）健康风险评价模型为：

各有毒物质对人体健康产生危害的累积效应呈相加关系、协同关系或拮抗关系。基于小麦籽实中各有毒物质含量很低，可假定每种物质的作用是独立的。即各种重金属对人体健康水平的损害程度呈累积相加效应，则小麦中重金属通过食入途径对人体所产生的总健康风险可表示为：式中，Rs为化学致癌物和非致癌物的个人总年风险（a-1）。

1.5数据处理

采用SPSS 13.0软件对试验数据进行相关性分析和方差分析，其中组间均值差异选择Duncan新复极差法计算。

2　结果与分析

2.1徐州地区麦田土壤基本理化性质

徐州地区小麦主栽区SNLJ、PZXH和PXHX麦田表层土壤（0～20 cm）主要理化参数的测定结果见表3，结果显示3个采样区pH值为7.58～8.32，OM质量分数为21.4～60.9 g·kg-1，地理位置上呈东南向西北显著上升的趋势（P＜0.05）。由此可见，徐州地区麦田表层土壤呈碱性，OM质量分数达《绿色食品产地环境质量》（NY/T391─2013）中土壤肥力分级参考指标 I级（＞15 g·kg-1），但此特性有利于重金属元素在土壤表层土中累积。

表3　徐州地区麦田表层土壤理化参数统计Table 3　Summary of physico-chemical parameters in surface soils from wheat fields of Xuzhou area

2.2徐州地区麦田土壤重金属含量分析

徐州地区小麦主栽区SNLJ、PZXH和PXHX麦田表层土壤中重金属含量的测定结果见表4，结果显示所测6种重金属元素的含量在地理位置上均呈由东南向西北显著增加的趋势（P＜0.05），而毗邻微山湖和大屯煤矿的 PXHX麦田表层土壤重金属含量最高。PXHX土壤中Cd、Zn、Cu、Ni、Cr和PZXH土壤中Cd平均含量分别高于中国土壤元素背景值的1.18、1.42、1.61、1.72、1.20和1.20倍。但所测6种重金属元素的含量均低于《土壤环境质量标准》（GB15618─1995）中二级标准值和《绿色食品产地环境质量》（NY/T391─2013）规定的土壤中污染物含量限值，符合国家绿色食品土壤环境质量标准要求。基于6种重金属元素的Pearson相关系数，SNLJ土壤中Pb与Cd、Zn与Ni，PZXH土壤中Zn与Ni、Zn与Cr，PXHX土壤中Cd与Cr含量之间存在显著正相关关系（P＜0.05），说明其在来源、运输和沉积等方面具较为相似的地球化学行为。其中PZXH土壤中Ni与Cr、PXHX土壤中Pb 与Cr含量间存在极显著负相关（P＜0.01），推测其来源不同（Kunwar et al.，2005；雷沛等，2013）。

表4　徐州地区麦田表层土壤重金属含量Table 4　Content of heavy metals in surface soils from wheat fields of Xuzhou area mg·kg-1

2.3徐州地区麦田土壤重金属污染评价

2.3.1地累积指数评价

徐州地区小麦主栽区SNLJ、PZXH和PXHX麦田表层土壤中重金属地累积指数的污染评价结果见表5，结果显示除PXHX土壤中Zn存在轻度污染外，其余2个主栽区土壤环境中所测6种重金属元素均不存在污染，生态风险累积等级均为0级，表明该地区麦田表层土壤的重金属整体处于无污染水平。

2.3.2潜在生态风险指数评价

徐州地区小麦主栽区SNLJ、PZXH和PXHX麦田表层土壤中重金属潜在生态风险指数的污染评价结果见表6，结果显示3个主栽区土壤中6种重金属元素的RI值介于17.70～41.93之间，其平均值为30.55，均小于110，可见该地区麦田表层土壤处于低生态风险程度。所测6种重金属元素的潜在生态风险程度顺序为 Cd＞Ni＞Cu＞Cr＞Zn＞Pb，其中Cd的生态风险最高。因Cd的值在6种重金属元素中最高，相应的值也最大。该元素虽在3个主栽区土壤中的含量最低（表4），但其生态风险却最高，应成为该区环境治理和风险控制的重要目标（雷沛等，2013）。

表5　徐州地区麦田表层土壤重金属地累积指数及累积等级Table 5　Geo-accumulation indexes （Igeo） and accumulation levels （L） of heavy metals in surface soils from wheat fields of Xuzhou area

表6　徐州地区麦田表层土壤重金属潜在生态风险指数Table 6　Potential ecological risk indexes （RI） of heavy metals in surface soils from wheat fields of Xuzhou area

2.4徐州地区小麦籽实重金属含量分析

徐州地区小麦主栽区SNLJ、PZXH和PXHX小麦籽实中重金属含量的测定结果见表 7，结果显示Pb、Cd平均含量在地理位置上由东南向西北呈“V”型分布，Cu、Cr含量变化则相反，而Zn、Ni含量分别呈显著减小和增大趋势（P＜0.05）。除PXHX籽实中Pb和PZXH籽实中Cd平均含量分别超过食品安全国家标准限量值的1.1和1.2倍，其余均符合相关限量要求。其中PXHX籽实与土壤中Pb、PZXH籽实与土壤中Cd含量分别呈显著正相关（P＜0.05），其超标原因可能与其在土壤中的总量大且迁移性强有关（李波等，2005；王祖伟等，2007），可见调查区域内部分地区小麦籽实重金属超标问题需进一步关注。

表7　徐州地区小麦籽实重金属含量Table 7　Content of heavy metals in wheat grains of Xuzhou area mg·kg-1

2.5徐州地区小麦籽实重金属个人年风险评价

基于徐州地区小麦主栽区 SNLJ、PZXH和PXHX小麦籽实经食入途径，其中重金属对人体健康年风险的评价结果见表8，结果显示3个主栽区籽实中Cr的Rc介于5.74×10-4～1.91×10-3a-1，均高于国际辐射防护委员会（ICRP）推荐的最大可接受水平（5.0×10-5a-1）（倪彬等，2010）。其中Cr在PZXH 的No.2和SNLJ的No.3的Rc分别为最大和最小，分别为 ICRP推荐的最大可接受水平的 38.20和11.48倍。Cd在SNLJ和PXHX籽实中的Rc均低于ICRP推荐的最大可接受水平，而在PZXH籽实Rc均超过可接受水平，最高达ICRP推荐的最大可接受水平的1.61倍。SNLJ、PZXH和PXHX籽实中Cr、Cd的平均Rc分别占化学致癌物的个人总年风险的98.60%和1.40%、96.19%和3.81%、99.59%和0.41%，可见Cr是所测两种化学致癌物中的主要污染物，应列为风险决策管理的重点对象。3个主栽区籽实中2种化学致癌物总的健康风险水平由大到小排序为PZXH＞PXHX＞SNLJ，该结果与表7中对应重金属含量高低一致。

表8还显示3个主栽区籽实Rn均低于ICRP推荐的最大可接受水平，非致癌物通过食用途径产生的健康风险水平为Cu＞Zn＞Pb＞Ni。3个主栽区籽实Rs在5.84×10-4～1.99×10-3之间，均高于ICRP推荐的最大可接受水平，为该水平的11.68～39.80倍。其中SNLJ、PZXH和 PXHX籽实平均 Rc分别占 Rs的99.84%、99.95%和99.92%，而Rn分别占Rs的0.16%、0.05%和0.08%。由此可见，3个采样区小麦籽实中的重金属对人群食用存在一定的潜在风险，且主要为化学致癌重金属，对此应引起足够的重视。

表8　徐州地区小麦籽实食入途径重金属健康危害个人年风险Table 8　Health risk of heavy metals in wheat grains of Xuzhou area to the individual person per year through ingestion　　a-1

3　讨论

3.1徐州地区麦田土壤重金属污染特征

王学松等（2006）年研究发现，徐州市 21个表层土壤样品中Pb、Cd、Zn、Cu、Ni和Cr平均含量均超过中国土壤元素背景值的1.67、5.57、1.99、1.69、1.28和1.29倍，尤以Cd超标率最高；而刘红侠等（2006）同年报道，该市北郊 20个农业耕层土壤样品中的Pb、Cd、Zn、Cu和Cr平均含量也均高于背景值的2.16、26.49、2.07、1.56和13.45倍，仍以Cd超标率居首。推测采样区土壤可能与相邻的钢铁厂、皮革厂等工业重污染源有关，而Cd超标率最高应与该区域农田长期使用P肥造成土壤中Cd高累积相关。本研究仅发现PXHX土壤中Cd、Zn、Cu、Ni、Cr和PZXH土壤中Cd的平均含量均高于背景值，除Ni外的5种重金属元素超标率均低于上述两个报道。究其原因，这得益于徐州市近年来加快对高污染企业的搬迁、关停行动和主栽区麦田倡导水旱轮作。同时增施的有机肥有助于改变土壤的理化性质，并对土壤中重金属的环境化学行为产生显著影响，表现在土壤的有机质对重金属具吸附作用（刘秀春等，2008）。表 4显示生态风险最高的是Cd，应列为该区环境治理和风险控制的重要目标（雷沛等，2013）。PXHX主栽区土壤重金属超标率居3个采样区之首，这与该区毗邻的大屯煤矿和微山湖灌溉用水污染存在一定的关系。这点如贾英等（2013）报道，因蕰藻浜与黄浦江交界处的采样点靠近宝山工业区，其河流沉积物中的重金属污染相比较重类似。本研究发现 Ni的超标率由王学松等（2006）报道的1.28倍增至1.72倍，推测可能与采样点土壤样品的差异及该地区近年来大力发展电动车产业有关，这点需引起重视。众所周知，该产业电镀工序中大量使用的 Ni极易随电镀废水排入水体，进而通过农业灌溉进入土壤系统，经作物根系吸收作用富集于机体，随着运输作用向地上部移动，并积累于作物茎叶和果实（陈苏等，2007；王新等，1994）。虽然本研究中3个小麦主栽区土壤中所测的6种重金属含量均低于《土壤环境质量标准》（GB15618─1995）中二级标准值和《绿色食品产地环境质量》（NY/T391─2013）规定的限值，但 Pearson相关系数显示的有关重金属来源、运输和沉积等地球化学行为还有待进一步研究。

3.2徐州地区小麦籽实重金属污染及食用健康风险

近年来，小麦重金属污染风险日益显著，逐渐成为社会关注的热点和政府农场品质量安全监管的重点。如沪宁高速公路两侧和内蒙古河套地区籽实中Pb含量超标率分别为95%以上和19%，新乡市寺庄顶罐区籽实中Cd、Ni、Cr和Zn含量超标25.5、12.98、6.12和1.32倍，天津污灌区籽实Cd含量超标1.24倍，江苏南部典型地区Cd、Zn和Pb含量超标率分别为22.73%、18.18%和4.55%，黄淮海和长江中下游两大小麦优势产区籽实中Cd含量超标率12.5%（潘永敏等，2014；李波等，2005；王祖伟等，2007；张青等，2010；朱桂芬等，2009）。本研究结果显示，整体而言徐州地区小麦受到重金属污染的程度较轻，仅PXHX籽实中Pb和PZXH籽实中Cd含量分别超过食品安全国家标准限量值的1.1和1.2倍，但已显示出区域性特征。其超标原因可能与该重金属元素在土壤中的总量大且迁移性强有关（李波等，2005；王祖伟等，2007）。这需要进行合理的生产区域布局和种植业结构调整，基于粮食生产战略考虑，在保障其产量的前提下，立足于发挥区域比较优势，在小麦低 Pb、Cd水平区域加大小麦种植比例，相反地区可该种棉花等非食源性作物或实行小麦-玉米、伴矿景天/小麦-茄子等轮间作制度，也可通过培育、推广低重金属累积小麦品种来降低其受重金属污染的概率（陆美斌等，2015；居述云等，2015）。

表8显示，3个主栽区籽实中Cr的Rc均超过ICRP推荐的最大可接受水平，Cd在PZXH籽实Rc超过可接受水平的 1.61倍。其中前者与孙卉等（2008）报道开封市化肥河污灌区小麦化学致癌物Cd对人群膳食途径所致健康风险结果一致，由此可见，作为所测两种化学致癌物中的主要污染物的Cr应列为风险决策管理的重点对象。但后者有别于陆美斌等（2015）报道的中国两大优势小麦产区小麦受Cd污染危害较小，不同消费人群因食用小麦Cd引起的风险程度较低。本研究选择美国环境保护署USEPA风险评价模型作为参考，仅以小麦籽实为唯一暴露途径与来源，但日常生活中市级消费人群的膳食结构较此更复杂，如水稻、蔬菜、高粱等作物中重金属Cr、Cd也是膳食暴露风险的贡献者，再加上加工方式的差异，其表现的风险性可能比估计的要小。另如本研究运用的健康风险评价模型，人均寿命、体重和单位体重日均暴露剂量等参数的选择，未考虑到随着人们生活水平的提高而发生的差异性变化。如体重增大或化学致癌物浓度降低，都会出现籽实经食入途径化学致癌物年风险评价结果偏小的现象。对此，等有关部门发布权威的最新信息后对评价结果进行进一步修正（陆美斌等，2015）。综上所述，后续要注重重金属在“水体-土壤-作物-人体”系统中的迁移、转化和健康风险毒理学方面的实证研究，以期为区域性麦田土壤环境保护与管理及小麦籽实摄入重金属所致人体健康风险等方面提供参考数据。

4　结论

（1）徐州SNLJ、PZXH和PXHX小麦主栽区土壤中Pb、Cd、Zn、Cu、Ni和Cr含量均低于《土壤环境质量标准》中的二级标准值和《绿色食品产地环境质量》中规定的土壤中污染物含量限值。

（2）Muller地累积指数法分析表明仅PXHX土壤中Zn存在轻度污染，而Hakanson潜在生态风险指数法显示3个主栽区土壤重金属均呈低生态风险。

（3）除PXHX小麦籽实中Pb和PZXH籽实中Cd平均含量分别超标 1.1和 1.2倍，其余指标及SNLJ籽实中所测6种重金属含量均符合限量要求。

（4）3个主栽区小麦籽实中仅Cr的Rc高于ICRP推荐的最大可接受水平，但该地区所测重金属元素的Rn较ICRP推荐的最大可接受水平低，而Rs分别较ICRP推荐的最大可接受水平高，表明籽实中化学致癌重金属对人群食用存在一定程度上的健康风险。

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Pollution Characteristics of Heavy Metals in Soils and Wheat Grains in Xuzhou Area

QIANG Chengkui1， QIN Yuehua1*， DING Yonghui1， CAO Dan1， WANG Feng2，ZHANG Ming1， HAN Bo1， LI Weiwei
1. Xuzhou City Key Laboratory of Modern AgroBiotechnology， Xuzhou Bioengineering Technical College， Xuzhou 221006， China；2. Department of Scientific Research， Xuzhou Bioengineering Technical College， Xuzhou 221006， China

Quality and safety issues of agricultural products induced by heavy metals has become the social concern. To understand the pollution characteristics of heavy metals in soils and wheat grains in Xuzhou area， the concentrations of 6 heavy metals including Pb， Cd， Zn， Cu， Ni and Cr in surface soils and wheat grains from 3 main plantation areas were determined. Muller's Geoaccumulation Index Mehod and Hakanson's Potential Ecological Risk Index Method were used to analyse the pollution status of heavy metals in soils. Futhermore， the health risks of each heavy metal in wheat grains were evaluated. The results showed that the concentration of Cd， Zn， Cu， Ni， Cr in PXHX soils and Cd in PZXH soils were about 1.18， 1.42， 1.61， 1.72， 1.20， 1.20 times of national background values of soil elements， respectively. But the concentrations of 6 heavy metals in soils from 3 main plantation areas were lower than the limit values of Environmental quality standard for soils （GB15618-1998） secondary standard and Green food-Environmental quality for production area （NY/T391-2013）. Slight pollution for only Zn in PXHX soils was found by geoaccumulation index. The potential ecological risk indexes （RI） of 6 heavy metals at all main plantation areas were between 17.70 and 41.93， and posed very low potential risks for these areas. And the risks of 6 heavy metals were in the following order: Cd ＞ Ni ＞Cu ＞ Cr ＞ Zn ＞ Pb， Cd contributed the most to the total potential ecological risk. Only Pb concentration in PXHX wheat grains and Cd concentration in PZXH wheat grains were about 1.1 and 1.2 times of the limit values of National Food Safety Standard. The health risks of Cr in wheat grains from 3 main plantation areas and Cd in PZXH wheat grains to the individual person per year through ingestion were significantly higher than the maximum allowance level recommended by the International Commission on Radiological Protection （ICRP）. The health risk to the individual person per year caused by non-carciongens of Pb， Zn， Cu and Ni were lower than the level. The total health risk of 6 heavy metals to the individual person per year was more 11.68～39.80 times than the level. Thus， the potential risk of those chemical carcinogens to the crowd may occur by consuming wheat grains from all plantation areas and must arouse enough attention.

heavy metals； wheat grains； soil； health risk assessment

10.16258/j.cnki.1674-5906.2016.06.017

X53

A

1674-5906（2016）06-1032-07

国家星火计划项目（2015GA690053）；徐州市推动科技创新专项资金项目（KC14SM101）；江苏省农业三新工程项目［SXGC（2013）041］

强承魁（1978生），男，教授，博士，主要从事农产品安全与质量控制技术研究。E-mail: bioqck@163.com

秦越华（1965年生），男，副教授，主要从事现代农业技术和职教管理研究。E-mail: yuehua5855@sina.com

2016-02-27