宜昌市水稻种植中重金属镉污染情况调查

郭秀琴，王 艳，陈 聪，王艺多

（三峡公共检验检测中心，湖北宜昌 443000）

镉是世界公认的对人体有毒有害的重金属元素，在自然界中分布广泛，通过农作物的根系吸收，最终累积在农作物的不同部位。环境中的镉可通过呼吸吸入、皮肤接触、饮食等多种途径进入人体，其中通过饮食摄入是镉进入人体的主要途径。在我国的饮食结构中，稻米是城乡居民日常消费的主要粮食作物，水稻对镉的耐受力强，也是极易吸收和富集镉的粮食作物，因此有必要对稻谷中的镉含量进行调查[1]。

自习近平总书记2018 年4 月视察湖北省以来，湖北省宜昌市将创建长江大保护典范城市作为当前的重要任务。在环境治理的大潮中，宜昌市土地状况明显好转，但生态修复是一个长期的过程，关于修复后的土地对农作物的影响，鲜有研究。本试验在湖北省宜昌市水稻种植区采集了351 份晚籼稻谷样品、100 份灌溉用水样品，对样品中的镉含量进行研究，对不同地区不同品种的稻米中的镉含量进行初步了解，旨在评价环境的修复对居民生活的影响，为粮农选择合适的种植品种、提升本地粮食整体品质提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 稻谷采样方案

本试验在2022 年中晚籼稻收获季节进行，在田间地头、晒场进行抽样，委托各县市区发改委或当地公共检验检测中心扦样。

样本选取晶两优534、昌两优8 号等26 个当地种植的主导品种，按照区域均匀分布。根据预计产量每万吨不少于1 个样品的原则确定总数，按总数的20%确定样本数量，分别在每个取样区域内随机选择5～10个农户扦取各样本，将扦取的样品充分混匀后，采用四分法取得1 kg 样品。选取的农户要求种植品种一致。各县市区扦样数量见表1。

表1 宜昌市各县市区样品采集明细

根据历年检测数据，确定远安县洋坪镇、旧县镇为重点扦样区域，将两镇中的七里村、观东村、观西村、安鹿村、洪家村、旧县镇及董家村等作为重点村落，进行加密扦样，其加密原则为沿着河流，在离水系不超过10 km 的村里选择300 个农户扦样，所选的农户要求种植面积较大、具有一定代表性，对当地的种植品种实行全覆盖。在扦样时，执行国家标准《粮食、油料检验 扦样、分样法》（GB/T 5491—1985）规定的扦样方法。其样品明细见表2。

表2 远安县稻谷样品采集明细

1.1.2 灌溉用水采样方案

由于水稻生育后期对镉的吸收量最大，故选择在8 月上旬宜昌市水稻生长的灌浆成熟期，分别在农户对应的田块入水口抽取灌溉用水[2-3]。其样品明细见表3。

表3 远安县灌溉用水样品采集明细

1.1.3 农业投入品（化肥）抽样方案

根据《湖北省化肥产品质量监督抽查实施细则》要求，分别在夷陵区、枝江市、当阳市、宜都市、长阳县、秭归县及兴山县各抽取1个样品，远安县抽取3个样品，合计10 份样品。样品在商家卖场的待销产品中抽取，将样品缩分至1 kg 左右，分装在2 个塑料瓶中，每瓶质量不少于0.5 kg。

1.2 金属镉检测

1.2.1 原理

采用原子吸收分光光度法，试样经过硝酸消解稀释后制成供试品溶液，注入石墨炉原子化器，测定吸光度。在一定范围内，供试品溶液吸光度值与镉含量成正比，通过与标准曲线进行比对确定镉的含量。

1.2.2 仪器与主要试剂

PinAAcle 900T 型原子吸收分光光度计，美国珀金埃尔默股份有限公司生产；Mars6 微波消解仪，美国CEM 公司生产；GWA-UP1 型超纯水器，北京普析通用仪器有限责任公司生产；AL204 型电子天平，美国梅特勒托利多公司生产。

优级纯硝酸，CNW 公司生产；电阻率为18.2 Ω·cm的超纯水；镉标准溶液（S2022-387）1 000 mg·L-1，购自国家有色金属及电子材料分析测试中心。

1.2.3 试验步骤

稻谷样品充分混匀后，取250.0 g 使用试验砻谷机去杂出糙，再用粮食水分测试粉碎磨粉碎，过60 目筛，用塑料袋装样密封备用。称取0.5 g 左右粉碎样置于密闭消解罐中，加入8.0 mL 硝酸，塞紧内塞，置于微波消解仪中，按照下列消解程序进行样品消解：从室温升温到120 ℃，升温过程5 min，保持5 min；再升温到160 ℃，升温过程3 min，保持5 min；再升温到180 ℃，升温过程2 min；180 ℃消解20 min；消解完之后降温到70 ℃，过程为20 min。待冷却至室温后，将消解罐置于电热板上150 ℃赶酸，烧到溶液剩0.5～1.0 mL或近干，取下冷却至室温后，转移至10.0 mL 的定量瓶，定容。同时做空白实验。

水样充分混匀后，取10.0 mL 至进样瓶中，放入原子吸收分光光度计进样盘进样测定。同时做空白实验。

化肥样本充分混合后取出约100 g，研磨至可全部通过0.50 mm 孔径筛，混合均匀，置于密封袋中。称取试样0.2～0.3 g 于密闭消解罐中，加入8.0 mL 硝酸，塞紧内塞，置于微波消解仪中，按照下列消解程序进行样品消解：5 min 由室温升温至100 ℃，保持2 min；5 min 内由100 ℃升温至150 ℃，保持3 min；5 min 内由150 ℃升温至180 ℃，保持25 min；消解完30 min 降温至80 ℃。待冷却至室温后，将消解罐置于电热板上170 ℃赶酸1 h 左右，取下冷却，转移至50 mL 容量瓶中，定容，混匀。同时做空白实验。

1.2.4 工作条件

镉空心阴极灯，波长228.80 nm，狭缝宽度0.70 nm。升温程序：110 ℃，爬坡1 s 保持30 s；130 ℃，爬坡15 s 保持30 s；500 ℃，爬坡10 s 保持20 s；1 500 ℃，爬坡0 s 保持5 s；2 450 ℃，爬坡1 s 保持3 s。

1.2.5 线性关系

取镉标准溶液（S2022-387，Cd 1 000 mg·L-1）1 mL 用1%HNO3定容到500 mL；再取0.5 mL 用1%HNO3定容到10 mL，从中取0.5 mL 用1%HNO3定容到10 mL，混合均匀后放置在原子吸收分光光度计进样盘进样待测；在设备工作站上分别设置标准系列自动稀释浓度：1.0 μg·L-1、2.0 μg·L-1、3.0 μg·L-1、4.0 μg·L-1、5.0 μg·L-1。工作站按照吸光度值与镉含量成正比的关系，计算其镉含量，求得数据的相关系数，以此作为实验结果的对照依据。吸光率与镉含量的线性回归方程和相关系数见表4。

表4 吸光率与镉含量的线性回归方程与相关系数

通过对标准品的测试和计算，其相关系数为0.999 858，斜率为0.068 08，截距为0。

1.2.6 方法检出限与定量限

在仪器的最佳条件下，连续测定试剂空白20 次，用得出的20 次空白值标准偏差的3 倍除以标准曲线的斜率计算检出限为小于0.001 mg·kg-1、20 次空白值标准偏差的10 倍除以标准曲线的斜率计算定量限为小于0.003 mg·kg-1。

1.2.7 质控样

称取湖南大米生物成分分析标准物质GBW10045（GSB-23）0.421 9 g 与样品一起处理，定容至10 mL，稀释2 倍后检测值为3.777 μg·L-1，计算得镉含量为0.179 mg·kg-1，与给定值（0.19±0.02）mg·kg-1相符。

2 结果与分析

2.1 稻谷样品分析

在全市各县市区普查的51 份样品中，糙米中镉的含量在0.009 2～0.170 0 mg·kg-1，各县市区镉平均含量如表5 所示，平均值为0.050 0 mg·kg-1，对照《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）规定的限量标准≤0.20 mg·kg-1，无超标样品。

在远安县重点检测区域共扦取300 份样品，其中11 份因含水量过高发生霉变，不能满足试验要求，因此未进行检测，实际检测样品289 份。检出糙米中镉的平均含量为0.075 mg·kg-1，符合GB 2762—2022 限量标准≤0.20 mg·kg-1，但仍检出26 份超标样品。

根据蒋家焕等的研究成果，不同水稻品种的根系对重金属镉的吸附性不同[4]。超出全县镉平均含量的品种共4 个，见表6，表中镉平均含量的规定限量为0.003 mg·kg-1。

表6 远安县镉含量不合格稻谷品种

2.2 灌溉用水样品分析

经检测，各样品均未检出镉。

2.3 施用肥料分析

根据湖北省市场监管局提供的抽检结果，以及《肥料中有毒有害物质的限量要求》（GB 38400—2019）标准限量值要求，宜昌市市场流通的复合肥未出现镉超标现象。

3 结论与讨论

1）通过对宜昌市稻谷中重金属镉含量的调查，表明全市稻谷重金属镉含量的总体合格率较高，与GB 2762—2022 中的限量值0.20 mg·kg-1比较，有93.6%的样本镉含量低于限量值标准，超标的样本集中来自远安县局部地区个别农户，种植面积小、不具有代表性。目前超标样本已单收单存。

2）通过检测对水稻种植有影响的灌溉用水、肥料等投入品发现，投入品镉含量均符合安全要求。但仍检出少量稻谷中存在的镉超标的情况，故可推断其污染源主要来自土壤。

3）从对历史污染区洋坪镇、旧县镇等地的调查结果来看，虽然经过近4 年的整治，土壤污染情况有所改善；但是少部分地区土壤中的镉残留仍对水稻种植有影响，因此在土壤修复期，需要进一步做好防止污染和生态修复工作[5]。

4）在历史污染区域种植水稻，要谨慎选用对镉吸收较好的品种，不建议种植含镉量超标的玉珍香、万象川、昌两优8 号、夏香稻。