黄河、渭河和洛河交汇区莲藕重金属含量的原子吸收法测定与污染分析

李吉锋

（渭南师范学院化学与材料学院，陕西省河流湿地生态与环境重点实验室，陕西 渭南 714099）

黄河发源于青藏高原，经过河套平原后由内蒙一路向南，在汾渭盆地与关中平原的渭河、洛河交汇，在潼关北侧又转身一路向东，黄河、渭河和洛河的交汇区域（简称三河交汇区）。这一区域三条河流水流平缓，形成了多处湿地。近年来，工农业污水和生活污水的排放导致河流污染，尤其是重金属污染日益加剧，黄河、渭河和洛河也难以幸免。环境化学讨论的重金属主要是指汞、镉、铬、铅以及类金属砷等生物毒性显著的元素。这些重金属进入生物链后通过累积和放大作用会在人体内某些器官中累积，导致人类慢性中毒，如汞导致神经系统毒性，镉影响骨骼。环境中重金属的危害越来越受到环境科研工作者的关注[1-5]。

莲藕是莲花的根茎，具有药食同源作用，常作为蔬菜南北方广泛种植。黄渭洛三河交汇区域因水体丰富，莲藕种植较多，是陕西莲藕主产区、周边城市的主要藕源。莲藕易受生长环境中重金属影响，国内外已分析了一些区域莲藕重金属污染情况[6-11]。

本研究在三河交汇区莲藕种植区进行调查取样，测定莲藕中铅、镉、铬、铜、锰、锌6 种重金属元素的含量，采用综合污染指数法评价了莲藕重金属污染现状，采用危害系数HQ 和危害指数HI 评价莲藕的食用安全性，为三河交汇区莲藕产业的健康发展和食品健康提供数据依据和合理化建议。

1 材料与方法

1.1 研究区域

黄、渭、洛三河交汇区域：北到陕西合阳县，南到陕西潼关县，东到黄河，西到陕西渭南市临渭区。三条河流在此区域交汇范围内，水体较为充沛，适宜莲藕种植。分别在合阳县洽川镇、大荔县赵渡镇、大荔县同州湖、临渭区渭河滩湿地采集新鲜莲藕，带回实验室处理后及时测定重金属元素含量。

1.2 样品的消解

新鲜莲藕于85℃烘干后磨碎，过100 目筛，用四分法分开后取一份，准确称取1.0000 g 于小烧杯中，用HNO3-HClO4湿法消化，至溶液澄清无色或者接近无色，冷却后用二次蒸馏去离子水定容到容量瓶中。相同条件下制作空白溶液一份[12]。

1.3 测定

1.3.1 仪器及测定条件

铅、镉、铬、铜、锰和锌用原子吸收光谱法测定：WFX-120A 原子吸收分光光度计（北京瑞利），铅、镉、铬、铜、锰和锌6 种元素空心阴极灯。仪器测定条件见表1。

表1 原子吸收测定条件Tab.1 The conditions of Atomic absorption analysis

1.3.2 样品测定

用原子吸收光谱法分别测定6 种元素标准溶液吸光度，绘制浓度吸光度标准曲线，得到回归方程和相关性系数。测定各样品溶液中的6 种元素的吸光度，利用回归方程计算各样品溶液中6 种元素含量。

1.3.3 准确度实验

选取临渭区莲藕样品，加入一定量各元素标准溶液，按照1.2 方法消解，按照1.3.2 方法测定吸光度，计算样品溶液中各元素的加标回收率。各元素回收率均在92%～106%之间。

1.3.4 精密度实验

取临渭区莲藕样品消化后溶液5 份，分别测定各元素吸光度值，计算测定方法的精密度，RSD 均小于2.6%。

2 结果与分析

2.1 重金属含量

表2 为采集区莲藕样品中铅、镉、铬、铜、锰和锌6 种重金属元素含量，表3 为国家农产品安全食用标准，其中对于锰元素限量未做规定。

表2 三河交汇区莲藕重金属含量（mg/kg，三份样品平均值）Tab.2 The content of heavy metals in lotus roots in the three river communicateplain area（mg/kg,average of three samples）

表3 国家农产品安全食用标准Tab.3 National Food Safety Standard for Agricultural Products

将表2 样品中各元素测定结果与表3 对比，发现样品中铅、铬含量均超标10 倍以上，大荔赵渡和临渭区渭河滩莲藕镉超标数倍，所有莲藕样品中铜、锌含量均未超标，因国标未对锰元素含量标准做出规定，本文未做对比。所采集莲藕已经受到铅、铬严重污染，部分样品明显受到镉污染。

2.2 莲藕重金属污染评价

采用综合污染指数法[2]（内梅罗综合污染指数）评价了所采集的莲藕样品中重金属污染等级，国家未对食品中锰限量做出规定，在此不进行讨论。

单因子污染指数公式：

综合污染指数评价公式：

式中，Pi为第i 种污染物的污染指数，Ci为第i种污染物的实测值，Si为第i 种污染物的国家限量标准；P综为综合污染指数，Pimax 为最大单项污染指数，为平均单项污染指数。根据P综大小，将重金属污染分成5 个等级（表4）。

表4 重金属综合污染指数等级Tab.4 Comprehensive pollution index grades of heavy metals

由表5 可知，莲藕样品的重金属综合污染指数主要来源于铅、铬两种元素的贡献值，是污染的主因，铜、锌未对莲藕样品形成重金属污染。

表5 三河交汇区莲藕重金属单因子污染指数PiTab.5 Single-factor pollution index Pi of lotus root heavy metals in the three river communicate plain area

三河交汇区莲藕重金属综合污染指数判断（表6），研究区域中所采集莲藕样品均处于重金属重度污染，大荔赵渡黄河湿地采集的莲藕样品受到重金属污染最为严重。

表6 三河交汇区莲藕重金属综合污染指数P综Tab.6 Comprehensive pollution index P综of lotus roots in the three river communicate plain area

2.3 食用安全性评价

本文采用危害系数HQ 和危害指数HI 评价莲藕的食用安全性[7]。

EDIi：成年人每千克体质量日摄入体内第i 种重金属的量（mg·kg-1·d-1）；X：成年人日莲藕食用量（kg·d-1），西北地区按照0.15495 kg·d-1计算；Ci：莲藕重金属测定值；AW：成年人平均体质量（设为65 kg）。

HQi：第i 种重金属的危害系数；RfDi：第i 种重金属健康风险参考剂量（mg·kg-1·d-1）。HQi≤1，表明该重金属不会造成人体健康风险；HQi＞1，表明该重金属会造成人体健康风险，不安全；HQi值越大表明该重金属对人体健康风险越大，也就越不安全。

HI 为重金属危害指数，其评价标准与危害系数HQ 相同。

由表7 可知，所采集莲藕样品中铅、铬的HQ 均远大于1，渭南临渭区渭河滩莲藕镉的HQ 大于1，食用健康风险很大；铜、锌的HQ 于1。表8 中各采集样品的HI 均远大于1，说明莲藕食用健康风险很大，主要原因是铅、铬污染大，对HI 贡献大所致，大荔县同州湖莲藕食用健康风险最大。

表7 各莲藕样品不同重金属HQTab.7 HQ values of different heavy metals in various lotus root samples

表8 各莲藕样品重金属HITab.8 Heavy metal HI value of each lotus root sample

3 讨论

在三河汇区域所采集的莲藕样品中铅、铬含量均超标10 倍以上，大荔赵渡和临渭区渭河滩莲藕镉超标，采集样品铜、锌含量均未超标。某些重金属在莲藕体内富集并超过一定浓度后不仅会影响莲藕枝叶和根茎的正常生长，影响莲藕产量，还会影响莲藕的品质[13]，因而该区域莲藕重金属含量超标问题需要引起注意。

近些年来，食品污染，尤其是农产品重金属污染受到越来越多关注。本文中单因子污染指数分析结果表明：莲藕样品处于铅、铬、镉（临渭区渭河滩、大荔赵渡）重度污染，未受到铜、锌污染。综合污染指数分析结果表明，所有莲藕样品均处于重度污染，铅、铬为主要原因。用危害系数HQ 和危害指数HI 分析后发现，莲藕食用健康风险很大，不适合食用，铅、铬为污染主要原因。这一研究结果需要引起重视。

一些研究工作者对莲藕污染的原因也做了分析。罗满等[7]研究发现：洞庭湖区的莲藕重金属污染严重，以镉、铅超标明显，单项污染指数分别为5.70和8.35。罗满等认为莲藕种植区域的水土重金属污染和藕池破碎化是莲藕中重金属超标的两个主要原因。王婧文等[6]对东洞庭湖莲藕种植区野外调查发现，莲藕镉、铅含量分别达到3.43 mg·kg-1和6.84 mg·kg-1，均超标。莲藕重金属含量的高低与土壤重金属含量呈显著正相关关系（P<0.01），即土壤重金属污染是莲藕重金属含量过高的直接原因。综合众多研究发现，水体和底泥中重金属的累积是莲藕重金属污染主要来源，水体和底泥中的一些重金属元素，经过生物链逐级传递，最终会影响食物链最顶端的人类健康。在已有报道中，发现黄河洽川湿地土壤及沉积物已经明显存在镉等重金属的污染[14]，黄河、渭河和洛河三河交汇区域所采集鱼类样品中镉、铬含量明显超标[12]。

4 结论

根据以上分析，黄渭洛三河汇区域莲藕已经受到重金属污染并形成食用健康风险。本文虽然没有对莲藕重金属污染成因作深入分析，但根据前期研究，土壤和水体重金属污染[14]是莲藕污染的主要原因。建议地方政府开展该区域生态环境的恢复，特别是重金属污染生态修复，以降低土壤以及水体重金属污染物含量。对于受重金属污染明显的莲藕种植区域，需合理调整莲藕种植面积。