渭河湿地野菜重金属元素测定及安全性分析

袁羽平，李吉锋，李天孜

（1.渭南师范学院化学与材料学院，陕西渭南 714099；2.陕西省河流湿地生态环境重点实验室，陕西渭南 714099；3.陕西学前师范学院化学化工学院，西安 710100；4.西北大学附属中学，西安 710075）

渭河发源于甘肃省渭源县，自西向东依次流经天水、宝鸡、咸阳、西安、渭南后在渭南市潼关县汇入黄河。渭河流经关中后河道变宽，水流流速趋缓，形成了冲积平原，使得关中平原物产丰富。渭河在流经天水-关中城市群过程中，工农业生产的废水汇入其中，对水体造成了一定污染。尤其是重金属，一旦进入水体后，会随着泥沙沉积进入土壤，进而被植物吸收，对农业生产、人类健康造成危害。渭河河滩湿地地形开阔，土壤肥沃，生长着众多药食两用植物，每到春季渭河两岸居民经常采摘野菜食用，比较常见的野菜有荠菜、蒲公英、白蒿、灰灰菜、车前草等。当渭河及周边湿地土壤被重金属污染后，重金属很容易被渭河河滩上生长的野菜吸收富集，从而对食用者造成健康风险。本研究选取处于渭河下游的渭南市临渭区渭河河滩湿地为采样点，对荠菜、蒲公英、白蒿、灰灰菜、车前草5 种常见野菜重金属含量进行分析，用单因子污染指数和综合污染指数评价重金属的污染情况，同时对该河段野生蔬菜食用健康风险进行评价，以期为渭河湿地野菜重金属污染情况分析提供参考。

1 材料与方法

1.1 样品的采集、制备和消解

于4 月在渭南市临渭区沿渭河湿地分别采集荠菜、蒲公英、白蒿、灰灰菜、车前草1 000 g 以上（避开污染源），将采集的样品分别放入样品袋中进行密封，返回实验室后，立即用自来水和二次蒸馏水清洗，控干水分后85 ℃干燥24 h，将样品粉碎后混匀。每种样品分别准确称取1.00 g 置于小烧杯中，用硝酸-高氯酸混酸低温消解后用二次蒸馏水定容到容量瓶中。相同条件下制作空白溶液一份。

1.2 测定方法

1.2.1 样品测定 用原子吸收分光光度计分别测定各元素标准溶液吸光度，在Excel软件中以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制工作曲线，同时求得回归方程。用原子吸收分光光度计再分别测定各样品溶液中元素的吸光度，根据前面得到的回归方程计算各样品中元素的含量。

1.2.2 准确度试验 称取制备好的各野菜样品1.00 g，加入一定量各元素标准溶液，按照“1.1”和“1.2.1”的过程消解、测定并计算加标回收率。各元素回收率均在92%～105%。

1.2.3 精密度试验 选取消解后的各野菜样品，对各元素均连续进样5 次，计算精密度，RSD均小于1.7%。

1.3 重金属污染程度评价

采用单因子污染指数和综合污染指数［1］（内梅罗综合污染指数）对所采集的渭河湿地野菜样品中重金属污染等级进行评价，因国家未对食品中Mn 限量作出规定，在此对Mn 的污染情况不进行讨论。

单因子污染指数计算式如下。

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。Pi≤1，表示无污染；1＜Pi≤2，表示轻度污染；2＜Pi≤3，表示中度污染；Pi＞3，表示重度污染，且Pi越大表示受到污染越严重。单因子污染指数可以反映蔬菜中重金属超标倍数和污染程度。

综合污染指数评价计算式如下。

式中，P综为综合污染指数，Pimax为最大单项污染指数，Pˉ为平均单项污染指数。综合污染指数法是一种评价综合污染水平的方法，根据P综的大小，可将重金属污染分成5 个等级（表1）。

表1 重金属综合污染指数等级

1.4 食用安全性评价

采用危害系数（HQ）和危害指数（HI）评价所采集的渭河湿地野菜的食用安全性［2］。

式中，EDIi为成年人每千克体重每日摄入体内第i种重金属的量（mg/kg·d）；X为成年人每日野菜食用量（kg/d），按照0.200 kg/d 计算；Ci为野菜重金属测定值；AW为成年人平均体重（设为65 kg）。

式中，HQi为第i种重金属的危害系数；RfDi为第i种重金属健康风险参考剂量。Pb为0.004 mg/kg·d，Cd 为0.001 mg/kg·d，Cr 为0.003 mg/kg·d，Cu 为0.040 mg/kg·d，Zn 为0.300 mg/kg·d。

当HQi≤1 时，表明该重金属不会造成人体健康风险，是安全的；当HQi＞1 时，表明该重金属会造成人体健康风险，是不安全的；HQi越大，表明该重金属对人体健康风险越大，也就越不安全。

式中，HI为重金属危害指数，评价标准同危害系数HQ。

2 结果与分析

2.1 渭河湿地野菜样品中重金属元素测定结果

食品安全国家标准中有关叶类蔬菜中重金属Pb、Cd、Cr、Cu 和Zn 的限量有明确规定［3-5］，但是对于Mn 的限量没有明确规定。将渭河湿地野菜样品中重金属元素测定结果（表2）与食品安全国家标准限量（表3）对比发现，所测定样品中，除白蒿中Zn 含量略超标外，其余野菜样品中4 种重金属含量均未超过限量。荠菜、蒲公英和灰灰菜中Mn 含量差异不大，白蒿和车前草中Mn 含量相对较高，但是与国内其他研究结果比较，5 种野菜中Mn 含量在正常范围［6，7］。

表2 渭河湿地野菜样品中重金属元素测定结果（n=3）（单位：mg/kg）

表3 国家农产品安全食用标准

2.2 重金属污染程度评价

由表4 可知，渭河湿地野菜样品中5 种重金属单因子污染指数（Pi）中，只有白蒿中Zn 的单因子污染指数大于1.00，为1.11，其余野菜的重金属单因子污染指数均小于1.00。

表4 渭河湿地野菜样品中5 种重金属单因子污染指数（Pi）

通过对渭河湿地野菜样品中重金属综合污染指数（P综）进行判断，得出荠菜、蒲公英、白蒿、灰灰菜、车前草的重金属综合污染指数分别为0.74、0.74、0.90、0.80、0.66。研究区域中车前草处于重金属综合污染指数Ⅰ优良级（P综≤0.7），其他4 种野菜处于重金属综合污染指数安全级［0.7＜P综≤1.0，Ⅱ安全（警戒）级］。

2.3 食用安全性评价

由表5 可知，在渭河湿地采集的野菜样品中，5种重金属的HQ均小于1.000，表明各种野菜中单独每一种重金属对人类的食用健康不构成风险。通过对野菜样品中5 种重金属危害指数（HI）进行测定，得到荠菜、蒲公英、白蒿、灰灰菜、车前草的HI分别为0.33、0.75、1.63、3.11、0.85，其中，白蒿和灰灰菜的HI均大于1.00，说明5 种重金属综合作用结果导致以上2 种野菜存在食用健康风险。

3 小结

综上所述，对渭河湿地临渭区采集的5 种野菜重金属测定发现，除白蒿中Zn 含量略超标外，其余野菜样品中重金属含量均未超过国标限量。白蒿中只有Zn 的单因子污染指数大于1.00，其余野菜的重金属单因子污染指数均小于1.00。研究区域中车前草处于重金属综合污染指数Ⅰ优良级，其他4 种野菜处于重金属综合污染指数Ⅱ安全（警戒）级。所采集野菜5 种重金属的HQ均小于1.000，表明各种野菜中单独一种重金属对人类的食用健康不构成风险，但是白蒿和灰灰菜的HI均大于1.00，说明5 种重金属综合作用导致以上2种野菜存在食用健康风险。

土壤中的重金属是野菜重金属污染的主要来源。河流及沉积物中的重金属元素经过生物链逐级传递后会影响处于生物链顶端的人类健康。在已经报道的研究成果中，发现了渭河所采集鱼类样品中Cd、Cr 含量明显超标［8］，鱼类重金属污染来源于水体污染。结合本研究结果，渭河及渭河湿地重金属污染的影响应该引起相关部门的警觉。