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)信陽市為例.pdf

1、20世紀50年代發(fā)生在日本的水俁病事件讓人們深刻認識到汞尤其甲基汞對人體的危害,在過去很長一段時間里科學家一直認為,食用水生生物特別是魚、貝類是人體富集甲基汞的主要途徑,但是近年來,有研究者發(fā)現(xiàn)高汞區(qū)稻田生態(tài)系統(tǒng)具有很強的無機汞甲基化能力,而稻米則具有很強富集甲基汞能力,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制國內(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,對于評價人體的汞暴露風險和稻米生產(chǎn)安全具有明顯的現(xiàn)實和理論意義。
　　論文選擇我國農(nóng)業(yè)大省—河南省主要水稻生產(chǎn)基地,信陽市水稻生產(chǎn)區(qū)為主要研究區(qū)域。在水稻收獲季節(jié),分別在信陽九個縣區(qū)(固始、羅山、新縣、商城、淮濱、息縣、潢川、光山、平橋)現(xiàn)場采集稻田生態(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,分別進行總汞和甲基汞的研究。采用金汞齊–冷原子熒光法(CVAFS)對

3、樣品進行分析。分析結果與國家糧食安全標準及國內(nèi)外其它產(chǎn)區(qū)稻米進行對比,并對食用信陽大米汞暴露風險進行評價及對汞甲基化機制進行了研究,得到以下研究結果:
　　1.信陽市稻田土壤總汞平均值為30.75±18.67ng/g,范圍為9.32~83.25ng/g,低于我國土壤環(huán)境質(zhì)量中規(guī)定的總汞≤300ng/g(GB15618—2008),這表明信陽地區(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,僅有個別采樣點稻米總汞超過了我國糧食安全標準規(guī)定的汞含量(GB2762-2005),信陽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,遠遠低于貴州汞礦區(qū)的16.00ng/g。與我國北方產(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、陽市息縣長陵鄉(xiāng)長陵村(115°12′35″E,32°38′20″N)一面積約為六萬平方米(長: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,這充分反應了無論是高汞區(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.線性回歸結果表明稻田土壤總汞和甲基汞之間并沒有明顯的相關關系(R=-0.030,P=0.894>0.05),這說明稻田土壤中總

8、汞含量并不是影響稻田土壤甲基汞含量的主要因素。而相關性分析結果表明: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關系,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)沒有明顯的相關性,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.對信陽南北部地區(qū)對比發(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)要遠高于東部水稻葉片總汞(34.92±22.95ng/g),信陽工業(yè)區(qū)主要集中在信陽西部地區(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.信陽稻米與國內(nèi)其它產(chǎn)區(qū)稻米中總汞和甲基汞相比,信陽稻米中總汞和甲基汞均要遠小于貴州汞礦區(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南方水稻產(chǎn)區(qū)。
　　6.汞暴露風險評估結果表明:居民食用信陽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,要遠小于世界衛(wèi)生組織規(guī)定的3.99μg kg-1week-1,風險因子最大為0.0221(HI<1,

12、表示無風險)。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,也遠低于世界衛(wèi)生組織建議的1.61μg kg-1week-1,風險因子最大僅為0.01375。
　　根據(jù)以上結果,我們可以得到以下重要結論:
　　(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)總體而言信陽稻米并未受到汞污染,總汞和甲基汞含量大部分都處于較