江西赣州地区土壤-水稻系统重金属含量特征及健康风险评价

周墨, 唐志敏, 张明, 梁晓红, 湛龙. 江西赣州地区土壤-水稻系统重金属含量特征及健康风险评价[J]. 地质通报, 2021, 40(12): 2149-2158.
引用本文: 周墨, 唐志敏, 张明, 梁晓红, 湛龙. 江西赣州地区土壤-水稻系统重金属含量特征及健康风险评价[J]. 地质通报, 2021, 40(12): 2149-2158.
ZHOU Mo, TANG Zhimin, ZHANG Ming, LIANG Xiaohong, ZHAN Long. Characteristics and health risk assessment of heavy metals in soil-rice system in the Ganzhou area, Jiangxi Province[J]. Geological Bulletin of China, 2021, 40(12): 2149-2158.
Citation: ZHOU Mo, TANG Zhimin, ZHANG Ming, LIANG Xiaohong, ZHAN Long. Characteristics and health risk assessment of heavy metals in soil-rice system in the Ganzhou area, Jiangxi Province[J]. Geological Bulletin of China, 2021, 40(12): 2149-2158.

江西赣州地区土壤-水稻系统重金属含量特征及健康风险评价

  • 基金项目:
    中国地质调查局项目《全国土地质量地球化学调查成果集成与服用应用(南京地质调查中心)》(编号:DD20190519)、《华东地区自然资源综合调查》(编号:DD20211384)
详细信息
    作者简介: 周墨(1989-), 男, 硕士, 工程师, 地球化学专业, 从事生态地球化学研究。E-mail: zhoumo407@126.com
  • 中图分类号: P595;S15

Characteristics and health risk assessment of heavy metals in soil-rice system in the Ganzhou area, Jiangxi Province

  • 为研究江西省赣州市主要耕作区土壤-水稻系统中重金属的含量及人体健康风险,系统采集了赣州市主要耕作区水稻及根系土样品954组,分析了水稻籽实和根系土中Cd、Cr、Hg和Pb的含量及根系土pH值,利用美国环保署(USEPA)推荐的健康风险评估模型进行健康风险评价。研究表明:随着土壤pH值升高,水稻籽实中各重金属元素超标率逐渐降低,其中Cd是土壤和水稻中最主要的污染元素;在土壤-水稻系统中,Cd的迁移能力和土壤pH值是决定水稻籽实重金属是否超标的主要因素。健康风险评价结果显示,研究区重金属总非致癌风险指数HI < 1,说明几乎不存在由食用水稻得慢性疾病的风险。致癌健康风险值为7.10×10-3,Cd是最主要的致癌风险因子,Cr和Pb致癌风险属于可接受范围。基于行政单元的人体健康风险区划表明,上犹县、兴国县和南康区存在一定的风险,虽然重金属没有出现显著超标,但是有关部门应对水稻及根系土中Cd元素含量予以重视,将Cd元素作为赣州市土壤重金属污染防控工作中优先控制的重金属。

  • 加载中
  • 图 1  研究区采样点位分布图

    Figure 1. 

    图 2  研究区土壤中重金属元素含量和pH值分级图

    Figure 2. 

    图 3  土壤-水稻系统中Cd富集系数和超标情况与土壤pH值关系

    Figure 3. 

    图 4  研究区水稻籽实中重金属元素含量分级图

    Figure 4. 

    图 5  赣州市不同地区重金属元素富集系数示意图

    Figure 5. 

    图 6  土壤-水稻系统中重金属元素富集系数与土壤pH值关系

    Figure 6. 

    图 7  赣州市不同地区非致癌风险和致癌健康风险

    Figure 7. 

    表 1  指标的分析方法及检出限

    Table 1.  The analysis method and detection limit of the index

    类型 元素 分析方法 检出限 类型 元素 分析方法 检出限
    Cd ICP-MS 0.03 Cd ICP-MS 0.03
    Hg AFS 0.0005 Hg AFS 0.005
    土壤 Cr ICP-MS 5 水稻籽实 Cr ICP-MS 0.5
    Pb XRF 2 Pb XRF 0.1
    pH ISE 0.1**
    注:“ ** ”为无量纲,其他元素单位为mg/kg;AFS—原子荧光光谱法;ICP-MS—等离子体质谱法;XRF—X射线荧光光谱法;ISE—离子选择性电极法
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    表 2  土壤中重金属元素含量特征

    Table 2.  Descriptive basic statistics of metal concentrations in paddy soil

    元素 算术平均值 最小值 最大值 标准偏差 CV/% 中国土壤背景值[21] 评价标准
    pH≤5 5.5<pH≤6.5 6.5<pH≤7.5 pH>7.5
    Cd 0.194 0.004 4.040 0.21 106.47 0.097 0.3 0.4 0.6 0.5
    Cr 53.20 7.92 269.00 25.10 47.18 61 250 250 300 350
    Hg 0.12 0.01 1.19 0.08 66.94 0.065 0.5 0.5 0.6 1
    Pb 44.36 8.10 335.50 25.22 56.86 26 80 100 140 240
    pH 5.32 4.30 7.95 0.49 9.13 6.7
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    表 3  水稻籽实中各重金属元素含量

    Table 3.  Statistics of metal concentrations in rice grains  mg/kg

    元素 Cd Cr Hg Pb
    平均值 0.079 0.297 0.006 0.058
    最小值 0.002 0.080 0.0002 0.005
    最大值 1.660 3.470 0.316 0.860
    标准偏差 0.12 0.33 0.01 0.06
    CV/% 155.33 112.43 228.25 98.20
    最高允许界限值 0.2 1.0 0.02 0.2
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    表 4  土壤重金属对人体的日摄入量、非致癌风险和致癌健康风险

    Table 4.  Daily intake, non-carcinogenic risk and carcinogenic health risk of soil heavy metals

    非致癌风险指数 致癌风险指数
    元素 范围 平均值 元素 范围 平均值
    HQ-Cd 0.010623~ 8.817490 0.420475 RISK-Cd 0.16×10-3~ 1.32×10-1 6.31×10-3
    HQ-Cr 0.000283~ 0.012289 0.00105 RISK-Cr 2.12×10-4~ 9.22×10-3 7.89×10-4
    HQ-Hg 0.003541~ 5.595034 0.109075 RISK-Hg - -
    HQ-Pb 0.006082~ 1.142024 0.076431 RISK-Pb 2.07×10-7~ 3.88×10-6 2.60×10-6
    HI 0.056648~ 8.938562 0.060703 TRISK 4.75×10-4~ 1.34×10-1 7.10×10-3
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出版历程
收稿日期:  2020-06-01
修回日期:  2020-10-26
刊出日期:  2021-12-15

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