我国小麦重金属污染状况分析

摘 要：目的：本文旨在分析我国小麦主要种植省份的重金属污染状况，以监控小麦重金属污染水平和预防食品安全隐患问题。方法：采用了绘制箱线图的方法研究了1 171份小麦中重金属元素镉（Cr）、铅（Pb）、铬（Cd）、汞（Hg）和砷（As）的含量以及各省份中的分布差异。结果：小麦中镉污染分布平均水平为0.02 mg/kg，铅集中分布在0～0.16 mg/kg，总铬分布集中在0～0.3 mg/kg，总汞分布相对集中，平均水平小于0.01 mg/kg，总砷分布普遍集中在0.01～0.06 mg/kg，5种重金属元素均值含量均低于国家限定值。《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB 2762—2017）规定限量为镉（0.1 mg/kg）、铅（0.2 mg/kg）、总铬（1.0 mg/kg）、总汞（0.02 mg/kg）

及总砷（0.5 mg/kg）。安徽省、甘肃省和江苏省小麦总铬含量较高;湖北省、山西省和陕西省除汞外，其他元素含量较高;河北省、河南省、黑龙江省、内蒙古自治区、山东省、四川省以及新疆维吾尔自治区5种元素含量均较低。结论：小麦种植区域重金属污染程度较轻，受试省份的5种重金属均值含量具有显著性的差异。

关键词：小麦;小麦主要种植区;重金属元素;分布

Analysis of Heavy Metal Contamination of Wheat in China

ZHANG Chaozheng1，2， XUE Jianjie3， YAN Xiao4， XIAO Gexin5*

（1.China National Center for Food Safety Risk Assessment， Beijing 100022， China; 2.Harbin Medical University， Harbin 150076， China; 3.Qingdao Municipal Center For Disease Control&Prevention， Qingdao Institute of Preventive Medicine， Qingdao 266000， China; 4.Migrant Population Service Center， National Health Commission P.R. China， Beijing 100191， China; 5.National Institute of Hospital Administration， Beijing 100044， China）

Abstract： Objective： The study investigated the status of heavy metal contamination in wheat of major wheat-producing regions to monitor the contamination level in wheat and prevent hidden food safety risks. Method： A collection of 1 171 wheat samples were analyzed by for the contents of Cr， Pb， Cd， Hg， and As and the distributive variations were assessed. Result： The average distribution level of cadmium pollution in wheat is 0.02 mg/kg， lead is concentrated in 0 ～ 0.16 mg/kg， total chromium is concentrated in 0 ～ 0.3 mg/kg， total mercury is relatively concentrated， the average level is less than 0.01 mg/kg， total arsenic is generally concentrated in 0.01 ～ 0.06 mg/kg， and the average content of five heavy metal elements is lower than the national limit. All of the five elements were lower than the limitation of National Standard on foods and products in terms of GB 2762—2017， Cr（0.1 mg/kg）， Pb（0.2 mg/kg）， Cd（1.0 mg/kg）， Hg（0.02 mg/kg）， As（0.5 mg/kg）. Provinces of Anhui， Gansu and Jiangsu have relative high exposure of Cd. Hubei， Shanxi and Shanxi have higher level of all elements except Hg. Hebei， Henan， Heilongjiang， Inner Mongolian Autonomous Region， Shandong， Sichuan and Xinjiang Uygur Autonomous Regions have lower contents in all five elements. Conclusion： Contamination is widely but to lesser degree. Significant differences were observed among the tested regions.

Keywords： wheat; wheat-producing regions; heavy metal elements; distribution

我国实际有效耕地资源比较匮乏，受重金属镉、砷、铬、铅等污染的耕地面积约占总耕地1/5，每年有1 200万t粮食受土壤污染，造成经济损失高达200亿元，其污染物已经超过工业的7.5倍[1-2]。造成土壤污染的主要因素有工矿企业排放的烟尘和废气

中的重金属通过降雨等方式扩散到水体和土壤[3-4];交通方面产生的燃料污染[5-6];农用化肥、农药的长期使用污染[7-8];污水、废水灌溉污染[9-10]，电子产品废物污染等[11-12]。同时我国人口多，优质耕地少，因此切实可行的土壤修复技术需求迫切，目前化学钝化修复技术为主要手段[13]。

我国所面临的土壤问题不仅牵涉传统环境污染和生态破坏问题，还会间接影响食品安全[14-15]。耕地的污染对粮食生产和健康安全的影响具有长期性和隐蔽性等特点。重金属镉、铅、铬和汞的毒性较强，长期摄入可积累在人体内、损伤器官，尤其是胎儿和幼童等易受影响的群体[16-17]。小麦是重要的粮食作物，我国小麦常年播种面积在2 400万hm2左右，总产量1亿t左右，小麦的生产与国家粮食和食品安全关系密切。近年来研究表明，小麦的铅、镉等重金属污染范围逐渐扩大、并逐年加重[18-19]。我国不同地区小麦的重金属暴露水平存在差异。西安市小麦Cr为

0.533 mg/kg，As为0.930 mg/kg，Cd为0.044 mg/kg，Pb为0.218 mg/kg[20];河南省重金属Cd为0.102～

0.168 mg/kg，超过了国家标准0.100 mg/kg[21];山东省冬小麦叶片中Cr含量为2.579～30.237 mg/kg，Hg含量为

0.002 5～0.021 8 mg/kg，Cd含量为0.062 0～0.047 8 mg/kg[22]。

不同国家的小麦中重金属污染水平也体现了差异性。阿根廷科尔多瓦市小麦As含量为0.06～0.16 mg/kg，Cd含量为0.011～0.022 mg/kg，Pb含量为1.05～2.80 mg/kg，Cr含量为0.34～0.68 mg/kg[23];印度坎瓦尔湿地小麦种Cr含量为38.3～42.0 mg/kg，Pb含量为95.9～101.0 mg/kg，Cd含量为0.98～1.25 mg/kg[24]。巴基斯坦地区有机肥料诱因的小麦谷粒中Cd含量为0.925～0.980 mg/kg，Pb含量为0.504～1.997 mg/kg，Cr含量为0.493～1.154 mg/kg[25]。尽管不同国家对小麦的重金属污染水平有一定的报道，但实验涵盖的范围及区域性有限，相当一部分结果仅阐述了某种特定污染环境下的小麦重金属污染水平以及潜在的健康风险评价。目前，国家大范围层次的研究检测工作并没有相关性文献报道。

小麦是世界上三大粮食作物之一，仅次于大米和玉米。小麦不仅是重要的食品，其在工业中也有广泛的涉猎。中国为小麦的最大生产国家，同时也是最大的消费国，小麦的战略性和基础核心作用十分重要，促进小麦的长期稳定发展也是保障国家粮食安全的根本之一。全面的监测中国小麦的污染水平，有利于实时觉察和预防小麦潜在的质量安全隐患，保障人们的饮食健康。

1 试验数据

本文研究数据为2016年国家食品安全风险监测的小麦污染物监测数据，采样省份共13个，分别为安徽省、甘肃省、河北省、河南省、黑龙江省、湖北省、江苏省、内蒙古自治区、山东省、山西省、陕西省、四川省和新疆维吾尔自治区，均为全国小麦主要种植省份，样本量共计1 171份。本文旨在根据各个省份小麦的重金属含量的汇总和分析，利用R语言绘制箱线图来反映原始数据的分布特征。

2 结果与分析

2.1 总体情况

由表1可知，小麦中总铬平均含量超过0.2 mg/kg，其余4种元素平均含量均在0.1 mg/kg以下，小麦中5种重金属元素平均含量均低于国家限量值。从偏度和峰度值来看，5种元素的偏度均大于0，分布均呈右偏分布，且5种元素的峰度均大于0，相比于正态分布要更陡峭，异常值较多。

2.2 小麦中5种重金属元素含量分布情况

图1为小麦中5种重金属元素含量的箱线图，结果显示，小麦中镉含量分布呈右偏分布，分布的最大值约为0.07 mg/kg，平均水平约为0.02 mg/kg，小于国家限量值（0.1 mg/kg），有多个异常点;小麦中铅分布呈严重的右偏分布，分布在0～0.16 mg/kg，最大值接近国家限量值（0.2 mg/kg），普遍集中在0.01～0.06 mg/kg，有多个异常点;小麦中总铬分布呈右偏分布，分布在0～0.9 mg/kg，普遍集中在0～0.3 mg/kg，小于国家限量值（1 mg/kg），有多个异常点;小麦中总汞含量的分布数据非常集中，平均水平不到0.01 mg/kg，小于国家限量值（0.02 mg/kg），有多个异常点;小麦中总砷含量分布呈右偏分布，分布大概在0～0.12 mg/kg，普遍集中在0.01～0.06 mg/kg，小于国家限量值（0.5 mg/kg）。

2.3 不同采样省份小麦中5类重金属元素分布情况

图2为不同采样省份小麦镉元素含量箱线图，结果显示，小麦中镉含量除了在四川省含量分布呈左偏外，在其他各省都呈右偏分布;四川省的含量分布平均水平最高，约为0.07 mg/kg，普遍集中在0.05～0.10 mg/kg，分布最大值接近0.17 mg/kg，超过了国家限量值（0.1 mg/kg）;其次是湖北省，平均水平接近0.06 mg/kg，分布最大值超过0.10 mg/kg，分布普遍集中在0.06～0.08 mg/kg;然后是安徽省、河南省、江苏省，3个省的平均水平相差不多，约为0.03 mg/kg，分布的最大值出现在河南省，接近国家限量值（0.10 mg/kg）;余下各省的镉含量都比较小。