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随着人们对食品安全的担心,重金属在人类食物链的累积成为焦点,矿区居民的生存环境和饮食安全更成为科研工作者关注的热点。本研究对湘西典型汞矿—茶田汞矿区内环境样品和居民头发进行了采样,探讨了各介质中的重金属污染分布状况及其迁移转化,并评估了当地居民各种暴露途径下总汞的日摄入量,也评估了铅和镉的健康风险;通过室内盆栽试验,研究了土壤中影响重金属迁移的主要因素的动态变化,小麦自身的累积特点和叶片抗氧化酶对重金属胁迫的反应。
茶田汞矿区不同环境介质中Hg、Pb和Cd的污染程度不同。采矿废弃物中含有较高浓度的Hg和Cd,废矿下垫土壤剖面中Hg表层富集,且向下迁移超过100cm,重金属在剖面土壤中的迁移能力顺序为Hg>Cd>As>Zn≈Pb。灌溉水样中平均Hg含量和所有样品Pb含量均超过国家灌溉水质量标准的相应限值,饮用水中Pb含量超过国家饮用水卫生标准,平均根际土壤Hg含量和所有样品的土壤Cd含量均超过国家土壤质量二级标准的相应限值。所有棕米(脱壳稻米)样品中,11个样品的Hg含量超过0.02μg/g的国家标准的最大安全值,所有样品的Pb含量完全超过了国家粮食卫生标准所规定的0.20μg/g的最大限值,5个样品的Cd含量高于0.20μg/g的可允许限值。相关分析发现,土壤是水稻累积Hg. Pb和Cd的主要来源。
种植小麦后,根际土壤溶液中的可溶性有机碳(DOC)升高、pH值降低;土壤溶液中Hg和Pb与其在土壤中的总量显著正相关(p<0.05)。三叶期时对照及低Hg处理的土壤溶液Hg含量相对种植前升高,高Hg处理的土壤溶液Hg含量则相对降低,其含量甚至比其它三个盆栽还要低;到分蘖期时,各处理的土壤溶液Hg含量迅速下降;土壤溶液中的Cd和Pb含量从种植前一直增加到分蘖期。小麦生长过程土壤重金属的形态发生改变,酸交换态Hg、Fe-Mn氧化态Hg和残渣态Hg平均分别比朱种植时增加;到分蘖期时,根际土壤酸交换态Hg、Fe-Mn氧化态Hg和有机硫化态Hg增加。
两个生育期各处理的小麦不同器官中Hg的含量分布顺序均为根>叶>茎。三叶期时,随土壤Hg含量增加,根Hg含量随之增加。到分蘖期时,根和茎Hg含量下降,而叶Hg增加。三叶期时,盆栽小麦根、茎、叶Pb含量均随土壤Pb含量增加而增加。到分蘖期时,高Pb处理小麦根Pb含量增加,其他的下降。各器官Cd含量在处理间变化较大。随着小麦生长,小麦叶片的SOD和CAT活性增加,而GR和APX的活性下降。两个生育期小麦叶片抗氧化酶活性虽然随处理的重金属浓度梯度而出现一定的差异,但并没有达到统计学上的显著水平。
湘西汞矿区居民平均发Hg含量是对照区的7倍多。在各中Hg暴露途径中,稻米暴露的日摄入量最大,为0.255μg/(kg·d);饮用水途径带来的暴露剂量最小。成年人日总Hg暴露剂量为0.405μg/(kg·d),低于JECFA推荐的0.71μg/(kg·d)的日Hg耐受剂量。仅通过饮用水途径,成年人的平均Pb的日摄入量就达到了4.63μg/(kg·d),超过了FAO/WHO推荐的3.5μgPb/(kg·d)剂量水平(FAO/WHO,1993)。