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土施和喷施锌肥对不同基因型油菜吸收镉的影响.rar

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    编号:20180915222834140    类型:共享资源    大小:134.37MB    格式:RAR    上传时间:2018-09-15
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    156 2015, Vol.36, No.22 食品科学 ※安全检测湖南稻米镉和土壤镉锌的关系分析张建辉,王芳斌,汪霞丽,张继红,刘 赛,胡勇辉(湖南省食品质量监督检验研究院,湖南 长沙 410111)摘 要: 在湖南省采集 108 组稻米和土壤样品,测定稻米镉、土壤总镉、土壤有效态镉含量和有效态锌含量。电感耦合等离子体质谱法测定结果表明,稻米镉含量范围为 0.015~ 1.05 mg/kg,平均值为 0.272 mg/kg,其中超过70%的稻米样品镉含量在 0.10~ 0.30 mg/kg范围内。土壤总镉、有效态镉、有效态锌含量范围分别为 0.180~ 1.89、0.116~ 0.742、 0.893~ 17.37 mg/kg,平均值分别为 0.679、 0.295、 5.02 mg/kg。 SPSS软件统计结果显示,稻米镉含量与土壤总镉和土壤有效态锌含量分别呈开口向上和开口向下的二次曲线关系( P=0.000),而与土壤有效态镉含量呈正相关( P=0.000)。以上结果表明,稻米镉含量受到土壤有效态镉含量的促进,土壤中有效态锌含量高可抑制稻米对镉的积累。关键词:稻米;土壤;镉;锌Relationship between Cd and Zn in Soil and Cd in Rice GrainZHANG Jianhui, WANG Fangbin, WANG Xiali, ZHANG Jihong, LIU Sai, HU Yonghui(Hunan Institute of Food Quality Supervision Inspection and Research, Changsha 410111, China)Abstract: In this study, 108 groups of rice grain and soil samples from Hunan province were collected for analysis of Cd content in rice grain, and the contents of total and available Cd and available Zn in soil by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). The results showed that the Cd contents in rice grain were in the range of 0.015– 1.05 mg/kg, with an average of 0.272 mg/kg, and over 70% of the rice samples were in the range of 0.10–0.30 mg/kg. The ranges of total and available Cd, and available Zn in soil were 0.180–1.89, 0.116–0.742, and 0.893–17.37 mg/kg, with average values of 0.679, 0.295, and 5.02 mg/kg, respectively. The statistical analysis by SPSS software showed that the content of Cd in rice grain showed an upward opening quadratic curve relationship with the content of total Cd in soil and presented a downward opening quadratic curve relationship with the content of available Zn in soil (P = 0.000). However, it was positively correlated with the content of available Cd in soil (P = 0.000). The results showed that Cd content in rice grainwas increased by the available Cd content in soil, but high concentrations of available Zn in soil restricted accumulation of Cd in rice grain.Key words: rice grain; soil; cadmium; zinc中图分类号: X503 文献标志码: A 文章编号: 1002-6630( 2015) 22-0156-05doi:10.7506/spkx1002-6630-201522029收稿日期: 2015-01-29基金项目:湖南省科技厅资助项目( 2014SK3210)作者简介:张建辉( 1982—),男,工程师,硕士,研究方向为食品质量管理与检测。 E-mail: spy920@qq.com镉是人体非必需微量元素,广泛存在于自然环境中,且具有生物富集性,容易在某些植物和动物体内富集,并通过生物链最终进入人体。镉在人体内的半衰期长达 10~ 35 a[1],长期接触可引起人体产生慢性中毒。既往大量的科学研究已证实镉是多器官损害毒物,可引发肾、肝、肺等多个实体器官损伤,并具有致癌和致畸作用[2]。 1993年国际肿瘤研究中心将镉定为确证的人类致癌物质,欧盟、经济合作与发展组织也将镉列为潜在的致畸物。研究[3-4]发现,除职业暴露和吸烟者外,普通人群体内的镉主要来自于食物, 20世纪初日本富川县出现的环境公害病“骨痛病”就是由于患者食用了镉含量严重超标的水稻所致。食物中的镉是世界卫生组织列入重点监控的食物污染物之一,据湖南省食品质量监督检验研究院多年来对湖南省食品监督抽检情况来看,镉是各种食品污染物中超标率最高的,且镉含量较高的食品多为我省居民日常膳食摄入量较大食物,如稻米、鱼、食用菌等。稻米是我国南方绝大部分居民的主食,稻米镉污染问题已受到普通市民、国内外专家学者、行政部门的广泛关注和重视[5-6]。有关研究[6-8]表明,其污染主要由水稻吸收土壤、水体、大气中的镉富集而来。国内外对土壤总镉和有效态镉与稻米镉含量之间的关系有一定研究,但主要集中※安全检测 食品科学 2015, Vol.36, No.22 157在盆栽实验方面[9-10]。而野外调查研究方面又局限于土壤总镉与稻米镉含量的关系研究[11]。本实验通过对 108 组来源于湖南省不同地区的稻米镉含量、土壤中镉及其他重金属总量、有效态镉及其他有效态重金属的测定,利用SPSS PASW Statistics 18软件对检测数据进行统计,研究稻米镉污染与土壤重金属总量、重金属有效态的关系,以期为稻米镉污染的来源分析及安全生产提供一定的理论基础。1 材料与方法1.1 材料与试剂1.1.1 样品的采集土壤样品的采集按照文献 [12]的要求,以湖南省某3 个粮食主产区为主,其他粮食产区为辅,采用非均匀性布点方法,于 2014年 7—9月间的水稻收获季节,在可能存在镉污染的区域采集 0~ 20 cm耕层土壤,每块农田至少采集 3 个点,取混合样 1~ 2 kg,如数量太多用四分法将多余土壤弃去。将所采土样装入布袋或聚乙烯塑料袋(不能用金属容器盛放),内外均附标签,标明采样地点、日期、采集人。采集土壤样品的同时,在每个混合土壤样品采集区域采集对应的水稻样品约 500 g装入布袋或聚乙烯塑料袋中,标注采样地点、日期、采集人。1.1.2 试剂硝酸(优级纯) 赛默飞世尔科技(中国)有限公司。1.2 仪器与设备ICAPQ电感耦合等离子体质谱仪 美国 Thermo Fisher Scientific公司; Mars6微波消解仪 美国 CEM公司。1.3 方法1.3.1 土壤重金属总量测定样品前处理土壤样品按照文献 [13]处理后,称取 0.2 g(精确到 0.000 1 g)左右样品于聚四氟乙烯罐中,加入5 mL硝酸, 2 mL氢氟酸,旋紧罐盖,放置过夜,再加1 mL H2O2,按照微波消解仪操作手册中的标准操作步骤进行消解,消解条件见表 1。冷却后取出,缓慢打开罐盖排气,将高压消解罐放入控温电热板上,于 150 ℃赶酸。消解罐取出放冷,将消化液转移至 25 mL容量瓶中,用少量水分 3 次洗涤罐,洗液合并于容量瓶中并定容至刻度,混匀,备用,同时作试剂空白。表 1 微波消解参考条件Table 1 Microwave digestion conditions步骤 控制温度 /℃ 升温时间 /min 恒温时间 /min1 120 10 42 150 6 103 190 8 501.3.2 稻米重金属测定样品前处理稻米样品经脱壳、高速粉碎机粉碎后,过 100 目筛,混匀,备用;称取 0.5 g左右样品按 1.3.1节方法处理(不加氢氟酸)。1.3.3 土壤重金属有效态测定样品前处理按照文献 [14-15],称取处理后样品 10.0 g于 150 mL具塞三角瓶中,加二乙三胺五乙酸提取剂浸提 2 h后过滤,滤液备用。1.3.4 重金属含量测定将 1.3.1~ 1.3.3节处理的样品按照表 2的条件测定试液中铅、镉、锌、铜、锰等重金属元素的含量,并选用GSS-5土壤成分标准物质和 GBW10045生物成分分析标准物湖南稻米作为质控样。表 2 电感耦合等离子体质谱仪操作条件Table 2 Operating conditions of ICP-MS仪器参数 数值 仪器参数 数值射频功率 1 550 W 雾化器 普通型等离子体气流量 14 L/min 测定模式 KED辅助气流量 0.80 L/min 测定点数 50载气流量 1.085 0 L/min 检测方式 自动雾化室温度 2.70 ℃ 重复次数 31.4 数据统计测定结果采用 SPSS PASW Statistics 18进行曲线估计和相关性的统计。2 结果与分析2.1 稻米中镉含量采集的 108 组稻米样品镉含量在 0.015~ 1.05 mg/kg之间,平均值为 0.272 mg/kg,中位数为 0.210 mg/kg,其中超过 70%的稻米样品镉含量在 0.10~ 0.30 mg/kg范围内,其频度分布呈非正态分布(图 1)。依据GB 2762—2012《食品污染物限量》中对稻米镉的限量标准不大于 0.2 mg/kg来判定,本次测定的 108 组 样品,不合格率达 52.8%,且不合格的产品大多集中在0.2~ 0.4 mg/kg之间。0.2 0.00510g ñ 15200.2 0.40k2£Ky [Gÿ /Ä mg/kgÅ0.6 0.8 1.0 1.2图 1 稻米镉含量直方图Fig.1 Histogram of cadmium content in rice158 2015, Vol.36, No.22 食品科学 ※安全检测2.2 土壤重金属总量与稻米镉含量的关系土壤样品总镉含量在 0.180~ 1.89 mg/kg之间,平均值为 0.679 mg/kg,中位值为 0.314 mg/kg,变异系数达 46.2%;总锌含量在 51.4~ 215 mg/kg之间,平均值为117 mg/kg,中位值为 11.3 mg/kg,变异系数为 26.5%。总镉超过土壤环境质量二级标准[16]( 0.3 mg/kg)样品达90.7%,所采集的土壤镉污染相对比较严重,土壤总锌含量超过 200 mg/kg的只有 1 个样品,且该样品锌含量低于250 mg/kg,由于未测定土壤的 pH值,无法判定其是否符合土壤环境质量二级标准,但总体来看,所采集的土壤样品锌未受到污染。稻米镉含量和土壤总镉含量统计分析结果表明,两者一次、二次曲线和三次曲线拟合度均较好(图 2),其相关系数 R2分别为 0.366、 0.520和 0.529,且显著性检验 P值均为 0.000,尽管三次曲线的 R2最大,但考虑土壤总镉含量较低时,预测值偏差较大,并且计算相对复杂,本实验采用二次曲线对稻米镉含量进行预测,方程表达式为式( 1):yRCd=0.302- 0.454xTCd+ 0.498x2TCd( R2=0.520,P=0.000) ( 1)式中: yRCd为稻米中镉含量 /( mg/kg); xTCd为土壤中总镉含量 /( mg/kg)。0.00.0 0.5 1.0OkKy [Gÿ /Ä mg/kgÅ0k2£Ky [Gÿ/Ämg/kgÅ1.5 2.00.20.40.60.81.01.2BQ wL=Q wLØQ wL ž 73. 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