近年来，我国农田土壤重金属污染日益严重，土壤重金属可通过根系进入植物体内，并通过食物链传递到动物和人体，严重威胁人类健康^{[1, 2]}，因此开展农田污染土壤的安全生产具有重要意义。广西壮族自治区玉米生产和消费居全国第二位^[3]，仅次于水稻产量和消费量，是桂西北农民的主要粮食来源^[4]，玉米质量的好坏直接关系到当地粮食安全和人体健康。

目前，对于广西河池市刁江流域农田土壤和植物重金属污染的研究较多，如研究发现长期受矿业活动影响的南丹县，农田土壤受到不同程度的污染^{[5, 6]}；刁江上游地区水稻籽粒中Cd和Pb含量分别平均超标3.3倍和3.9倍^[7]，下游两岸水稻也存在Cd、As超标情况^[8]，且下游的污灌区内小白菜Pb含量全部超标^[9]。都安瑶族自治县(简称“都安县”)隶属广西壮族自治区河池市，处于刁江流域下游，是河池市农业生产大县，然而对都安县农产品重金属质量状况的研究较少，主要涉及水稻和小白菜等少数几种作物，缺少对主要农作物——玉米重金属质量状况的报道。本研究旨在调查都安县玉米籽粒中重金属污染状况，研究都安县玉米重金属累积程度，评价其健康风险，为广西都安县玉米安全生产提供科学依据，这对保障粮食生产和人体健康具有重要的现实意义，也对农业可持续发展具有重要的指导意义。

都安县位于广西壮族自治区中部偏西，东经107°46′~108°31′，北纬23°48′~24°35′，地处云贵高原向广西过渡的斜坡地带，地势西北高、东南低。全县地形复杂，以喀斯特山地为主，中部海拔高，多为山地，东西海拔低，多为平原或丘陵，是生态环境较差、资源环境保护与社会经济发展矛盾的地区之一^[10]。都安县经济以农业为主，农业人口占总人口的96.04%^[11]，耕地面积为4.3万hm2，常年种植面积约占耕地面积的53%。玉米是都安县的主要粮食作物之一，常年种植面积2.3万hm2，产量约5.7 t·hm-2^[12]。都安县境内无矿业活动，但地苏、安阳、龙湾、九渡等乡镇部分农田存在污水灌溉的现象^{[5, 8]}。

2014年7月，在都安县选取64片具有代表性的面积在10 hm²以上的玉米种植区(图 1)，每片种植区采集3~4个成熟玉米样品，同时用GPS(map60CSx，中国)确定样品的地理位置。玉米籽粒用超纯水(Milli-Q，美国)洗净，90 ℃杀青，65 ℃烘干。玉米籽粒重金属采用HNO₃-HClO₄消解^[13]。As含量用原子荧光仪(科创海光AFS-9800，中国)测定，其他重金属含量用连续光源吸收光谱仪(耶拿contrAA700，德国)测定^[13]，其中Cd、Cr、Ni、Pb用连续光源吸收光谱仪的石墨炉测定。

图 1 都安县玉米采样点分布图 Figure 1 Distribution of corn sample points in Du忆an County

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每批玉米籽粒样品消解时添加2个植物标准样品(GBW-07603)和空白作分析质量控制，土壤样品消解时添加2个土壤成分分析标准物质(GBW-07405)和空白作分析质量控制，测定偏差控制在 ±10%以内，选10%的样品做重复测试，相对误差在 ±5%以内。

玉米籽粒中As、Pb、Cd、Cr含量评价标准参照国家原卫生部颁布的《食品中污染物限量》(GB 2762—2012)，Zn含量评价标准参照《食品中锌限量卫生标准》(GB 13106—1991)，Cu含量评价标准参照《食品中铜限量卫生标准》(GB 15199—1994)。国家食品卫生评价标准没有规定谷物类Ni含量限量值，因此参考傅逸根等^[14]提出的限量值(0.4 mg·kg^-1)。

为了对玉米摄入进行健康风险评价，将摄入量等模型运用到本研究中^[15]。

利用Excel 2013和SPSS 20.0进行数据统计与分析，通过方差分析比较不同乡镇间玉米籽粒重金属含量的差异，用ArcGIS 9.3软件制作玉米籽粒重金属含量空间分布图。

都安县玉米籽粒重金属含量特征见表 1。玉米籽粒中重金属含量均值均未超过相关国家食品卫生标准，部分点位的玉米出现Pb和Zn超标情况，超标率分别为7.81%和4.69%，重金属总超标率为10.9%。玉米籽粒Pb含量范围nd~0.717 mg·kg^-1，平均含量0.076 mg·kg^-1，最大值是国家食品卫生标准的3.59倍；Zn含量范围17.5~59.3 mg·kg^-1，平均含量32.1 mg·kg^-1，最大值是国家食品卫生标准的1.19倍。As、Pb、Cd、Cr含量变异系数均大于100%，说明玉米籽粒样品中这些重金属含量差异较大。

表 1 都安县玉米籽粒中重金属含量特征 Table 1 Characteristics of heavy metal content in corn kernel in Du′an County

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玉米籽粒重金属含量等级图如图 2所示。都安县玉米籽粒重金属超标点主要出现在高岭、澄江、保安、东庙等乡镇。Pb超标出现在高岭、地苏和东庙三个乡镇，最大值出现在高岭镇(0.717 mg·kg^-1)；Zn超标出现在保安乡和澄江乡。虽然都安县玉米籽粒As、Cd、Cr没有出现超标情况，但是九渡、地苏、高岭、澄江等乡镇的部分样品含量较高。全县95%玉米籽粒As含量低于0.05 mg·kg^-1，均值为0.019 mg·kg^-1，但在九渡乡和地苏乡部分样品As含量高于0.05 mg·kg^-1。玉米籽粒中Cd、Cr最大值都分布在高岭镇，均高出平均值4倍以上。

图 2 都安县玉米籽粒重金属含量空间分布图 Figure 2 Spatial distribution of heavy metal content in corn kernel in Du′an County

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都安县粮食种植区主要集中在地苏、东庙、保安、下坳、永安、大兴、高岭、澄江、安阳、拉仁、九渡等乡镇，利用方差分析对比这些乡镇中玉米籽粒重金属含量状况见表 2。在11个乡镇中玉米籽粒Cd、Pb、Cr、Zn含量存在差异。高岭镇玉米籽粒中Cd、Cr含量明显高于其他乡镇(P < 0.05)：Cd平均含量为0.042 mg·kg^-1，高出其他乡镇1.1~13倍；Cr平均含量为0.261 mg·kg^-1，高出其他乡镇1.6~11.4倍。此外，高岭镇玉米籽粒中Pb平均含量为0.246 mg·kg^-1，明显高于保安、下坳、永安、拉仁、九渡5个乡镇(P < 0.05)；澄江乡玉米籽粒Zn平均含量46.9 mg·kg^-1，明显高于地苏、东庙、下坳、高岭、安阳、拉仁、九渡7个乡镇(P < 0.05)。

表 2 都安县部分乡镇玉米籽粒重金属含量 Table 2 Heavy metal content of corn kernel in some townships in Du'an County

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都安县玉米籽粒中As、Pb、Cd、Ni、Cr、Cu、Zn的健康风险评价如表 3所示。都安县玉米籽粒中7种重金属的高危商(HQ)均小于1，说明玉米籽粒中不同重金属对人体健康未构成威胁；同时，高危指数(HI)均小于1，说明食用都安县玉米对人体健康不会造成影响。

表 3 都安县玉米籽粒健康风险评价结果 Table 3 Health risk assessment of corn kernel in Du'an County

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土壤重金属污染是导致我国粮食安全问题的主要原因之一^[18]。玉米作为我国主要粮食作物之一，其质量安全问题人们尤为关注。经过调查发现，广西都安瑶族自治县玉米籽粒中重金属含量存在超标情况，玉米籽粒Pb超标率为7.81%，Zn超标率为4.69%，存在一定的农产品安全问题，但对人体健康并不构成威胁。原国家卫生部已将Cu、Zn限量标准废除，且欧盟、日本、国际食品添加剂与污染物法典委员会等也未将Cu、Zn纳入食品限量标准，本文所套用的Zn限量标准为已经停止使用的《食品中锌限量卫生标准》(GB 13106—1991)，虽然能在客观上反应玉米中Zn的超标状况，但是因为我国居民膳食中锌的摄入不足，Zn的轻微超标不会对人体健康造成威胁。因此，都安县玉米质量安全隐患主要是Pb超标。这与唐保晖等^[19]的研究结果相同，河池市市场上玉米面粉重金属Pb超标严重，抽检超标率为100%。本文中玉米籽粒Pb含量超标出现在高岭、地苏和东庙三个乡镇(图 2)，虽然这些超标样点土壤中Pb含量相对较低，为21.3~86.4 mg·kg^-1(表 4)，但是玉米对Pb的富集系数为0.008~0.052，可能是这些乡镇的玉米品种对Pb的累积能力较高，导致这三个乡镇玉米籽粒Pb超标。因此，在都安县高岭、地苏和东庙三个乡镇推行玉米种植时，应优先选用对重金属低累积的玉米品种。

表 4 都安县玉米地土壤重金属污染评价 Table 4 Assessment of heavy metal pollution in soils planted with corn in Du'an County

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农产品对重金属的积累与土壤重金属含量有一定的关系^[20]。如表 4所示，都安县玉米地土壤重金属污染严重，所有重金属均存在超标情况。Cd污染最为严重，超标率为90.6%，达到重度污染水平；同时，As和Ni达到了轻度污染水平。

都安县玉米籽粒中As、Pb、Cd分布存在一定的差异性，可能与土壤重金属含量差异大有关。土壤中As、Pb、Cd含量的变异系数分别为225%、109%、92%，且相关性分析表明，土壤As含量和玉米籽粒As含量呈显著正相关(P < 0.05)。虽然都安县玉米地土壤重金属污染严重，但是玉米籽粒中重金属超标率较低，可能与玉米籽粒对重金属的累积能力较低有关。都安县玉米籽粒中As、Pb、Cd、Cr、Ni、Cu和Zn的平均富集系数分别为0.001、0.003、0.012、0.001、0.002、0.128和0.332。除Zn外，其他重金属的富集系数均较低，与Corguinha等^[21]和李静等^[22]的研究结果类似。近年来，许多学者针对玉米籽粒累积重金属的特征进行了大量研究^{[23, 24, 25]}，证实玉米属于低累积作物，对重金属累积作用不显著。因此，玉米对重金属的低累积能力是都安县玉米籽粒超标率较低的主要原因。同时，当地玉米基本靠雨水浇灌^[26]，不受污水灌溉的影响，也是玉米籽粒超标状况较轻的重要原因。另外，玉米为旱地作物，当地玉米地土壤pH偏碱性(7.45)，导致重金属有效性受到抑制，可能也是都安县玉米重金属超标较轻的一个原因。总体而言，在都安县大规模种植玉米是可行的，但需要在高岭、地苏和东庙三个乡镇关注Pb污染风险。

(1)广西都安瑶族自治县玉米籽粒重金属As、Pb、Cd、Zn、Cr、Cu和Ni含量均值分别为0.019、0.076、0.011、32.1、0.090、3.21、0.060 mg·kg^-1，Pb和Zn的超标率分别为7.81%和4.69%。

(2)玉米籽粒中Pb超标点出现在高岭镇、地苏乡和东庙乡，Zn超标点出现在保安乡和澄江乡。

(3)都安县土壤重金属达到重度污染水平，但是玉米籽粒对重金属的累积不明显；都安县能大面积种植当地玉米品种，但在高岭、地苏和东庙三个乡镇需关注玉米Pb污染风险。

(4)玉米籽粒重金属的高危商和高危指数均小于1，食用当地玉米不会对人体健康造成影响。