Distribution Characteristics and Pollution Evaluation of Heavy Metals in Typical Organic Rice in Lingchuan County, Guilin City

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.25

Abstract

Abstract:

In order to understand the content, distribution characteristics and health risks of heavy metals in the soil and rice in the typical rice area of Lingchuan County, Guilin City, we selected typical rice fields and collected 10 sets of samples of rice roots, stems, leaves, rice and corresponding root soils. The contents of 8 heavy metals including As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, and Zn in the soil were determined respectively. The bio-concentration factors (BCF) and transfer factor (TF) of each element were calculated. The enrichment and migration law of heavy metals in different parts of rice were summarized. According to the Risk Control Standard for Soil Contamination of Agricultural Land (GB 15618—2018), the Green Food Environmental Quality for Production Areas (NY/T 391—2013) and Food Hygiene Standards (GB 2762—2017),heavy metal pollution in soils and food health risks were determined. The results show that: (1) The brown rice produced in the research area has no food safety risk, and the heavy metal content in the soil does not exceed the risk control value, but 3 of the 10 sample fields have a Cd content higher than the agricultural land soil pollution risk screening value, and all the sample fields are unable to meet the quality requirements of the green food origin. (2) Comparing the bio-concentration factors of different parts of rice, it is found that the bio-concentration factors of most elements are the largest at the roots and the smallest at the brown rice. The average of bio-concentration factors are 1.13 for roots, 0.26 for stems, 0.20 for leaves and 0.10 for brown rice. (3) Comparing the bio-concentration factors and transfer factor between different elements, it was found that As is relatively easy to accumulate from the soil to the roots, Pb is weak in activity and not easily absorbed by rice, Cu and Zn are relatively easy to transport in rice. In summary, we recommend that local authorities pay attention to the risk of excessive Cd, strengthen land quality monitoring, and take measures such as increasing the application of organic fertilizers and planting rice with low accumulation varieties when necessary to reduce the risk of heavy metals exceeding the standard.

Key words: heavy metal, soil-rice system, migration pattern, pollution assessment, Lingchuan County

CLC Number:

P595
X142

ZHU Chao, WEN Meilan, LIU Panfeng, CHEN Binyan, BAO Houyin, ZHAO Yinqiang, CHEN Hao, YANG Yibo. Distribution Characteristics and Pollution Evaluation of Heavy Metals in Typical Organic Rice in Lingchuan County, Guilin City[J]. Geoscience, 2021, 35(05): 1433-1440.

Figures/Tables 8

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指标	提取方法	检测方法	方法检出限/ (mg/kg)	标准物质合格率/%	重复样合格率/%
Cr	微波消解法	ICP-MS	0.05	100	100
Cd	微波消解法	ICP-MS	0.002	100	100
Pb	微波消解法	ICP-MS	0.02	100	100
Zn	微波消解法	ICP-MS	0.5	100	100
Cu	微波消解法	ICP-MS	0.2	100	100
Ni	微波消解法	ICP-MS	0.2	100	100
Hg	微波消解法	ICP-MS	0.001	100	100
As	微波消解法	ICP-MS	0.002	100	100

指标	提取方法	检测方法	方法检出限/ (mg/kg)	标准物质合格率/%	重复样合格率/%
Cr	微波消解法	ICP-MS	0.05	100	100
Cd	微波消解法	ICP-MS	0.002	100	100
Pb	微波消解法	ICP-MS	0.02	100	100
Zn	微波消解法	ICP-MS	0.5	100	100
Cu	微波消解法	ICP-MS	0.2	100	100
Ni	微波消解法	ICP-MS	0.2	100	100
Hg	微波消解法	ICP-MS	0.001	100	100
As	微波消解法	ICP-MS	0.002	100	100

统计项目	Cr	Cd	Hg	Pb	Zn	Cu	Ni	As	pH
最大值	63.90	1.23	0.29	28.50	78.57	20.15	24.82	6.69	7.44
最小值	40.51	0.33	0.09	21.41	46.10	10.54	14.12	3.44	7.16
平均值	54.50	0.53	0.15	24.39	64.31	15.16	20.22	5.20	7.33
中位数	55.20	0.44	0.13	23.75	67.55	15.30	20.39	5.41	7.35
标准差	7.65	0.27	0.06	2.39	9.76	2.70	3.34	0.92	0.08
变异系数	0.14	0.50	0.39	0.10	0.15	0.18	0.17	0.18	0.01
超标率1/%	0	100	0	0	—	0	—	0	—
超标率2/%	0	30	0	0	0	0	0	0	—
超标率3/%	0	0	0	0	—	—	—	0	—

统计项目	Cr	Cd	Hg	Pb	Zn	Cu	Ni	As	pH
最大值	63.90	1.23	0.29	28.50	78.57	20.15	24.82	6.69	7.44
最小值	40.51	0.33	0.09	21.41	46.10	10.54	14.12	3.44	7.16
平均值	54.50	0.53	0.15	24.39	64.31	15.16	20.22	5.20	7.33
中位数	55.20	0.44	0.13	23.75	67.55	15.30	20.39	5.41	7.35
标准差	7.65	0.27	0.06	2.39	9.76	2.70	3.34	0.92	0.08
变异系数	0.14	0.50	0.39	0.10	0.15	0.18	0.17	0.18	0.01
超标率1/%	0	100	0	0	—	0	—	0	—
超标率2/%	0	30	0	0	0	0	0	0	—
超标率3/%	0	0	0	0	—	—	—	0	—

重金属元素	根(n=10)			茎(n=10)			叶(n=10)			糙米(n=10)
重金属元素	最小值	最大值	平均值	最小值	最大值	平均值	最小值	最大值	平均值	最小值	最大值	平均值
Cr	0.45	2.68	1.66	0.06	1.32	0.34	0.07	0.51	0.24	0.003	0.005	0.004
Cd	0.58	1.14	0.87	0.05	0.37	0.16	0.05	0.28	0.11	0.019	0.028	0.024
Hg	0.06	0.19	0.13	0.01	0.08	0.04	0.02	0.28	0.13	0.01	0.017	0.014
Pb	0.15	0.34	0.26	0.004	0.06	0.01	0.01	0.05	0.02	—	—	—
Zn	0.77	1.43	1.04	0.35	1.29	0.79	0.27	0.72	0.46	0.245	0.31	0.278
Cu	0.46	0.86	0.6	0.16	0.35	0.26	0.12	0.33	0.22	0.174	0.263	0.219
Ni	0.19	0.79	0.47	0.01	0.15	0.04	0.01	0.06	0.03	—	—	—
As	1	8.88	4.02	0.03	1.21	0.41	0.07	0.85	0.39	0.037	0.045	0.041