Study on Differences of Enrichment and Transfer Abilities of Cadmium (Cd), Chromium (Cr), and Lead (Pb) in Wheat Grown in Rural-urban Agricultural Areas

XUEZhiwei, WANGDan, WANGChangguo, HUJunmin, YANGChunling

Journal of Agriculture ›› 2025, Vol. 15 ›› Issue (11) : 8-14.

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Journal of Agriculture ›› 2025, Vol. 15 ›› Issue (11) : 8-14. DOI: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2024-0157

Study on Differences of Enrichment and Transfer Abilities of Cadmium (Cd), Chromium (Cr), and Lead (Pb) in Wheat Grown in Rural-urban Agricultural Areas

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Abstract

In the context of China’s rapid economic development and rapid urbanization, the problem of soil heavy metal pollution becomes more and more serious, and the potential impact on plant growth and ecosystem health has aroused widespread concern in academia. As the main food crop in China, the safe production of wheat is very important to national food security. In this study, the pollution status of farmland soil and the distribution characteristics of heavy metals in various organs of winter wheat at maturity in the rural-urban area of Anyang City were analyzed by field investigation and indoor analysis. The results showed that the contents of Cd, Cr and Pb in farmland soil were 0.87, 8.29 and 16.21 mg/kg, respectively. The single factor pollution indexes of Cd, Cr and Pb were 1.45, 0.10 and 0.03, respectively. The total accumulation of heavy metals Cd, Cr and Pb in wheat plants was 0.75, 29.61 and 7.08 mg/kg, respectively. There were differences in the absorption and transport capacity of different heavy metals in wheat plants. In wheat plants, the enrichment ability of roots to Cd, Cr and Pb was the strongest, and the enrichment ability of grains was relatively weak. The transport capacity of stems to Cd, Cr and Pb was the strongest, followed by leaves and shells, and the transport capacity of grains was the weakest. Correlation analysis showed that there was a significant interaction between the absorption, accumulation and transport of different heavy metals in wheat plants, which affected the overall response of wheat to heavy metals. The overall pollution status of farmland soil in the rural-urban area remained at a good level, and no obvious heavy metal pollution was found.

Key words

soil heavy metal pollution / wheat / rural-urban area / farmland / Cd, Cr, Pb / enrichment / transportation

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XUE Zhiwei , WANG Dan , WANG Changguo , et al . Study on Differences of Enrichment and Transfer Abilities of Cadmium (Cd), Chromium (Cr), and Lead (Pb) in Wheat Grown in Rural-urban Agricultural Areas[J]. Journal of Agriculture. 2025, 15(11): 8-14 https://doi.org/10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2024-0157

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【目的】分析中国两大小麦优势产区小麦重金属镉的污染水平和特点,明确不同消费人群食用小麦引起的镉膳食暴露风险,以期为中国农产品质量安全监管提供科学依据。【方法】在中国黄淮海和长江中下游两大小麦优势产区的8个省(市)采集2013年收获的小麦样品393份,利用低温消解进行前处理,通过石墨炉原子吸收分光光度计测定全部小麦样品中镉浓度,分析不同区域不同品种小麦镉的含量差异。结合中国不同消费人群的小麦消费数据和体重信息,利用非参数概率方法对小麦镉的膳食暴露量进行评估。【结果】中国两大小麦优势产区的小麦镉含量均值为(0.032&plusmn;0.051)mg&middot;kg<sup>-1</sup>,97.5%的小麦样本镉含量低于国家限量要求。长江中下游优势产区的小麦镉含量均值为(0.060&plusmn;0.091)mg&middot;kg<sup>-1</sup>,黄淮海优势产区的小麦镉含量均值为(0.024&plusmn;0.025)mg&middot;kg<sup>-1</sup>,长江中下游小麦优势产区的小麦镉含量水平显著高于黄淮海小麦优势产区的小麦镉含量水平,不同品种、同一品种的小麦镉含量也存在一定的差异。中国不同消费人群对于小麦镉的膳食暴露风险不同,总体表现为:农村高于城市,低龄高于高龄,18岁以下的消费人群呈现女性高于男性,18岁以上的消费人群则呈现男性高于女性的特点。中国不同消费人群对于小麦镉的平均暴露量为国际食品添加剂联合专家委员会(JECFA)推荐的PTMI(暂定每月耐受摄入量:25 &mu;g&middot;kg<sup>-1</sup> bw)的9.0%&mdash;16.8%,P97.5百分位数暴露量为PTMI的28.9%&mdash;53.8%,暴露量最高值出现在4&mdash;7岁女童,暴露量最低值出现在60&mdash;70岁女性。中国城市消费人群对于小麦镉的膳食暴露风险表现为:低龄高于高龄,男性高于女性,但60&mdash;70岁的城市消费人群中女性偏高于男性,并且城市女性消费人群中14&mdash;18岁和45&mdash;60岁两个年龄段的暴露量偏低,中国城市消费人群对于小麦镉的平均暴露量为PTMI的7.3%&mdash;13.1%,P97.5百分位数暴露量为PTMI的23.4%&mdash;42.2%,暴露量最高值出现在4&mdash;7岁男童,暴露量最低值出现在14&mdash;18岁女性。中国农村消费人群对于小麦镉的暴露量呈现与全国类似的规律,平均暴露量为PTMI的9.6%&mdash;17.9%,P97.5百分位数暴露量为PTMI的30.9%&mdash;57.4%,暴露量最高值出现在4&mdash;7岁女童,暴露量最低值出现在60&mdash;70岁女性。【结论】中国黄淮海小麦优势产区和长江中下游小麦优势产区的小麦受到的重金属镉污染程度较轻,区域间和品种间差异都较为明显。中国不同消费人群对于小麦镉的膳食暴露风险不同,食用这些区域生产的小麦引起的镉暴露量较低,且风险在可接受的水平。
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