铀矿山的开采和冶炼会产生大量的尾矿渣和废液，在向周围环境堆积和排放的过程中对周边环境放射性水平产生影响。尾矿渣中的铀可通过自然环境改变、物理化学环境的变化和人为活动等途径进入土壤，通过食物链再进入植物和动物，最终进入人体。铀所放射出的α射线一旦进入人体内形成内照射并在体内沉集，将对健康造成极大的危害。目前对铀矿区周边的植物生态环境研究较多，对矿区周边农用地中食品安全的调查较为匮乏。本研究选择我国某铀矿周边地区为研究区，采集这一地区5种农田常见食用蔬菜进行铀含量检测，同时检测周边地区土壤中铀含量水平，以期对这一地区食品和环境中铀的放射性水平进行评价，同时对食品安全和公众健康评估提供基础数据和科学依据。
1 材料与方法 1.1 采样点某铀矿区距尾矿库约850 m处农田为采样点，检测土壤中铀含量和矿区种植的主要蔬菜根、茎叶和整株中铀含量。在尾矿区周边距尾矿库矿渣堆积地不同距离选取2个采样点采集表层土壤。采样位置如图 1所示。每一土壤采样点按梅花采样法采集表层0~10 cm混合土壤，每种蔬菜采集5颗以上。
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图 1 采样点位置示意图 |
植物和土壤中铀含量的检测使用NexION 300D型高分辨电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS，美国Perkin Elmer公司)，工作条件为：冷却气流量15.0 L/min；辅助气流量0.86 L/min；载气流量1.012 L/min；功率1400 W。试剂包括硝酸、氢氟酸、高氯酸，均为分析纯，购自北京化工厂。实验用超纯水经Milli-Q Academic超纯水仪(德国默克密理博)处理。
1.3 样品处理与检测采用GB/T 14506.30-2010《硅酸盐岩石化学分析方法 第30部分：44个元素量测定》中提供的方法进行测量与分析。植物样品处理：将植物样在60 ℃下干燥4 h后，高速粉碎机打成粉末，准确称取0.2000 g于聚四氟乙烯密封消解罐中，加入5 mL硝酸，盖上盖子密闭，在200 ℃低温电热板上消解。待试验样本消化完全后，用高纯水定容至20 mL，在ICP-MS上用Rh在线内标法测定。土壤样品处理：将试验样本在60 ℃下干燥4 h后，准确称取0.0500 g于聚四氟乙烯密封消解罐中，先用少量水润湿，轻轻震动使样品均匀，加入3 mL氢氟酸，1 mL硝酸，1 mL高氯酸，盖上专用消解罐盖，在低温电热板上200 ℃加热溶解24 h以上，打开消解罐，在低温电热板上加热蒸至近干，视消解情况可再次加入3 mL氢氟酸，1 mL硝酸，1 mL高氯酸重复上述消解过程，再次蒸至近干后加入1:1硝酸3 mL，盖上消解罐盖焖置以溶解可溶性残渣。用1%硝酸提取至50 mL容量瓶中，摇匀后在ICP-MS上采用在线内标(Rh)法进行测量，得各样品的测定结果。
1.4 富集率富集率(Concentration Ratio，CR)为元素在植物器官中的含量(mg/kg)/元素在土壤中的含量(mg/kg)，它表示元素在土壤-植株系统中迁移的难易程度，可作为植物将核素吸收至植株体内能力大小的评价指标。数据经过处理后得出植物不同器官的富集率。
2 结果 2.1 蔬菜样品中铀含量调查共采集5种常见蔬菜，每种蔬菜分茎叶、根和整株3部分进行铀含量检测，所选蔬菜中菊科2种，藜科1种，十字花科1种，伞形科1种，结果见表 1。茎叶中油麦菜含量最高为1.09 μg/g，香菜含量最低为0.0850 μg/g；根系中油麦菜含量最高为0.341 μg/g，香菜最低为0.116 μg/g；整株中油麦菜含量最高为0.967 μg/g，香菜含量最低为0.116 μg/g。
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表 1 蔬菜科属和各组织中的铀含量(μg/g) |
5种蔬菜的茎叶、根和整株富集率结果见表 2，其中富集率最高为油麦菜的茎叶，最低为香菜的茎叶。
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表 2 蔬菜样品中铀的富集率(CR) |
对铀矿区尾矿渣堆积库周边不同地点表层土壤(0~10 cm)进行采样，检测土壤中铀含量，结果见表 3。可见矿区内土壤中铀含量高于矿区外。
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表 3 铀矿区周边不同地点土壤中铀含量(μg/g) |
本研究发现研究区所采集5种蔬菜中可食用部分油麦菜的铀含量最高，铀含量从高至低依次为油麦菜>生菜>小白菜>菠菜>香菜，对比《食品中放射性物质限制浓度标准(GB 14882-1994)》中蔬菜和水果类食品铀含量限制浓度1.5 mg/kg的限值，所采集的蔬菜样品中铀含量均未超过标准，处于安全水平。
与北京两城区蔬菜采样测定铀含量的结果8.79×10-4mg/kg相比，以及与成都居民饮食调查中蔬菜铀含量的结果8.92 μg/kg相比，本研究结果稍显偏高[1-2]；与三亚市生产的白菜和空心菜中铀含量< 0.5 mg/kg的调查相比[3]，本研究区调查结果与此相当。从表 1中可见，除香菜外，其他蔬菜可食用的茎叶部铀含量均大于其根部，这一结果与其他铀矿区农产品中铀含量的分布特征一致[4]。
从表 2中可看出5种蔬菜的富集率均小于1，以常用的定义为超累积植物富集率大于1统计[5]，这5种蔬菜均不能作为铀的超累积植物，同时表明作为食用蔬菜较为安全。研究表明元素从根向茎叶的传输主要由两个过程决定，即元素向木质部的运移和通过木质部的通量，而木质部的通量则受根系压力和蒸腾作用影响[6]。5种植物中油麦菜和生菜的富集率较大，可能与其叶面积大，蒸腾作用强有关。同样，本研究中油麦菜和生菜作为菊科植物比其他科属植物显示出较高的富集率，这与国内外对铀矿周边植物调查的结果一致[7-8]。
表 3为研究区土壤中铀含量，与全国土壤背景值中铀的含量3.03 mg/kg相比，研究区农田土壤铀含量仍处于背景值水平，蔬菜采样地土壤中铀含量未受污染[9]。尾矿渣堆积库和周边道路旁土壤受铀矿开采和运输的影响，铀含量显著高于背景值，为蔬菜采样地的6~8倍，应做相应的治理和防护措施。
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