为了更好地了解和评价珠江三角洲地区市售农产品中As、Cd、Hg和Pb含量及其对人体的健康影响,本研究对珠江三角洲地区9个城市(广州市、佛山市等)市售大米和蔬菜中重金属含量进行分析,并对人体的健康风险进行评价。结果表明,大米中总砷含量均值为126 µg/kg;大米镉含量均值为113 µg/kg,大米中总汞含量均值为15.1 µg/kg,大米铅含量均值为85 µg/kg;广州市、佛山市、肇庆市和东莞市等城市共有13个样品中镉超过标准规定;佛山市和肇庆市的部分大米样品中总汞超过标准规定。所采集的6种蔬菜302份样品中的Cd和Pb含量均未见超标。仅通过食用大米,珠三角地区居民As、Cd、Hg、Pb的平均最高摄入量分别为0.67 (珠海)、0.81 (广州)、0.14 (佛山)、0.53 (佛山) µg/kg/d;而通过食用蔬菜,Cd、Pb的平均最高摄入量分别为0.20 (佛山)和0.15 (东莞) µg/kg/d。珠三角地区市售大米对人体存在一定的健康风险,蔬菜中铅、镉的含量及人群摄入量总体处于安全水平。 A systematic survey of heavy metals concentrations in market rice and vegetables from 9 cities in Pearl Delta River area was carried out for assessing health risk to local inhabitants. The average concentrations of As, Cd, Hg and Pb in market rice were 126, 113, 15.1 and 85 µg/kg, respectively. The concentrations of Cd and Hg in partly market rice samples from Guangzhou, Foshan and Zhaoqing cities exceeded the maximum allowable limits. The average concentrations of As, Cd, Hg and Pb in 6 species of vegetables (302 samples) were all far below the maximum allowable limits. The Target Hazard Quotient (THQ) method is used to assess the possible health risks to local population through consumption of rice and vegetables. Via consumption of market rice, daily intakes of As, Cd, Hg and Pb were 0.67 (Zhuhai), 0.81 (Guangzhou), 0.14 (Foshan), 0.53 (Foshan) µg/kg/d;and daily intakes of Cd and Pb were 0.20 (Foshan) and 0.15 (Dongguan) µg/kg/d from consumption of market vegetables. The potential health risk for local residents is seriously due to the combined heavy metal from rice.
李应文1,李泳兴1,苏丰1,2,李风1,2,邹碧1,莫辉1,庄萍1*
1中国科学院华南植物园,广东 广州
2中国科学院大学,北京
收稿日期:2017年4月11日;录用日期:2017年4月27日;发布日期:2017年4月30日
为了更好地了解和评价珠江三角洲地区市售农产品中As、Cd、Hg和Pb含量及其对人体的健康影响,本研究对珠江三角洲地区9个城市(广州市、佛山市等)市售大米和蔬菜中重金属含量进行分析,并对人体的健康风险进行评价。结果表明,大米中总砷含量均值为126 µg/kg;大米镉含量均值为113 µg/kg,大米中总汞含量均值为15.1 µg/kg,大米铅含量均值为85 µg/kg;广州市、佛山市、肇庆市和东莞市等城市共有13个样品中镉超过标准规定;佛山市和肇庆市的部分大米样品中总汞超过标准规定。所采集的6种蔬菜302份样品中的Cd和Pb含量均未见超标。仅通过食用大米,珠三角地区居民As、Cd、Hg、Pb的平均最高摄入量分别为0.67 (珠海)、0.81 (广州)、0.14 (佛山)、0.53 (佛山) µg/kg/d;而通过食用蔬菜,Cd、Pb的平均最高摄入量分别为0.20 (佛山)和0.15 (东莞) µg/kg/d。珠三角地区市售大米对人体存在一定的健康风险,蔬菜中铅、镉的含量及人群摄入量总体处于安全水平。
关键词 :蔬菜,大米,重金属,健康风险,目标危险系数(THQ),珠三角地区
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我国农田土壤重金属污染严重,2014年国家环保部与国土资源部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示,全国耕地土壤污染超标率为19.4%,以无机污染为主,南方污染重于北方,长三角、珠三角污染严重,以镉超标点位最高。严重的农田污染导致农产品品质问题突出,尤其是一些叶菜类农作物(如小白菜、油菜、苋菜等)对重金属镉有极强的富集能力,从而导致膳食摄取成为人群暴露环境重金属的主要途径 [
环境污染物对人群健康危害的特点是低剂量、长时期和慢性中毒,甚至具有致癌性 [
本研究于2015年采集了珠江三角洲地区9个城市市售的大米和蔬菜,对所含重金属(砷、镉、汞和铅)含量进行测定分析,并对珠三角地区居民重金属暴露健康风险进行评估,本研究对指导珠三角地区蔬菜的安全生产及保障居民的食品安全有着重要意义。
于2015年按照简单随机抽样方法确定样本量,采样范围覆盖珠三角地区9个城市见图1,采样点包括1个中心城区、2个具有代表性的县城区及其下属各1~2个乡镇,每个采样点在市场、超市、商店、专卖店中随机选择2个以上经营单位采集样品,每个城市采集10~30份大米,每份大米样品采购200 g,共采集182份大米样品。在珠三角地区9个城市市区大型超市、农产品批发市场内采集了生菜、菠菜、胡萝卜、土豆、番茄、黄瓜等6个蔬菜品种的302份蔬菜样品,其中62份为有机蔬菜,每个样品采购1000 g。在采购过程中用记录本记录好采购时间、地点和样品大米的品种、产地。
大米样品放入全自动样品快速研磨机(JXFSTPRP-96)进行粉碎后,过80目筛,放入自封袋中低温保存。蔬菜样品经去离子水清洗后,再将鲜样放在烘箱中105℃杀青0.5 h,70℃烘干,然后将植株磨碎、混合、待测。经过预处理的大米和蔬菜样品,每份(0.2 g)加入5 mL色谱纯浓硝酸(Merck),用微波消解仪(Anton-Paar PE Multiwave 3000)进行消解。大米样品中汞的测定采用V2O5-H2SO4-HNO3消化法消解。所有玻璃瓶和塑料瓶都先用10%硝酸(优质纯)浸泡12 h,然后用超纯水洗涤.所测结果通过干重-鲜重的换算关系确定蔬菜鲜重的重金属含量。质量控制实验过程通过采用平行双样、标准物质法、加标回收试验,确保检测数据的准确性。分析过程以国家生物成分分析标准物质GBW10010 (GSB-1大米)、GBW10015 (GSB-6菠菜)和GBW10016 (GSB-7茶叶)进行质量控制,As、Cd、Hg和Pb的回收率见表1。
采用美国环保署(USEPA)于2000年发布的目标危险系数法(the target hazard quotient, THQ)评价暴露人群的健康风险。如果THQ值 < 1,则表明没有明显的负面影响;反之,则说明对人体健康产生负面影响的可能性很大。计算公式如下:
式中,C为食品中重金属的含量(μg/g);FI为食物摄入率(g/d) (大米日摄入量为291 g/d,蔬菜日摄入量为314 g/d);EF为人群暴露频率(365 d/年);ED为暴露区间(70 a),通常等于人的平均寿命;RfDo为参考剂量(mg/kg/d);BW为人体的平均体重(60 kg);TA为非致癌性暴露的平均时间(365 d/年 × 暴露年数)。目前大部分有毒污染物的人类最大允许摄入量(Reference dose,µg/kg/d)已经建立。WHO于1972年规定的总汞周摄入量(PTWI)为不超过5 μg/kg。USEPA 2007年推荐的As、Cd、Pb的参考剂量分别为0.3、1、3.6 µg/kg/d [
图1. 研究区域与样点布设
大米GBW10010 (n = 3) | 菠菜GBW10015 (n = 3) | 茶叶GBW10016 (n = 3) | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
测定值 | 参考值 | 回收率(%) | 测定值 | 参考值 | 回收率 (%) | 测定值 | 参考值 | 回收率(%) | |
As | 94 ± 3.6 | 102 ± 0.6 | 92 | ||||||
Cd | 92 ± 2.5 | 87 ± 0.9 | 106 | 155 ± 2.0 | 150 ± 0.7 | 103 | 68.2 ± 0.5 | 62 ± 0.3 | 110 |
Hg | 5.7 ± 1.5 | 5.3 ± 0.9 | 108 | ||||||
Pb | 86 ± 3.7 | 80 ± 2.4 | 107 | 11229 ± 0.01 | 11100 ± 0.012 | 101 | 1452 ± 3.9 | 1500 ± 6.3 | 96 |
表1. 大米和蔬菜标准物质的回收率(µg/kg,平均值 ± 标准差, n = 3)
从珠江三角洲地区9个城市的超市或市场购买的142份大米样品中As、Cd、Hg和Pb含量的测定结果见图2。从图2中可以看出,大米中总砷含量均值为126 µg/kg;大米镉含量均值为113 µg/kg,中山市(4/16, 25%)、东莞市(3/15, 20%)、惠州市(4/28, 14%)和广州市(2/20, 10%)的大米镉具有较高的超标率,佛山市、肇庆市和江门市市面所售大米镉含量符合国家卫生标准允许值。大米中总汞含量均值为15.1 µg/kg,佛山市和肇庆市的大米全部超标,广州市(17/20)和东莞市(13/15)的大米样品总汞超过国家标准,而珠海市、江门市、中山市和深圳市等市售大米未发现总汞超标现象,总体超标率达36.7%。大米铅含量均值为84 µg/kg,其中有2个大米样品(东莞和惠州各1个)超过国家标准限量值。刘冬英等 [
图2. 珠江三角洲地区9个城市市售大米中As、Cd、Hg和Pb含量
等(2011)调查了全国大米中汞含量发现,全国超标率是12%,而江西(35%)、贵州(19%)、江苏(21%)等地区污染程度较为严重 [
从所抽检的240份普通蔬菜和62份有机蔬菜来看(表2和表3),镉在不同蔬菜的含量排序为:菠菜(57.7 µg/kg) > 生菜(33.4 µg/kg) = 土豆(33.2 µg/kg) > 胡萝卜(10.8 µg/kg) > 番茄(7.83 µg/kg) > 青瓜(1.12 µg/kg),而铅在不同蔬菜的含量排序为:菠菜(45.9 µg/kg) > 胡萝卜(15.1 µg/kg) > 生菜(13.7 µg/kg) > 土豆(12.5 µg/kg) > 番茄(9.51 µg/kg) > 青瓜(2.36 µg/kg)。对照食品污染物限量标准(GB 2762-2012),所抽检的全部蔬菜样品中的Pb和Cd均不超标(表2~4)。不同种类的蔬菜对镉和铅元素的吸收能力有显著性差异,叶菜类的吸收能力通常大于瓜果类蔬菜 [
种类 | 普通蔬菜 | 有机蔬菜 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
样品量(份) | Cd | Pb | 样品量(份) | Cd | Pb | |
生菜 | 46 | 33.2 ± 19.5 | 13.7 ± 7.46 | 12 | 27.2 ± 16.8 | 14.7 ± 8.83 |
菠菜 | 42 | 57.7 ± 48.2 | 45.9 ± 28.1 | 10 | 67.7 ± 43.8 | 48.6 ± 25.9 |
土豆 | 38 | 33.4 ± 16.3 | 12.54 ± 8.00 | 8 | 27.9 ± 18.4 | 18.7 ± 15.3 |
胡萝卜 | 40 | 10.8 ± 8.36 | 11.8 ± 6.78 | 10 | 7.57 ± 3.68 | 9.54 ± 4.66 |
青瓜 | 36 | 1.12 ± 1.07 | 2.36 ± 1.52 | 10 | 0.36 ± 0.35 | 2.01 ± 1.08 |
番茄 | 38 | 7.83 ± 3.89 | 9.51 ± 5.38 | 12 | 4.41 ± 2.01 | 17.2 ± 10.2 |
表2. 普通蔬菜和有机蔬菜中Cd、Pb含量比较(µg/kg)
生菜 | 菠菜 | 土豆 | 胡萝卜 | 青瓜 | 番茄 | |
---|---|---|---|---|---|---|
珠海 | 7.60~49.63 | 32.82~127.44 | 11.13~58.60 | 5.13~30.96 | 0.08~1.64 | 2.80~9.47 |
中山 | 3.96~55.30 | 12.94~235.51 | 12.01~51.73 | 3.62~12.92 | 0.35~1.16 | 2.36~17.07 |
惠州 | 17.43~38.91 | 5.73~287.75 | 28.95~67.30 | 2.46~15.99 | 0.05~0.40 | 1.19~25.38 |
佛山 | 25.19~84.88 | 19.02~85.88 | 61.92~62.51 | 17.50~20.19 | 0.26~9.95 | 2.24~47.88 |
肇庆 | 9.92~75.15 | 44.72~66.36 | 41.48~71.32 | 3.90~143.12 | 0.50~3.26 | 4.93~17.06 |
东莞 | 21.60~70.01 | 35.45~150.92 | 18.02~50.21 | 2.47~29.07 | 0.67~2.59 | 3.82~15.16 |
广州 | 19.00~60.81 | 12.52~104.49 | 15.62~34.41 | 4.48~20.49 | 0.27~2.25 | 1.76~15.25 |
江门 | 23.70~64.45 | -- | 22.21~28.34 | 4.37~14.78 | 0.69~2.36 | 5.20~15.08 |
深圳 | 3.97~38.52 | 14.19~86.75 | 23.77~32.53 | 2.235~3.57 | 0.16~1.03 | 2.60~81.2 |
表3. 珠江三角洲地区9个城市市售蔬菜中镉含量范围(µg/kg)
生菜 | 菠菜 | 土豆 | 胡萝卜 | 青瓜 | 番茄 | |
---|---|---|---|---|---|---|
珠海 | 3.66~18.14 | 42.24~56.48 | 6.81~23.01 | 6.76~31.82 | 1.18~2.44 | 2.56~5.72 |
中山 | 6.64~21.50 | 19.03~121.55 | 8.26~12.28 | 4.29~12.96 | 1.18~1.98 | 2.30~5.26 |
惠州 | 12.78~23.19 | 12.99~52.50 | 5.92~43.41 | 3.65~10.83 | 1.41~5.27 | 15.16~31.52 |
佛山 | 1.98~24.13 | 11.42~38.38 | 4.02~6.19 | 11.71~14.85 | 0.91~2.61 | 2.34~13.27 |
肇庆 | 7.52~11.94 | 25.98~41.16 | 3.95~15.06 | 7.66~10.10 | 1.93~2.48 | 0.82~1.73 |
东莞 | 21.66~31.66 | 63.55~130.77 | 8.60~12.80 | 7.17~28.89 | 2.49~8.58 | 3.54~11.90 |
广州 | 6.00~18.64 | 10.88~52.79 | 8.05~21.75 | 0.71~55.66 | 0.84~4.57 | 1.36~3.76 |
江门 | 5.71~5.92 | -- | 2.17~5.76 | 3.54~4.86 | 0.91~3.27 | 0.65~3.11 |
深圳 | 5.25~29.36 | 18.96~77.89 | 6.96~29.72 | 4.35~9.98 | 1.93~4.25 | 14.92~43.50 |
表4. 珠江三角洲地区9个城市市售蔬菜中铅含量范围(µg/kg)
菜中重金属污染以铅和镉为主 [
通过食用大米和蔬菜,珠三角地区居民所摄入的重金属总量和食用风险系数见图3和图4。由图可知,仅通过食用大米,居民As、Cd、Hg、Pb平均最高摄入量分别为0.67 (珠海)、0.81 (广州)、0.14 (佛山)、0.53 (佛山) µg/kg/d,食用蔬菜的Cd、Pb平均最高摄入量分别为0.20 (佛山)和0.15 (东莞) µg/kg/d。世界卫生组织(WHO)和联合国粮食与农业组织(FAO)推荐As、Cd、Hg和Pb的日摄入量分别为3.0 (无机砷)、0.83、0.57 (无机汞)和10.4 µg/kg/d [
对单一重金属的THQ而言,大米中不同重金属的THQ排序为:As > Cd > Hg > Pb,As的THQ高于1,Cd、Hg和Pb的THQ均小于1;蔬菜中Cd和Pb的THQ均小于1 (见图4)。从单一重金属风险来看,大米中As的THQ大于2,显示对居民存在一定的健康风险,从多种重金属复合风险来看,食用大米中重金属的TTHQ都已经远高于1 (见图4),说明珠三角地区居民食用大米存在相当高的健康风险,Zhuang等 [
图3. 珠三角地区居民大米重金属的日摄取量(EDI)和总目标危险系数(TTHQ)
图4. 珠三角地区居民蔬菜重金属的日摄取量(EDI)和总目标危险系数(TTHQ)
由于THQ是以重金属的摄入量等于重金属的吸收量为基础的,但实际上重金属经过人体的消化系统,部分被排出体外,而且摄入的重金属在体内的生物有效性一般低于总量 [
本次对珠三角地区市售农产品中重金属的含量进行了调查测定,并进行了健康风险评价,该评价结果对珠三角地区民众科学认识食品安全问题具有重要的参考意义。研究结果表明珠三角地区居民食用大米而摄入重金属的THQ均大于1,显示膳食摄入所调查的珠三角市售大米存在一定的健康风险,蔬菜中铅、镉的含量及人群摄入量总体处于安全水平。在日常饮食结构中,大米和叶菜类蔬菜所占的比重越大,重金属摄入的含量越高,存在的健康风险则越大。鉴于珠三角9个城市所销售大米中重金属污染的情况不容乐观,有必要进一步加强跟踪检测和监督力度。
国家自然科学基金 (No.41301571)。
李应文,李泳兴,苏丰,李风,邹碧,莫辉,庄萍. 2015年珠三角地区市售大米和蔬菜中重金属含量及健康风险评价 Concentrations and Health Risk Assessment of Heavy Metals from Market Rice and Vegetables in Pearl Delta River Area[J]. 环境保护前沿, 2017, 07(02): 155-163. http://dx.doi.org/10.12677/AEP.2017.72023