農產品重金屬風險評估體系的研究進展

劉瀟威， 陳 春， 宇 妍， 林 繁

(農業部環境保護科研監測所農業部農產品質量安全環境因子風險評估實驗室/農業部產地環境與農產品安全重點開放實驗室/天津市農業環境與農產品安全重點開放實驗室，天津 300191)

農產品重金屬風險評估體系的研究進展

劉瀟威， 陳 春， 宇 妍， 林 繁

(農業部環境保護科研監測所農業部農產品質量安全環境因子風險評估實驗室/農業部產地環境與農產品安全重點開放實驗室/天津市農業環境與農產品安全重點開放實驗室，天津 300191)

農產品重金屬風險評估是保障農業產業持續發展和人體健康的重要關鍵點．綜述了農產品重金屬風險評估體系的框架內容與研究進展，同時介紹了近期農產品重金屬風險評估的研究熱點，并對農產品產地環境重金屬風險評估內容作了簡要的概括．最后展望了我國農產品重金屬風險評估今后的研究方向．

農產品;食品安全;重金屬;風險評估

重金屬通過各種途徑進入農業土壤環境后，由于其自身化學、物理與生物等因素的作用和受土壤環境的影響，短時間內很難消除．它們在土壤中不斷積累，通過呼吸、飲水、直接攝入、皮膚接觸以及食入農產品等暴露途徑引起風險，其中食物鏈傳遞風險構成了農產品質量安全風險評估的重點內容．眾所周知，農產品的質量安全一直是人們所關注的焦點問題．隨著近年來全國各地多起重金屬污染事件的接連爆發，重金屬污染引發的農產品安全及產地環境問題受到了國內外的廣泛重視．2011年2月，《重金屬污染綜合防治“十二五”規劃》經國務院批準，內容主要涉及到重金屬污染的全面預防控制，目標在于建立比較完善的重金屬污染防治體系、事故應急體系和環境與健康風險評估體系．其中，農產品質量安全風險評估體系的建立與應用對于保障我國農業生態系統和人類健康將發揮至關重要的作用．

風險評估是《農產品質量安全法》和《食品安全法》對農產品質量安全、食品安全確立的一項最基本法律制度，也是國際社會對農產品質量安全和食品安全管理的最通行做法．對農產品質量安全實施風險評估，既是政府依法履行監管職責、及時發現和預防農產品質量安全風險隱患的客觀需要，也是農產品質量安全科學管理和構建統一、規范的農產品質量安全標準體系的現實需要．當前，農產品質量安全風險評估研究尚處于探索階段．如何綜合評價農產品與農產品產地的質量安全，正確引導生產者在提高農產品產量的同時并提高質量安全水平已成為農業產業發展的重要關鍵點．

1 農產品重金屬風險評估的研究體系與發展

農產品中重金屬危害風險評估是判定農產品中重金屬累積是否會對人體產生危害的首要方法，也是目前國際上通行的主要判定方法之一．FAO/WHO食品添加劑聯合專家委員會(The Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives，JECFA)自1970年起就開始對重金屬進行風險評估，此外一些發達國家也相繼建立各自專門機構負責農產品重金屬風險評估．農產品重金屬風險評估是以重金屬在遷移過程中引起的暴露和效應為研究核心內容，其評價的主要步驟一般分為:重金屬污染源分析與危害判定、劑量—效應分析評價、農產品中重金屬膳食暴露評估以及風險表征描述等4個步驟［1］．風險評估體系需要重金屬化學與生物學等背景相關性資料、農產品中重金屬殘留累積的數據以及農產品消費量的基本數據．數據的充分性直接決定著風險評估結果的精確性和準確性．

1.1 重金屬污染源分析

農產品重金屬污染源分析是鑒于理論上土壤重金屬污染的可能性，在明確潛在污染暴露點的基礎上，確定污染源暴露方式、污染物在環境中遷移轉化的內在性質和對不同物質的毒性以及對空氣、地下水等環境介質存在的潛在威脅．

危害判定是根據污染物的生物學和化學背景等信息資料，初步判斷某種污染物是否會對人體健康或生態環境構成危害，并評估危害的影響后果．常規的評估研究方法主要有:明確污染物理化性質和暴露途徑與暴露方式、化學物的不同結構活性與毒理間關系、代謝與藥代動力學實驗、模擬動物的短期急性毒性暴露實驗與亞急性或慢性長期毒性暴露實驗以及人類流行病學研究等．目前重金屬的危害判定的研究方法與研究手段發展主要依賴于環境毒理學、生態毒理學、衛生毒理學、藥物動力學以及環境檢測監測技術的發展．農產品重金屬危害判定遵循的原則是基于上述各種評估研究方法，篩選識別出對人體健康或生態系統影響權重最大的信息，盡可能有效利用所獲得的信息判定農產品重金屬的危害程度．

1.2 劑量—效應分析評價

劑量—效應分析是對重金屬等有害因子暴露水平與暴露人群或生態系統中的種群、群落等出現不良效應發生率間的關系進行定量估算的過程．重金屬劑量—效應評價主要研究重金屬脅迫引起的毒效應與暴露劑量之間的定量關系，是進行農產品重金屬風險評價的定量依據．

重金屬風險的暴露劑量需要定期估計人體膳食重金屬的攝入量．20世紀50年代中期，美國食品藥品監督管理局(Food and Drug Administration，FDA)建立了可接受的每日攝入量(acceptable daily intake，ADI)的評價指標，來表征重金屬的每日攝入水平，若不超過這個水平，僅只會產生不顯著的致癌健康風險;另外，參考劑量(reference dose，RfD)是用來評價非致癌性健康效應的毒性閾值．盡管ADI和RfD建立依據基本類似，但相比較而言RfD是美國EPA確定的更嚴格的評價指標．考慮到重金屬在人體內半衰期長的特點，JECFA關于劑量—效應分析較多采用每周耐受量(provisional tolerable weekly intake，PTWI)，有時也采用每日耐受量(tolerable daily intake，TDI)．

1.3 重金屬膳食暴露評估

重金屬膳食暴露評估重點研究人體暴露于重金屬污染脅迫下，對暴露量的大小、暴露頻度、暴露持續時間與暴露途徑等進行測量、估算或預測的過程，是進行重金屬風險評價的定量依據．暴露評估中應對接觸人群的數量、分布、活動狀況，重金屬暴露的接觸方式以及不確定影響因素進行描述．

重金屬膳食暴露量評估方法主要采用日常農產品總膳食研究手段(total diet study，TDS)，取樣分析篩查重金屬主要膳食來源的農產品種類數量，獲取農產品中重金屬含量的一般暴露水平，即以某種特定農產品中重金屬濃度乘以該種農產品的消費量得出單項農產品所導致的重金屬攝入量，最后對所有單項農產品導致的重金屬攝入量進行加和．該方法評估人群攝入某種重金屬量的精確度主要取決于被分析的農產品能否作為該重金屬的重要膳食來源［1］．

1.4 風險表征描述

風險表征描述是基于以上評估步驟進行總結，并進行風險水平的定性與定量表達，從而確定有害結果發生的概率、可接受的風險水平以及評價結果的不確定性等參數．

農產品重金屬風險表征描述主要是確定重金屬PTWI或RfD的過程，首先應先獲取重金屬的化學和生物學的基礎數據，并得到重金屬的吸收率、去除率(生物半衰期)以及在人體內的累積分布等有效信息．通過動物毒性暴露實驗與人類流行病學等毒理學研究結果，進行危害程度判定，找出最敏感的暴露終點;然后通過劑量—效應關系動力學曲線制定尚未產生有害毒性效應的最高暴露劑量(no observed adverse effect level，NOAEL)或基準暴露劑量(benchmark dose，BMD)，考慮其影響的不確定因子，最后以NOAEL或BMD除以不確定系數計算出最大PTWI或RfD．表1為目前國際上推薦的重金屬風險表征可接受的PTWI，RfD或是TDI等各指標閾值水平．

目前，我國還沒有形成一套成熟的適合本國國情的農產品重金屬風險評估方法，致使我國在重金屬風險評估中多采用國外方法．但是，由于污染狀況、飲食結構以及人們的生活行為等特征不同，并且暴露途徑與劑量—效應分析方面皆存在差異．因此，在我國借鑒國外風險評估方法的同時還需要結合我國基本情況加以修正應用．

表1 國際上推薦的重金屬暴露PTWI，RfD或是TDITab．1 PTWI，RfD or TDI of heavy metals

1.5 近期農產品重金屬風險評估的研究熱點

2004年JECFA組織對鎘、甲基汞等重金屬風險進行了再次評估［2］．此次評估在最新研究數據基礎上，保留了鎘的PTWI為7 μg/kg bw，但將原甲基汞的 PTWI由3.3 μg/kg bw 修訂為1.6 μg/kg bw．這2項評估均使用2000年推薦的食品中污染物和毒素暴露評估方法，計算出對PTWI貢獻很大的農產品．對于鎘的攝入量而言，大米、小麥、淀粉類根莖或塊莖類植物，以及牡蠣對PTWI的貢獻超過了10%．蔬菜(非葉菜類)在2個地區對PTWI的貢獻超過5%;而日常生活人類對于甲基汞的攝入量，魚是農產品中唯一的甲基汞來源，一般甲基汞濃度＜0.4 mg/kg．但是在食物鏈最高營養級的魚可能含有濃度大于5 mg/kg的甲基汞，在年齡較長和體積大的肉食性魚和一些海洋哺乳類動物中甲基汞的含量水平最高．本次評估出各國鎘攝入量的均值從0.7～6.3 μg/kg bw/week．由全球食品污染物監測規劃(Global Environment Monitoring System-Food Contamination Monitoring and Assessment Programme，GEMS/FOOD)推導出的膳食鎘攝入量均值為2.8～4.2 μg/kg bw/week．這些估計值占鎘PTWI(7 μg/kg bw)約40% ～60%．高消費量的人群總鎘攝入量大約是是平均值的2倍，因此這些人群對于鎘的攝入量可能超過了PTWI;甲基汞攝入量估計值是:在5個GEMS/Food地區中大約為0.3～1.5 μg/kg bw per week，對于各個國家而言則為0.1 ～2.0 μg/kg bw per week．

2004年歐洲食品局(European Food Safety Authority，EFSA)收到2個請求，分別對飼料中鎘和魚產品、海產品中的甲基汞進行了風險評估．評估結果認為當前法定的全價配合飼料中鎘濃度最大限值0.5 mg/kg干物質，成年反芻類動物的全價配合飼料鎘濃度最大限值為1 mg/kg干物質時，可確保牲畜與家禽的安全和人體健康［3］．魚和海產品中甲基汞暴露評估結論為，針對一部分經常食用大型捕食類魚的人群和兒童，甲基汞攝入量容易超過PTWI(1.6 μg/kg bw)［4］．由于 EFSA 的食物鏈污染物科學專家組(panel on contaminants in the food chain，CONTAM panel)報告中關于歐盟各個國家對于魚和海產品中甲基汞的攝入量各不同，消費量和種類也存在差異．于是，盡管大部分國家攝入量均值低于JECFA的PTWI 1.6 μg/kg bw，但是尚有一些國家仍超過了美國國家研究委員會(National Research Council，NRC)確定的可耐受暴露水平0.7 μg/kg bw，因此計劃2005年后再次開展甲基汞的評估工作．

2 農產品產地環境重金屬風險評估

農產品產地安全是指農產品產地的土壤、水體和大氣環境質量等符合生產質量安全農產品要求．農產品產地是農產品生產的源頭，它直接影響到農產品質量安全．近年來，農產品產地環境重金屬風險評估被越來越多地應用于重金屬污染控制與風險管理體系中．國外農產品產地重金屬風險評估體系研究中常用方法有:模糊數學法、灰色聚類法、基準分析法、密切值法、單因子污染指數法和內梅羅綜合污染指數法等［5］．我國的風險評估體系研究起步于20世紀90年代，且主要以介紹和應用國外的研究成果為主，研究手段單一且多集中于概念性的描述或者簡單模型的套用，缺乏方法性研究．目前，國內農產品產地土壤重金屬污染風險評估理論和方法的研究尚處于起步階段，特別是產地環境因子引起的潛在生態環境風險、人群健康風險以及評估與風險管理方面的研究還相對薄弱．至今還尚未形成一套適合中國的有關風險評價程序和方法的技術體系文件．

3 結語

開展農產品質量安全風險評估，旨在發現農產品質量安全方面存在的未知風險隱患、評估已知危害程度及相應農產品的營養功能．在近兩年開展的農產品質量安全風險隱患排查和專項評估工作基礎上，我國已經陸續將“米袋子”和“菜籃子”等主要農產品全部納入風險評估的總體部署體系中，2013年將繼續擴大農產品質量安全風險監測和評估的危害因素范圍、產品種類，持續跟蹤并著力解決公眾關注度高且風險隱患突出的主要風險因子和主要特色產品，依托已初步建立的農產品質量安全風險評估技術體系和工作基礎，進行現場摸底排查、生產過程跟蹤驗證和上市前產品的抽樣定量評定及相關數據和風險信息的統計分析與綜合研判，有計劃、有步驟地層層推進工作，有效摸清農產品質量安全存在的重大隱患和潛在風險、科學應對質量安全突發事件［6］．

同時，進一步建設國家農產品質量安全風險評估平臺，發揮農業部農產品質量安全風險評估專家委員會和農產品質量安全工作組的重要作用，開展農產品質量安全風險輿情發布、科普知識宣傳普及和公共培訓，進行國內外農產品質量安全風險交流與合作;制定趨于完善的農產品質量安全風險評估辦法規范，積極構建以國家農產品質量安全風險評估中心為龍頭、區域性風險評估實驗室為主體、主產區風險評估定位監測站點為基礎的風險評估體系;制定和實施重金屬風險評估監測計劃，大力推進農產品重金屬污染事件的應急處置科學化．

［1］劉瀟威，何英，趙玉杰，等．農產品中重金屬風險評估的研究與進展［J］．農業環境科學學報，2007，26(1):15-18．

［2］JECFA．Evaluation of certain food additives and the contaminants．Sixth-first report of the joint FAO/WHO expert committee on food additives［R］．2004．

［3］European Food Safety Authority．Opinion of the scientific panel on contaminants in the food chain on a request from the commission related to mercury and methylmercury in food［R］．EFSA，2004．

［4］European Food Safety Authority．Opinion of the Scientific Panel on Contaminants in the Food Chain on a request from the Commission related to cadmium as undesirable substance in animal feed［R］．EFSA，2004．

［5］Environmental Protection Agency．Framework for metals risk assessment［R］．2007．

［6］農業部．2013年農產品質量安全風險評估項目指南［R］．2013年農業財政項目申請指南，2012．

(責任編輯:李 寧)

Research Progress of Risk Assessment of Heavy Metals in Agricultural Products Quality and Safety

LIU Xiao-wei， CHEN Chun， YU Yan， LIN Fan
(Ministry of Agriculture Laboratory of Quality and Safety Risk Assessment for Agro-product on Environmental Factors，Ministry of Agriculture/Key Laboratory of Production Environment and Agro-product Safety，Ministry of Agriculture/Tianjin Key Laboratory of Agro-environment and Agro-product Safety，Agro-Environmental Protection Institute，Tianjin 300191，China)

Agricultural products safety is key to ensure the sustainable development of agriculture and human health．In this paper，we summarize the framework and present progress of the resarch of safety risk assessment of heavy metals in agricultural products．Meanwhile，some current research topics related to risk assessment of heavy metals in agricultrual products were presented，and risk assessment of heavy metals in agricultural fields was also generalized．Finally，it was pointed that the further research trends for risk assesmment of heavy metals in agricultural products and environment．

agricultural products;food safety;heavy metals;risk assessment

TS201.6

A

1671-1513(2012)05-0019-04

2012-09-01

劉瀟威，男，研究員，主要從事農業環境及農產品中污染物監測與防治技術研究工作．