山東、云南板栗重金屬砷、鉛、鎘含量及風險評估

張延平,陳振超,陳松武,莫潤宏,倪張林,湯富彬*

?

山東、云南板栗重金屬砷、鉛、鎘含量及風險評估

張延平1,陳振超1,陳松武2,莫潤宏1,倪張林1,湯富彬1*

1. 中國林業科學研究院亞熱帶林業研究所, 浙江 杭州 311400 2. 廣西壯族自治區林業科學研究院, 廣西 南寧 530000

采用原子熒光光譜法和石墨爐原子吸收光譜法分別對我國山東省130份、云南省77份板栗樣品的砷、鉛和鎘的含量進行測定，采用單因子污染指數、綜合因子污染指數法對板栗中砷、鉛和鎘等重金屬的污染進行評價，并采用靶標危害系數法對食用板栗造成的健康風險進行評估。結果表明，山東、云南兩省板栗重金屬砷、鉛、鎘的含量分別為ND-0.051 mg/kg，ND-0.120 mg/kg，ND-62 μg/kg，板栗重金屬含量均未超標。山東、云南兩省板栗的砷、鉛、鎘污染指數均遠低于1，綜合污染指數評價表明云南省板栗重金屬污染指數相對較高，云南省玉溪市板栗綜達0.3572；山東省板栗重金屬污染指數相對較低，山東省日照市板栗綜最低為0.0615。人體健康風險評估結果表明：山東、云南兩省板栗靶標危害系數最大僅為0.01018，均低于1，成人日最大食用板栗35 g，兒童25 g，遠不會對人體造成健康危害。兒童食用板栗的重金屬風險高于成年人，其靶標危害系數約為成人的2.678倍。本文總結了山東、云南兩省板栗主產區的砷、鉛、鎘等重金屬的污染情況，擬為全國板栗主產區重金屬含量及質量安全風險評估研究提供有益的參考依據。

板栗; 重金屬污染; 風險評估

板栗原產中國，在我國種植廣泛，至今已有3000年的栽培歷史，與杏、棗、桃、李并稱為中國古代五大名優果品。板栗果實富含淀粉、糖分、蛋白質、脂肪，營養豐富，還含有粗纖維、維生素（VA、VB1、VB6、VC、VE）、生物素（胡蘿卜素、葉酸、泛酸、鹽酸、黃酮、單寧等）、礦物質（鈣、鐵、鋅、硒、銅、鈉、鎂、鉀、磷等）[1-3]，且具有一定的藥補效果[4,5]，受廣大消費者的青睞。已有相關研究表明，板栗受重金屬污染的途徑有自然環境的重金屬污染[6]，以及人為活動——現代工業的發展和化肥農藥的大量施用[7-10]。目前已有對板栗重金屬測定的研究，前處理方法主要有干法灰化、濕法消解，對板栗重金屬的檢測方法有原子吸收光譜法、原子熒光光譜法[11]、電感耦合等離子體-原子發射光譜法[1]、電感耦合等離子體質譜法等[7,12]。白瑞亮[13]等測定并分析了山東省板栗主產區板栗的鉛、鎘、鉻、砷、銅、鋅等重金屬元素的含量，且對板栗重金屬進行了安全評價，但未對食用板栗所造成的人體健康風險進行評估。隨著人們對環境污染問題和食品安全問題的逐漸重視，食品中重要污染物的檢測與風險評估已成為評價食品質量安全的重要方法。通過對板栗進行重金屬超標情況的評價及食用風險的評估，有利于進一步了解板栗中重金屬砷、鉛、鎘食用風險，保障板栗產業的健康可持續發展。本文調查研究了山東、云南兩省板栗中砷、鉛、鎘重金屬含量，分析了超標情況，并進行了食用風險評估。

1 材料與方法

1.1 材料

采自山東省2012~2013年臨沂、濰坊、濟南、日照、煙臺等板栗生產基地樣品共130份，云南省2012-2013年大理、楚雄、玉溪市板栗生產基地樣品共77份。各省采樣帶(圖中陰影部分)的分布如圖1、圖2所示。

圖 1 2012~2013年山東省采樣帶分布圖

圖 2 2012~2013年云南省采樣帶分布圖

1.2 檢測方法

板栗樣品中鉛、鎘的測定參考國家標準《GB5009.12-2010食品安全國家標準食品中鉛的測定》、《GB/T 5009.15-2003食品中鎘的測定》。準確稱取均勻粉碎的板栗樣品0.5 g(精確到0.0001 g)于聚四氟乙烯消化管中，加入5 mL硝酸，2 mL過氧化氫，于電熱板上以180 ℃預消解約0.5 h，然后密封好消化管，放入微波消解儀中，消解完畢后，再在電熱板上以180 ℃趕酸至近干，冷卻，采用1%硝酸，少量多次洗滌并定容至25 mL，上機備用。用Thermo Fisher ICE 3500型石墨爐原子吸收光譜儀進行測定。

板栗樣品中砷的測定參考國家標準《GB/T 5009.11-2003 食品中總砷及無機砷的測定》，消解方法同上，取上述消解液，用硫脲和抗壞血酸還原后，用AFS-9130雙道原子熒光光譜儀進行測定。

1.3 板栗中重金屬含量水平評價方法

式中：P為板栗中重金屬的單項污染指數，C為板栗重金屬含量的實測值，S為板栗中的金屬的限量標準。P≤1，表明板栗未明顯受到重金屬的污染；P?1，說明板栗已明顯被重金屬所污染。P越大，表明板栗受重金屬的污染程度越嚴重。

1.3.2 綜合因子污染指數評價該指數反映板栗中測得的重金屬含量的綜合污染水平。綜合因子污染指數的評價公式如下式所示：

式中，綜表示板栗中重金屬的綜合污染指數，C為板栗重金屬含量的實測值，S為板栗中的金屬的限量標準。當綜≤1時，表明板栗所受的重金屬i污染的程度較輕；當綜?1時，表示板栗所受重金屬的污染顯著。同樣地，綜越大，板栗重金屬污染的程度越明顯。

1.4 人體健康風險評價

采用靶標危害系數法對板栗樣品中的重金屬對人體可能產生的有害影響進行計算評估。計算公式如下：

式中：C為板栗中重金屬含量（mg/kg）；FIR為成人和兒童每日板栗最大攝入量（kg/d）；mAB為人體平均體重，RfD為重金屬的考暴露劑量值。若靶標危害系數?1，表明通過板栗攝入的重金屬不會對人體造成健康威脅；若靶標危害系數≥1，則板栗中的重金屬會對人體造成一定的健康危害。

2 結果與分析

2.1 板栗中砷、鉛、鎘含量

共檢測了130個山東板栗樣品，77個云南板栗樣品，檢測結果如表1、表2所示。

表1 2012~2013年山東省板栗砷、鉛、鎘檢測結果

備注：ND表示未檢出；a表示單位為μg/kg。檢出限：砷：0.01 mg/kg；鉛：0.005 mg/kg；鎘：1 μg/kg，未檢出按最低檢出限計算，下同。

Note: ND represents not detected; a represents that the unit of measurement is μg/kg. The limits of detection: As 0.01 mg/kg, Pb 0.005 mg/kg and Cd 1 μg/kg. ND is repalced by limit of detecton of an element, the same as follows.

表 2 2012~2013年云南省板栗砷、鉛、鎘檢測結果

由表1、表2，山東、云南兩省的板栗樣品砷、鉛、鎘均有檢出，但均未超標。同一省份的不同板栗主產區的板栗砷、鉛、鎘的含量存在一定的差異，山東省各產區板栗中砷的含量平均值范圍為0.010~0.014 mg/kg，產區間無明顯差異；鉛的含量范圍為0.005~0.026 mg/kg，鎘的含量范圍為5.940~15.895 μg/kg，這兩種重金屬在不同的板栗產區中差異較為明顯。砷、鉛、鎘的最大含量分別分布在煙臺、濟南、臨沂等地。日照市的板栗砷、鉛均未檢出，鎘的含量也最低，與其他板栗主產區相比較，板栗的重金屬富集程度最低。云南省板栗砷、鉛、鎘的含量依次是0.011~0.033 mg/kg、0.023~0.044 mg/kg、11.502~37.915 μg/kg，云南省不同板栗主產區板栗重金屬的含量差異明顯。云南省板栗砷、鉛、鎘的最大含量分別分布在玉溪、大理、楚雄，顯示出一定的區域差異性。

2.2 板栗鉛、砷、鎘重金屬單因子和綜合因子污染評價

根據GB 2762-2012《食品中污染物限量》和LY/T 1777-2008《森林食品質量安全通則》對板栗中重金屬的限量規定（砷≤0.2 mg/kg，鉛≤0.2 mg/kg，鎘≤0.1 mg/kg），由表1、表2數據可知，板栗樣品砷、鉛、鎘均未超標。為明確板栗樣品砷、鉛、鎘的污染程度，需進一步對板栗重金屬進行單因子和綜合因子的評價。

根據公式（1）、（2），計算2012~2013年的山東省、云南省的不同地區的砷、鉛、鎘三種重金屬的單因子污染指數及綜合因子污染指數，結果見圖3、圖4。

圖 3 2012~2013年山東省板栗主產區重金屬污染指數

圖 4 2012~2013年云南省板栗主產區重金屬污染指數

由圖3、圖4可知，2012~2013年山東、云南各地板栗樣品中的重金屬污染指數均低于1，最大不超過0.4，處于低污染水平。兩省不同地區的重金屬單因子污染指數各有差異，總體上山東省各地區的鎘污染指數較砷、鉛較大，煙臺板栗的砷污染指數最大，為0.0723；濟南板栗鉛污染指數最大，為0.1430；臨沂鎘污染指數最大，為0.1590。云南省板栗中砷、鉛、鎘等重金屬污染存在顯著地域差異性，玉溪板栗砷、鎘污染指數與所有地區板栗重金屬單因子污染指數相比最大，分別為0.1669、0.3737。大理鉛的污染指數最大，為0.2650。

山東省板栗中重金屬綜合污染指數值較大的為臨沂、濰坊兩地，綜分別為0.1795、0.1739，綜合污染指數最小的為日照，綜為0.0615；云南省綜合污染指數最大值在玉溪，達0.3572。對比分析兩省各地的重金屬單因子、綜合因子污染指數，發現鎘污染指數在綜合因子污染指數中占有較大的權重，鎘越大，則綜越大，可見，板栗中的鎘污染為重金屬污染的主要來源。

2.3 人體健康風險評價

以板栗作為堅果來看，根據最新的居民膳食寶塔，每日大豆及堅果類的推薦攝入量為25g~35 g[14]，成人每天的板栗最大攝入量以0.035 kg計算，兒童每天的最大攝入量以0.025 kg計算。砷、鉛、鎘的參考暴露劑量值分別為0.0003、0.0035、0.0010 mg/(kg·d)[15]。以此為依據，成人的平均體重為60 kg，兒童的平均體重為16 kg[16]，計算食用板栗對兒童、成人的靶標危害系數。由表3、表4可知，山東、云南板栗中重金屬的靶標危害系數均小于1，處于安全水平，未發現對成人及兒童造成的健康安全隱患。作為一種木本糧食[17]，若增大板栗的日攝入量，在極端情況下將板栗作為主食食用（參照最新的居民膳食寶塔，成人最大量為400 g，兒童最大量為250 g），算得成人最大靶標危害系數僅為0.434，兒童最大靶標危害系數1.018，已超過臨界值1，重新算得兒童板栗最大攝入量245 g。因此，對于喜愛食用板栗、或有需要增加板栗攝入量的特殊人群，成人在膳食寶塔堅果日攝入最大量的基礎上適當增大板栗的攝入量、兒童最大日攝入量不超過245 g時不會造成重金屬對人體的危害。山東、云南省板栗重金屬靶標危害系數大小比較均為：砷?鎘?鉛，表明板栗中的砷對人體風險暴露危害較大，鉛最小。對應的兒童的靶標危害系數約為成人的2.678倍，表明按照最大攝入量的推薦值來看，兒童日食用板栗的重金屬的風險暴露高于成年人。

表3 2012~2013年山東、云南省板栗重金屬攝入量及健康風險

3 結論

通過石墨爐原子吸收法、原子熒光光譜法測定了2012~2013年山東、云南兩省板栗樣品中的鎘、鉛和砷重金屬含量，參考標準GB 2762-2012和LY/T 1777-2008，樣品中的重金屬含量均未超標。對板栗樣品中重金屬砷、鉛和鎘的含量進行單因子和綜合因子污染指數法評價，結果表明山東、云南省板栗中重金屬污染處于較低水平。人體健康風險評估結果表明，即使按照膳食指南食用堅果的最大標準，長期食用云南、山東兩省的板栗也是遠遠低于人體健康風險的警戒值，因此板栗中砷、鉛、鎘等重金屬對人體造成的健康風險小。

[1] 劉璐,楊祎,曹慶芹,等.用電感耦合等離子體發射光譜法檢測北方主栽板栗品（系）礦質元素含量[J].北京農學院 學報,2015,30(1):4-9

[2] 徐志祥,高繪菊.板栗營養價值及其養生保健功能[J].食品研究與開發,2004,25(5):118-119

[3] 高海生,常學東,蔡金星,等.我國板栗加工產業的現狀與發展趨勢[J].中國食品學報,2006,6(1):429-436

[4] 杭天平.神奇功效話板栗[J].中國林業,2009(11):36-36

[5] 張瑞菊,孫強,張洪坤.板栗的營養、生產現狀及前景展望[J].山東商業職業技術學院學報,2014,14(4):106-107

[6] Yohannes YB, Ikenaka Y, Saengtienchai A,. Occurrence, distribution, and ecological risk assessmentof DDTs and heavy metals in surface sedimentsfrom Lake Awassa—Ethiopian Rift Valley Lake[J]. Environ Sci Pollut Res,2013,20(12):8663-8671

[7] 倪張林,湯富彬,屈明華,等.山東、河北板栗中重金屬元素的背景值及其安全現狀研究[J].浙江農業科學,2012(11):1522-1525

[8] 呂愛華,柴振林,朱杰麗,等.浙江省森林食品產地環境質量調查與評價[J].浙江林業科技,2008,28(2):6-10

[9] 鐘道旭,韓存亮,蔣金平,等.鍍鋅廠周圍農田土壤-水稻中重金屬污染及其風險[J].土壤,2011,43(1):143-147

[10] Antonio RR, María Rosa ML, Nuria FD. Pasture and soil zinc evolution in forest and agriculture soils of Northwest Spain three years after fertilization with sewage sludge[J]. Agriculture, Ecosystems and Environment, 2012,150(6):111-120

[11] 吳萬波,韓華柏,朱益川,等.四川主要干果經濟林產品安全性初步研究[J].中國農學通報,2008,24(12):149-152

[12] Yin LL, Tian Q, Shao XZ,Determination of Trace Elements in Edible Nuts in the Beijing Market by ICP-MS[J]. Biomedical and Environmental Sciences, 2015,28(6):449-454

[13] 白瑞亮,白瑞娟,相姍姍,等.山東省主產區板栗重金屬含量分析[J].山東林業科技,2014(5):16-18

[14] 中國居民平衡膳食寶塔（2016）》官方聲明[EB/OL]. http://www.cnsoc.org/content/details_10_20323.html. 2016-05-18

[15] 王海萍,秦鵬,陳建文.日照市部分蔬菜中鉛、鎘、鉻、汞、砷含量及健康風險評價[J].中國衛生檢驗雜志,2016,26(5):748-752

[16] 李瑞琴,于安芬,白濱,等.食用百合-土壤體系中鎘、鉛和汞的潛在生態和健康風險[J].食品科學,2016,37(5):186-191

[17] 宋磊.樹上糧倉——木本糧油產業淺析[J].中國糧食經濟,2014(6):31-34

The Content and Risk Assessment of As, Pb and Cd in Chestnut in Shandong and Yunnan Province

ZHANG Yan-ping1, CHEN Zhen-chao1, CHEN Song-wu2, MO Run-hong1, NI Zhang-lin1, TANG Fu-bin1*

1.311400,2.530000,

The contents of arsenic (As), lead (Pb) and cadmium (Cd) in 130 chestnut samples from Shandongprovinceand 77 chestnut samples from Yunnan province were determined by atomic fluorescence spectrometry and graphite furnace atomic absorption spectrometry. Single-factor pollution index and multi-factor pollution index were applied to evaluate the pollution level. Target hazard quotient (THQ) was adapted to evaluate potential risk of health risk assessment. Mean element concentrations of chestnut were in the following ranges: ND-0.051 mg/kg, ND-0.120 mg/kg and ND-62 μg/kg, respectively. The contents of As, Pb and Cd in chestnut were all lower than the maximum limited values. The single-factor pollution indexes of As, Pb and Cd in chestnut from Shandong and Yunnan provinces were far less than 1. The highest multi-factor index in chestnut is up to 0.3572 in Yuxi of Yunnan province. The lowest multi-pollution index in chestnut is 0.0615 in Rizhao of Shandong province. The highest THQ was 0.01018, showing that chestnuts cause no health risk to people when dietary intake is lower than 35 g/d for adults and lower than 25 g/d for children. The THQ value of children is about 2.678 times more than the values of adults, which means that children are more vulnerable to exposure to heavy metals. The results of this research are capable of reference for health risk assessment of intake chestnut.

Chestnut; heavy metal pollution; risk assessment

X502

A

1000-2324(2018)03-0490-05

2016-11-18

2016-12-13

國家林業公益性行業科研專項(201304705)

張延平(1991-),女,碩士研究生,主要從事經濟林安全及檢測技術. E-mail:dqpgru@163.com

Author for correspondence. E-mail:tfb22@163.com