上海崇明地區蔬菜中Pb、Cd污染評價和微生物特征分析*

殷山紅 姚春霞 唐 偉 李亞輝 楊海峰 張 菊 葉少丹

(1.上海市農業科學院農產品質量標準與檢測技術研究所，上海 201403；2.聊城大學環境與規劃學院，山東 聊城 252059；3.上海市設施園藝技術重點實驗室，上海 201403； 4.上海市崇明區食用農產品監測中心，上海 202150；5.上海海洋大學食品學院，上海 201306)

隨著中國經濟快速發展，蔬菜的質量安全日益引起大眾的關注。有研究發現，重金屬在土壤中積累、富集，容易遷移到蔬菜中，而且不易去除[1]。《全國土壤污染調查公報》顯示，全國耕地土壤點位超標率為19.4%[2]。對上海蔬菜農田土壤來說，近20年來重金屬累積的污染物主要為Hg、Cd和Zn[3]。自2002年起，上海為改善耕地質量，大力推廣有機肥技術，對土壤中重金屬的累積產生一定影響。已有研究發現，崇明土壤重金屬含量較高的區域主要集中在中部地區[4]；交通干線兩側農田土壤中Pb和Cd含量均高于崇明土壤背景值，其蔬菜中Pb含量也超出無公害食品標準[5]。此外，在全球范圍內，因食用含致病菌污染的蔬菜而使人致病的案例時有發生，其中不乏嚴重案例[6]，2010年8—9月，英格蘭和蘇格蘭發生至少73例巴雷利沙門氏菌(SalmonellaBareilly)病例，這一疫情與人們食用被細菌污染的豆芽有關。目前對上海崇明地產鮮食蔬菜中致病微生物的污染狀況未見監測報道，但對我國杭州、內蒙古、徐州等地區的蔬菜產品進行污染致病微生物的檢測結果表明，生食蔬菜類產品中食源性致病菌的污染狀況存在一定的差異，部分產品中可檢出金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)、單核細胞增生李斯特氏菌(Listeriamonocytogenes)和沙門氏菌(Salmonella)等食源性致病菌[7-9]。

崇明是上海市區蔬菜的主要供應地，目前還沒有對崇明地產鮮食蔬菜重金屬和致病菌污染方面進行過文獻報道。本研究通過對崇明部分蔬菜基地內蔬菜進行采樣，分析了蔬菜中重金屬Pb和Cd的含量及致病微生物分布的特征，并對蔬菜中重金屬污染狀況進行評價，同時評估蔬菜消費給當地居民帶來的健康風險，以期為崇明蔬菜的健康食用提供基礎資料與科學依據。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

2017年9月至2018年4月期間，對上海崇明24家蔬菜基地進行蔬菜樣品的采集(見圖1)。樣品采集主要針對葉菜類、根莖類、茄果類和瓜類4類蔬菜，采集當季的時令蔬菜品種，包括青菜(BrassicachinensisL.)、生菜(Lactucasativa)、雞毛菜(BrassicachinensisL.)、西紅柿(SolanumlycopersicumL.)、黃瓜(CucumissativusL.)、蘿卜(RaphanussativusL.)、青椒(CapsicumannuumL.)等共113個樣品。

圖1 采樣點分布Fig.1 Distribution of sampling sites

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品前處理

現場采集蔬菜運回實驗室后分為清洗和不清洗兩批，需清洗蔬菜樣品用清水清洗，并采用蔬菜破碎機打為鮮樣，于-4 ℃冷凍保存，該處理樣品用于重金屬Pb和Cd檢測。未清洗蔬菜樣品在無菌操作環境下進行致病微生物的檢測。

1.2.2 樣品測定

重金屬檢測：參照《食品安全國家標準 食品中鉛的測定》(GB 5009.12—2017)和《食品安全國家標準 食品中鎘的測定》(GB 5009.15—2014)進行。每批樣品檢測均做3個空白和3個平行樣。分析過程中Pb、Cd采用地球物理地球化學勘查研究所的國家標準物質豆角成分分析物質(GBW10021(GSB—12))來控制蔬菜樣品消解及測定方法的精密度和準確度，Pb、Cd含量的相對標準偏差均小于8%，方法回收率為95%～104%。

微生物檢測：主要培養基和試劑配置參照《食品安全國家標準 食品微生物檢驗 培養基和試劑要求》(GB/T 4789.28—2013)，沙門氏菌、金黃色葡萄球菌和單核細胞增生李斯特氏菌檢測方法分別參照《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 沙門氏菌檢驗》(GB 4789.4—2016)、《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 金黃色葡萄球菌檢驗》(GB 4789.10—2016)、《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 單核細胞增生李斯特氏菌檢驗》(GB 4789.30—2016)。

1.3 評價標準

以《食品安全國家標準 食品中污染物限量》(GB 2762—2017)中Pb、Cd的限值作為蔬菜中Pb、Cd的最大安全限值，并采用單因子污染指數法法評價分析上海崇明地區蔬菜中重金屬污染狀況。單因子污染指數≤1，表示無污染；>1～2，表示輕微污染；>2～3，表示輕度污染；>3～5，表示中度污染；>5，表示重度污染。

同時，采用因蔬菜攝入而產生的重金屬平均日攝入量[10-11]的計算公式來探究居民因食用蔬菜而引起的健康風險。計算公式如式(1)、式(2)所示：

CDI=(C×I×103)/BW

(1)

C×I=∑(ci×Di×Fd)

(2)

式中：CDI為重金屬通過蔬菜進入人體的平均日攝入量，μg/(kgd)；C為蔬菜中重金屬質量濃度，mg/kg；I為接觸率，kg/d；BW為體重，kg，按成人體重61.52 kg，兒童體重21.58 kg計算[12]；ci為i類蔬菜的重金屬平均質量濃度，mg/kg；Di為每日對i類蔬菜的食用量，kg/d，中國人均蔬菜的成人日食用量為0.274 kg/d，兒童日食用量為0.180 kg/d[13]；Fd為蔬菜鮮質量折算為干質量的比例，計算公式見參考文獻[14]。

根據美國環境保護署(USEPA)[15]和世界衛生組織(WHO)[16]推薦評價有毒污染物的參考暴露劑量(RfD，μg/(kgd))，Pb和Cd的RfD分別為3.5、1.0 μg/(kgd)，并以HQ來表示由蔬菜攝入引起的重金屬暴露風險指數。計算公式如式(3)所示：

HQ=CDI/RfD

(3)

HQ<1表示相關暴露人群沒有明顯的風險；HQ≥1表示相關暴露人群存在健康風險，HQ越大，說明對人體帶來的健康風險越大。

1.4 數據分析

用Excel 2003、SPSS 18.0軟件處理分析實驗所得數據，并對相關數據進行單因素方差分析。

2 結果與討論

2.1 蔬菜重金屬含量特征

2.1.1 不同季節蔬菜的重金屬含量特征

如表1所示，不同季節蔬菜中Pb的檢出率均在50%以上(Pb檢出限為0.75 μg/kg)，秋季蔬菜檢出率最高，為82.69%。方差分析表明，秋季蔬菜中Pb含量顯著高于冬季蔬菜(P<0.05)，冬季蔬菜中Pb含量均值最小，為5.9 μg/kg，但其最大值高于春季蔬菜。Cd在不同時期的蔬菜中的檢出率均為100.00%，含量均值總體表現為春季>冬季>秋季，不同季節蔬菜中Cd含量的最大值表現與均值具有較好的一致性。與北京蔬菜設施基地蔬菜樣品相較，研究區蔬菜中Pb、Cd含量均值均低于該地區研究結果，可見崇明地區蔬菜質量相對較為安全。

根據WILDING[18]對變異系數程度的劃分，由表1可知，本研究中秋、冬和春季蔬菜中Pb和Cd含量均為高度變異(變異系數>36%)，說明研究區內Pb和Cd含量的分布具有較大的空間差異性，可能與采樣點的地域分布較為分散有關。

2.1.2 不同種類蔬菜的重金屬含量特征

由表2可知，不同種類蔬菜中Pb檢出率表現為葉菜類>瓜類>茄果類>根莖類；Cd的檢出率為100.00%；根據GB 2762—2017中所規定的蔬菜Pb、Cd限值，本研究區內蔬菜中Pb和Cd含量均低于限值；葉菜類蔬菜Pb、Cd含量均值高于其他3類蔬菜。綜合來看上海崇明地產鮮食蔬菜中重金屬含量表現為葉菜類>根莖類>茄果類>瓜類，與吳燕明等[19]對湖南某礦區蔬菜中重金屬含量的調查結果具有較好的一致性。劉雪芳等[20]151研究表明，葉菜類中Pb的含量高于其他種類蔬菜，與本研究相一致，原因可能與葉菜類吸附土壤、農藥及大氣中Pb有關。黃朝冉等[21]對重慶蔬菜重金屬特征的研究發現，葉菜類蔬菜中Cd含量顯著高于其他類蔬菜，這與本研究結果一致性較好。

表1 不同時期蔬菜中Pb、Cd質量濃度1)

注：1)ND表示低于檢出限，同一元素均值后標不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，表2同；北京蔬菜設施基地蔬菜中的質量濃度引自文獻[17]。

表2 不同種類蔬菜的Pb、Cd質量濃度

本研究4類蔬菜中Pb、Cd含量均表現為高度變異(變異系數>36%)，具有較大的空間差異性。方差檢驗發現，Pb在葉菜類蔬菜中的含量與根莖類和瓜類蔬菜存在差異，且達到顯著性水平(P<0.05)，與茄果類蔬菜含量之間無顯著差異性(P>0.05)。葉菜類蔬菜中Cd含量顯著高于茄果類、根莖類和瓜類蔬菜(P<0.05)，茄果類、根莖類和瓜類蔬菜之間差異不顯著(P>0.05)，這驗證了葉菜類蔬菜對重金屬的富集能力較強的研究結果[22]。

2.2 蔬菜重金屬污染評價及健康風險評估

研究中所有樣品Pb、Cd均未污染(單因子污染指數≤1)，評價結果為優良，表明本研究區域內蔬菜質量較好。此外，經數據統計分析發現，4類蔬菜(葉菜類、根莖類、茄果類、瓜類)中Pb的單因子污染指數均值分別為0.040、0.057、0.053、0.040，Cd的單因子污染指數均值分別0.073、0.088、0.147、0.020，由此得到4類蔬菜重金屬Pb和Cd污染指數的排序，分別為根莖類>茄果類>葉菜類=瓜類，茄果類>根莖類>葉菜類>瓜類，與劉雪芳等[20]151的調查結果一致性較好。

由表3可知，成人和兒童對4類蔬菜的Pb和Cd的HQ均小于1，無明顯健康風險，但葉菜類、茄果類和根莖類蔬菜中Cd的HQ顯著高于Pb，建議對蔬菜中Cd予以關注；對于成人和兒童來說，兒童攝入蔬菜帶來的風險大于成人，這與王北洪等[23]的研究結果一致性較好，可能與成人和兒童的蔬菜日攝入量與體重有關，兒童因身體處在發育階段，肝、腎等代謝器官的解毒和排泄功能尚未健全，對重金屬等有毒污染物質較為敏感。

2.3 蔬菜的微生物特征

由表4中數據計算可知，秋季金黃色葡萄球菌檢出率為5.77%，冬季金黃色葡萄球菌檢出率4.35%，春季金黃色葡萄球菌檢出率2.63%，沙門氏菌和單核細胞增生李斯特氏菌均無檢出。秋季金黃色葡萄球菌的檢出率較高，可在秋季加大致病微生物的監控，做好防護措施以減少致病微生物的污染。

從采集蔬菜類別上來看，4類蔬菜中沙門氏菌和單核細胞增生李斯特氏菌均未檢出。葉菜類金黃色葡萄球菌檢出率3.75%，根莖類金黃色葡萄球菌檢出率6.67%，茄果類金黃色葡萄球菌檢出率11.11%，瓜類金黃色葡萄球菌無檢出。茄果類檢出率較高可能是茄果類樣品數量不多所導致。葉菜類蔬菜檢出的蔬菜品種為生菜、小青菜(BrassicachinensisL.)和結球生菜(Lactucasativavar.capitataL.)；根莖類蔬菜檢出的為蘆筍(AsparagusofficinalisL.)；茄果類蔬菜檢出的為青椒，這可能與蔬菜生長環境和蔬菜表面結構有關[24]。

表3 食用蔬菜的重金屬攝入量及健康風險

表4 蔬菜中微生物的檢出情況

綜上可見，3類食源性致病菌中只金黃色葡萄球菌有檢出，因金黃色葡萄球菌是人類的一種重要病原菌，有“嗜肉菌”的別稱，是革蘭氏陽性菌的代表，可引起許多嚴重感染；建議食用蔬菜前進行高溫烹煮，養成良好的衛生習慣，以降低蔬菜食源性微生物二次污染及交叉污染的風險。

3 結 論

(1) 上海市崇明地產鮮食蔬菜重金屬Pb、Cd含量均低于GB 2762—2017中限值，在葉菜類、根莖類、茄果類和瓜類4類蔬菜中重金屬含量最高的是葉菜類，而季節對葉菜類蔬菜中Pb、Cd含量的變化存在一定的影響。

(2) 崇明地區蔬菜重金屬污染評價結果為優良，通過計算蔬菜中重金屬的健康風險得知，4類蔬菜中成人和兒童的Pb和Cd的HQ均小于1，無明顯健康風險，但葉菜類、茄果類和根莖類蔬菜Cd的HQ明顯大于Pb，且兒童的Pb和Cd的HQ大于成人。

(3) 所采集蔬菜樣品中沙門氏菌和單核細胞增生李斯特氏菌均未檢出，金黃色葡萄球菌檢出率為4.42%，其中葉菜類檢出率3.75%，根莖類6.67%，茄果類11.11%，瓜類無檢出；秋季金黃色葡萄球菌的檢出率高于冬春兩季。