探索潛在污染區(qū)稻米主要重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

向紅莉 周程寅 王奧

摘 要：稻米作為全球最主要的糧食作物之一，是人類膳食結(jié)構(gòu)中的主要口糧，尤其我國(guó)約2/3的人口均以稻米為主食。本課題以某潛在污染區(qū)13個(gè)稻米種植縣（區(qū)）為采樣點(diǎn)，以稻谷、糙米及稻米為研究對(duì)象，采用科學(xué)布點(diǎn)與定點(diǎn)采樣，2015—2017年連續(xù)3年每年采取130份，共計(jì)390份樣品，跟蹤監(jiān)測(cè)其重金屬（鎘、鉛和汞）污染，通過統(tǒng)計(jì)學(xué)分析和單項(xiàng)污染安全限值進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

關(guān)鍵詞：稻米;重金屬元素;風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

Abstract：As one of the most important food crops in the world， rice is also dominated in human diet. Especially， rice is the staple food for about 2/3 of Chinese people. A total of 390 samples （130 samples/every year） including paddy， brown rice and milled rice， which originated in 13 counties （districts） of potentially polluted， were selected as the raw materials during three consecutive years （2015 - 2017）. Subsequently， the heavy metals （cadmium， lead and mercury）residues were analyzed. Risk assessment was performed by statistical analysis and single pollution margin of safety （MOS）.

Key words：Rice; Heavy metal; Pesticide

中圖分類號(hào)：S511

重金屬元素在較低攝入量的情況下對(duì)人體即可產(chǎn)生明顯的毒性作用，特別是鉛、鎘、汞等，常稱之為有害金屬。攝入被有害元素污染的食品對(duì)人體可產(chǎn)生多方面的危害，其危害通常有以下共同特點(diǎn)：①?gòu)?qiáng)蓄積性，進(jìn)入人體后排出緩慢，生物半衰期多較長(zhǎng)。②可通過食物鏈的生物富集作用而在生物體及人體內(nèi)達(dá)到很高的濃度;③有毒有害金屬污染食品對(duì)人體造成的危害常以慢性中毒和遠(yuǎn)期效應(yīng)為主。目前，鎘等已被認(rèn)為是全球性的污染物，國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)就將鎘等列為人類致癌物。目前我國(guó)每年由工業(yè)廢棄物排放到環(huán)境中的鎘總量約有千余噸，導(dǎo)致的環(huán)境污染日益加重，并通過食物鏈進(jìn)入人體。本文選擇研究的潛在污染區(qū)人們的主食為稻谷，評(píng)估該地域種植的稻谷中重金屬元素的含量對(duì)保護(hù)人們身體健康具有非常重要的意義。以下將對(duì)樣品進(jìn)行檢測(cè)并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[1]。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

（1）原料。此次共計(jì)抽取稻谷樣品390份，2015—2017年每年抽取130份，每年的采集區(qū)域相對(duì)固定，主要分布在各縣市糧食主產(chǎn)區(qū)、礦藏地區(qū)周邊，稻谷品種為中晚秈稻，稻谷水分量為13%～14%。

（2）試劑。硝酸（優(yōu)級(jí)純）、鹽酸（優(yōu)級(jí)純）、濃硫酸（分析純），購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;硼氫化鉀（分析純）、氫氧化鉀（優(yōu)級(jí)純）、重鉻酸鉀（分析純），購(gòu)自成都市科龍化工試劑廠;1 000 mg·L-1汞標(biāo)液、1 000 mg·L-1鎘標(biāo)液、1 000 mg·L-1鉛標(biāo)液，購(gòu)自壇墨質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

AL204電子天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司生產(chǎn);BLH-2701谷物初篩，上海賽霸精密儀器有限公司生產(chǎn);2WM-PAT-10理化分析型超純水機(jī)，湖南中沃水務(wù)環(huán)保科技有限公司生產(chǎn);BLH-3100小型精米機(jī)、BLH-3250實(shí)驗(yàn)礱谷機(jī)，浙江伯利恒儀器設(shè)備有限公司生產(chǎn);3100錘式旋風(fēng)磨，瑞典波通儀器公司生產(chǎn);AFS-933原子熒光光度計(jì)，北京吉天儀器有限公司生產(chǎn);ICE3000原子吸收光譜儀（石墨爐），賽默飛世爾中國(guó)有限公司生產(chǎn);MDS-15微波消解儀，上海新儀公司生產(chǎn);GD20N石墨電熱板，奧普樂儀器有限公司生產(chǎn)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

將采集的樣品混合均勻，放入谷物初篩中篩除雜質(zhì)，取約50 g樣品，放入實(shí)驗(yàn)礱谷機(jī)中進(jìn)行礱殼，將除殼后的樣品倒入錘式旋風(fēng)磨中進(jìn)行粉碎（顆粒≤0.425 mm），得到待測(cè)樣品。

稱取0.3～0.5 g樣品（精確到0.000 1 g）于聚四氟乙烯罐內(nèi)，加入10 mL硝酸，蓋好內(nèi)蓋放入微波消解儀進(jìn)行微波消解（微波消解儀消解程序見表1），反應(yīng)結(jié)束后，得到淡黃色溶液，將消解罐置于石墨爐電熱板中趕酸至近干后，轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中并定容，分別用原子吸收光譜儀（石墨爐）和原子熒光光度計(jì)對(duì)樣品進(jìn)行檢測(cè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 鎘元素檢測(cè)情況分析

3年中該潛在污染區(qū)未抽樣檢測(cè)到鎘元素超標(biāo)的稻谷，但是部分地區(qū)有檢出鎘，檢出率為87%，2015—2017年的鎘元素平均檢測(cè)數(shù)據(jù)分別為0.045 mg·kg-1、0.040 mg·kg-1、0.041 mg·kg-1，其中最高檢出值為0.14 mg·kg-1，最低檢出值為未檢出（≤0.002 mg·kg-1），2個(gè)地區(qū)鎘含量相對(duì)偏高（0.10～0.14 mg·kg-1），但在合格范圍內(nèi)，且3年數(shù)據(jù)中未發(fā)現(xiàn)該抽樣點(diǎn)鎘元素檢測(cè)數(shù)據(jù)有異常增加情況，說明該地區(qū)并未出現(xiàn)鎘元素繼續(xù)污染稻谷作物的現(xiàn)象。

2.2 鉛元素檢測(cè)情況分析

3年中該潛在污染區(qū)未抽樣檢測(cè)到鉛元素超標(biāo)的稻谷，但檢出率為100%，2015—2017年的鉛元素平均檢測(cè)數(shù)據(jù)分別為0.057 mg·kg-1、0.056 mg·kg-1、0.054 mg·kg-1，其中最高檢出值為0.19 mg·kg-1，最低檢出值為0.01 mg·kg-1，其中1個(gè)地區(qū)的樣品普遍存在鉛含量相對(duì)偏高（0.14～0.19 mg·kg-1）的情況，雖然在合格范圍內(nèi)，但已經(jīng)接近臨界值，建議加強(qiáng)此區(qū)域的鉛元素污染監(jiān)測(cè)。

2.3 汞元素檢測(cè)情況分析

3年中該潛在污染區(qū)未抽樣檢測(cè)到汞元素超標(biāo)的稻谷，但是部分地區(qū)有檢出汞，檢出率為77.9%，2015—2017年的汞元素平均檢測(cè)數(shù)據(jù)分別為0.045 mg·kg-1、0.040 mg·kg-1、0.041 mg·kg-1，其中最高檢出值為0.16 mg·kg-1，最低檢出值為未檢出（≤0.0002 mg·kg-1），1個(gè)地區(qū)汞含量相對(duì)偏高（0.10～0.16 mg·kg-1），但在合格范圍內(nèi)，建議加強(qiáng)該地區(qū)汞元素的監(jiān)測(cè)，特別是礦藏區(qū)域的監(jiān)測(cè)。

3 重金屬元素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

3.1 鎘元素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

2011年，聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織（FAO/WHO）食品添加劑聯(lián)合專家委員會(huì)（JECFA）第73次會(huì)議對(duì)鎘的暫定每月耐受攝入量（PTMI）為25 μg·kg-1.bw，

該安全標(biāo)準(zhǔn)主要基于長(zhǎng)期攝入鎘引起腎功能損害風(fēng)險(xiǎn)建立的[2]。其含義是，體重60 kg的成年人，每個(gè)月總鎘攝入量不超過1 500 mg，便可認(rèn)為是安全的。可見，每天吃多少大米是安全的，要視大米中鎘的含量和大米食用量而定。所以，即使大米中鎘超標(biāo)，如果不是長(zhǎng)期大量食用，則很可能不超過世界衛(wèi)生組織的安全規(guī)定;反之，長(zhǎng)期大量食用，就會(huì)超出安全標(biāo)準(zhǔn)，而且食用量越大，健康的風(fēng)險(xiǎn)也就越大。

（1）

式（1）中，f-校正因子，采用PTMI（可耐受每月攝入量）為30;PTMI-根據(jù)FAO/WHO的規(guī)定鎘的PTMI為25 μg·kg-1.bw;EDIC-實(shí)際每日攝入量估計(jì)值，谷物按400 kg/年計(jì)算;bw-平均體重，按60 kg計(jì)算。

MOS≤1，該危害物對(duì)食品安全影響的風(fēng)險(xiǎn)是可以接受的;MOS>1，該危害物對(duì)食品安全影響的風(fēng)險(xiǎn)超過了可以接受的限度，應(yīng)當(dāng)采取適當(dāng)?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)管理措施。

根據(jù)公式對(duì)2015—2017年的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，該潛在污染區(qū)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果見表2。

由表2可知，3年390份樣品中，鎘MOS>1的樣品占比為40%，這40%的樣品所在區(qū)域安全風(fēng)險(xiǎn)的影響超過了可以接受的限度，雖然樣品達(dá)到國(guó)標(biāo)的合格范圍內(nèi)，但是仍然需要采取適當(dāng)?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)管控措施。由表2還可看出，2015年為60個(gè)樣品MOS>1，2016年為49個(gè)樣品MOS>1，2017年為47個(gè)樣品MOS>1，逐年減少的趨勢(shì)明顯，說明該區(qū)域鎘污染程度并未逐年增加，相反，說明該潛在污染區(qū)生態(tài)環(huán)境正在逐年改善。

3.2 鉛元素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

根據(jù)FAO/WHO（1993年）的規(guī)定[3]，成人鉛的PTWI為0.025 mg·kg-1.bw，2010年第73屆FAO/WHO，JECFA取消了鉛的PTWI（因?yàn)楦鲊?guó)鉛的攝入量已經(jīng)達(dá)到了影響兒童智商損害和成人收縮壓升高的程度），但完全可以參考1993年FAO/WHO的規(guī)定進(jìn)行鉛元素的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作，來驗(yàn)證該潛在污染區(qū)是否能夠達(dá)到FAO/WHO（1993年）的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估要求。

（2）

f-校正因子，采用PTWI（可耐受每周攝入量）為7。

根據(jù)式（2）對(duì)2015—2017年的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，該潛在污染區(qū)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果見表3。

由表3可知，3年390份樣品中，鉛MOS>1的樣品占比為0%，MOS≤1的樣品占比為100%，說明該潛在污染區(qū)總體評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)較小，總體形勢(shì)良好，屬于安全級(jí)別，但是部分地區(qū)，MOS值接近臨界風(fēng)險(xiǎn)值1，建議加強(qiáng)監(jiān)控。

3.3 汞元素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

根據(jù)FAO/WHO下的JECFA，汞的PTWI為5 μg·kg-1.bw，相當(dāng)于每人每周攝入量為300 μg。根據(jù)公式對(duì)2015—2017年的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，該潛在污染區(qū)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果見表4。

由表4可知，3年390份樣品中，汞MOS>1的樣品占比為0%，MOS≤1的樣品占比為100%，說明該潛在污染區(qū)總體評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)較小，總體形勢(shì)良好，屬于安全級(jí)別。

4 結(jié)論

評(píng)估結(jié)果表明，該潛在污染區(qū)稻谷中鉛和汞對(duì)人體健康風(fēng)險(xiǎn)影響很小，鎘存在一定風(fēng)險(xiǎn)，建議加強(qiáng)監(jiān)控。稻米中鎘的存在可能與天然土壤水源情況，環(huán)境污染情況，化肥使用情況，加工、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、容器、包裝等因素有關(guān)，因此建議加強(qiáng)對(duì)稻米主產(chǎn)區(qū)種植基地的監(jiān)管，從根源上控制重金屬的排放量，嚴(yán)格執(zhí)行“三廢”排放標(biāo)準(zhǔn)，治理水污染，從源頭上控制江河湖中的重金屬通過灌溉進(jìn)入農(nóng)田，加強(qiáng)對(duì)大米加工企業(yè)的管理，提高工作人員的檢測(cè)水平及安全意識(shí)，加強(qiáng)監(jiān)控和宣傳，研究潛在污染區(qū)污染狀況變化趨勢(shì)，為消費(fèi)者提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)，后續(xù)會(huì)摸索深加工對(duì)稻米重金屬污染的影響，探索減少重金屬的加工方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪 晶，閻雷生.健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的基本程序與方法[J].環(huán)境科學(xué)研究，1993（5）：52-56.

[2]許 瑤.安徽省市售大米鉛、鎘、汞污染狀況及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].江西食品工業(yè)，2011（9）：32-33.

[3]Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives.Food additives and contaminants[R].2010.

作者簡(jiǎn)介：向紅莉（1969—），女，本科，工程師;研究方向?yàn)榧Z油檢測(cè)。

通信作者：周程寅（1986—），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)榧Z油檢測(cè)。