南通市售大米重金屬監測結果及健康風險評估

蔣林惠，周易枚，石 敏，丁紅梅

（南通市食品藥品監督檢驗中心，江蘇 南通 226000）

大米營養物質豐富，作為主食能夠提供能量及多種營養素，如蛋白質、維生素。但大米因生長環境等因素易遭受重金屬污染[1-2]，大米的重金屬污染所造成的健康風險已引起包括學者、監管部門等社會各方的關注[3]。有關學者[4]匯總了中國部分地區近年來大米重金屬污染情況，發現廣東、安徽、上海、廣西、湖南、吉林、浙江、北京、江蘇等地區大米中多種重金屬均有不同程度的超標情況。我國居民尤以稻米為主食的占比率高達65%[5]，而南方地區則高達90%。因而評估大米中重金屬的污染情況對人體所產生的健康風險變得十分必要。

南通地處長三角地區，集“黃金海岸”與“黃金水道”優勢于一身，土壤肥沃，盛產水稻。大米在南通地區居民餐桌主食中占比最高。本研究擬通過監督抽查和評價性抽樣形式，調查南通地區2019—2021年市售大米中鉛、鎘、鉻、無機砷、總汞5種重金屬的污染情況，并結合南通地區居民大米的消費情況及居民體重等信息，進行大米中重金屬污染及居民健康風險評估，研究南通地區大米的食用安全性，以期為評估南通居民膳食重金屬暴露健康風險的研究提供基礎數據。

1 材料和方法

1.1 材料

2019—2021年，根據《國家食品安全監督抽檢實施細則》和南通市市場監督管理局的相關抽檢計劃在南通市農貿市場、超市及食品店進行樣品抽樣，共取大米樣141份。

1.2 儀器和試劑

PinAAcle 900T型原子吸收分光光度計：美國珀金埃爾默股份有限公司；普析F3雙通道原子熒光光度計：北京普析通用儀器有限公司；普析F3形態分析儀：北京普析儀器有限公司；H2OBASIC-T超純水機：德國賽多利斯股份公司。

硝酸（優級純）：德國默克公司；Pb（1.00 mg/L）、As（1.00 mg/mL）、Cd（1.00 mg/mL）、Cr（1.00 mg/mL）、Hg（1.00 mg/mL）：InorgancVentures公司。

1.3 樣品處理方法

將樣品粉碎，準確稱取0.2～1.0 g（根據目標元素國家標準規定稱樣量）于消解罐中，加入5.0～10.0 mL的硝酸，在120 ℃預消解20 min，微波消解儀消解（140 ℃，5 min；160 ℃，5 min；180 ℃，15 min），結束消解后，140 ℃趕酸至0.5 mL，最后用去離子水定容至10 mL（或者20 mL，根據目標元素國家標準確定定容量）進行測定。其中無機砷的測定按照GB 5009.11—2014《食品安全國家標準食品中總砷及無機砷的測定》進行實驗。檢驗方案中，采用雙平行樣品、空白樣品加標回收及質控樣品進行質量控制，保證實驗數據的準確性，另對超標樣品進行復測試驗。

1.4 大米重金屬污染評價方法

以GB 2762—2017《食品安全國家標準 食品中污染物限量》為限量標準，對大米中Pb、As（無機砷）、Cd、Cr、Hg的含量進行判定及評價，方案采用單因子污染指數法及內梅羅綜合污染指數法[6]進行污染評價。

1.4.1 重金屬單因子污染指數法

重金屬單因子污染指數按式（1）計算。

式中：Pi為某重金屬i污染指數；Si為某重金屬i限量值，mg/kg；Ci為某重金屬i的實測值，mg/kg。當Pi≤1時，表示未受污染；Pi＞1時，表示受到污染。大米中Pb、Hg、As（無機砷）、Cd、Cr的Si值分別為0.2、0.02、0.2、0.2、1.0 mg/kg。

1.4.2 重金屬內梅羅綜合污染指數法

內梅羅綜合污染指數按式（2）計算。

式中：Ps為重金屬綜合污染的指數；Pmax為某種重金屬污染指數的最大值；Pave為單因子污染指數的平均值。綜合污染指數Ps分5個污染等級，≤0.7為安全，≤1.0為警戒，≤2.0為輕度污染，≤3.0為中度污染，＞3.0為重度污染。

1.5 健康風險評估方法

使用美國環境保護署（USEPA）所制定的人體污染物暴露的健康風險評估方法來評估大米中重金屬對人體所產生的累計風險。按式（3）計算重金屬的日均攝入量（Estimated daily intake，EDI）。

式中：EDI為重金屬污染物的日均暴露量，μg/（kg BW·d）；C為重金屬的含量，mg/kg；IR為大米的日均攝入量，g/d；BW為人體體重（BW），kg。

健康風險的評價模型采用目標危險系數法（Target hazard quotient，THQ），按式（3）計算。

式中：THQ為目標危險系數；RfD為人體口服參考的劑量，mg/（kg·d）。Pb、Cd、Cr的人體口服參考的劑量（RfD）分別為0.004、0.001、0.003 mg/（kg·d）。THQ＜1，代表健康風險情況可以接受；THQ＞1，代表存在非致癌的健康風險。

重金屬污染所導致的人體危害主要是多種重金屬協同作用等疊加效應，因而采用重金屬總目標危險系數（TTHQ）來對大米重金屬危害進行危害評價較為合理，其計算公式：

式中：TTHQ為重金屬總目標危險系數；THQi為第i種重金屬的目標危險系數。TTHQ≤1.0時表明長期食用某食物對健康沒有明顯的負面影響；TTHQ＞1.0時表明長期食用某食物對健康產生負面影響可能性很大；TTHQ＞10.0時表明某食物存在慢性毒性作用。

1.6 數據統計分析

參照WHO數據的處理方法，當未檢出數據所占比例低于60%，所有未檢出數據用1/2LOD（LOD代表檢出限）來替代；當未檢出數據所占比例高于60%時，所有未檢出數據用LOD來替代[7]。實驗所得數據采用SPSS軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 大米重金屬含量統計分析

2019—2021年南通市市售大米重金屬含量詳見表1，判定數值參考GB 2762—2017《食品安全國家標準 食品中污染物限量》中鎘、鉻、鉛、總汞、無機砷限量，本研究大米中重金屬均未超標，鎘、鉻、鉛、總汞、無機砷的檢出率分別為67.8%、72.5%、8.9%、36.7%、90.0%，其中無機砷的檢出率最高，為90.0%。

表1 大米重金屬含量的基本統計分析結果

2.2 大米重金屬的污染評價

研究中大米重金屬污染采用重金屬單因子污染指數法及內梅羅綜合污染指數法進行評價。通過式（1）和式（2）進行計算，鎘、鉻、鉛、總汞、無機砷重金屬單因子的污染指數分別為0.074 6、0.176 2、0.160 4、0.172 0、0.445 0，該結果表明大米未受到單一重金屬污染。綜合污染指數為0.269 0，表明該地區所檢大米處于總體安全范圍。

2.3 經大米途徑所攝入的重金屬風險評估

參照USEPA健康風險的評估模型，對南通市的不同性別及不同年齡人群經大米途徑所攝入重金屬導致的健康風險進行評估，結果詳見表2。該研究方案中，南通市居民的人體體重（BW）和大米日均攝入量（IR）情況參考有關調查報告[6]，用大米檢測所得重金屬含量的均值，通過式（3）來計算地區居民的重金屬EDI值，鎘、鉻、鉛、總汞、無機砷的EDI值詳見表2，其中4～7歲人群的EDI值較高于其他的人群，不同的性別及不同的年齡人群重金屬日均攝入量情況為鉻＞無機砷＞鉛＞鎘＞總汞。人群所攝取鉛、鎘、鉻的THQ值均小于1。不同的性別及不同年齡的人群鉛、鎘、鉻對TTHQ值的貢獻率（THQ/TTHQ×100%）的均值分別為34%、4%、62%，該研究中發現南通市大米對健康產生的風險主要來自鉻，大米重金屬污染的風險等級為鉻＞鉛＞鎘。

表2 南通市不同性別及不同年齡人群大米重金屬暴露量和健康風險水平

3 討 論

該研究通過對2019—2021年南通141份市售大米的重金屬鎘、鉻、鉛、總汞、無機砷進行檢測分析。結果發現，大米中鎘、鉻、鉛、總汞、無機砷平均含量分別為0.014 9、0.176 3、0.032 1、0.003 4、0.089 0 mg/kg。有研究[8]認為，鉛污染主要來自礦業、冶煉等工業生產和農業活動，鎘污染主要來自農業活動及水體污染，總汞、無機砷和鉻污染主要來自自然資源，如土壤、水體等。

該研究參照健康風險評估模型（USEPA），對南通市市售大米中鉛、鎘、鉻進行健康風險評估。健康風險評估的結果表明，不同的性別及不同的年齡人群所得THQ值均小于1，其中4～7歲人群的3種元素THQ值均大于其他人群，鉻的數值為0.650，有潛在的健康風險。大米并不是人體所攝重金屬唯一的暴露來源，因此可能會低估THQ值。相關調查[9-10]發現，大米的鉛、鎘、鉻的暴露量分別占居民總膳食的32.3%、65.4%、32.7%。如果以該數據探討南通市居民重金屬的總膳暴露量，那么4～12歲人群鉻和鉛的THQ值則大于1。但考慮南通市居民鉛、鎘、鉻的所有暴露來源，THQ值是否大于1則需要進一步的調查研究和分析[11]。此外，TFCTDS報告發現2～7歲組的膳食鎘攝入量，其中有30%的研究個體超過PTMI［25 μg /（kg BW·月）］值，所以應當重點關注低齡組居民的膳食中鉛、鎘、鉻的暴露情況。

經多方面分析發現該研究具有一定的局限性，主要體現在：① 研究的模型參數主要來源于其他公開報道的文獻，沒有進行膳食消費及人體基礎數據調查采集，對南通市居民的膳食結構和消費量缺乏細致的材料收集分析，從而有一定的不確定性。② 人群重金屬暴露有多種途徑，例如膳食攝入（主食、蔬果、肉類等）、呼吸道、皮膚接觸等，該研究僅將大米作為暴露來源，可能會低估鉛、鎘、鉻、總汞和無機砷的暴露風險。

4 結 論

該研究采用原子吸收光譜法、原子熒光光譜法及形態分析法檢測南通市市售大米中鉛、鎘、鉻、總汞和無機砷5種重金屬元素，平均值分別為0.014 9、0.176 3、0.032 1、0.003 4、0.089 0 mg/kg，無元素超標情況。經評估發現市售大米鉛、鎘、鉻、總汞和無機砷5種重金屬的單因子污染指數都小于1，綜合污染指數則小于0.7，表明南通市的大米對于居民而言總體處于安全范圍。人群中鉛、鎘、鉻的THQ值均小于1，其中4～7歲人群鉻的THQ值略高，有潛在的健康風險。從我國重金屬國家標準限量和美國環保署（USEPA）的重金屬口服劑量參考值兩者對比，進行了南通售大米重金屬污染情況和膳食風險評估分析，認為當前南通市市售大米的重金屬污染情況并不嚴重，大米整體處于安全水平，但需重點關注4～7歲人群攝入大米鉻的健康風險，建議進行多角度的重金屬暴露評估。