天门市大米中（Cd）的含量特征及其健康风险分析

沈体忠

（湖北省天门市绿色食品管理办公室 431700）

我国农田土壤重金属，特别是Cd（镉）的污染问题日益严重，对我国食物和生态安全构成了严峻的挑战。土壤—作物—食物的富集转移是人类对环境Cd摄取的最主要途径。Cd是一种人体非必需的积累性剧毒元素，进入人体的Cd在体内形成金属硫蛋白，通过血液到达全身。当它在肾中积累时，会损坏肾小管，使肾功能不全，从而影响维生素D的活性，导致骨骼生长代谢受阻，引发骨骼的各种病变，如骨痛病。Cd在体内主要蓄积于肝、肾，以肾皮质部分浓度最高，肺部、胰脏、甲状腺和骨骼等部位也有分布。蓄积在肾皮质中的Cd，其生物半减期可长达30a。因此，多量Cd进入机体，经过逐渐的慢性积累，可导致显著的Cd中毒症状，并诱发肺癌、前列腺癌等。

从全球来说，水稻是Cd吸收最强的大宗谷类作物。稻米是亚洲人体内主要的Cd摄入源之一，尽管国家和地区间有差异，但总体上经稻米Cd摄入量占总Cd摄入量的比例，菲律宾马尼拉地区约为20%，中国大陆大部分地区、中国台湾、孟加拉国和泰国等约为30%～40%，马来西亚的KualaLumpur较高，达53%。水稻是天门市第一大粮食作物，大米也是天门市居民的主要消费食品,随着人们生活水平的提高，大米的健康风险问题越来越受到重视。因此，全面调查和测定大米中的Cd，对于了解其健康风险具有重要意义。但到目前为止，尽管笔者对天门市大米中Cd的含量已做过一些调查研究，但这些研究多着眼于Cd含量的分析，没有将这些结果与人体健康风险问题联系起来，无法知晓其食用安全性。这也是当前我国农产品质量安全监管中一个亟待解决的问题。

本文根据天门市水稻生产特点和我国居民平均食物消费结构，研究早、中、晚稻米中Cd的含量及其健康风险，探讨大米就地消费对普通人群的健康影响,以期为农业环境保护、农田土壤修复以及农产品质量安全监管提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集与制备

2008年于早、中、晚稻成熟期间，在水稻主产区的岗状平原随机采集25个水稻籽粒样品，其中早稻样品8个，中稻样品9个，晚稻样品8个，每个样品重1kg左右。样品采集后装入聚乙烯薄膜袋带回实验室经自然风干后，先用不锈钢垄谷机和碾米机进行脱壳、去皮，再用不锈钢粉碎机粉碎过60目孔径筛，置于塑料瓶中密封备用。

1.2 样品分析方法

大米样品采用硝酸:高氯酸4:1消化，石墨炉原子吸收光谱法测定大米中Cd含量。

1.3 大米Cd污染评价方法

本文采用单项污染指数法对大米中Cd的污染状况进行评价。其计算公式为：

1.4 大米Cd摄入量的估算

天门市居民经大米食入途径摄入Cd的量采用日人均摄入量（Daily intake,DI）来计算。其计算公式为：

1.5 Cd暴露的人体健康风险评价方法

大米中有害物质可分为两类：基因毒物质和躯体毒物质。前者包括放射性污染物和化学致癌物，后者是指非致癌污染物。根据国际癌症研究机构（IAPC）和世界卫生组织（WHO）通过全面评价化学物质致癌性可靠程度编制的分类系统，Cd属于化学致癌物质。其平均个人致癌年风险可采用美国联邦环境保护署（USEPA）推荐的化学致癌物健康风险评价模型进行评价。其评价模型为：

2 结果与分析

2.1 大米Cd的含量特征

天门市25个大米样品Cd含量的样本分布如图1所示，其描述性统计分析结果见表1。从图1可以看出，Cd含量呈非正态分布，说明可能受到了外源污染。从表1可以看出，Cd含量范围为0.01～0.18mg·kg-1，最小值与最大值相差18倍，平均浓度为 0.092±0.052mg·kg-1。其中早、中、晚稻米的平均浓度分别为 0.083±0.055、0.087±0.061 和0.108±0.039mg·kg-1，晚稻米＞中稻米＞早稻米。与我国大米 Cd 限量（MLs）0.2mg·kg-1标准相比，25个供试大米的Cd含量均在标准限量内，样品超标率为0。单项污染指数法评价结果表明，大米样品的单项污染指数均＜1，大米Cd的污染等级总体上为安全。其中，76.0%的样品为优良级，24.0%的样品为安全级。

图1 天门市大米中Cd含量的样本分布

表1 天门市大米Cd含量的描述性统计

2.2 大米Cd日人均摄入量

居民每日从大米中摄入Cd的总量与大米消费量以及大米Cd的含量密切相关。本研究假设大米烹调不影响大米中的Cd含量，即大米中的Cd含量与人体摄入大米 Cd的量相等。从表2可以看出，天门市居民食入不同栽培季节稻米，其日人均Cd摄入量（）以晚稻米最大，中稻米次之，早稻米最小。但它们均未超过FAO/WHO推荐的0.072 mg·d-1的日人均摄入可允许限量标准（PTDI）。这表明，大米就地消费不会给当地居民带来摄入风险。

表2 天门市居民日人均Cd摄入量及致癌年风险值

2.3 Cd暴露的健康风险

应用表1数据结果，根据健康风险评价模型和评价参数，可以计算出天门市居民食入不同栽培季节稻米所引起的个人年风险值（表2）。从表2可以看出，由化学致癌物Cd所致的健康危害个人年风险（）最小值（早稻米）为 6.783×10-5·a-1，最大值（晚稻米）为 8.819×10-5·a-1，全部稻米的平均值为7.516×10-5·a-1。在 US EPA 的致癌风险评价指南中，认为当年风险水平处于1×10-4时，该风险是可以接受的。本文以此标准进行衡量，则研究区Cd的个人年致癌风险水平是可接受的。

3 结论与讨论

本研究结果表明，天门市早、中、晚稻米中Cd的平均含量为 0.092±0.052mg·kg-1，样品超标率为0，产品质量符合国家食品卫生标准。2002年农业部稻米及其制品质量监督检验测试中心对全国市场稻米安全性进行抽检，结果稻米中Cd的超标率为10.3%。这说明天门市大米中Cd的质量安全水平好于全国市场抽样结果。与我国南方水稻产区生产的稻米相比，其Cd的平均含量明显高于苏北6县市（0.004±0.000～0.022

±0.006mg·kg-1）和上海郊县（0.03mg·kg-1），略高于重庆市（0.087±0.085mg·kg-1）。但低于安徽池州市、芜湖市、湖南郴州市（0.22±0.12mg·kg-1）、江西进贤市、大余市（0.41±0.05mg·kg-1）和太湖流域某市贵金属冶炼厂周围重金属污染稻田（0.50±0.00mg·kg-1）以及南方矿山、化工企业重金属污染稻田区（广东大宝山地区、湖南株洲马家河地区、郴州白露塘地区、江西大余漂塘—大江等地区，0.59±0.19mg·kg-1）与福建海地区（0.703±0.876mg·kg-1）。

估算结果显示，研究区居民经大米食入途径日均Cd摄入量未超过FAO/WHO人均日摄入可允许限量标准（PTDI）。而由大米Cd暴露所致的健康危害个人年风险值也低于USEPA推荐的可接受风险水平（1×10-4·a-1），其致癌风险水平是可接受的。但本文中与的平均值已分别占PTDI和US EPA推荐的可接受风险水平临界值的75.22%、75.16%，如考虑其他的摄入途径，则大米Cd对就地消费人群可能带来潜在健康风险。

近几年研究发现，Cd的生物毒性与陪伴元素Zn的含量有关。越来越多的研究证明饮食中Zn的缺乏会提高动物乃至人体内Cd的毒害程度。当Cd与Zn一起被食用时，可降低Cd的生物有效性。美国的研究证明，当土壤Cd达到100 mg·kg-1时，未发现对当地老年居民的身体健康有不良影响，因为该地高达1%的含Zn量可抑制人体对Cd的吸收。大量研究表明，生物体中存在Cd-Zn间的复杂交互作用。元素Cd与Zn之间交互作用与作物种类有关，而在大豆籽实中，Cd-Zn之间表现为协同作用。相对Zn来说，大多数作物在其籽实、果实和茎块形成期间，都会排斥Cd向这些可食部分迁移。然而，水稻却是例外，他在吸收Cd的同时对Zn具有强烈的排斥作用。由于对Zn的排除，以水稻为主食的人极易引起对Zn的缺乏，从而增加Cd的摄入和体内积累量。Chaney等指出，由于Cd毒害机制是渐进性地干扰体内肾代谢功能和骨骼形成，食物中Cd的潜在毒性不但与Cd含量有关，而且还取决于其Cd/Zn比。Simmons等提出了食物的临界Cd/Zn比为0.015。水稻籽粒的高Cd/Zn比大大提高了Cd进入消化道后的生理毒害作用。这也可能是亚洲Cd导致的肾病大大高于以玉米、大豆为主要谷类食物来源的西方国家的原因。高Cd及高Cd/Zn比可能加剧Cd在体内长期积累，也是导致人类肾衰竭的病因之一。

本研究没有对大米中Zn的含量进行检测分析,但从天门市2006年土壤普查结果看,85%的农田土壤缺Zn或潜在性缺Zn,这将进一步恶化水稻对Zn的吸收与籽粒对Zn的积累，可能导致稻米中Zn含量偏低。虽说天门市稻米中Cd含量符合国家食品卫生标准，但极有可能Cd/Zn比超过0.015的健康临界值，这将对以稻米为主食的天门市居民可能带来Cd毒害的健康风险。因此，在水稻生产上，应选用低Cd吸收的品种，特别是杂交稻与超级稻更应注意选择低Cd吸收的品种，并推广稻田控Cd技术，实现水稻的安全高产和保障稻米就地消费人群的健康。同时，在食物结构调整上，配合膳食结构的优化和调整，加入豆产品、奶产品的消费，以确保人体对Zn的营养摄入，降低Cd对人体的毒害。

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