蚌埠市售水果重金属污染及健康风险预警评估

盛蒂, 朱兰保, 王丹

(1.蚌埠学院化学与环境工程系, 安徽 蚌埠 233030; 2.安徽农业大学资源与环境学院, 安徽 合肥 230036)

蚌埠市售水果重金属污染及健康风险预警评估

盛蒂1,2, 朱兰保1, 王丹1

(1.蚌埠学院化学与环境工程系, 安徽 蚌埠 233030; 2.安徽农业大学资源与环境学院, 安徽 合肥 230036)

调查了蚌埠市售水果(苹果、桃子、梨、香蕉、芒果和火龙果)重金属含量, 采用单因子污染指数法、综合污染指数法和目标危害系数法对其污染程度及健康风险性进行了评估.结果表明, 蚌埠市售水果中重金属Zn、Cu、Pb、Cr和Cd的平均含量依次为2.866、1.391、0.093、0.256、0.025mg·kg-1, 均低于国家食品卫生标准.单因子污染指数法评价结果表明, 梨和芒果中Pb元素为轻污染; 桃子、苹果、火龙果、香蕉中各重金属元素均为清洁.内梅罗综合污染指数法评价结果表明, 苹果和香蕉重金属含量为安全等级; 桃子、梨、芒果和火龙果重金属含量处于警戒线.水果中重金属THQ(Target Hazard Quotient)值均小于1, 水果单一重金属元素对人体健康风险不明显; 重金属TTHQ(Total Target Hazard Quotient)值大小依次为: 梨、芒果、桃子、苹果、火龙果、香蕉.梨对成人存在健康风险; 梨和芒果对儿童存在健康风险; 桃子、苹果、火龙果和香蕉对人体健康风险不明显, 可以食用.

水果; 重金属; 食用安全性; 健康风险评估

水果是人们日常生活中膳食纤维和各种维生素的重要来源, 含有多种氨基酸, 对维持人体内电解质平衡和酸碱平衡有重要意义.水果种富含的维生素C具有抗衰老、防止动脉硬化、提高人体免疫力等诸多功效[1].苹果中含有多种维生素, 能保护心脏, 防止癌症.桃子含铁丰富, 夏天吃桃能生津止渴, 起到清热解毒的功效.香蕉能润肠通便, 还能快速补充能量.芒果含有丰富的胡萝卜素, 胡萝卜素能合成维生素A, 对抗癌有一定作用, 芒果中还含有铁、蛋白质、糖等人体必需成分.《中国居民膳食指南》建议, 健康成人平均每人每天应摄入200～400g水果.然而, 随着工业化和城市化的快速发展, 环境中具有累积性、难降解和不可逆性的重金属类污染物质通过土壤、水体、大气等多种途径进入水果, 影响了水果的品质和食用安全.目前, 水果等食品中重金属对人体的健康风险评估已是国内外环境研究的热点之一.本文对蚌埠市售水果重金属含量进行了分析, 并对水果重金属污染状况及其食用风险性进行评价, 为当地居民合理选用水果提供参考, 对保障人民群众饮食安全具有一定的现实意义.

1 材料与方法

1.1 样品的采集

2014年6月, 在蚌埠市家乐福超市、大润发超市、百大超市、华运超市, 以及海吉星水果批发市场、国强路农贸市场、延安北路菜市场随机采购人们常食用的苹果、梨、桃子、芒果、火龙果和香蕉等6种水果, 共计126个样品.

1.2 样品的前处理

将采购的新鲜水果样品带回实验室, 按不同市场的同一种类水果等量混合均匀.洗净水果表面灰尘等杂质,然后室内晾干水果表面水珠.将水果去皮、去核后, 用研钵研磨成匀浆, 备用.其中, 苹果、梨和桃子果皮保留待测.

1.3 重金属含量测定与质量控制

水果样品中Zn、Cu、Pb、Cr和Cd的质量浓度测定方法按照国家标准[2-6]执行.实验用水为超纯水, 实验药品为优级纯, 实验用器皿均在10%的硝酸中浸泡24h以上, 使用前用超纯水冲洗.样品加标回收率在95～105%范围内, 相对标准偏差均＜5%.测定之前先绘制标准曲线, 在拟合度达到99.99%以上时进行样品测试.

1.4 水果重金属污染评价标准与方法

水果重金属污染程度采用单因子污染指数法[7]和内梅罗综合污染指数法[7]进行评价, 参考标准为《国家食品卫生限量标准》, 见表1.

表1 水果中重金属限量卫生标准Table 1 Heavy metals in fruit limited health standard

式中, Ci为重金属的实测浓度, mg·kg-1; Si为重金属的评价标准, mg·kg-1.

式中, Pmax为多种重金属Pi中的最大值; Pave为各种重金属Pi的平均值.

表2 重金属污染指数分级标准[7]Table 2 Classification of pollution index of heavy metals

1.5 水果重金属风险性评价方法与标准

水果重金属风险性评价采用目标危害系数法(Target Hazard Quotient, THQ)[8]进行, 其计算方法为:

式中, EF为接触频率, d·a-1; ED为接触时间, a; FIR为水果摄入量, kg·d-1; w为重金属质量比, mg·kg-1; RFD为参考剂量, mg·kg-1·d-1; WAB为人体平均体重, kg; ATn为非致癌平均暴露时间, d.各参数取值见文献[8-10].THQ≤1时,污染物对人体无健康风险; THQ＞1时, 污染物对人体存在健康风险.

TTHQ评价标准同THQ.参照US EPA暴露因子手册, 结合实地调查, 确定蚌埠地区儿童每天食用水果0.12kg, 成人每天食用水果0.20kg.

2 结果与分析

2.1 水果重金属元素含量统计分析

对各水果果肉中重金属元素含量平行测定3次, 取平均值, 结果见表3.

表3 水果果肉重金属含量统计(以鲜重计, mg·kg-1)Table 3 Mass ratio of heavy metals in fruits(mg·kg-1)

从表3可见, 蚌埠市售水果中重金属Zn 、Cu 、Pb、Cr和Cd的含量平均值依次为2.866、1.391、0.093、0.256、0.025mg·kg-1.与国家食品卫生标准相比, 水果中5种重金属元素平均含量均低于标准值.不同重金属元素在水果中的质量比差异较大.水果个数超标率显示, 除Pb元素的超标率为10.32%外, 其它4种重金属元素均不超标.

2.2 不同水果重金属元素含量分析

表4 不同水果重金属含量(以鲜重计, mg·kg-1)Table 4 Different types of fruits heavy metal mass ratio (mg·kg-1)

从表4可以看出, 不同种类重金属在所调查的6种水果果肉之间含量差异较大.依据《国家食品卫生标准》,除梨和芒果中Pb元素含量高于国家标准外, 苹果、桃子、香蕉和火龙果果肉中5种重金属含量均低于标准限值.Zn元素含量从大到小依次为: 火龙果＞香蕉＞桃子＞芒果＞苹果＞梨; Cu元素含量从大到小依次为: 梨＞桃子＞苹果=香蕉＞芒果＞火龙果; Pb元素含量从大到小依次为: 梨＞芒果＞桃子＞火龙果＞香蕉＞苹果; Cr元素含量从大到小依次为: 梨＞芒果＞苹果＞桃子＞火龙果＞香蕉; Cd元素含量从大到小依次为: 梨＞芒果＞火龙果＞苹果＞香蕉＞桃子.除Zn元素最大值出现在火龙果中外, 其它4种重金属元素质量比最大值均出现在梨中.

2.3 水果不同部位重金属元素含量分析

依据个人食用水果的方式不同, 人体从水果中摄入重金属的量也会有所差异.有些人认为果皮中富含一些人体必需的维生素等营养物质, 因而食用这类水果时选择不剥皮, 在清洗过后带皮直接食用; 一些人觉得水果剥皮较为麻烦或者由于时间紧迫, 而直接食用; 还有部分人采用直接榨汁的方式食用水果.这些人都忽略了水果表皮重金属、农药的残留.为了解重金属元素在水果的果肉和果皮中含量分布差异情况, 本研究分别对苹果、梨和桃子的果皮和果肉中重金属含量进行了测定, 结果如图1所示.

图1 果皮和果肉中重金属含量Fig.1 The content of heavy metals in the rind and pulp

从图1可以看出, 本文所研究的Zn、Cu、Pb、Cr和Cd 5种重金属元素在苹果、桃子、梨的果皮中的含量均比果肉高.造成这种现象可能有几个方面的原因: 一是, 果皮长期暴露在大气中, 大气和灰尘中富集了大量的重金属元素, 这些重金属首先会附着在果皮上, 有的重金属如Pb、Cd和Cr还会被果皮直接吸收[11]; 二是, 由于铜离子可以抑制细菌和真菌的生长, 所以不少的防菌农药中都含有铜元素.农药波尔多液是苹果、梨等果树生长过程中经常使用的杀灭霉菌的药剂, 该农药的配制方法是将石灰乳和硫酸铜溶液按一定比例混合, 那么这种农药的广泛使用, 会使水果果皮上含有大量的铜元素, 也是果皮中铜含量高于果肉的重要原因之一; 三是, 已有研究[12]表明果实对重金属元素的吸收具有排外性.所以, 富集在水果中的重金属, 在果皮中的含量要比在果肉中的多.

2.4 水果重金属污染评价

蚌埠市售水果中重金属的单因子污染指数(Pi)和综合污染指数(P综), 见表5.

表5 水果重金属单因子污染指数和综合污染指数值Table 5 Single factor pollution index and comprehensive pollution index in different fruits of heavy metals

从表5可知, 梨和芒果两种水果中Pb元素的单因子污染指数均大于1, 为轻污染; 苹果、桃子、香蕉和火龙果等4种水果各重金属元素均为清洁.苹果和香蕉重金属含量为安全等级; 桃子、梨、芒果和火龙果重金属含量处于警戒线.

2.5 水果重金属摄入的风险预警评价

根据当地居民水果食用量, 利用公式(3)和(4)计算出蚌埠地区成人和儿童食用水果摄入5种重金属元素的THQ值和TTHQ值, 结果见表6、表7.

表6 水果中重金属摄入的健康风险指数Table 6 Intake health risk of single heavy metals by fruits

从表6可以看出, 蚌埠市售水果中各重金属THQ均值从大到小依次为: Cr、Cu、Cd、Pb、Zn, 各重金属元素对成人和儿童的健康风险指数均小于1, 结果表明蚌埠市售水果中单一重金属对人群健康风险不明显.

图2显示同一种重金属对成人和儿童的复合健康风险贡献率是一致的; 但不同的重金属之间对人体复合健康风险的贡献率存在显著的差异.从图2还可以看出, Cr元素是引起蚌埠市售水果重金属人体健康风险的主要重金属之一, 对人体的健康风险最大.其对儿童健康风险贡献率为48.26%、对成人健康风险贡献率为48.30%.Zn的健康风险最低, 对成人和儿童的贡献率均在6%以下.

图2 单一重金属对人体的复合健康风险贡献率Fig.2 Contribution ratio of single heavy metal to TTHQ of body in fruits

表7 不同水果单一及复合重金属摄入的健康风险Table 7 Different kinds of fruits in single and compound intake of the health risks of heavy metals

从表7可以看出, 单一重金属健康风险及复合重金属健康风险指数在不同水果之间均存在着差异, 这与水果的产地和不同水果对重金属富集能力不同有关.水果中5种重金属元素对成人和儿童的单一健康风险指数均小于1, 表明蚌埠市售水果单一重金属对人体健康风险不明显.水果重金属的复合健康风险指数从高到低依次为:梨、芒果、桃子、苹果、火龙果、香蕉.梨和芒果对儿童存在健康风险, 梨对成人存在健康风险, 这可能与梨、芒果中Pb含量过高, 且其毒性系数较大有关.其它各种水果对人群健康风险均不明显, 可以食用.

3 结论

1) 蚌埠市售水果中重金属Zn 、Cu 、Pb、Cr和Cd的平均含量依次为2.866、1.391、0.093、0.256、0.025mg·kg-1,均低于国家食品卫生标准.除Pb元素的超标率为10.32%外, 其它4种重金属元素均不超标.

2) 梨和芒果两种水果中Pb元素为轻污染水平; 其它各种水果5种重金属元素均处于清洁水平.苹果和香蕉重金属含量为安全等级; 桃子、梨、芒果和火龙果重金属含量处于警戒线.

3) 蚌埠市售水果中重金属THQ值不超标, 单一重金属对人群健康风险不明显; 梨对成人存在健康风险;梨和芒果对儿童存在健康风险; 桃子、苹果、火龙果和香蕉对人体健康风险均不明显, 可以食用.但要注意的是,人们每天除了食用水果以外, 其它食品如: 蔬菜、粮食、肉、鱼、蛋、奶等仍含有一定量的重金属.因此, 人们每天摄取的重金属量是否超标, 应全面考虑后再得出结论.

[1]尤新.植物多酚黄酮抗氧化剂与人体健康[J].食品与生物技术学报, 2011, 30(4): 481-488.

[2]中华人民共和国卫生部.GB/T5009.14-2003,食品中锌的测定[S].北京:中国质检出版社, 2003.

[3]中华人民共和国卫生部.GB/T5009.13-2003,食品中铜的测定[S].北京:中国质检出版社, 2003.

[4]中华人民共和国卫生部.GB/T5009.12-2010,食品中铅的测定[S].北京:中国质检出版社, 2010.

[5]中华人民共和国卫生部.GB/T5009.123-2003,食品中铬的测定[S].北京: 中国质检出版社, 2003.

[6]中华人民共和国卫生部.GB/T5009.15-2003,食品中镉的测定[S].北京: 中国质检出版社, 2003.

[7]丁桑岚.环境评价概论[M].北京: 化学工业出版社,2001: 25-35.

[8]US EPA.Risk-based concentration table[R].Washington DC:United States Environmental Protection Agency,2000.

[9]杨刚, 沈飞, 钟贵江, 等.西南山地铅锌矿区耕地土壤和谷类产品重金属含量及健康风险评价[J].环境科学学报, 2011, 31(9): 2014- 2021.

[10]王陇德.中国居民营养与健康状况调查报告(2002综合报告)[M].北京: 人民卫生出版社, 2005.

[11]张虹, 郭俊明, 袁盛勇, 等.果树对重金属吸收能力的研究[J].江苏农业科学, 2008, 47(04):269-270.

[12]李祥, 陈合, 张建华, 等.套袋与苹果果实中Pb, Cd, Cr含量关系的研究[J].西北农业学报, 2005, 45(06): 161-163.

Heavy metals pollution and health risk alert evaluation of fruits in Bengbu city, Anhui Province

SHENG Di, ZHU Lan-bao, WANG Dan
(1.Department of Chemistry and Environmental Engineering, Bengbu University, Bengbu 233030, P.R.C.; 2.School of Resources and Environment, Anhui Agricultural University, Hefei 230036, P.R.C.)

The concentrations of heavy metals in fruits (apple, peach, pear, banana, mango and pitaya) collected from Bengbu were measured.The method of single factor pollution index, comprehensive pollution index and target hazard quotient were used to assess pollution levels and health risk of heavy metals in fruits.The results showed that the average of Zn, Cu, Pb, Cr and Cd element’s concentrations in fruits were 2.866, 1.391, 0.093, 0.256 and 0.025 mg·kg-1, respectively, which were lower than the hygiene standards of fruits. The single factor pollution index assessment showed that the pear and mango Pb has light pollution. However, other elements could be regarded as clean levels.The comprehensive pollution index method evaluation, according to the results of apple and banana as the safe level; Peach, pear, mango and pitaya were at warning line level.Adult and children single heavy metals health risk index was less than 1, the danger of heavy mental on people was not obvious.The compound health risk index from high to low in turn was: pear, mango, peach, apple, pitaya, banana, and children were at the risk of eating pear and mango.For adults, the pear was also unhealthy, however there was no more danger in eating other fruits.

fruit; heavy metal; edible safety; health risk evaluation

X13, X5

A

1003-4271(2014)06-0837-06

10.3969/j.issn.1003-4271.2014.06.07

2014-09-26

盛蒂(1980-), 女, 汉族, 安徽淮南人, 博士研究生, 讲师, 研究方向: 环境生态学.

安徽高校省级自然科学研究项目(KJ2011B088, KJ2010B106); 蚌埠学院自然科学研究项目(2010ZR03); 蚌埠学院优秀人才计划项目.