上海崇明地区蔬菜中Pb、Cd污染评价和微生物特征分析*

殷山红 姚春霞 唐 伟 李亚辉 杨海峰 张 菊 叶少丹

(1.上海市农业科学院农产品质量标准与检测技术研究所，上海 201403；2.聊城大学环境与规划学院，山东 聊城 252059；3.上海市设施园艺技术重点实验室，上海 201403； 4.上海市崇明区食用农产品监测中心，上海 202150；5.上海海洋大学食品学院，上海 201306)

随着中国经济快速发展，蔬菜的质量安全日益引起大众的关注。有研究发现，重金属在土壤中积累、富集，容易迁移到蔬菜中，而且不易去除[1]。《全国土壤污染调查公报》显示，全国耕地土壤点位超标率为19.4%[2]。对上海蔬菜农田土壤来说，近20年来重金属累积的污染物主要为Hg、Cd和Zn[3]。自2002年起，上海为改善耕地质量，大力推广有机肥技术，对土壤中重金属的累积产生一定影响。已有研究发现，崇明土壤重金属含量较高的区域主要集中在中部地区[4]；交通干线两侧农田土壤中Pb和Cd含量均高于崇明土壤背景值，其蔬菜中Pb含量也超出无公害食品标准[5]。此外，在全球范围内，因食用含致病菌污染的蔬菜而使人致病的案例时有发生，其中不乏严重案例[6]，2010年8—9月，英格兰和苏格兰发生至少73例巴雷利沙门氏菌(SalmonellaBareilly)病例，这一疫情与人们食用被细菌污染的豆芽有关。目前对上海崇明地产鲜食蔬菜中致病微生物的污染状况未见监测报道，但对我国杭州、内蒙古、徐州等地区的蔬菜产品进行污染致病微生物的检测结果表明，生食蔬菜类产品中食源性致病菌的污染状况存在一定的差异，部分产品中可检出金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)、单核细胞增生李斯特氏菌(Listeriamonocytogenes)和沙门氏菌(Salmonella)等食源性致病菌[7-9]。

崇明是上海市区蔬菜的主要供应地，目前还没有对崇明地产鲜食蔬菜重金属和致病菌污染方面进行过文献报道。本研究通过对崇明部分蔬菜基地内蔬菜进行采样，分析了蔬菜中重金属Pb和Cd的含量及致病微生物分布的特征，并对蔬菜中重金属污染状况进行评价，同时评估蔬菜消费给当地居民带来的健康风险，以期为崇明蔬菜的健康食用提供基础资料与科学依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集

2017年9月至2018年4月期间，对上海崇明24家蔬菜基地进行蔬菜样品的采集(见图1)。样品采集主要针对叶菜类、根茎类、茄果类和瓜类4类蔬菜，采集当季的时令蔬菜品种，包括青菜(BrassicachinensisL.)、生菜(Lactucasativa)、鸡毛菜(BrassicachinensisL.)、西红柿(SolanumlycopersicumL.)、黄瓜(CucumissativusL.)、萝卜(RaphanussativusL.)、青椒(CapsicumannuumL.)等共113个样品。

图1 采样点分布Fig.1 Distribution of sampling sites

1.2 实验方法

1.2.1 样品前处理

现场采集蔬菜运回实验室后分为清洗和不清洗两批，需清洗蔬菜样品用清水清洗，并采用蔬菜破碎机打为鲜样，于-4 ℃冷冻保存，该处理样品用于重金属Pb和Cd检测。未清洗蔬菜样品在无菌操作环境下进行致病微生物的检测。

1.2.2 样品测定

重金属检测：参照《食品安全国家标准 食品中铅的测定》(GB 5009.12—2017)和《食品安全国家标准 食品中镉的测定》(GB 5009.15—2014)进行。每批样品检测均做3个空白和3个平行样。分析过程中Pb、Cd采用地球物理地球化学勘查研究所的国家标准物质豆角成分分析物质(GBW10021(GSB—12))来控制蔬菜样品消解及测定方法的精密度和准确度，Pb、Cd含量的相对标准偏差均小于8%，方法回收率为95%～104%。

微生物检测：主要培养基和试剂配置参照《食品安全国家标准 食品微生物检验 培养基和试剂要求》(GB/T 4789.28—2013)，沙门氏菌、金黄色葡萄球菌和单核细胞增生李斯特氏菌检测方法分别参照《食品安全国家标准 食品微生物学检验 沙门氏菌检验》(GB 4789.4—2016)、《食品安全国家标准 食品微生物学检验 金黄色葡萄球菌检验》(GB 4789.10—2016)、《食品安全国家标准 食品微生物学检验 单核细胞增生李斯特氏菌检验》(GB 4789.30—2016)。

1.3 评价标准

以《食品安全国家标准 食品中污染物限量》(GB 2762—2017)中Pb、Cd的限值作为蔬菜中Pb、Cd的最大安全限值，并采用单因子污染指数法法评价分析上海崇明地区蔬菜中重金属污染状况。单因子污染指数≤1，表示无污染；>1～2，表示轻微污染；>2～3，表示轻度污染；>3～5，表示中度污染；>5，表示重度污染。

同时，采用因蔬菜摄入而产生的重金属平均日摄入量[10-11]的计算公式来探究居民因食用蔬菜而引起的健康风险。计算公式如式(1)、式(2)所示：

CDI=(C×I×103)/BW

(1)

C×I=∑(ci×Di×Fd)

(2)

式中：CDI为重金属通过蔬菜进入人体的平均日摄入量，μg/(kgd)；C为蔬菜中重金属质量浓度，mg/kg；I为接触率，kg/d；BW为体重，kg，按成人体重61.52 kg，儿童体重21.58 kg计算[12]；ci为i类蔬菜的重金属平均质量浓度，mg/kg；Di为每日对i类蔬菜的食用量，kg/d，中国人均蔬菜的成人日食用量为0.274 kg/d，儿童日食用量为0.180 kg/d[13]；Fd为蔬菜鲜质量折算为干质量的比例，计算公式见参考文献[14]。

根据美国环境保护署(USEPA)[15]和世界卫生组织(WHO)[16]推荐评价有毒污染物的参考暴露剂量(RfD，μg/(kgd))，Pb和Cd的RfD分别为3.5、1.0 μg/(kgd)，并以HQ来表示由蔬菜摄入引起的重金属暴露风险指数。计算公式如式(3)所示：

HQ=CDI/RfD

(3)

HQ<1表示相关暴露人群没有明显的风险；HQ≥1表示相关暴露人群存在健康风险，HQ越大，说明对人体带来的健康风险越大。

1.4 数据分析

用Excel 2003、SPSS 18.0软件处理分析实验所得数据，并对相关数据进行单因素方差分析。

2 结果与讨论

2.1 蔬菜重金属含量特征

2.1.1 不同季节蔬菜的重金属含量特征

如表1所示，不同季节蔬菜中Pb的检出率均在50%以上(Pb检出限为0.75 μg/kg)，秋季蔬菜检出率最高，为82.69%。方差分析表明，秋季蔬菜中Pb含量显著高于冬季蔬菜(P<0.05)，冬季蔬菜中Pb含量均值最小，为5.9 μg/kg，但其最大值高于春季蔬菜。Cd在不同时期的蔬菜中的检出率均为100.00%，含量均值总体表现为春季>冬季>秋季，不同季节蔬菜中Cd含量的最大值表现与均值具有较好的一致性。与北京蔬菜设施基地蔬菜样品相较，研究区蔬菜中Pb、Cd含量均值均低于该地区研究结果，可见崇明地区蔬菜质量相对较为安全。

根据WILDING[18]对变异系数程度的划分，由表1可知，本研究中秋、冬和春季蔬菜中Pb和Cd含量均为高度变异(变异系数>36%)，说明研究区内Pb和Cd含量的分布具有较大的空间差异性，可能与采样点的地域分布较为分散有关。

2.1.2 不同种类蔬菜的重金属含量特征

由表2可知，不同种类蔬菜中Pb检出率表现为叶菜类>瓜类>茄果类>根茎类；Cd的检出率为100.00%；根据GB 2762—2017中所规定的蔬菜Pb、Cd限值，本研究区内蔬菜中Pb和Cd含量均低于限值；叶菜类蔬菜Pb、Cd含量均值高于其他3类蔬菜。综合来看上海崇明地产鲜食蔬菜中重金属含量表现为叶菜类>根茎类>茄果类>瓜类，与吴燕明等[19]对湖南某矿区蔬菜中重金属含量的调查结果具有较好的一致性。刘雪芳等[20]151研究表明，叶菜类中Pb的含量高于其他种类蔬菜，与本研究相一致，原因可能与叶菜类吸附土壤、农药及大气中Pb有关。黄朝冉等[21]对重庆蔬菜重金属特征的研究发现，叶菜类蔬菜中Cd含量显著高于其他类蔬菜，这与本研究结果一致性较好。

表1 不同时期蔬菜中Pb、Cd质量浓度1)

注：1)ND表示低于检出限，同一元素均值后标不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，表2同；北京蔬菜设施基地蔬菜中的质量浓度引自文献[17]。

表2 不同种类蔬菜的Pb、Cd质量浓度

本研究4类蔬菜中Pb、Cd含量均表现为高度变异(变异系数>36%)，具有较大的空间差异性。方差检验发现，Pb在叶菜类蔬菜中的含量与根茎类和瓜类蔬菜存在差异，且达到显著性水平(P<0.05)，与茄果类蔬菜含量之间无显著差异性(P>0.05)。叶菜类蔬菜中Cd含量显著高于茄果类、根茎类和瓜类蔬菜(P<0.05)，茄果类、根茎类和瓜类蔬菜之间差异不显著(P>0.05)，这验证了叶菜类蔬菜对重金属的富集能力较强的研究结果[22]。

2.2 蔬菜重金属污染评价及健康风险评估

研究中所有样品Pb、Cd均未污染(单因子污染指数≤1)，评价结果为优良，表明本研究区域内蔬菜质量较好。此外，经数据统计分析发现，4类蔬菜(叶菜类、根茎类、茄果类、瓜类)中Pb的单因子污染指数均值分别为0.040、0.057、0.053、0.040，Cd的单因子污染指数均值分别0.073、0.088、0.147、0.020，由此得到4类蔬菜重金属Pb和Cd污染指数的排序，分别为根茎类>茄果类>叶菜类=瓜类，茄果类>根茎类>叶菜类>瓜类，与刘雪芳等[20]151的调查结果一致性较好。

由表3可知，成人和儿童对4类蔬菜的Pb和Cd的HQ均小于1，无明显健康风险，但叶菜类、茄果类和根茎类蔬菜中Cd的HQ显著高于Pb，建议对蔬菜中Cd予以关注；对于成人和儿童来说，儿童摄入蔬菜带来的风险大于成人，这与王北洪等[23]的研究结果一致性较好，可能与成人和儿童的蔬菜日摄入量与体重有关，儿童因身体处在发育阶段，肝、肾等代谢器官的解毒和排泄功能尚未健全，对重金属等有毒污染物质较为敏感。

2.3 蔬菜的微生物特征

由表4中数据计算可知，秋季金黄色葡萄球菌检出率为5.77%，冬季金黄色葡萄球菌检出率4.35%，春季金黄色葡萄球菌检出率2.63%，沙门氏菌和单核细胞增生李斯特氏菌均无检出。秋季金黄色葡萄球菌的检出率较高，可在秋季加大致病微生物的监控，做好防护措施以减少致病微生物的污染。

从采集蔬菜类别上来看，4类蔬菜中沙门氏菌和单核细胞增生李斯特氏菌均未检出。叶菜类金黄色葡萄球菌检出率3.75%，根茎类金黄色葡萄球菌检出率6.67%，茄果类金黄色葡萄球菌检出率11.11%，瓜类金黄色葡萄球菌无检出。茄果类检出率较高可能是茄果类样品数量不多所导致。叶菜类蔬菜检出的蔬菜品种为生菜、小青菜(BrassicachinensisL.)和结球生菜(Lactucasativavar.capitataL.)；根茎类蔬菜检出的为芦笋(AsparagusofficinalisL.)；茄果类蔬菜检出的为青椒，这可能与蔬菜生长环境和蔬菜表面结构有关[24]。

表3 食用蔬菜的重金属摄入量及健康风险

表4 蔬菜中微生物的检出情况

综上可见，3类食源性致病菌中只金黄色葡萄球菌有检出，因金黄色葡萄球菌是人类的一种重要病原菌，有“嗜肉菌”的别称，是革兰氏阳性菌的代表，可引起许多严重感染；建议食用蔬菜前进行高温烹煮，养成良好的卫生习惯，以降低蔬菜食源性微生物二次污染及交叉污染的风险。

3 结 论

(1) 上海市崇明地产鲜食蔬菜重金属Pb、Cd含量均低于GB 2762—2017中限值，在叶菜类、根茎类、茄果类和瓜类4类蔬菜中重金属含量最高的是叶菜类，而季节对叶菜类蔬菜中Pb、Cd含量的变化存在一定的影响。

(2) 崇明地区蔬菜重金属污染评价结果为优良，通过计算蔬菜中重金属的健康风险得知，4类蔬菜中成人和儿童的Pb和Cd的HQ均小于1，无明显健康风险，但叶菜类、茄果类和根茎类蔬菜Cd的HQ明显大于Pb，且儿童的Pb和Cd的HQ大于成人。

(3) 所采集蔬菜样品中沙门氏菌和单核细胞增生李斯特氏菌均未检出，金黄色葡萄球菌检出率为4.42%，其中叶菜类检出率3.75%，根茎类6.67%，茄果类11.11%，瓜类无检出；秋季金黄色葡萄球菌的检出率高于冬春两季。