华东地区鳜肌肉重金属含量现状与风险分析

吴红岩，赵金良,*，唐首杰，郝月月，程亚美

1. 上海海洋大学农业农村部淡水水产种质资源重点实验室，上海 201306 2. 上海海洋大学水产动物遗传育种中心上海市协同创新中心，上海 201306 3. 上海海洋大学水产科学国家级实验教学示范中心，上海 201306

鳜(Sinipercachautsi)是我国传统的淡水名特优质鱼类，广受养殖户和消费者的喜爱。随着鳜养殖技术的不断进步，养殖产量正逐年增加。2017年全国鳜鱼总产量已达33.56万t[1]，其中，华东地区养殖产量达13.90万t，主产省份是江西、安徽、江苏和浙江。除少量捕捞野生鳜外，其产量主要来自于人工养殖，养殖模式有池塘单养、池塘套养等。

近年来，水产品质量安全受到广泛关注。由于全程生产技术尚不够规范，鳜苗养殖生产过程中病害频发。为减少死亡率，鳜的生产过程中存在违规用药现象，且部分产品药物残留超标严重。鳜已被列为农业部《2017年农产品质量安全专项整治方案》中“三鱼两药”专项整治对象之一。同时，重金属含量也是鳜质量安全的重要方面。鳜除了能通过鳃、皮肤直接从水体中富集重金属外[2]，作为肉食性鱼类，鳜更容易从食物链中富集重金属[3]。已有研究表明，华南地区、珠江三角洲养殖水体以及淡水鱼类(鳜)中有铬、汞轻度污染，铅、镉和砷重度污染[4-5]；华中地区的东洞庭湖中，鳜体内检出高剂量的镉和铅[6]；长江下游部分水体中铬、汞已达三级污染水平[7]，且部分江段淡水鱼体内检出高剂量的铬、镉和铅[8]。由于不同地区水源不同，重金属含量分布不均，使鳜通过自身和饵料(天然饵料、人工饵料)富集重金属的速率有所不同，最终导致不同养殖生产区域鳜体内重金属富集程度有所差异[9]。本研究采集华东主产区野生鳜和池塘主养鳜、池塘套养鳜为样本，对肌肉中5种重金属包括铬(Cr)、镉(Cd)、铅(Pb)、无机砷(As)和汞(Hg)的含量进行检测，并进行食用安全性及健康风险评价，以期为鳜的质量安全监管和健康养殖生产提供参考。

1 材料与方法(Materials and methods)

1.1 实验材料

实验样本于2018年9—10月在华东地区10个采样点采集，野生鳜24尾、池塘主养鳜24尾、蟹池套养鳜12尾，共60尾(表1)。

取样后，解剖取背部肌肉，分类封装于聚乙烯封口袋，低温运送至实验室，置-80 ℃冰箱保存，待测。

1.2 实验方法

1.2.1 检测方法

样品室温解冻后，研磨至糜状。汞含量测定∶随机称样1.000 g，采用盐酸提取，液相色谱-原子荧光光谱联用法测定。砷含量测定∶随机称样2.000 g，采用硝酸+高氯酸+硫酸(体积比为20∶4∶1.25)湿法消解，氢化物发生-原子荧光光谱分析法测定。镉含量测定∶随机称样0.500 g，采用硝酸+高氯酸(体积比为9∶1)湿法消解，石墨炉原子吸收法测定。铬、铅的含量∶各随机称样2.000 g，均采用硝酸+高氯酸(体积比20∶1)湿法消解，石墨炉原子吸收法测定。具体前处理及分析测定参考GB 5009.17—2014[10]、GB 5009.11—2014[11]、GB 5009.15—2014[12]、GB 5009.123—2014[13]和GB 5009.12—2017[14]中的标准方法。

1.2.2 重金属污染程度评价

重金属含量的限量标准参照《食品安全国家标准 食品中污染物限量》(GB 2762—2017)[15]中的规定(表2)。

表1 华东地区鳜样品采集Table 1 Samples of mandarin fish collected from East China

表2 鱼类水产品重金属的限量标准Table 2 Limit standard for heavy metals in fish aquatic products

1.2.3 食用安全性与健康风险评价

鳜重金属含量的食用安全性评价∶以周可耐受摄入量(provisional tolerable weekly intake, PTWI)为依据(表3)[16-17]，以重金属周最大摄入量(maximum weekly intake, MWI)占PTWI百分比的大小为评价标准，不超过100%即属于可接受范围，占比越小则食用安全性越高。计算方法详见式(1)。

A=[(c×W×1000)/(PTWI×BW)]×100%

(1)

式中∶A为周最大摄入量占推荐耐受量的比值(%)；c为实测重金属含量(mg·kg-1)；W为鳜肌肉周摄入量(kg·week-1)，本实验以0.525 kg·week-1计[18]；PTWI为重金属的推荐耐受量(μg·kg-1BW·week-1)；BW以成人标准体重，以60 kg计[19]。

文章采用美国环境保护局(US EPA)推荐的评价模型[20-21]，依据致癌重金属的危害系数与非致癌重金属的调整剂量，镉、铬和无机砷采用式(3)，汞、铅采用式(4)评价食用鳜的平均年风险(a-1)。

D=c×W×BW-1

(2)

R=1-exp(-D×q)×(70)-1

(3)

R=(D×10-6)/(PAD×70)

(4)

式中∶D为日单位体重暴露量(mg·kg-1·d-1)；c同式(1)；W为日均摄入鳜肌肉重量(kg)，以0.182 kg·week-1计[22]，即0.026 kg·d-1；BW同式(1)；R为鳜肌肉重金属的平均危害年风险(a-1)；q为重金属镉、铬和砷的非致癌危害系数[19,23]，镉6.1 mg·kg-1·d-1、铬15 mg·kg-1·d-1和砷41 mg·kg-1·d-1；PAD为汞、铅的食入途径调整剂量(mg·kg-1·d-1)，PAD=RfD/安全因子；RfD为重金属铅、汞的非致癌危害系数[19]，铅1.4×10-3mg·kg-1·d-1、汞3.0×10-4mg·kg-1·d-1，本实验安全因子取10[22]，人类的平均寿命以70 a计[24]。

假设多种重金属对人体造成的毒性危害呈现叠加作用，则年总健康风险为∶R总=R汞+R铬+R镉+R砷+R铅。

1.2.4 数据处理

统计结果以平均值和标准差(x±SD)的形式表示。用Excel进行前期处理，采用SPSS 19软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，当差异显著(P<0.05)时，再进行Duncan氏多重比较进行数据分析。

2 结果与分析(Results and analysis)

鳜肌肉重金属含量范围、平均浓度、检出率和超标率如表4所示，60份样品肌肉中汞、铬、镉、无机砷和铅5种重金属，共检测300次，检出296次，总检出率98.67%；超标35次，总超标率11.67%。其中，镉、无机砷和铅分别超标9份、9份和17份，分别占样本总量的15%、15%和28.33%，汞、铬均未超标。野生、池塘主养和池塘套养模式下的重金属检出浓度变化趋势相似(表5)，呈Pb>As>Cr=Cd>Hg趋势，铅含量最高，汞含量最低，表明华东地区的鳜体内重金属含量分布水平具有一致性。野生鳜镉、无机砷检出浓度明显高于池塘主养鳜和池塘套养鳜(P<0.05)，池塘主养鳜与池塘套养鳜之间没有明显差别。

2.1 汞、铬

鳜60尾样品中，汞、铬检出率100%、96.67%，均无超标。主养、套养和野生之间均无显著差异(P>0.05)。

表3 重金属的推荐耐受量Table 3 Provisional tolerable weekly intake of heavy metals

注∶JECFA表示食品添加剂联合专家委员会，WHO表示世界卫生组织。

Note: JECFA stands for The Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives; WHO stands for World Health Organization.

2.2 镉

鳜60尾样品中镉检出率100%，超标9份，占样本总量15%。其中，有8份为野生鳜∶高邮湖野生鳜(4份，66.67%)、鄱阳湖野生鳜(2份，33.33%)、千岛湖野生鳜(2份，33.33%)；滁州池塘主养鳜(1份，16.67%)。野生鳜镉含量(0.096±0.056) mg·kg-1分别是池塘主养鳜(0.066±0.034) mg·kg-1、池塘套养鳜(0.048±0.019) mg·kg-1的1.55倍、2.00倍，差异显著(P<0.05)。

2.3 无机砷

鳜60尾样品中无机砷检出率100%，超标9份，占样本总量15%。其中，有8份为野生鳜∶高邮湖野生鳜(4份，66.67%)、千岛湖野生鳜(2份，33.33%)、升金湖野生鳜(2份，33.33%)；南京池塘套养鳜(1份，16.67%)。野生鳜砷含量(0.425±0.140) mg·kg-1是池塘主养鳜(0.308±0.098) mg·kg-1的1.38倍，差异显著(P<0.05)。

2.4 铅

鳜60尾样品中铅检出率96.67%，超标17份，占样本总量28.3%。野生鳜样9份，占野生鳜样本量的37.5%，养殖鳜样本量8份，占养殖样本量的33.3%。除南昌池塘主养鳜外，其他采样点均有超标。超标样分别为∶高邮湖野生鳜(3份，50%)、千岛湖野生鳜(3份，50%)、鄱阳湖野生鳜(1份，16.7%)、升金湖野生鳜(2份，33.33%)、扬州套养鳜(3份，50%)、扬州主养鳜(2份，33.33%)、南京套养鳜(1份，16.67%)、滁州主养鳜(1份，16.67%)、池州主养鳜(1份，16.67%)。野生鳜铅含量(0.463±0.176) mg·kg-1与池塘主养鳜铅含量(0.362±0.209) mg·kg-1、池塘套养鳜铅含量(0.430±0.115) mg·kg-1之间差异不显著(P>0.05)。

2.5 食用安全性评价

野生鳜汞、铬和铅MWI/PTWI值(2.90%、3.13%和15.83%)与人工养殖鳜(2.33%、3.10%和13.47%)基本持平(表6)。野生鳜镉、无机砷MWI/PTWI值(15.01%、24.81%)较人工养殖鳜(9.01%、19.36%)高。总体上，鳜5种重金属MWI/PTWI值范围为1.01%～30.10%，均未超过100%，表明通过华东地区鳜肌肉摄入重金属的量不存在食用安全性问题。具体对每种元素分析，仅砷和铅的每周摄入量相对较高，其MWI/PTWI值分别为21.54%和14.42%。

表4 鳜肌肉中5种重金属含量Table 4 The contents of five heavy metals in muscle of mandarin fish

表5 不同养殖模式鳜肌肉中重金属含量Table 5 The heavy metal contents of mandarin fish muscle in different culture patterns (mg·kg-1)

注∶同一列不同英文字母表示差异性显著(P<0.05)。

Note: Different letters in the same column showing significant difference (P<0.05).

2.6 健康风险评估

按照国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受(R总)值5.0×10-5a-1为参考标准，汞、镉和铬健康风险处于10-10～10-7数量级，铅、砷处于10-6数量级(表7)，所有样品中重金属致癌、非致癌及年总风险值均未超过ICRP推荐的最大可接受水平，表明华东地区鳜肌肉经食入途径导致的健康危害年风险处于可接受范围之内。但由于野生鳜R总值为1.198×10-5a-1，与ICRP推荐的最大可接受水平(5.0×10-5a-1)处于同一数量级，说明野生鳜食用风险高于池塘主养鳜(6.031×10-6a-1)、池塘套养鳜(6.694×10-6a-1)。

3 讨论(Discussion)

本研究表明，华东主产区野生鳜、池塘主养鳜和池塘套养鳜肌肉样品中，检测到汞(0.011±0.059) mg·kg-1、镉(0.070±0.036) mg·kg-1、铬(0.130±0.057) mg·kg-1、无机砷(0.371±0.113) mg·kg-1和铅(0.418±0.167) mg·kg-1，在一定程度上反映出华东地区鳜肌肉的重金属含量现状。

在不同鱼类体内富集的重金属会因食性不同、栖息水层差异而存在明显差异[25]。鳜为肉食性鱼类，其重金属富集途径主要有2种∶一是自身直接富集，包括体表、鳃吸附等，二是通过食物链或饵料鱼间接富集[26]。已有研究表明，肉食性鱼类对重金属的富集程度大于草食性鱼类，底层鱼类大于中上层鱼类[16-17]。重金属在鱼体内组织器官中有不同的分布水平，肌肉中重金属含量最少，肝、肾和鳃等代谢器官含量最高[27-28]。本研究结果表明，野生鳜群体镉、砷的含量普遍高于养殖鳜，推测是野生鳜的食物资源相对匮乏，生长缓慢、生长周期长、活动范围大、饵料范围广，易通过食物链富集[29]；而人工养殖鳜(池塘主养[30]与池塘套养[31])是人工投饵料，养殖周期相对较短，食物链富集程度较野生鳜低，且由于养殖过程基本相似，池塘主养鳜与池塘套养鳜肌肉重金属含量间无明显差异。

表6 以MWI/PTWI值评价华东地区鳜的重金属食用安全性Table 6 Safety evaluation on heavy metal of mandarin fish in East China with ratio of MWI to PTWI

注∶PTWI为周可耐受摄入量，MWI为周最大摄入量。

Note: PTWI stands for provisional tolerable weekly intake; MWI stands for maximum weekly intake.

表7 用美国环境保护局(US EPA)模型评价华东地区鳜的重金属健康风险Table 7 Health risk assessment of heavy metals in mandarin fish in East China by United States Environmental Protection Agency (US EPA) model

研究表明，同一水体中重金属更容易分布于底泥和悬浮物中，少量溶解于水体[32-33]。水体中浮游动植物及水生植物对重金属的富集作用使重金属开始进入食物链[34]。不同重金属在不同生物体内有不同程度的富集和代谢过程，生物体中残留的重金属会随着食物链逐渐向高营养级富集[2,26]。已有研究结果比较发现，高邮湖野生鳜肌肉镉含量(0.031～0.202 mg·kg-1)与苏中地区渔业用水体镉(0.100～0.320 mg·kg-1)含量有相关性[35]；鄱阳湖鳜肌肉镉含量(0.03～0.24 mg·kg-1)与鄱阳湖常见淡水鱼(鲤、青鱼等)镉含量相近[36]；千岛湖鳜肌肉砷含量(0.030～0.123 mg·kg-1)与千岛湖渔业水体中砷含量(0.001～0.008 mg·kg-1)有相关性[7,37]。高邮湖、升金湖鳜肌肉砷含量(0.067～0.128、0.045～0.127 mg·kg-1)与长江铜陵段、芜湖段、安庆段、南京段和靖江段水体中砷(0.002～0.008 mg·kg-1)[7]含量间有相关性。

本实验中，鳜肌肉铅含量在5种重金属中最高，除南昌池塘养殖鳜外，其他野生与养殖采样点样本中均有不同程度的铅含量超标。这与铅在水体、底泥、生物体和悬浮物中都更容易富集[38-40]有关。有研究表明，铅在自然界中稳定且形态多样，能够在水体、土壤、沙尘甚至悬浮物当中随水流缓慢迁移，并最终缓慢进入食物链[8,41-42]。鳜肌肉铅含量较高可能同时来源于水体和食物链的富集。

本研究结果表明，华东地区各采样点均有5种重金属的检出，野生鳜重金属含量普遍高于养殖群体，这与其他学者的研究结果基本一致[8,16,23-24,35-38,42-44]。华东地区鳜的食用安全性与健康风险均处于可接受水平，研究结果与其他学者的相似[8,28-29,32,38]。关于食用安全性，参照《中国居民膳食指南(2016版)》[18]推荐的成人周摄食鱼类质量0.280～0.525 kg，假设鳜为单一摄入鱼类，以周最大摄入量(0.525 kg)计算可知，目前，华东地区鳜能够达到国家标准的限量要求，而华东地区居民实际周消费鳜肌肉量应低于0.525 kg。关于健康风险评价，参照人均周水产品消费量0.182 kg[22](为食用安全性参考摄入量的0.35倍)，华东地区鳜健康风险范围与ICRP推荐的最大可接受值处于同一水平。将健康风险整体视作100，则铬、铅和砷分别为30.91、33.58和34.17。野生鳜样本量占总样本量的40%，健康风险贡献为53.25(铬16.27、铅18.95和砷17.32)。人工养殖鳜样本量占60%，健康风险贡献为46.75(铬14.64、铅14.63和砷16.84)。这说明，华东地区鳜肌肉重金属对人体的健康风险主要来源于铬、砷和铅的富集，野生鳜较养殖鳜风险高。