遵义某地辣椒果实中重金属污染状况及健康风险评估

王庆鹤，樊磊磊，程俊伟，彭亚娟

(遵义师范学院 资源与环境学院，贵州 遵义 563000)

1 引言

蔬菜含有丰富的矿物质元素、维生素及纤维等多种营养元素，是人们日常生活中不可缺少的食物之一[1，2]。随着城市化的发展和人们生活水平的提高，人们对蔬菜产品开始由数量需求向质量需求转变，因此蔬菜的食用安全受到了社会的广泛关注，而蔬菜的食用安全又与土壤状况有着密切的联系[3，4]。由于菜地大多数集中在城镇近郊，容易受到“三废”、交通工具以及化肥、农药的过度使用等重金属污染源不同程度的污染。蔬菜能从受到污染的土壤中吸收重金属，从而引起蔬菜中重金属含量超标甚至严重富集，最终通过食物链进入人体，危及人类健康，且这种危害具有一定的隐蔽性和潜伏期[5，6]。根据宋春然[7]、张莉[8]、张建江[9]等人对贵州省土壤重金属污染研究分析结果显示贵州省主要污染物为镉(Cd)和汞(Hg)，且全省各地区均遭受镉(Cd)污染，汞(Hg)污染主要存在于贵阳市、黔东南州、铜仁地区及黔南州。而且贵州省土壤重金属污染已经导致了农作物受到不同程度的污染，有许多地方粮食、蔬菜、水果等食物中镉、铬、砷、铅等重金属含量超标和接近临界值。

而辣椒(CapsicumfrutescensL.)是我国重要的经济作物和人们日常生活中的调味品之一，富含丰富的维生素C、辣椒红素等多种营养成分，并且是贵州主要的特色产业[10，11]。因此，本文以贵州辣椒主产区——遵义辣椒果实中重金属污染状况以及健康风险评估为研究对象，通过采集代表性辣椒样品，测定其中镉(Cd)、铬(Cr)和锌(Zn)3种重金属元素含量，并分析其污染状况及潜在健康风险，以期为遵义辣椒果实安全提供科学依据。

目前有关土壤和蔬菜中重金属含量及其健康风险评价的研究越来越多，如2014年全国土壤污染状况调查公报显示，全国土壤受到镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍等重金属的污染，且点位超标率分别为7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%[12]。苏琪娇等[13]2016年的调查结果显示，贵阳市花溪区菜地土壤受到Zn、Cd、Pb、Cu 4种重金属不同程度的污染，且蔬菜受Cd、Pb元素的污染相对严重。龚梦丹等[14]2015年对杭州市蔬菜重金属的调查结果表明，根茎类和茄果类蔬菜受到重金属Pb、Cd、Cr 共同污染相对严重，少数叶菜受 Cu、Zn、Cr 或 Pb、Cr 共同污染。李书幻等[15]2016年调查结果发现，我国蔬菜主要重金属污染物为Pb、Cd、Cr等重金属，且叶菜类蔬菜比根茎类、果蔬类易受到重金属的污染。龚梦丹等[16]研究表明，杭州市菜地土壤主要以Cd污染为主，且存在较强的潜在生态风险，Cu、Zn、Pb、Cr、As 和 Ni 的生态风险轻微。由此可见，我国菜地土壤受重金属的污染日益严重，且重金属通过呼吸、皮肤接触及食物摄入人体，都将给人体健康带来潜在的危害，因此，对蔬菜中重金属污染状况进行调查和评价具有非常重要的意义。

如今有关土壤、蔬菜重金属污染的报道越来越多，如谢庆裕[17]的调查显示电池行业成为重金属污染祸首，我国每年被重金属污染的粮食高达1200万t，且每年因重金属污染而减产的粮食有1000多万t，珠三角部分城市有近40%的农田菜地土壤重金属污染超标，超标元素主要为：镉、汞、砷、铜、镍。宋伟等[18]研究表明，我国耕地的土壤重金属污染概率为16.67%，并推出污染面积占耕地总量的1/6，其中Cd污染概率最高，且辽宁、河北等14个省、市和自治区可能是我国耕地重金属污染多发区，特别是辽宁和山西污染可能尤其严重。谭文兵[19]调查结果表明，全国11个省份25个地区的耕地受到镉污染，华南地区部分城市50%的耕地受到镉、砷、汞等重金属的污染，而耕地重金属污染主要来源于污水灌溉、汽车尾气排放、大气污染物沉降、农药和化肥的不合理使用，涉及重金属的“三废”排放，以及一些矿区开采后的尾矿随意丢弃经长时间沉积而进入土壤中。黎佳佳等[20]通过盆栽试验，研究了重金属 Cd、Pb 单一与复合污染对辣椒生物量及重金属残留的影响，结果表明重金属处理显著降低了辣椒果实的产量，当复合作用时，毒害作用增强，且辣椒富集能力Cd>Pb ，一般集中在根部。江水英等[21]分析江西贵溪冶炼厂周边农村(苏门村)零散菜地上的辣椒各部位及其根系土壤中的Cu、Pb、Zn、Cd含量，结果表明：在土壤—根部间为Cd>Zn>Cu>Pb；在根部—茎部间为Pb>Zn>Cd>Cu；在茎部—叶部间为Cu>Pb>Cd>Zn；在茎部—果实间为Zn>Pb>Cu>Cd。所有重金属在辣椒叶部都比茎部含量高,可能是受到当地大气污染的影响。李非里等[22]选择贵阳市郊二戈寨、马铃乡和永乐乡的辣椒地，研究重金属在菜园土-辣椒体系中的迁移过程。结果表明：主要污染元素为Zn、Cu、Cd。但辣椒果实中仅有Cd超标。土壤—根部间为Cd>>Cu> Zn> Pb，在根部—茎叶间为Zn> Cd> Pb> Cu，在茎叶—果实间为Cu>>Zn> Cd> Pb。对于Cu、Pb和Zn元素来说，辣椒在根部—茎叶间的迁移几乎不受阻碍，但根—土界面是重金属进入辣椒果实的主要障碍。

2 材料与方法

2.1 研究区概况

遵义市是贵州省重要的蔬菜生产大市，2018年蔬菜种植面积30.42万hm2(456.3万亩)，其低温度、高海拔、寡日照的气候环境很适合辣椒生长。自20世纪90年代开始，遵义便大力发展辣椒产业，在保持产量稳定的基础上，产业逐步发展壮大[23]。

2.2 田间调查与采样

辣椒样品采集于2018年4～6月份，主要为遵义辣椒主产区，对耕作层土随机多点混合取样，并装入自封袋内带回实验室，共420个(果实和茎秆)代表性样品。

2.3 样品处理与分析

2.3.1 样品处理

将采集的辣椒样品先用自来水冲洗去表层泥土，再用蒸馏水冲洗1～2次，然后待水晾干后称重(鲜重)，再放入105 ℃恒温鼓风干燥箱中杀青5 min并于70 ℃烘干，取出样品称重(干重)。所有的辣椒样品用TQ-300T高速多功能粉碎机分别粉碎，最后装入塑料自封袋内并编号保存待测重金属全量。

2.3.2 样品分析方法

辣椒样品加入HNO3(HNO3为优级纯)、隔夜、用微波消解仪消解、EHD-24型电热消解仪进行赶酸至1～2 mL、去离子水定容至25 mL并过滤到10 mL离心管中，最后每个样品都用iCAP Q型电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)检测。所有的实验用品均用稀酸浸泡，为了减少器皿对Cd，Cr，Zn的吸附；并且每批样品均有一个标准物质和一个空白样品进行同步分析。

2.4 辣椒中重金属健康风险评估

以食品中Cd、Cr和Zn限量卫生标准[24，25](表1)作为辣椒中Cd、Cr和Zn的最大允许限量(鲜重)，以此来评价辣椒重金属污染程度。

2.5 数据统计与分析

数据采用Excel2010软件进行统计分析。

3 结果与分析

3.1 辣椒果实中重金属污染状况

由表2可知，采集辣椒样品中重金属Cd的含量平均值超出表1《食品中重金属卫生标准》中的标准限值，采集的辣椒样品中受到重金属Cd污染的辣椒有87个，超标率达到73%，且含量平均值超标2.2倍；受到重金属Cr污染的辣椒有4个，超标率达到3.4%，含量平均值未超标；重金属Zn的含量均未超过表1中的标准限值。

表2 辣椒果实中重金属污染状况

根据表2，可以看出辣椒受到了重金属的污染，受重金属污染程度依次为镉(Cd)>铬(Cr)>锌(Zn)，重金属Cd的污染最严重，只有部分辣椒重金属含量未超过国家食品卫生标准。

根据世界卫生组织(WHO)建议的总铬参考摄入量分别为每人200～500 μg/d[26]，因此从健康角度出发取最小值200 μg/d，人体质量(m)以60 kg计，则Cr专门针对敏感人群的临时性每周人体可耐受摄入剂量(PTWI)为23.3 μg/kg·m，Cd的PTWI为6.7 μg/kg·m；Zn的PTWI为1750 μg/kg·m，且贵州按每人每周消费干辣椒47.9 g计算[27]。

PWI/μg=C×IR/m

(1)

式(1)中：PWI为每人每周重金属摄入量(μg)；C为辣椒果实中的重金属含量(μg/g)；IR为摄入速率(g/周)。根据公式(1)计算如图1～2所示。

3.2 辣椒镉累积健康风险评估

根据图1、图2可知，贵州居民食用辣椒的Cd的PWI在0.0031～1.1452 μg/kg·m之间，平均值为0.0872 μg/k·m，仅占Cd的PTWI的0.05%～17.09%，平均为1.30%。计算结果表明：Cd的PWI均未超过世界卫生组织提出的专门针对敏感人群的PTWI。

图1 3种重金属元素的PWI值

图2 3种重金属元素的PTWI值

3.3 辣椒铬累积健康风险评估

根据图1、图2可知，贵州居民食用辣椒的Cr的PWI在0.0011～0.7950 μg/kg·m之间，平均值为0.1024 μg/kg·m，仅占Cr的PTWI的0.005%～3.41%，平均为0.44%。计算结果表明，Cr的PWI均未超过世界卫生组织提出的专门针对敏感人群的PTWI。

3.4 辣椒锌累积健康风险评估

根据图1、图2可知，贵州居民食用辣椒的Zn的PWI在0.3430～12.9375 μg/kg·m之间，平均值为3.7410 μg/kg·m，仅占Zn的PTWI的0.02%～0.74%，平均为0.21%。计算结果表明：Zn的PWI均未超过世界卫生组织提出的专门针对敏感人群的PTWI。

4 讨论

4.1 辣椒重金属污染评估

土壤中重金属的来源有工矿企业产生、污水灌溉、农业活动产生、大气沉降及人为活动等，因此辣椒中重金属的积累，可能土壤的背景值、土壤类型、种植方式、耕作习惯以及周围环境等不同引起的[28]。

该调查结果表明：遵义市辣椒果实中的主要污染物是Cd，其中超标率达到73%，且含量平均值超标2.2倍，这可能与辣椒是高Cd富集的一类蔬菜有关，其次只有少部分的Cr超过《食品中污染物限量》。由于土壤中重金属会在农作物中有一定的积累，所以一方面可能是产地土壤中Cd和Cr背景值过高，及含Cd化肥和农药的不合理使用；另一方面可能是人类活动及周边环境引起的。样品中Zn均未超过国家食品中污染物限量，但是部分辣椒果实中重金属Cd和Cr超过国家食品中污染物限量，应该引起有关部门的重视。

4.2 辣椒重金属的健康风险评估

由于WHO(世界卫生组织)意识到食品安全是一个重要的公共卫生问题，因此风险分析是保证食品安全的一种新模式，并且是制定食品安全标准和解决国际食品贸易争端的依据[29]，由此PTWI是世界卫生组织专门针对敏感人群的临时性每周人体可耐受摄入剂量提出的，可对居民每周摄入的重金属进行评价。计算结果表明：

(1)贵州居民通过辣椒每周摄入重金属Cd的PWI在0.0031～1.1452 μg/k·m之间，而Cd的PTWI为6.7 μg/kg·m，由此可以看出Cd的PWI远远小于世界卫生组织提出专门针对敏感人群的PTWI，表明通过食用含有Cd的辣椒不会对人体健康造成影响。

(2)贵州居民通过辣椒每周摄入重金属Cr的PWI在0.0011～0.7950 μg/kg·m之间，而Cr的PTWI为23.3 μg/kg·m，由此可以看出Cr的PWI远远小于世界卫生组织提出专门针对敏感人群的PTWI，表明通过食用含有Cr的辣椒不会对人体健康造成影响。

(3)贵州居民通过辣椒每周摄入重金属Zn的PWI在0.3430～12.9375 μg/kg·m之间，而Zn的PTWI为1750 μg/kg·m，由此可以看出Zn的PWI远远小于世界卫生组织提出专门针对敏感人群的PTWI，表明通过食用含有Zn的辣椒不会对人体健康造成影响。

5 结论

从大量有关土壤耕地重金属污染与蔬菜重金属含量及健康风险评估的调查研究中可以看出，我国的土壤耕地受重金属的污染正在日益加剧，而土壤污染的来源也比较复杂，通过农作物间接的危害人类健康；我国每年有因重金属污染而导致农作物减产的事件，也有因食用被重金属污染的农作物出现健康问题的案例，因此人们对食品安全问题越来越重视，所以对农作物中的重金属污染状况以及对人体健康风险评价很有必要；而蔬菜作为人们日常生活餐桌上不可缺少的食物，其中富含丰富的维生素等多种营养元素，所以蔬菜的食用安全与人体健康息息相关；而辣椒属于蔬菜中的一种，作为贵州的经济产物与特色产物，并且产量规模达全国第一，由于目前对辣椒果实重金属污染状况及人体健康风险评估的研究还较少，因此本通过对辣椒果实中重金属污染状况及人体健康风险评估为研究对象，分析了辣椒中的重金属污染情况，对人体健康进行了评估，为贵州辣椒安全提供科学依据。本次研究结论如下。

(1)从对遵义辣椒果实重金属污染分析来说，重金属污染程度依次为镉(Cd)>铬(Cr)>锌(Zn)，辣椒中部分样品重金属Cd和Cr的含量超出《食品中镉限量卫生准》(GB 2762—2012中重金属的限量值，超标率分别为73%、和3.4%，其中Cd含量平均值超标2.2倍、Cr和Zn的含量平均值均未超标，且样品中Zn含量均未超标。

(2)PTWI分析结果表明，贵州居民通过食用辣椒果实途径周摄入重金属Cd、Cr和Zn的量分别占其PTWI的0.05%～17.09%、0.005%～3.41%和0.02%～0.74%，因此，通过食用辣椒途径所摄入Cd、Cr和Zn的PWI远小于世界卫生组织提出的专门针对敏感人群的PTWI，则通过食用含有超标重金属Cd、Cr和Zn的辣椒不会对人体健康造成影响，但辣椒中重金属Cd和Cr污染情况不容忽视。