中国市售大米重金属含量及健康风险评估

覃焱，韦燕燕，顾明华

广西大学农学院，广西农业环境与农产品质量安全重点实验室（南宁 530004）

水稻是我国主要的粮食作物，我国稻米产量占世界总量的1/3，超过60%的人口以稻米为主食[1]。由于工业发展和经济增长带来的环境污染，许多稻田受到不同程度的重金属污染，同时在加工以及运输过程中，大米也有被重金属污染的风险，大米重金属超标已经成为全球问题。我国部分地区大米重金属超标，威胁着以大米为主食的人们的健康。近年来大量的研究表明我国稻米重金属污染状况，邓华[2]采集140份桂林市市售大米，检测重金属含量，结果发现Cd含量超标18.57%；陈秋生等[3]对天津市市售大米进行重金属含量调查分析，结果发现所有的大米样品中的Pb、Cd和As均有检出，检出率为100%，其中汞的检出率为83.3%。刘兰英等[4]检测了福建闽西矿区周边稻米重金属含量，结果发现Pb的平均含量是国家标准值的2.06倍。重金属通过土壤、水体和大气在稻米中富集，摄入人体内后在器官内积累，对人体健康造成极大风险[5]。此次试验采集70个中国市售大米样品，分析其Cd、Pb、As、Hg 4种重金属含量水平，采用健康风险评价模型进行食用安全评估，为我国市售大米安全评价提供依据，同时又为健康风险评估提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 样品收集

采集的样品主要是2018年超市以及农贸市场在售品种，产地分别来自广西、广东、海南、贵州、云南、浙江、福建、江苏、湖南、湖北、河南、新疆、宁夏、黑龙江14个省及自治区，采取随机取样的方法，每个省份采集5个大米样品，共70份，取样后分别装入样品袋中保存。

1.2 试剂与仪器

Re标准溶液、钙标准溶液、铁标准溶液、锌标准溶液购自中国钢铁研究院；优级纯浓硝酸（HNO3，69%），购自重庆川东化工（集团）有限公司。

微波消解仪（CEM Mars 6，美国）；博通赶酸架（BHW-09C Heating Block）；电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS，NEXION 350X，美国Perkin ElmerTMLife Science）。

1.3 重金属含量分析

样品消解参照国家标准，采用微波消解法。准确称取0.2 g样品，置于微波消解管，加入5 mL浓硝酸（优级纯），摇匀后放置过夜，置于微波消解仪（CEM Mars 6240/50，Matthews，美国）中消解。使用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS，NEXION 350X，美国Perkin ElmerTMLife Science公司）测定Cd、Pb、As、Hg含量，每个样品重复3次。测试过程中插入标准物质芹菜（GBW 10048）进行分析质量控制，质控样品测定值均需在标准值范围内。

1.4 大米健康风险评估方法

采用日摄入量DI和目标风险系数THQ评估消费者食用市售大米重金属的暴露风险，如果THQ值小于1，则说明暴露人群没有明显的健康风险，反之，则存在健康风险。其日摄入量EDI按式（1）计算。

式中：EDI为日摄入量；Cr为大米中重金属的含量，mg/kg；Mr为大米中的日摄入量，mg/d，按儿童133 g/d，成人266 g/d计[6]；BW为人群的平均身体质量，kg，按成人60 kg，儿童32.5 kg计[7]。

目标风险系数THQ按式（2）计算。

式中：THQ为目标风险系数；Ef为暴露频率，以365 d/a计；Ed为暴露年限，a，以70 a计；RfDO为口服参考剂量，mg/（kg·d），Cd、Hg、As、Pb的口服参考剂量分别为0.001，0.000 5，0.000 3和0.004 mg/（kg·d）[3]；ATn为非致癌物的接触时间，暴露年限ED×365 d/a，此次试验假设70 a）[7]。

2 结果与分析

2.1 大米中有害重金属含量分析

各省大米中有害重金属含量结果见图1和表1。参考GB 2762—2017中大米Cd，As，Pb，Hg的限量标准（Cd，0.2 mg/kg；无机As，0.2 mg/kg；Pb，0.2 mg/kg；Hg，0.02 mg/kg），在此次试验的70个大米样品中，Cd超标样品有19件，超标率为27.14%，各省样品Cd平均含量为：广西0.268 2 mg/kg，广东0.175 0 mg/kg，海南0.229 5 mg/kg，贵州0.291 0 mg/kg，云南0.318 6 mg/kg，浙江0.038 0 mg/kg，福建0.090 4 mg/kg，江苏0.053 5 mg/kg，湖南0.192 0 mg/kg，湖北0.381 9 mg/kg，河南0.165 1 mg/kg，新疆0.005 3 mg/kg，黑龙江0.020 9 mg/kg；As超标样品有6件，超标率为10.00%，各省样品As平均含量为：广西0.072 6 mg/kg，广东0.056 2 mg/kg，海南0.061 1 mg/kg，贵州0.051 1 mg/kg，云南0.093 6 mg/kg，浙江0.047 7 mg/kg，福建0.048 3 mg/kg，江苏0.051 0 mg/kg，湖南0.110 9 mg/kg，湖北0.085 9 mg/kg，河南0.107 4 mg/kg，新疆0.017 8 mg/kg，宁夏0.071 7 mg/kg，黑龙江0.036 5 mg/kg；Pb超标样品有8件，超标率为11.43%，各省样品Pb平均含量为：广西0.066 9 mg/kg，广东0.159 3 mg/kg，海南0.135 7 mg/kg，贵州0.093 0 mg/kg，云南0.184 1 mg/kg，浙江0.079 8 mg/kg，福建0.124 6 mg/kg，江苏0.094 9 mg/kg，湖南0.128 9 mg/kg，湖北0.115 4 mg/kg，河南0.115 9 mg/kg，新疆0.049 1 mg/kg，宁夏0.048 5 mg/kg，黑龙江0.084 3 mg/kg；Hg超标样品有11件，超标率为15.71%，各省样品Hg平均含量为：广西0.013 1 mg/kg，广东0.019 4 mg/kg，贵州0.009 4 mg/kg，浙江0.019 1 mg/kg，福建0.023 3 mg/kg，江苏0.019 2 mg/kg，河南0.010 5 mg/kg，新疆0.018 6 mg/kg，宁夏0.016 8 mg/kg。总体上看，大米样品Cd和As的含量华中地区（湖南、湖北、河南）最高，西南地区（贵州、云南）和华南地区（广西、广东、海南）次之；Pb含量西南地区（贵州、云南）最高，华中地区（湖南、湖北、河南）次之；Hg含量华东地区（福建、浙江、江苏）最高，西北地区（宁夏、新疆）次之。

2.2 大米重金属摄入风险评估

以70个大米样品重金属含量作参考，按照大米日消费量儿童133 g/d、平均体重32.5 kg、成人266 g/d、平均体重60 kg计算，由式（1）算得儿童食用70个米样后其EDI值，分别为Cd 0～2.068 1 μ g/（kg·BW·d），As 0.072 6～0.381 9 μ g/（kg·BW·d），Pb 0.200 3～0.751 2 μ g/（kg·BW·d）和Hg 0～0.095 1 μ g/（kg·BW·d）；成人食用试验米样后，其EDI值分别为Cd 0～2.247 4 μ g/（kg·BW·d），As 0.078 9～0.415 0 μ g/（kg·BW·d），Pb 0.217 7～0.816 4 μg/（kg·BW·d）和Hg 0～0.103 3 μg/（kg·BW·d）。联合国粮农组织/世界卫生组织（FAO/WHO）联合食品添加剂专家委员会（JECFA）规定人体每周容许摄入Cd、As、Pb和Hg的量分别为7，15，50和5 μg/（kg·BW）[8-9]，部分大米样品Cd的EDI值已高于每日耐受摄入量1 μg/（kg·BW·d），Pb、As、Hg均未超过每日耐受摄入量（Pb：7.143 μg/（kg·BW·d）；As：2.143 μg/（kg·BW·d）；Hg：0.714 3 μ g/（kg·BW·d））。由（2）式计算得出Cd、As、Pb和Hg 4种重金属的THQ值机器贡献率，见表2。儿童食用70个米样后的THQ值分别为Cd 0～2.068，As 0.242～1.275，Pb 0.050～0.188和Hg 0～0.190；成人为Cd 0～2.247，As 0.263～1.385，Pb 0.054～0.204和Hg 0～0.207。儿童食用云南、湖南的大米Cd的THQ＞1，食用云南、湖南、河南的大米As的THQ＞1，成人食用云南、湖南、贵州的大米Cd的THQ＞1，食用云南、湖南、河南的大米As的THQ＞1，基于大米总Cd和总As数据的风险评估，儿童和成人食用上述省份的大米存在一定的健康风险。

比较单一重金属的THQ值可看出，Cd和As的THQ值均大于Pb和Hg，不同省份Cd、As的THQ大小不同，说明Cd和As对人体健康产生危害的风险最大，但是两者产生健康风险的大小关系与大米产地相关。从表2还可以看出，儿童摄入4种重金属的THQ均小于成人。

图1 不同省份重金属平均含量

表1 各省市售大米重金属含量

表2 大米重金属的THQ值

3 讨论

由于水稻对重金属具有很强的富集能力[10-11]，稻田污染成为大米重金属污染的重要原因，我国耕地土壤重金属污染严重[12]，其中重金属污染稻田多分布于南方地区[13]。据以往相关报道，矿区周边稻田更容易受到污染而导致稻米重金属超标，如湖南凤凰铅锌矿区被检出稻米出现严重的铅、砷污染[14]，广东大宝山矿区所产的21个水稻品种中，Cd和Pb超标率分别为100%和71.43%[15]。此次试验的70个市售大米样品重金属含量表现出地域差异，Cd超标样品分别来自广西、广东、海南、贵州、云南、福建、湖南、湖北、河南；总As超标样品来自广西、海南、湖南、湖北、河南、宁夏，Pb超标样品分别来自海南、云南、福建、湖南、湖北、河南；Hg超标样品分别来自广东、贵州、福建、浙江、江苏、河南、新疆、宁夏；可见大米重金属污染主要集中在南方地区，但其他地区仍有被污染的风险。稻米中的重金属通过食物链进入人体会危害人类健康[16-17]，健康风险评估结果显示，广西、贵州、云南、湖南、湖北所产大米中Cd的THQ＞1，最高为湖南2.068（儿童）和2.247（成人）；此次试验中各省份的大米平均总As含量均低于GB 2762—2017中大米无机砷的限量标准（0.15 mg/kg），但广西、云南、湖南、湖北、河南大米中As的THQ均接近1或大于1，说明通过食用这些地区所产的大米摄入Cd和As会带来一定的健康风险。此次试验中的Pb和Hg的THQ均小于1，说明经大米途径进入人体内的Pb和Hg对人的健康风险较低，但是Pb样品超标率为11.43%，主要集中在华中地区（湖南、湖北、河南），Hg样品超标率为15.72%，主要集中在华中地区（湖南、湖北、河南），因此食用这些产地的大米摄入Pb和Hg的健康风险仍要重视。总体来看，我国仍有部分市售大米有毒重金属Cd、As、Pb、Hg含量超过国家标准限量值，存在一定的健康风险。

同时，通过EDI的计算公式可以看出，人体通过大米摄入重金属的量取决于大米重金属的含量Cr和大米消费量Mr，由于大米消费量会随着经济的发展和生活质量的提高而提高，因此减少大米重金属含量才能降低经大米暴露途径摄入重金属对人体健康造成的危害。选育低富集水稻品种、修复受污染的农田、改善土壤理化性质、增加对土壤重金属的固定、减少水稻对重金属的吸收，是如何降低大米中重金属含量的研究重点。

4 结论

综上所述，目前我国流通的市售大米中，部分大米存在着重金属超标的风险，主要产地为南方地区，其中Cd和As是风险较大的元素，其次为Pb和Hg。因此这部分地区需要改善稻田环境以及加强对市售大米的质量监测，降低重金属对大米的污染。同时，对不同年龄段的人群应加强有毒重金属监督和相应的膳食指导，并对经大米暴露途径摄入重金属对不同年龄段人群的影响作更深入的研究。