中国部分地区水库可食用鱼中重金属含量及风险评价

杭 璐，谢晓翘，刘梦莹，路晓慧，李金凤，贺耀伟，庞世明，刘宝林

（长春师范大学化学学院，长春 130032）

近几十年来，中国经历了快速的工业化、城市化和农业现代化的过程，工农业生产活动导致更多废水排入水体，这些活动向水体释放了大量有害金属，极大地改变了重金属的生物地球化学循环，造成了广泛的环境污染［1，2］。重金属可以参与各种生化过程，具有最佳的流动性，可以通过生物累积和生物放大现象影响生态系统，若水体中重金属浓度过高会对水生生态系统维持生命方面产生不利影响［3，4］。人类和其他野生动物的营养水平会被重金属的毒性、长期持久性、生物累积性和生物放大性影响。在中国鱼类被广泛食用，因为它可以提供高质量蛋白质，但却容易受到污染，对人类健康造成威胁［5，6］，因此，探究不同食用鱼体内的重金属含量具有非常重要的意义。

近年来，鱼体中重金属含量研究已经有了很多研究成果。曾乐意等［7］对长江朱杨江段8 种鱼类体内的Pb、Cd、Cr 含量进行研究，结果表明Pb、Cd 污染较为严重，Cr 处于正常水平；蔡深文等［8］对赤水河主要经济鱼类体内重金属进行调查后得出赤水河存在潜在重金属污染的结论；和庆等［9］对长三角地区养殖水产品重金属含量进行测定，发现Cr和As的残留量很低，60%样点的Cu 和Pb 超标，而Cd 在所有样点都超标。对于水库中的典型食用鱼体内重金属含量的研究则鲜有报道。本研究分析了中国不同地区水库中典型食用鱼体内重金属含量并探讨了其污染程度，以期为水产品食用安全提供资料。

1 材料与方法

1.1 样品采集

2015 年7—9 月从河南省、内蒙古自治区、江苏省、吉林省、浙江省的水库市场处购买5 种典型食用鱼（表1），立即测定形态学参数，样品用加冰的聚乙烯袋包装，贴上识别标签，带回实验室-20 ℃冷冻保存。

表1 样品采集信息

1.2 样品处理

为了测量重金属浓度，冷冻鱼在室温下解冻，并用不锈钢手术刀解剖。取出肌肉，用去离子水冲洗干净，用组织破碎器研磨成匀浆。将鱼肉匀浆放入消解罐中，先加入5.0 mL 硝酸，再加入2.0 mL 过氧化氢。将其静置浸泡0.5 h 后，将罐盖拧紧，放入微波消解仪中进行消解。

1.3 样品测定

参照国标GB 5009.14—2017［10］测定Zn、GB 5009.13—2017［11］测定Cu、GB 5009.15—2014［12］测定Cd、GB 5009.90—2016［13］测 定Fe、GB 5009.123—2014［14］测定Cr、GB 5009.242—2017［15］测定Mn，Zn、Cu、Fe、Mn 采用火焰原子吸收光谱法测定，Cd、Cr 采用石墨炉原子吸收光谱法测定。

1.4 单因子污染指数评价

本研究采用单因子污染指数法进行评价。式（1）中，Pi表示鱼肉中重金属i的污染指数；Ci表示鱼肉中重金属i的实测含量；Si表示鱼肉中重金属i的标准限值。本研究依据GB 18406.4—2001［16］、FAO［17］中的限量指标为标准限值，Cd、Cu 和Cr的限量指标分别为0.1、50 mg/kg 和2.0 mg/kg，Zn的标准限值为40.0 mg/kg。评价标准见表2。

表2 评价标准

1.5 鱼体中污染物健康风险评估

食物摄入后人体健康风险有致癌性风险与非致癌性风险2 种［18］。

致癌性风险的估算方式见式（2）。

式中，Rc为食入化学致癌物i引起的年平均致癌风险，a-1；Dig为化学致癌物i经食入途径的单位质量日均暴露剂量，mg/（kg·d）；qig为化学致癌物i经食入途径致癌强度系数，mg/（kg·d）；70 为人类平均寿命，a。

非致癌性健康风险估算方式见式（3）。

式中，Rn为非致癌物i经食入途径所致健康危害的个人平均年风险，a-1；Pig为非致癌物i经食入途径的调整剂量，mg/（kg·d）。

食用鱼类重金属日均暴露剂量的计算见式（4）。

式中，mig为成人平均每日摄入鱼的肌肉的量，以0.1 kg/d 来计算；Cig为鱼的肌肉中重金属的质量分数，mg/kg；70 为成年人的平均体质量，kg。

调整剂量Pig的计算见式（5）。

式中，RfDig为非致癌污染物i食入途径的参考剂量，mg/（kg·d）；A为安全因子，本研究取10；RfDig的参考值见表3。

表3 RfDig 参考值

各种有毒物质同时作用于人体时，所产生的毒性作用可能会呈加和、协同或拮抗作用，假设其呈加和关系，则所研究鱼的总食入健康危害风险为：R总=Rc+Rn

2 结果与分析

2.1 鱼体中重金属含量空间分布特征

5 个省（区）鱼体中重金属平均含量见图1。采样区域鱼类中Zn 和Cr的含量均高于相关限量标准，Zn的含量为288.0～358.8 mg/kg，其中内蒙古自治区鱼类中Zn 平均含量最高，为358.8 mg/kg，吉林省鱼类中Zn 平均含量最少，为288.0 mg/kg；Cr的含量为182.2～245.1 mg/kg，其中浙江省Cr 平均含量最高，河南省鱼类中Cr 含量最小；其余重金属元素Cd、Cu、Fe、Mn的含量均低于相关限量标准，其中Cd 含量在各省中均未检出，Cu的含量为4.1～10.6 mg/kg，Fe的含量为88.5～115.6 mg/kg，Mn的含量为12.1～16.3 mg/kg。浙江省各类鱼体中重金属的富集总量为707.1 mg/kg，高于其余4 个省（区）（P＜0.05），这可能是由于浙江省工农业较为发达，有较多污染源导致。

图1 5 个省（区）鱼体中重金属平均含量

采用单因子污染指数评价鱼体污染程度可得，鱼体中重金属污染趋势为Cr＞Zn＞Cu＞Cd。所采鱼样的鱼肉中Cd的含量均处于正常背景值范围内；对于Cu，仅江苏省无锡市黄墅水库采样点的鲈鱼处于轻污染水平，为0.21，其他采样点鱼样的鱼肉中Cu的含量均处于正常背景值范围内；对于Zn，所有采样点鱼体中Zn的单因子污染指数为5.46～9.48，为重污染水平，说明采样点均受到了较严重的Zn 污染；对于重金属Cr，采样点Cr的单因子指数为84.2～126.0，为重污染水平，Cr 含量超标严重，经常食用可能会对人体健康产生潜在风险。

2.2 鱼体内重金属含量特征

不同鱼种体内重金属含量见图2。由图2 可知，黄花鱼体内Zn 平均含量最高，为355.3 mg/kg；鲈鱼体内Cu 平均含量最高，为10.6 mg/kg，且与其他鱼体有较大差异；鲫鱼体内Fe 平均含量最高，为101.1 mg/kg；黄花鱼体内Cr平均含量较高，为245.1 mg/kg；Cd 在鱼体中均未检出。鱼体内重金属总量黄花鱼＞三道鳞＞鲈鱼＞鲫鱼＞鲤鱼，黄花鱼含量最高，为707.1 mg/kg。

图2 不同鱼种体内重金属浓度

鱼体内金属富集量与其食性密切相关，在调查的5 种鱼中，鲫鱼、鲤鱼和三道鳞属于杂食性鱼类，鲈鱼和黄花鱼属于肉食性鱼类。肉食性鱼类体内Zn、Cu、Cr 含量显著高于杂食性鱼类（P＜0.05），这与王文君等［19］的研究成果相似，而杂食性鱼类体内Fe、Mn 含量显著高于肉食性鱼类（P＜0.05）。对于大多数重金属在不同食性鱼体内的富集程度来说，肉食性鱼类重金属含量高于杂食性鱼类。造成这种差异的原因主要是生物放大性，肉食性鱼类与杂食性鱼类相比，处于食物链的较高层，容易富集更多的重金属。

2.3 鱼体中重金属污染评价

鱼肉中重金属产生的健康风险见表4。由表4可知，采集的各省（区）鱼类中Cu、Zn、Mn 等非致癌物所产生的非致癌风险由高到低依次为Zn、Cu、Mn，Zn的R值为1.49×10-7～2.58×10-7a-1，Cu的R值为8.57×10-9～5.39×10-8a-1，Mn的R值为1.73×10-8～2.93×10-8a-1，均远低于国际辐射防护委员会（ICRP）推荐的最大可接受水平数值5.0×10-5a-1，表明重金属Cu、Zn、Mn 暴露的非致癌风险较低，属于可接受的范围。Cr 所产生的重金属致癌风险为1.43×10-2a-1，是国际辐射防护委员会（ICRP）推荐的最大可接受水平（5.0×10-5a-1）的286 倍，表明Cr的鱼体富集通过食物链对人体引起了较为明显的致癌风险，长期暴露会对人体肝、肾和内分泌腺等造成危害，应当引起人们的关注。

表4 鱼肉中重金属产生的个人健康危害年风险（单位：a-1）

3 结论

采样区域鱼类中，Zn 和Cr 为重污染水平。在调查的5 个省（区）中，浙江省鱼体中重金属富集总量最多，为707.1 mg/kg，可能是发达的工农业所致。另外鱼肉中重金属污染趋势为Cr＞Zn＞Cu＞Cd。在调查的5 种鱼类中，黄花鱼富集了最多的重金属，含量为707.1 mg/kg，且不同种类的鱼体内富集重金属的含量与其食性有关，其中肉食性＞杂食性，造成这种结果的原因是生物放大性。

各省（区）鱼类中Cu、Zn、Mn 等非致癌物所产生的非致癌风险由高到低依次为Zn、Cu、Mn，暴露的非致癌风险处于可接受水平，长期食用对人体不会产生明显的非致癌健康风险；Cr的鱼体富集通过食物链对人体引起了较为明显的致癌风险，长期暴露会对人体肝、肾和内分泌腺等造成危害。