南通市售大米重金属监测结果及健康风险评估

蒋林惠，周易枚，石 敏，丁红梅

（南通市食品药品监督检验中心，江苏 南通 226000）

大米营养物质丰富，作为主食能够提供能量及多种营养素，如蛋白质、维生素。但大米因生长环境等因素易遭受重金属污染[1-2]，大米的重金属污染所造成的健康风险已引起包括学者、监管部门等社会各方的关注[3]。有关学者[4]汇总了中国部分地区近年来大米重金属污染情况，发现广东、安徽、上海、广西、湖南、吉林、浙江、北京、江苏等地区大米中多种重金属均有不同程度的超标情况。我国居民尤以稻米为主食的占比率高达65%[5]，而南方地区则高达90%。因而评估大米中重金属的污染情况对人体所产生的健康风险变得十分必要。

南通地处长三角地区，集“黄金海岸”与“黄金水道”优势于一身，土壤肥沃，盛产水稻。大米在南通地区居民餐桌主食中占比最高。本研究拟通过监督抽查和评价性抽样形式，调查南通地区2019—2021年市售大米中铅、镉、铬、无机砷、总汞5种重金属的污染情况，并结合南通地区居民大米的消费情况及居民体重等信息，进行大米中重金属污染及居民健康风险评估，研究南通地区大米的食用安全性，以期为评估南通居民膳食重金属暴露健康风险的研究提供基础数据。

1 材料和方法

1.1 材料

2019—2021年，根据《国家食品安全监督抽检实施细则》和南通市市场监督管理局的相关抽检计划在南通市农贸市场、超市及食品店进行样品抽样，共取大米样141份。

1.2 仪器和试剂

PinAAcle 900T型原子吸收分光光度计：美国珀金埃尔默股份有限公司；普析F3双通道原子荧光光度计：北京普析通用仪器有限公司；普析F3形态分析仪：北京普析仪器有限公司；H2OBASIC-T超纯水机：德国赛多利斯股份公司。

硝酸（优级纯）：德国默克公司；Pb（1.00 mg/L）、As（1.00 mg/mL）、Cd（1.00 mg/mL）、Cr（1.00 mg/mL）、Hg（1.00 mg/mL）：InorgancVentures公司。

1.3 样品处理方法

将样品粉碎，准确称取0.2～1.0 g（根据目标元素国家标准规定称样量）于消解罐中，加入5.0～10.0 mL的硝酸，在120 ℃预消解20 min，微波消解仪消解（140 ℃，5 min；160 ℃，5 min；180 ℃，15 min），结束消解后，140 ℃赶酸至0.5 mL，最后用去离子水定容至10 mL（或者20 mL，根据目标元素国家标准确定定容量）进行测定。其中无机砷的测定按照GB 5009.11—2014《食品安全国家标准食品中总砷及无机砷的测定》进行实验。检验方案中，采用双平行样品、空白样品加标回收及质控样品进行质量控制，保证实验数据的准确性，另对超标样品进行复测试验。

1.4 大米重金属污染评价方法

以GB 2762—2017《食品安全国家标准 食品中污染物限量》为限量标准，对大米中Pb、As（无机砷）、Cd、Cr、Hg的含量进行判定及评价，方案采用单因子污染指数法及内梅罗综合污染指数法[6]进行污染评价。

1.4.1 重金属单因子污染指数法

重金属单因子污染指数按式（1）计算。

式中：Pi为某重金属i污染指数；Si为某重金属i限量值，mg/kg；Ci为某重金属i的实测值，mg/kg。当Pi≤1时，表示未受污染；Pi＞1时，表示受到污染。大米中Pb、Hg、As（无机砷）、Cd、Cr的Si值分别为0.2、0.02、0.2、0.2、1.0 mg/kg。

1.4.2 重金属内梅罗综合污染指数法

内梅罗综合污染指数按式（2）计算。

式中：Ps为重金属综合污染的指数；Pmax为某种重金属污染指数的最大值；Pave为单因子污染指数的平均值。综合污染指数Ps分5个污染等级，≤0.7为安全，≤1.0为警戒，≤2.0为轻度污染，≤3.0为中度污染，＞3.0为重度污染。

1.5 健康风险评估方法

使用美国环境保护署（USEPA）所制定的人体污染物暴露的健康风险评估方法来评估大米中重金属对人体所产生的累计风险。按式（3）计算重金属的日均摄入量（Estimated daily intake，EDI）。

式中：EDI为重金属污染物的日均暴露量，μg/（kg BW·d）；C为重金属的含量，mg/kg；IR为大米的日均摄入量，g/d；BW为人体体重（BW），kg。

健康风险的评价模型采用目标危险系数法（Target hazard quotient，THQ），按式（3）计算。

式中：THQ为目标危险系数；RfD为人体口服参考的剂量，mg/（kg·d）。Pb、Cd、Cr的人体口服参考的剂量（RfD）分别为0.004、0.001、0.003 mg/（kg·d）。THQ＜1，代表健康风险情况可以接受；THQ＞1，代表存在非致癌的健康风险。

重金属污染所导致的人体危害主要是多种重金属协同作用等叠加效应，因而采用重金属总目标危险系数（TTHQ）来对大米重金属危害进行危害评价较为合理，其计算公式：

式中：TTHQ为重金属总目标危险系数；THQi为第i种重金属的目标危险系数。TTHQ≤1.0时表明长期食用某食物对健康没有明显的负面影响；TTHQ＞1.0时表明长期食用某食物对健康产生负面影响可能性很大；TTHQ＞10.0时表明某食物存在慢性毒性作用。

1.6 数据统计分析

参照WHO数据的处理方法，当未检出数据所占比例低于60%，所有未检出数据用1/2LOD（LOD代表检出限）来替代；当未检出数据所占比例高于60%时，所有未检出数据用LOD来替代[7]。实验所得数据采用SPSS软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 大米重金属含量统计分析

2019—2021年南通市市售大米重金属含量详见表1，判定数值参考GB 2762—2017《食品安全国家标准 食品中污染物限量》中镉、铬、铅、总汞、无机砷限量，本研究大米中重金属均未超标，镉、铬、铅、总汞、无机砷的检出率分别为67.8%、72.5%、8.9%、36.7%、90.0%，其中无机砷的检出率最高，为90.0%。

表1 大米重金属含量的基本统计分析结果

2.2 大米重金属的污染评价

研究中大米重金属污染采用重金属单因子污染指数法及内梅罗综合污染指数法进行评价。通过式（1）和式（2）进行计算，镉、铬、铅、总汞、无机砷重金属单因子的污染指数分别为0.074 6、0.176 2、0.160 4、0.172 0、0.445 0，该结果表明大米未受到单一重金属污染。综合污染指数为0.269 0，表明该地区所检大米处于总体安全范围。

2.3 经大米途径所摄入的重金属风险评估

参照USEPA健康风险的评估模型，对南通市的不同性别及不同年龄人群经大米途径所摄入重金属导致的健康风险进行评估，结果详见表2。该研究方案中，南通市居民的人体体重（BW）和大米日均摄入量（IR）情况参考有关调查报告[6]，用大米检测所得重金属含量的均值，通过式（3）来计算地区居民的重金属EDI值，镉、铬、铅、总汞、无机砷的EDI值详见表2，其中4～7岁人群的EDI值较高于其他的人群，不同的性别及不同的年龄人群重金属日均摄入量情况为铬＞无机砷＞铅＞镉＞总汞。人群所摄取铅、镉、铬的THQ值均小于1。不同的性别及不同年龄的人群铅、镉、铬对TTHQ值的贡献率（THQ/TTHQ×100%）的均值分别为34%、4%、62%，该研究中发现南通市大米对健康产生的风险主要来自铬，大米重金属污染的风险等级为铬＞铅＞镉。

表2 南通市不同性别及不同年龄人群大米重金属暴露量和健康风险水平

3 讨 论

该研究通过对2019—2021年南通141份市售大米的重金属镉、铬、铅、总汞、无机砷进行检测分析。结果发现，大米中镉、铬、铅、总汞、无机砷平均含量分别为0.014 9、0.176 3、0.032 1、0.003 4、0.089 0 mg/kg。有研究[8]认为，铅污染主要来自矿业、冶炼等工业生产和农业活动，镉污染主要来自农业活动及水体污染，总汞、无机砷和铬污染主要来自自然资源，如土壤、水体等。

该研究参照健康风险评估模型（USEPA），对南通市市售大米中铅、镉、铬进行健康风险评估。健康风险评估的结果表明，不同的性别及不同的年龄人群所得THQ值均小于1，其中4～7岁人群的3种元素THQ值均大于其他人群，铬的数值为0.650，有潜在的健康风险。大米并不是人体所摄重金属唯一的暴露来源，因此可能会低估THQ值。相关调查[9-10]发现，大米的铅、镉、铬的暴露量分别占居民总膳食的32.3%、65.4%、32.7%。如果以该数据探讨南通市居民重金属的总膳暴露量，那么4～12岁人群铬和铅的THQ值则大于1。但考虑南通市居民铅、镉、铬的所有暴露来源，THQ值是否大于1则需要进一步的调查研究和分析[11]。此外，TFCTDS报告发现2～7岁组的膳食镉摄入量，其中有30%的研究个体超过PTMI［25 μg /（kg BW·月）］值，所以应当重点关注低龄组居民的膳食中铅、镉、铬的暴露情况。

经多方面分析发现该研究具有一定的局限性，主要体现在：① 研究的模型参数主要来源于其他公开报道的文献，没有进行膳食消费及人体基础数据调查采集，对南通市居民的膳食结构和消费量缺乏细致的材料收集分析，从而有一定的不确定性。② 人群重金属暴露有多种途径，例如膳食摄入（主食、蔬果、肉类等）、呼吸道、皮肤接触等，该研究仅将大米作为暴露来源，可能会低估铅、镉、铬、总汞和无机砷的暴露风险。

4 结 论

该研究采用原子吸收光谱法、原子荧光光谱法及形态分析法检测南通市市售大米中铅、镉、铬、总汞和无机砷5种重金属元素，平均值分别为0.014 9、0.176 3、0.032 1、0.003 4、0.089 0 mg/kg，无元素超标情况。经评估发现市售大米铅、镉、铬、总汞和无机砷5种重金属的单因子污染指数都小于1，综合污染指数则小于0.7，表明南通市的大米对于居民而言总体处于安全范围。人群中铅、镉、铬的THQ值均小于1，其中4～7岁人群铬的THQ值略高，有潜在的健康风险。从我国重金属国家标准限量和美国环保署（USEPA）的重金属口服剂量参考值两者对比，进行了南通售大米重金属污染情况和膳食风险评估分析，认为当前南通市市售大米的重金属污染情况并不严重，大米整体处于安全水平，但需重点关注4～7岁人群摄入大米铬的健康风险，建议进行多角度的重金属暴露评估。