黑龙江省东部地区大米中汞、镉、铅、铬、砷含量调查及健康风险评估

袁曼玉，张晓丽，缪明霞，崔瀛月，金彩凤，张雪梅

（1.佳木斯大学公共卫生学院，佳木斯 154007；2.佳木斯市疾病预防控制中心，佳木斯 154007）

重金属主要包括汞（Hg）、镉（Cd）、铅（Pb）、铬（Cr），以及类金属砷（As）等元素。其中，Pb、As 主要来源于采矿冶炼和农业活动；Cd 主要来源于农业活动；Cr 主要来源于自然源[1]；Hg 主要来源于工业生产中化石燃料及生物质燃烧[2]。Cd、As 可引发癌症；Hg、Pb 可对消化系统、神经系统、血液系统等造成严重损害；三价铬（Cr3+）是一种人体必需的微量元素，而六价铬（Cr6+）有剧毒，是人类致癌物。

国以民为本，民以食为天。大米作为我国65%的人口的主食[3]，其安全性与消费者的健康息息相关。因此，调查大米中重金属含量并评估经膳食途径摄入对人体的健康风险，具有十分重要的意义。黑龙江因其得天独厚的地理环境和气候条件，成为我国优质大米的主产区，其产出的大米颗粒饱满、香气浓郁、营养丰富，深受全国人民的喜爱。本研究对黑龙江省东部地区大米中汞、镉、铅、铬、砷的含量进行检测，分析大米受重金属污染水平并对当地居民摄入的健康风险进行评估，旨在为黑龙江省东部地区大米的食用安全性提供依据。

1 材料和方法

1.1 样品采集与处理

2022 年5 月至6 月从黑龙江省东部地区采集大米样品共230 份，其中佳木斯市110 份，伊春市、七台河市、鹤岗市和双鸭山市各30 份。在种植环节（村民家）、收购环节（米业有限公司）、流通环节（商超、农贸市场、网店）采取随机取样的方法采集大米，并分别装入有编号的样品袋中保存，防止交叉污染。

1.2 主要试剂与仪器

硝酸（优纯级，美国 J.T.Baker 有限公司）；Hg、Cd、Pb、Cr、As（1.00 mg/mL 标准溶液，国家有色金属及电子材料分析测试中心）。

NexION350D 电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）（美国铂金埃尔默科技有限公司）、ETHOS UP 微波消解仪（迈尔斯通科技有限公司）、VB24 UP 赶酸仪（莱伯泰科公司）、Advantage A10 超纯水机（默克密理博实验室设备有限公司）、BSA224S-CW 电子天平（赛多利斯科学仪器有限公司）。

1.3 实验方法

1.3.1 样品处理与测定

将样品粉碎，准确称取0.5 g 于洁净的聚四氟乙烯微波消解管中，加入6 ml 的硝酸（69%～70%优级纯）和1 ml 过氧化氢，同时做平行样品、空白样品及样品加标回收率试验。加盖放置1 h，旋紧管盖，微波消解仪消解（120℃，升温5 min，恒温5 min；160℃，升温5 min，恒温10 min；190℃，升温5 min，恒温20 min），结束消解。冷却后取出，缓慢打开管盖排气，用少量超纯水冲洗消解管内壁3 次，每冲洗一次将溶液转移至14 ml 容量瓶中，并用超纯水定容至14 ml 混匀。全程在通风橱内操作，过0.45 um 针头式过滤器后用电感耦合等离子体质谱联用仪（ICP-MS）测定溶液中重金属元素浓度。本实验每批处理样品均采用试剂空白、样品空白、平行样品、样品加标回收等方法进行质量控制，要求控制平行样品的标准偏差10%以内，同时做精密度测试，样品加标回收要求控制在80%～120%，保证实验数据的准确性。

1.3.2 大米重金属污染评价方法

依据 GB 2762—2022《食品安全国家标准 食品中污染物限量》[4]规定的限量值评价大米中汞、镉、铅、铬和无机砷检测结果是否超过国家限量标准，此标准限量值分别为0.02 mg/kg、0.2 mg/kg、0.2 mg/kg、1 mg/kg 和0.2 mg/kg。总砷依照NY 861—2004《粮食（含谷物、豆类、薯类）及制品中铅、铬、镉、汞、硒、砷、铜、锌等八种元素限量》[5]规定的限量值0.7 mg/kg 进行评价。需要说明的是，对于大米中砷进行检测时，先测定其总砷，当总砷含量不超过无机砷限量值时，可判定符合限量要求而不必测定无机砷；否则，需测定无机砷含量再作判定。

本研究采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法对黑龙江省东部地区大米进行重金属污染水平的评价。

（1）单因子污染指数计算公式[6]为：

式中：Pi为大米中重金属i 的单项污染指数；Ci为大米中重金属i 的实测含量平均值，单位为mg/kg；Si为重金属i 的限量值，单位为mg/kg。当Pi≤0.6 时，为一级水平，说明有污染物残留，污染物含量接近或高于背景值；0.6 ＜Pi≤1.0，为二级水平，说明污染物残留较多；Pi≥1.0，为三级水平，说明污染物含量超过食品安全国家标准，品质下降，影响食用。

（2）内梅罗综合污染指数法计算公式[7]为：

式中：P综为重金属综合污染指数；Piave为大米中各重金属单因子污染指数的平均值；Pimax为大米中各重金属单因子污染指数中最大值。当P综≤0.7 时，等级为安全，清洁水平；当0.7 ＜P综≤1 时，等级为警戒，尚清洁；当1 ＜P综≤2 时，等级为轻度污染，开始受污染；当2 ＜P综≤3 时，等级为中度污染，污染比较明显；当P综＞3 时，等级为重度污染，污染已十分严重。

1.3.3 健康风险评估方法

本研究采用美国国家环境保护局（USEPA）建立的目标危害系数（THQ）法，评估通过食用大米摄入重金属的健康风险。THQ ＜1 说明暴露人群没有明显健康风险，反之则存在健康风险。THQ计算公式[8]为：

式中：EF为暴露频率，单位为d/年，取值365；ED为暴露时间，单位为年，取值70；FIR为食物摄入量，单位为g/d，取值为214（成人人均大米摄入量）；C 为大米中重金属含量（取实测数据的平均值），单位为mg/kg；RFD为参比剂量，单位为mg/(kg·d)，取值为（Hg：0.0005；Cd：0.001；Pb：0.0035；Cr：0.003；As：0.0003）；WAB为平均体重，单位为kg，取值为60；TA为非癌症性暴露的平均时间单位为d，取值为（365*70=25550）。

由于重金属污染引起的人体损害主要是几种重金属的协同作用，因此采用重金属的总目标危害系数（TTHQ）来评估健康风险更为合适，其计算公式[9]为：

式中：TTHQ为重金属总目标危害系数；THQi为第i种重金属的目标危害系数。TTHQ≤1 时表示长期食用该食品对健康无明显不良影响；TTHQ＞1 时表示长期食用该食品可能对健康有不良影响；TTHQ＞10 时表明该食物存在慢性毒性作用。

1.4 数据处理与统计分析

依照世界卫生组织基于全球环境检测规划/食品-欧洲（GEMS/FOOD-EURO）第二次会议——“食品低水平污染的可信评价”提出的数据处理指南[10-11]，当未检出数据的比例高于60%时，所有未检出数据用检出限（Limit of Detection，LOD）替代；当未检出数据的比例小于等于 60%时，所有未检出数据用1/2 LOD 替代。本研究采用Excel 2019 和SPSS 23.0 进行数据录入和分析。

2 结果与分析

2.1 大米中重金属含量整体情况

黑龙江省东部地区大米中重金属含量的检测结果，如表1 所示。汞、镉、铅、铬、砷的检出率分别为0%、12.6%、35.2%、89.6%、100%。整体而言，大米中五种重金属的含量均处于较低水平。其中，所有样本中均未检出汞；鹤岗的大米未检出镉，其他地区的大米中镉的含量均低于国家限量标准（0.2 mg/kg）；所有地区的大米都有检测出铅和铬，但含量均低于国家限量标准（分别为0.2 mg/kg 和1 mg/kg）；所有样本中均检出砷，其总砷水平均符合限量要求（0.7 mg/kg），但由于鹤岗的4 份大米和佳木斯的9 份大米测定出的总砷含量超过了无机砷限量值（0.2 mg/kg），故对其追加进行无机砷的测定，结果显示无机砷含量均低于国家限量标准（0.2 mg/kg）。可见，大米中汞、镉、铅、铬、砷的含量均未超标，大米样品合格率达到100%。

表1 黑龙江省东部地区大米中重金属含量检测结果

2.2 大米中重金属污染状况评价

黑龙江省东部五个城市的大米中汞、镉、铅、铬、砷（以总砷计）的单项污染指数均远小于0.6，说明有污染物残留，但污染物含量接近或略高于背景值，属于一级大米。其中，鹤岗和佳木斯的大米一级品率99.13%、双鸭山、七台河、伊春的大米一级品率100%。内梅罗综合污染指数均小于0.7，综合评价为安全，五个城市都处于总体安全范围。大米中重金属污染程度的评价结果，详见表2。

表2 黑龙江省东部地区大米中重金属污染程度评价结果

2.3 经大米途径摄入重金属的健康风险评估

针对检出的镉、铅、铬、砷这四种重金属，分别计算其THQ 值，并按THQ 值的大小进行排列：砷（以总砷计，1.610）＞铬（0.029）＞镉（0.026）＞铅（0.007）。这意味着铅对暴露人群产生危害的风险最小，砷对暴露人群产生危害的风险最大。同时，砷的THQ 值大于1，说明经大米途径摄入的砷对当地居民的身体健康可能产生危害，即存在一定的健康风险。黑龙江省东部地区大米整体的TTHQ 值为1.671，其中鹤岗、双鸭山、七台河、伊春和佳木斯的大米的TTHQ 值分别为2.023、1.674、1.443、1.312 和1.727。TTHQ 值大于1 但小于10，表明长期食用该大米可能对健康有不良影响。

3 讨论与结论

本研究对2022 年5 月至6 月从黑龙江省东部地区鹤岗、双鸭山、七台河、伊春和佳木斯采集到的230 份大米中的重金属汞、镉、铅、铬、砷进行检测。结果显示，所有大米样品中均未检出汞，鹤岗市的大米中未检出镉；大米中的镉、铅、铬和砷的平均含量分别为0.0073 mg/kg（除未检出镉的鹤岗市大米外）、0.0066 mg/kg、0.024 mg/kg 和0.135 mg/kg；大米中的五种重金属含量均未超过国家限量标准；大米样品合格率达到100%。这可能与黑龙江省东部地区工业化程度较低、土壤自然环境没有被破坏或破坏程度较轻有关。当然，除了先天优势，好大米也离不开后期把关，相关部门协力合作、监管到位，有力保证了大米的质量和安全。

经评估发现，此次调查的黑龙江省东部地区大米汞、镉、铅、铬、砷 5 种重金属的单因子污染指数都远远小于0.6（汞的单因子污染指数为0），且各地综合污染指数均小于0.7，表明该地区大米总体处于安全级别；镉、铅、铬的THQ 值都远小于1（汞未检出，无需计算其THQ 值），意味着对暴露人群没有明显健康风险，仅有砷的THQ 值大于1，表明经大米途径摄入的砷对暴露人群存在一定的健康风险；黑龙江省东部地区大米总目标危害系数TTHQ 为1.671，且五个城市的大米的TTHQ 值都大于1，特别是鹤岗的大米最高，达到了2.023，表明长期食用该地区的大米可能会对当地居民的身体健康有不良影响。综合而言，黑龙江省东部地区大米中重金属的污染情况较轻微，对人体健康的风险处于较低水平。

4 结束语

综上所述，黑龙江省东部地区大米总体处于安全级别，但因重金属砷的目标危害系数THQ 值大于1，故应对其加强监测，确保没有砷超标大米进入市场，保障消费者身体健康和生命安全。需要注意的是，本研究只调查经大米途径摄入的重金属，而日常饮食中肉类、蔬菜、水果等摄入的重金属并未涵盖在内，导致可能会低估重金属对人体的潜在健康风险。同时，重金属还可经由呼吸道、皮肤接触等途径侵入人体，因此应综合考量并评估重金属的污染情况及其对人体健康的风险。