遵義某地辣椒果實中重金屬污染狀況及健康風險評估

王慶鶴，樊磊磊，程俊偉，彭亞娟

(遵義師范學院 資源與環(huán)境學院，貴州 遵義 563000)

1 引言

蔬菜含有豐富的礦物質(zhì)元素、維生素及纖維等多種營養(yǎng)元素，是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚氖澄镏籟1，2]。隨著城市化的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對蔬菜產(chǎn)品開始由數(shù)量需求向質(zhì)量需求轉(zhuǎn)變，因此蔬菜的食用安全受到了社會的廣泛關(guān)注，而蔬菜的食用安全又與土壤狀況有著密切的聯(lián)系[3，4]。由于菜地大多數(shù)集中在城鎮(zhèn)近郊，容易受到“三廢”、交通工具以及化肥、農(nóng)藥的過度使用等重金屬污染源不同程度的污染。蔬菜能從受到污染的土壤中吸收重金屬，從而引起蔬菜中重金屬含量超標甚至嚴重富集，最終通過食物鏈進入人體，危及人類健康，且這種危害具有一定的隱蔽性和潛伏期[5，6]。根據(jù)宋春然[7]、張莉[8]、張建江[9]等人對貴州省土壤重金屬污染研究分析結(jié)果顯示貴州省主要污染物為鎘(Cd)和汞(Hg)，且全省各地區(qū)均遭受鎘(Cd)污染，汞(Hg)污染主要存在于貴陽市、黔東南州、銅仁地區(qū)及黔南州。而且貴州省土壤重金屬污染已經(jīng)導致了農(nóng)作物受到不同程度的污染，有許多地方糧食、蔬菜、水果等食物中鎘、鉻、砷、鉛等重金屬含量超標和接近臨界值。

而辣椒(CapsicumfrutescensL.)是我國重要的經(jīng)濟作物和人們?nèi)粘Ｉ钪械恼{(diào)味品之一，富含豐富的維生素C、辣椒紅素等多種營養(yǎng)成分，并且是貴州主要的特色產(chǎn)業(yè)[10，11]。因此，本文以貴州辣椒主產(chǎn)區(qū)——遵義辣椒果實中重金屬污染狀況以及健康風險評估為研究對象，通過采集代表性辣椒樣品，測定其中鎘(Cd)、鉻(Cr)和鋅(Zn)3種重金屬元素含量，并分析其污染狀況及潛在健康風險，以期為遵義辣椒果實安全提供科學依據(jù)。

目前有關(guān)土壤和蔬菜中重金屬含量及其健康風險評價的研究越來越多，如2014年全國土壤污染狀況調(diào)查公報顯示，全國土壤受到鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳等重金屬的污染，且點位超標率分別為7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%[12]。蘇琪嬌等[13]2016年的調(diào)查結(jié)果顯示，貴陽市花溪區(qū)菜地土壤受到Zn、Cd、Pb、Cu 4種重金屬不同程度的污染，且蔬菜受Cd、Pb元素的污染相對嚴重。龔夢丹等[14]2015年對杭州市蔬菜重金屬的調(diào)查結(jié)果表明，根莖類和茄果類蔬菜受到重金屬Pb、Cd、Cr 共同污染相對嚴重，少數(shù)葉菜受 Cu、Zn、Cr 或 Pb、Cr 共同污染。李書幻等[15]2016年調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，我國蔬菜主要重金屬污染物為Pb、Cd、Cr等重金屬，且葉菜類蔬菜比根莖類、果蔬類易受到重金屬的污染。龔夢丹等[16]研究表明，杭州市菜地土壤主要以Cd污染為主，且存在較強的潛在生態(tài)風險，Cu、Zn、Pb、Cr、As 和 Ni 的生態(tài)風險輕微。由此可見，我國菜地土壤受重金屬的污染日益嚴重，且重金屬通過呼吸、皮膚接觸及食物攝入人體，都將給人體健康帶來潛在的危害，因此，對蔬菜中重金屬污染狀況進行調(diào)查和評價具有非常重要的意義。

如今有關(guān)土壤、蔬菜重金屬污染的報道越來越多，如謝慶裕[17]的調(diào)查顯示電池行業(yè)成為重金屬污染禍首，我國每年被重金屬污染的糧食高達1200萬t，且每年因重金屬污染而減產(chǎn)的糧食有1000多萬t，珠三角部分城市有近40%的農(nóng)田菜地土壤重金屬污染超標，超標元素主要為：鎘、汞、砷、銅、鎳。宋偉等[18]研究表明，我國耕地的土壤重金屬污染概率為16.67%，并推出污染面積占耕地總量的1/6，其中Cd污染概率最高，且遼寧、河北等14個省、市和自治區(qū)可能是我國耕地重金屬污染多發(fā)區(qū)，特別是遼寧和山西污染可能尤其嚴重。譚文兵[19]調(diào)查結(jié)果表明，全國11個省份25個地區(qū)的耕地受到鎘污染，華南地區(qū)部分城市50%的耕地受到鎘、砷、汞等重金屬的污染，而耕地重金屬污染主要來源于污水灌溉、汽車尾氣排放、大氣污染物沉降、農(nóng)藥和化肥的不合理使用，涉及重金屬的“三廢”排放，以及一些礦區(qū)開采后的尾礦隨意丟棄經(jīng)長時間沉積而進入土壤中。黎佳佳等[20]通過盆栽試驗，研究了重金屬 Cd、Pb 單一與復合污染對辣椒生物量及重金屬殘留的影響，結(jié)果表明重金屬處理顯著降低了辣椒果實的產(chǎn)量，當復合作用時，毒害作用增強，且辣椒富集能力Cd>Pb ，一般集中在根部。江水英等[21]分析江西貴溪冶煉廠周邊農(nóng)村(蘇門村)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，結(jié)果表明：在土壤—根部間為Cd>Zn>Cu>Pb；在根部—莖部間為Pb>Zn>Cd>Cu；在莖部—葉部間為Cu>Pb>Cd>Zn；在莖部—果實間為Zn>Pb>Cu>Cd。所有重金屬在辣椒葉部都比莖部含量高,可能是受到當?shù)卮髿馕廴镜挠绊?。李非里等[22]選擇貴陽市郊二戈寨、馬鈴鄉(xiāng)和永樂鄉(xiāng)的辣椒地，研究重金屬在菜園土-辣椒體系中的遷移過程。結(jié)果表明：主要污染元素為Zn、Cu、Cd。但辣椒果實中僅有Cd超標。土壤—根部間為Cd>>Cu> Zn> Pb，在根部—莖葉間為Zn> Cd> Pb> Cu，在莖葉—果實間為Cu>>Zn> Cd> Pb。對于Cu、Pb和Zn元素來說，辣椒在根部—莖葉間的遷移幾乎不受阻礙，但根—土界面是重金屬進入辣椒果實的主要障礙。

2 材料與方法

2.1 研究區(qū)概況

遵義市是貴州省重要的蔬菜生產(chǎn)大市，2018年蔬菜種植面積30.42萬hm2(456.3萬畝)，其低溫度、高海拔、寡日照的氣候環(huán)境很適合辣椒生長。自20世紀90年代開始，遵義便大力發(fā)展辣椒產(chǎn)業(yè)，在保持產(chǎn)量穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，產(chǎn)業(yè)逐步發(fā)展壯大[23]。

2.2 田間調(diào)查與采樣

辣椒樣品采集于2018年4～6月份，主要為遵義辣椒主產(chǎn)區(qū)，對耕作層土隨機多點混合取樣，并裝入自封袋內(nèi)帶回實驗室，共420個(果實和莖稈)代表性樣品。

2.3 樣品處理與分析

2.3.1 樣品處理

將采集的辣椒樣品先用自來水沖洗去表層泥土，再用蒸餾水沖洗1～2次，然后待水晾干后稱重(鮮重)，再放入105 ℃恒溫鼓風干燥箱中殺青5 min并于70 ℃烘干，取出樣品稱重(干重)。所有的辣椒樣品用TQ-300T高速多功能粉碎機分別粉碎，最后裝入塑料自封袋內(nèi)并編號保存待測重金屬全量。

2.3.2 樣品分析方法

辣椒樣品加入HNO3(HNO3為優(yōu)級純)、隔夜、用微波消解儀消解、EHD-24型電熱消解儀進行趕酸至1～2 mL、去離子水定容至25 mL并過濾到10 mL離心管中，最后每個樣品都用iCAP Q型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)檢測。所有的實驗用品均用稀酸浸泡，為了減少器皿對Cd，Cr，Zn的吸附；并且每批樣品均有一個標準物質(zhì)和一個空白樣品進行同步分析。

2.4 辣椒中重金屬健康風險評估

以食品中Cd、Cr和Zn限量衛(wèi)生標準[24，25](表1)作為辣椒中Cd、Cr和Zn的最大允許限量(鮮重)，以此來評價辣椒重金屬污染程度。

2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

數(shù)據(jù)采用Excel2010軟件進行統(tǒng)計分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 辣椒果實中重金屬污染狀況

由表2可知，采集辣椒樣品中重金屬Cd的含量平均值超出表1《食品中重金屬衛(wèi)生標準》中的標準限值，采集的辣椒樣品中受到重金屬Cd污染的辣椒有87個，超標率達到73%，且含量平均值超標2.2倍；受到重金屬Cr污染的辣椒有4個，超標率達到3.4%，含量平均值未超標；重金屬Zn的含量均未超過表1中的標準限值。

表2 辣椒果實中重金屬污染狀況

根據(jù)表2，可以看出辣椒受到了重金屬的污染，受重金屬污染程度依次為鎘(Cd)>鉻(Cr)>鋅(Zn)，重金屬Cd的污染最嚴重，只有部分辣椒重金屬含量未超過國家食品衛(wèi)生標準。

根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)建議的總鉻參考攝入量分別為每人200～500 μg/d[26]，因此從健康角度出發(fā)取最小值200 μg/d，人體質(zhì)量(m)以60 kg計，則Cr專門針對敏感人群的臨時性每周人體可耐受攝入劑量(PTWI)為23.3 μg/kg·m，Cd的PTWI為6.7 μg/kg·m；Zn的PTWI為1750 μg/kg·m，且貴州按每人每周消費干辣椒47.9 g計算[27]。

PWI/μg=C×IR/m

(1)

式(1)中：PWI為每人每周重金屬攝入量(μg)；C為辣椒果實中的重金屬含量(μg/g)；IR為攝入速率(g/周)。根據(jù)公式(1)計算如圖1～2所示。

3.2 辣椒鎘累積健康風險評估

根據(jù)圖1、圖2可知，貴州居民食用辣椒的Cd的PWI在0.0031～1.1452 μg/kg·m之間，平均值為0.0872 μg/k·m，僅占Cd的PTWI的0.05%～17.09%，平均為1.30%。計算結(jié)果表明：Cd的PWI均未超過世界衛(wèi)生組織提出的專門針對敏感人群的PTWI。

圖1 3種重金屬元素的PWI值

圖2 3種重金屬元素的PTWI值

3.3 辣椒鉻累積健康風險評估

根據(jù)圖1、圖2可知，貴州居民食用辣椒的Cr的PWI在0.0011～0.7950 μg/kg·m之間，平均值為0.1024 μg/kg·m，僅占Cr的PTWI的0.005%～3.41%，平均為0.44%。計算結(jié)果表明，Cr的PWI均未超過世界衛(wèi)生組織提出的專門針對敏感人群的PTWI。

3.4 辣椒鋅累積健康風險評估

根據(jù)圖1、圖2可知，貴州居民食用辣椒的Zn的PWI在0.3430～12.9375 μg/kg·m之間，平均值為3.7410 μg/kg·m，僅占Zn的PTWI的0.02%～0.74%，平均為0.21%。計算結(jié)果表明：Zn的PWI均未超過世界衛(wèi)生組織提出的專門針對敏感人群的PTWI。

4 討論

4.1 辣椒重金屬污染評估

土壤中重金屬的來源有工礦企業(yè)產(chǎn)生、污水灌溉、農(nóng)業(yè)活動產(chǎn)生、大氣沉降及人為活動等，因此辣椒中重金屬的積累，可能土壤的背景值、土壤類型、種植方式、耕作習慣以及周圍環(huán)境等不同引起的[28]。

該調(diào)查結(jié)果表明：遵義市辣椒果實中的主要污染物是Cd，其中超標率達到73%，且含量平均值超標2.2倍，這可能與辣椒是高Cd富集的一類蔬菜有關(guān)，其次只有少部分的Cr超過《食品中污染物限量》。由于土壤中重金屬會在農(nóng)作物中有一定的積累，所以一方面可能是產(chǎn)地土壤中Cd和Cr背景值過高，及含Cd化肥和農(nóng)藥的不合理使用；另一方面可能是人類活動及周邊環(huán)境引起的。樣品中Zn均未超過國家食品中污染物限量，但是部分辣椒果實中重金屬Cd和Cr超過國家食品中污染物限量，應(yīng)該引起有關(guān)部門的重視。

4.2 辣椒重金屬的健康風險評估

由于WHO(世界衛(wèi)生組織)意識到食品安全是一個重要的公共衛(wèi)生問題，因此風險分析是保證食品安全的一種新模式，并且是制定食品安全標準和解決國際食品貿(mào)易爭端的依據(jù)[29]，由此PTWI是世界衛(wèi)生組織專門針對敏感人群的臨時性每周人體可耐受攝入劑量提出的，可對居民每周攝入的重金屬進行評價。計算結(jié)果表明：

(1)貴州居民通過辣椒每周攝入重金屬Cd的PWI在0.0031～1.1452 μg/k·m之間，而Cd的PTWI為6.7 μg/kg·m，由此可以看出Cd的PWI遠遠小于世界衛(wèi)生組織提出專門針對敏感人群的PTWI，表明通過食用含有Cd的辣椒不會對人體健康造成影響。

(2)貴州居民通過辣椒每周攝入重金屬Cr的PWI在0.0011～0.7950 μg/kg·m之間，而Cr的PTWI為23.3 μg/kg·m，由此可以看出Cr的PWI遠遠小于世界衛(wèi)生組織提出專門針對敏感人群的PTWI，表明通過食用含有Cr的辣椒不會對人體健康造成影響。

(3)貴州居民通過辣椒每周攝入重金屬Zn的PWI在0.3430～12.9375 μg/kg·m之間，而Zn的PTWI為1750 μg/kg·m，由此可以看出Zn的PWI遠遠小于世界衛(wèi)生組織提出專門針對敏感人群的PTWI，表明通過食用含有Zn的辣椒不會對人體健康造成影響。

5 結(jié)論

從大量有關(guān)土壤耕地重金屬污染與蔬菜重金屬含量及健康風險評估的調(diào)查研究中可以看出，我國的土壤耕地受重金屬的污染正在日益加劇，而土壤污染的來源也比較復雜，通過農(nóng)作物間接的危害人類健康；我國每年有因重金屬污染而導致農(nóng)作物減產(chǎn)的事件，也有因食用被重金屬污染的農(nóng)作物出現(xiàn)健康問題的案例，因此人們對食品安全問題越來越重視，所以對農(nóng)作物中的重金屬污染狀況以及對人體健康風險評價很有必要；而蔬菜作為人們?nèi)粘Ｉ畈妥郎喜豢扇鄙俚氖澄铮渲懈缓S富的維生素等多種營養(yǎng)元素，所以蔬菜的食用安全與人體健康息息相關(guān)；而辣椒屬于蔬菜中的一種，作為貴州的經(jīng)濟產(chǎn)物與特色產(chǎn)物，并且產(chǎn)量規(guī)模達全國第一，由于目前對辣椒果實重金屬污染狀況及人體健康風險評估的研究還較少，因此本通過對辣椒果實中重金屬污染狀況及人體健康風險評估為研究對象，分析了辣椒中的重金屬污染情況，對人體健康進行了評估，為貴州辣椒安全提供科學依據(jù)。本次研究結(jié)論如下。

(1)從對遵義辣椒果實重金屬污染分析來說，重金屬污染程度依次為鎘(Cd)>鉻(Cr)>鋅(Zn)，辣椒中部分樣品重金屬Cd和Cr的含量超出《食品中鎘限量衛(wèi)生準》(GB 2762—2012中重金屬的限量值，超標率分別為73%、和3.4%，其中Cd含量平均值超標2.2倍、Cr和Zn的含量平均值均未超標，且樣品中Zn含量均未超標。

(2)PTWI分析結(jié)果表明，貴州居民通過食用辣椒果實途徑周攝入重金屬Cd、Cr和Zn的量分別占其PTWI的0.05%～17.09%、0.005%～3.41%和0.02%～0.74%，因此，通過食用辣椒途徑所攝入Cd、Cr和Zn的PWI遠小于世界衛(wèi)生組織提出的專門針對敏感人群的PTWI，則通過食用含有超標重金屬Cd、Cr和Zn的辣椒不會對人體健康造成影響，但辣椒中重金屬Cd和Cr污染情況不容忽視。