黑龍江省東部地區大米中汞、鎘、鉛、鉻、砷含量調查及健康風險評估

袁曼玉，張曉麗，繆明霞，崔瀛月，金彩鳳，張雪梅

（1.佳木斯大學公共衛生學院，佳木斯 154007；2.佳木斯市疾病預防控制中心，佳木斯 154007）

重金屬主要包括汞（Hg）、鎘（Cd）、鉛（Pb）、鉻（Cr），以及類金屬砷（As）等元素。其中，Pb、As 主要來源于采礦冶煉和農業活動；Cd 主要來源于農業活動；Cr 主要來源于自然源[1]；Hg 主要來源于工業生產中化石燃料及生物質燃燒[2]。Cd、As 可引發癌癥；Hg、Pb 可對消化系統、神經系統、血液系統等造成嚴重損害；三價鉻（Cr3+）是一種人體必需的微量元素，而六價鉻（Cr6+）有劇毒，是人類致癌物。

國以民為本，民以食為天。大米作為我國65%的人口的主食[3]，其安全性與消費者的健康息息相關。因此，調查大米中重金屬含量并評估經膳食途徑攝入對人體的健康風險，具有十分重要的意義。黑龍江因其得天獨厚的地理環境和氣候條件，成為我國優質大米的主產區，其產出的大米顆粒飽滿、香氣濃郁、營養豐富，深受全國人民的喜愛。本研究對黑龍江省東部地區大米中汞、鎘、鉛、鉻、砷的含量進行檢測，分析大米受重金屬污染水平并對當地居民攝入的健康風險進行評估，旨在為黑龍江省東部地區大米的食用安全性提供依據。

1 材料和方法

1.1 樣品采集與處理

2022 年5 月至6 月從黑龍江省東部地區采集大米樣品共230 份，其中佳木斯市110 份，伊春市、七臺河市、鶴崗市和雙鴨山市各30 份。在種植環節（村民家）、收購環節（米業有限公司）、流通環節（商超、農貿市場、網店）采取隨機取樣的方法采集大米，并分別裝入有編號的樣品袋中保存，防止交叉污染。

1.2 主要試劑與儀器

硝酸（優純級，美國 J.T.Baker 有限公司）；Hg、Cd、Pb、Cr、As（1.00 mg/mL 標準溶液，國家有色金屬及電子材料分析測試中心）。

NexION350D 電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）（美國鉑金埃爾默科技有限公司）、ETHOS UP 微波消解儀（邁爾斯通科技有限公司）、VB24 UP 趕酸儀（萊伯泰科公司）、Advantage A10 超純水機（默克密理博實驗室設備有限公司）、BSA224S-CW 電子天平（賽多利斯科學儀器有限公司）。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品處理與測定

將樣品粉碎，準確稱取0.5 g 于潔凈的聚四氟乙烯微波消解管中，加入6 ml 的硝酸（69%～70%優級純）和1 ml 過氧化氫，同時做平行樣品、空白樣品及樣品加標回收率試驗。加蓋放置1 h，旋緊管蓋，微波消解儀消解（120℃，升溫5 min，恒溫5 min；160℃，升溫5 min，恒溫10 min；190℃，升溫5 min，恒溫20 min），結束消解。冷卻后取出，緩慢打開管蓋排氣，用少量超純水沖洗消解管內壁3 次，每沖洗一次將溶液轉移至14 ml 容量瓶中，并用超純水定容至14 ml 混勻。全程在通風櫥內操作，過0.45 um 針頭式過濾器后用電感耦合等離子體質譜聯用儀（ICP-MS）測定溶液中重金屬元素濃度。本實驗每批處理樣品均采用試劑空白、樣品空白、平行樣品、樣品加標回收等方法進行質量控制，要求控制平行樣品的標準偏差10%以內，同時做精密度測試，樣品加標回收要求控制在80%～120%，保證實驗數據的準確性。

1.3.2 大米重金屬污染評價方法

依據 GB 2762—2022《食品安全國家標準 食品中污染物限量》[4]規定的限量值評價大米中汞、鎘、鉛、鉻和無機砷檢測結果是否超過國家限量標準，此標準限量值分別為0.02 mg/kg、0.2 mg/kg、0.2 mg/kg、1 mg/kg 和0.2 mg/kg。總砷依照NY 861—2004《糧食（含谷物、豆類、薯類）及制品中鉛、鉻、鎘、汞、硒、砷、銅、鋅等八種元素限量》[5]規定的限量值0.7 mg/kg 進行評價。需要說明的是，對于大米中砷進行檢測時，先測定其總砷，當總砷含量不超過無機砷限量值時，可判定符合限量要求而不必測定無機砷；否則，需測定無機砷含量再作判定。

本研究采用單因子污染指數法、內梅羅綜合污染指數法對黑龍江省東部地區大米進行重金屬污染水平的評價。

（1）單因子污染指數計算公式[6]為：

式中：Pi為大米中重金屬i 的單項污染指數；Ci為大米中重金屬i 的實測含量平均值，單位為mg/kg；Si為重金屬i 的限量值，單位為mg/kg。當Pi≤0.6 時，為一級水平，說明有污染物殘留，污染物含量接近或高于背景值；0.6 ＜Pi≤1.0，為二級水平，說明污染物殘留較多；Pi≥1.0，為三級水平，說明污染物含量超過食品安全國家標準，品質下降，影響食用。

（2）內梅羅綜合污染指數法計算公式[7]為：

式中：P綜為重金屬綜合污染指數；Piave為大米中各重金屬單因子污染指數的平均值；Pimax為大米中各重金屬單因子污染指數中最大值。當P綜≤0.7 時，等級為安全，清潔水平；當0.7 ＜P綜≤1 時，等級為警戒，尚清潔；當1 ＜P綜≤2 時，等級為輕度污染，開始受污染；當2 ＜P綜≤3 時，等級為中度污染，污染比較明顯；當P綜＞3 時，等級為重度污染，污染已十分嚴重。

1.3.3 健康風險評估方法

本研究采用美國國家環境保護局（USEPA）建立的目標危害系數（THQ）法，評估通過食用大米攝入重金屬的健康風險。THQ ＜1 說明暴露人群沒有明顯健康風險，反之則存在健康風險。THQ計算公式[8]為：

式中：EF為暴露頻率，單位為d/年，取值365；ED為暴露時間，單位為年，取值70；FIR為食物攝入量，單位為g/d，取值為214（成人人均大米攝入量）；C 為大米中重金屬含量（取實測數據的平均值），單位為mg/kg；RFD為參比劑量，單位為mg/(kg·d)，取值為（Hg：0.0005；Cd：0.001；Pb：0.0035；Cr：0.003；As：0.0003）；WAB為平均體重，單位為kg，取值為60；TA為非癌癥性暴露的平均時間單位為d，取值為（365*70=25550）。

由于重金屬污染引起的人體損害主要是幾種重金屬的協同作用，因此采用重金屬的總目標危害系數（TTHQ）來評估健康風險更為合適，其計算公式[9]為：

式中：TTHQ為重金屬總目標危害系數；THQi為第i種重金屬的目標危害系數。TTHQ≤1 時表示長期食用該食品對健康無明顯不良影響；TTHQ＞1 時表示長期食用該食品可能對健康有不良影響；TTHQ＞10 時表明該食物存在慢性毒性作用。

1.4 數據處理與統計分析

依照世界衛生組織基于全球環境檢測規劃/食品-歐洲（GEMS/FOOD-EURO）第二次會議——“食品低水平污染的可信評價”提出的數據處理指南[10-11]，當未檢出數據的比例高于60%時，所有未檢出數據用檢出限（Limit of Detection，LOD）替代；當未檢出數據的比例小于等于 60%時，所有未檢出數據用1/2 LOD 替代。本研究采用Excel 2019 和SPSS 23.0 進行數據錄入和分析。

2 結果與分析

2.1 大米中重金屬含量整體情況

黑龍江省東部地區大米中重金屬含量的檢測結果，如表1 所示。汞、鎘、鉛、鉻、砷的檢出率分別為0%、12.6%、35.2%、89.6%、100%。整體而言，大米中五種重金屬的含量均處于較低水平。其中，所有樣本中均未檢出汞；鶴崗的大米未檢出鎘，其他地區的大米中鎘的含量均低于國家限量標準（0.2 mg/kg）；所有地區的大米都有檢測出鉛和鉻，但含量均低于國家限量標準（分別為0.2 mg/kg 和1 mg/kg）；所有樣本中均檢出砷，其總砷水平均符合限量要求（0.7 mg/kg），但由于鶴崗的4 份大米和佳木斯的9 份大米測定出的總砷含量超過了無機砷限量值（0.2 mg/kg），故對其追加進行無機砷的測定，結果顯示無機砷含量均低于國家限量標準（0.2 mg/kg）。可見，大米中汞、鎘、鉛、鉻、砷的含量均未超標，大米樣品合格率達到100%。

表1 黑龍江省東部地區大米中重金屬含量檢測結果

2.2 大米中重金屬污染狀況評價

黑龍江省東部五個城市的大米中汞、鎘、鉛、鉻、砷（以總砷計）的單項污染指數均遠小于0.6，說明有污染物殘留，但污染物含量接近或略高于背景值，屬于一級大米。其中，鶴崗和佳木斯的大米一級品率99.13%、雙鴨山、七臺河、伊春的大米一級品率100%。內梅羅綜合污染指數均小于0.7，綜合評價為安全，五個城市都處于總體安全范圍。大米中重金屬污染程度的評價結果，詳見表2。

表2 黑龍江省東部地區大米中重金屬污染程度評價結果

2.3 經大米途徑攝入重金屬的健康風險評估

針對檢出的鎘、鉛、鉻、砷這四種重金屬，分別計算其THQ 值，并按THQ 值的大小進行排列：砷（以總砷計，1.610）＞鉻（0.029）＞鎘（0.026）＞鉛（0.007）。這意味著鉛對暴露人群產生危害的風險最小，砷對暴露人群產生危害的風險最大。同時，砷的THQ 值大于1，說明經大米途徑攝入的砷對當地居民的身體健康可能產生危害，即存在一定的健康風險。黑龍江省東部地區大米整體的TTHQ 值為1.671，其中鶴崗、雙鴨山、七臺河、伊春和佳木斯的大米的TTHQ 值分別為2.023、1.674、1.443、1.312 和1.727。TTHQ 值大于1 但小于10，表明長期食用該大米可能對健康有不良影響。

3 討論與結論

本研究對2022 年5 月至6 月從黑龍江省東部地區鶴崗、雙鴨山、七臺河、伊春和佳木斯采集到的230 份大米中的重金屬汞、鎘、鉛、鉻、砷進行檢測。結果顯示，所有大米樣品中均未檢出汞，鶴崗市的大米中未檢出鎘；大米中的鎘、鉛、鉻和砷的平均含量分別為0.0073 mg/kg（除未檢出鎘的鶴崗市大米外）、0.0066 mg/kg、0.024 mg/kg 和0.135 mg/kg；大米中的五種重金屬含量均未超過國家限量標準；大米樣品合格率達到100%。這可能與黑龍江省東部地區工業化程度較低、土壤自然環境沒有被破壞或破壞程度較輕有關。當然，除了先天優勢，好大米也離不開后期把關，相關部門協力合作、監管到位，有力保證了大米的質量和安全。

經評估發現，此次調查的黑龍江省東部地區大米汞、鎘、鉛、鉻、砷 5 種重金屬的單因子污染指數都遠遠小于0.6（汞的單因子污染指數為0），且各地綜合污染指數均小于0.7，表明該地區大米總體處于安全級別；鎘、鉛、鉻的THQ 值都遠小于1（汞未檢出，無需計算其THQ 值），意味著對暴露人群沒有明顯健康風險，僅有砷的THQ 值大于1，表明經大米途徑攝入的砷對暴露人群存在一定的健康風險；黑龍江省東部地區大米總目標危害系數TTHQ 為1.671，且五個城市的大米的TTHQ 值都大于1，特別是鶴崗的大米最高，達到了2.023，表明長期食用該地區的大米可能會對當地居民的身體健康有不良影響。綜合而言，黑龍江省東部地區大米中重金屬的污染情況較輕微，對人體健康的風險處于較低水平。

4 結束語

綜上所述，黑龍江省東部地區大米總體處于安全級別，但因重金屬砷的目標危害系數THQ 值大于1，故應對其加強監測，確保沒有砷超標大米進入市場，保障消費者身體健康和生命安全。需要注意的是，本研究只調查經大米途徑攝入的重金屬，而日常飲食中肉類、蔬菜、水果等攝入的重金屬并未涵蓋在內，導致可能會低估重金屬對人體的潛在健康風險。同時，重金屬還可經由呼吸道、皮膚接觸等途徑侵入人體，因此應綜合考量并評估重金屬的污染情況及其對人體健康的風險。