廣西某市大米中鎘和鉛的含量分析及膳食風險評估

黃艷桃，唐瓊，陳劍鋒，范云燕，龐潔

南寧市疾病預防控制中心（廣西南寧 530023）

“民以食為天，食以安為先”，大米作為廣西某市居民的主要膳食，在日常飲食中占據著非常重要的角色。大米的質量安全是居民重要的健康保障之一。近年來，國家加大了對大米中重金屬污染情況的監測力度，調查顯示各地均有不同程度的Cd、Pb超標情況，大米中重金屬污染問題逐漸突出[1-2]。重金屬（Cd、Pb）經大氣、土壤、水質等環境因素進入到農作物中，并在農作物中富集，再通過食物鏈蓄積在人體里[3]，危害人民的健康。Cd對人體會產生致畸、致癌作用，被世界衛生組織列為Ⅰ類致癌物質[4]。重金屬Pb具有神經毒素，嚴重影響兒童的智力及行為發育，造成不可逆性損傷[5]。

水稻對重金屬具有較強的富集作用[6]，因此大米是居民膳食中Cd、Pb等重金屬攝入的主要來源[7-8]。隨著廣西某市工業化進程的加快，工業“三廢”的排放、生活廢物處理、過量使用農藥與肥等人為活動因素導致了食品重金屬污染加劇。張榮[9]報告指出鎘污染主要集中在湖南、浙江、廣西等南方地區。張靜等[10]在2013—2018年采集廣西南寧市1528份市售及農戶自產大米進行檢測，結果指出廣西南寧市本地自產大米普遍存在重金屬污染，尤其大米鎘污染較為嚴重，對人體健康存在慢性毒性侵害，需引起足夠重視。因此，分析2019—2022年廣西某市大米中Cd、Pb重金屬含量并進行膳食風險評估，為監測提供數據支撐，具有重要的實際意義。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 樣品來源

2019—2022年按照《國家食品污染和有害因素風險監測工作手冊》[11]中規定的采樣技術要求，采集廣西某市各城區及周邊縣區的農戶、農貿市場、批發市場、超市和生產企業等散裝和袋裝大米，共計996份樣品。大米樣品經粉碎機研磨成粉狀過篩，置于樣品袋中密封保存備用。

1.1.2 主要試劑與儀器

混合標準溶液（321 686~2 013 100 μg/mL，國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；內標溶液（110 μg/mL，GSB 04-2826-201，國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；硝酸（優級純，CWM公司）；實驗室一級水（18.25 MΩ·cm-1）。

iCAP Qc電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）儀（德國Thermoc）；MARS6微波消解儀器（美國CEM）；AG204電子分析天平（梅特勒-托利多儀器公司）；ECM EHD-24微波消解前處理加熱器（北京東航科儀儀器有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 樣品處理

稱取0.5 g左右均勻試樣置于微波消解管中，準確加入8 mL硝酸，用微波消解前處理加熱器加熱至100 ℃，預消化60 min后置于微波消解儀中，按優化好的程序進行消解樣品。待消解管冷卻后，在微波消解前處理加熱器中于140 ℃趕酸，待消解液剩余約1 mL，冷卻后定容25.00 mL，同時做樣品空白一起上機檢測。

1.2.2 測定方法

Cd、Pb的檢測方法參照《國家食品污染和有害因素風險監測工作手冊》[11]食品中多元素分析的標準操作程序電感耦合等離子體質譜法。Cd的方法檢出限（LOD）為0.003 0 mg/kg，Pb的方法檢出限（LOD）為0.004 0 mg/kg。依據GB 2762—2022《食品安全國家標準 食品中污染物限量》[12]中規定大米中Cd、Pb的限量值均為0.2 mg/kg。

1.3 評估方法

1.3.1 單因子污染指數法和內梅羅綜合污染指數法

采用單因子污染指數法和內梅羅綜合污染指數法來評估大米中的重金屬污染程度[13-15]。單因子污染指數法按式（1）計算，內梅羅綜合污染指數法按式（2）計算。

式中：Pi為單因素污染指數；Ci為樣品中重金屬濃度，mg/kg；Si為污染物評價限量值，mg；P綜為綜合污染指數；P平為平均單項污染指數；Pmax為最大單項污染指數。

表1 單因子污染指數和內梅羅綜合污染指數等級

1.3.2 目標危害系數

重金屬對人體的危害是多種重金屬綜合作用的結果，故采用總目標危害系數（TTHQ）評價通過食用大米的Cd、Pb的復合膳食攝入風險。TTHQ是單一重金屬膳食風險目標危害系數（THQ）的總和。它們的計算公式見表2[16-17]。若THQ、TTHQ大于1，說明相關暴露人群有膳食攝入風險，值越大，風險越大。

表2 目標危害系數的公式和相關參數

1.4 數據處理

試驗數據應用Microsoft Excel 2016和SPSS 22.0進行分析處理。依據WHO的推薦，對小于檢出限（limit of detection，LOD）的數據采用1/2 LOD進行統計[20]。大米中Cd、Pb超標率的比較使用χ2檢驗，當P＜0.05，其差異具有統計學意義。

2 結果與分析

2.1 大米中鎘和鉛的含量檢測結果

此研究采用ICP-MS測定了996份大米中Cd和Pb的含量，結果見表3。在996份大米樣品中，鎘總體含量范圍為DN（＜檢出限）~1.93 mg/kg，中位數為0.065~0.139 mg/kg，平均值為0.081~0.191 mg/kg。縣區大米鎘檢出量整體高于城區。在縣區中，縣區1、縣區2、縣級A市、縣區3、縣區4大米中鎘平均值都在0.150 mg/kg以上，以縣區1的檢出量最高（含量范圍DN~1.93 mg/kg，平均值為0.191 mg/kg），最大檢出結果高于限值9.65倍。在城區中，以城區5的平均值0.134 mg/kg和中位值0.119最高，但是檢出結果最高值0.788 mg/kg是在城區4，為限值的3.94倍。

表3 2019—2022年廣西某市大米中Cd和Pb的含量分析 單位：mg/kg

大米中鉛總體含量范圍為DN~3.25 mg/kg，中位數為0.002~0.029 mg/kg，平均值為0.012~0.148 mg/kg。從中位數來看，城區跟縣區沒有差別，但是從含量范圍和平均值分析，城區6和城區9明顯高于其他地區，含量范圍分別為ND~1.71 mg/kg和ND~3.25 mg/kg，其中最高值為限值的16.25倍，平均值分別為0.148 mg/kg和0.124 mg/kg。根據對廣西某市不同地區大米中Cd和Pb的結果分析，Cd和Pb存在地域差異，Cd污染主要在縣區，而Pb污染主要在城區，這可能跟當地的農畜業、工業等的發展相關。

2.2 廣西某市不同地區大米中Cd和Pb超標情況

此研究共檢測996份大米，鎘和鉛的總檢出率分別為96.4%（960/996）和62.1%（619/996），總超標率分別為18.3%（182/996）和3.31%（33/996）。其中鎘檢出率均超過85%（87.6%~100%），鉛的檢出率在48.4%~83.1%范圍內。鎘超標率均超過20.0%的是縣區2＞縣區3＞縣區4＞縣級A市＞城區10＞縣區1，最高的縣區2為35.0%（37/77），其他的城區均低于20%。鉛超標率由大到小是城區6＞城區9＞城區7，分別是15.4%（10/65），12.8%（9/70）和7.7%（5/65），其他地區均低于5.0%。廣西某市各地區大米中鎘、鉛超標率差異均有統計學意義（P＜0.05），見表3。

從采樣地域分析，廣西某市超標大米90%以上均采自當地農戶，4個縣區鎘超標率顯著高于其他城區，而鉛的超標率是部分城區高于縣區。來源于各城區和縣區的大米超標率有顯著性差異。

表4 2019—2022年廣西某市不同地區大米中Cd和Pb超標情況

表4

2.3 大米中Cd和Pb污染評價情況

研究采用單項污染指數法和內梅羅綜合污染指數法對大米中的鎘、鉛污染情況進行評估，結果見表5。廣西某市各城區及縣大米中的鎘、鉛單項污染指數均低于1.0，但是縣區1、縣區2、縣級A市、縣區3、縣區4的鎘單項污染指數及城區6的鉛單項污染指數都在0.7以上，處于警戒線。鎘單項污染指數平均值從高到低依次為縣區1＞縣區3＞縣區2＞縣級A市＞縣區4。內梅羅綜合污染指數均在0.7以上的是城區6（0.70）、縣區1（0.78）、縣區2（0.74）、縣區3（0.76），這表明這幾個地區的大米處于警戒線污染水平。除了城區6，廣西某市大米受Pb污染較輕。

表5 2019—2022年廣西某市大米中Cd和Pb的污染狀況

2.4 大米中Cd和Pb的健康風險評估

為綜合評價大米中鎘、鉛的膳食安全，采用THQ/TTHQ法對廣西某市各地區大米中鎘、鉛進行健康風險評估，結果見表6。結果顯示，18歲以上人群的TTHQ值在0.37~0.89之間，均小于1.0，表明該類人群食用大米暴露于Cd、Pb所造成的健康風險處于可接受范圍內。6~17歲人群TTHQ在0.46~1.11之間，其中縣區1、縣區2、縣區3的6~17歲人群TTHQ值超過1，略超出可接受范圍。廣西某市6~17歲人群經食用大米暴露于Cd的健康風險高于18歲及以上人群。

表6 廣西某市不同地區人群膳食中 Cd和Pb暴露的健康風險

3 討論

2019—2022年在廣西某市15個轄區采集的996份大米中Cd、Pb總體檢出率為96.4%和62.1%，其中六個縣區的Cd超標率較高（20.7%~35.0%之間），與2014—2018年[10]廣西南寧市大米中的Cd超標率相比，城區10與縣區4的超標率有所下降，但是縣區2、縣級A市、縣區3、縣區1略有升高。此次調查廣西某市大米中Cd、Pb總超標率為18.3%和3.31%，相比于來賓市（13.71%）[21]、柳州市（18.0%）[22]、桂林市（10.38%）[23]、河池市（20.0%）[24]等轄市大米Cd超標率，廣西某市Cd超標率處于廣西中高污染水平。施姜丹等[25]對全國范圍內大米中重金屬含量進行檢索和統計，結果指出全國大米中Cd、Pb超標率分別為17.57%和14.49%，Cd超標點位集中在湖南、廣西、貴州，Pb超標的點位大多集中在湖南、貴州。綜合比較廣西某市大米中已受到Cd污染，不同地區污染情況有顯著性差異，縣區鎘污染情況較城區中，應引起重視。

目標危害系數風險評估結果顯示，對于成年人群，大米中單個重金屬元素的THQ值和TTHQ值均小于1，表明這2種重金屬對人的健康風險較低，不會對人體健康造成威脅。但是對于兒童人群，縣區1、縣區2、縣區3大米的THQ值和TTHQ值均大于1，可對他們產生潛在不良健康影響。膳食中的重金屬污染對兒童的不良健康影響高于對成年人的影響，因此重金屬對兒童的不良健康效應引起重視。

水稻對重金屬具有很強的富集能力，土壤污染成為大米重金屬污染的重要原因之一。有相關報道，土壤重金屬污染與地質背景有關。吳含志等[27]研究指出，橫州Cd高值區土壤的富集累積是由地質背景引的，Cd元素含量主要來源為母巖風化，其次為生物地球化學富集和酸堿度的影響。此研究在縣級A市采集的超標大米多數來自上述文獻Cd高值區即泥盆系和石灰系碳酸鹽巖巖溶區。產品原料產地大量使用含有鉛、鎘等的農藥和化肥也是導致土壤受污染的原因之一。近年來，縣級A市、城區10大力發展特色種植產業，如縣級A市的茶葉、沃柑、砂糖橘，城區10的東南亞特色水果種植基地等。黃春麗[28]研究指出縣區2農村環境土壤大部分村中（80%）鎘污染嚴重，污染來源于農村大量使用的化肥、農藥、有機肥及地膜等。隨著工農業高速發展，“三廢”排放導致了大氣、水體、土壤等大米產地環境污染。如縣區3超標大米采集于思隴鎮、新橋鎮等新橋河（又名沙江）流經的城鎮，這些地區曾受沙江沿岸制革業的廢水污染導致土壤鎘污染。

針對廣西某市大米中的重金屬污染，應更加全面和深入地系統性研究大米中重金屬污染現狀、污染來源、積累分布規律、健康風險評價等方面問題，切實保護消費者的身體健康安全。

4 結論

研究2019—2022年廣西某市大米中的鎘、鉛重金屬污染狀況，結果表明廣西某市大米中重金屬污染狀況不容樂觀，改善導致大米受污染的土壤和大氣等種植環境質量任務艱巨。隨著《廣西某市土壤污染防治“十四五”規劃》的提出，表明廣西某市治理土壤重金屬污染的決心。此次調查可為評估廣西某市治理土壤重金屬的狀況，提供有力的數據支持。大米作為廣西某市居民的主要膳食組成，是人群攝入重金屬的主要途徑之一。另外重金屬還通過水產品、蔬菜、肉類的攝入進入到人體，下一步將這些風險因素加入一起研究，才能更全面評估重金屬對人體的潛在健康風險。