黄芪中5种常见重金属所引起的健康风险*

田 瑞，锁忠伏，马忠英，马铭琦，李家兴，朱美霖（.宁夏医科大学临床医学院，宁夏银川750004；2.宁夏医科大学基础医学院，宁夏银川750004）

黄芪为豆科黄芪属植物，主要入药成分为干燥根，产于内蒙古、宁夏、山西、甘肃、黑龙江等地。黄芪是重要的传统中药材，有增强机体免疫功能、保肝、利尿、抗衰老、抗应激、降压和较广泛的抗菌作用[1]。但由于长期的大量采挖，近年来，野生黄芪的数量急剧减少，有趋于绝灭的危险。目前，黄芪为国家三级保护植物。黄芩在人工种植的过程中，添加的农药化肥等含有重金属，因此，了解黄芪中重金属的污染状况，以及服用黄芪所产生的基于重金属污染的健康风险，对黄芪的长期服用者具有非常重要的意义。

1 资料与方法

1.1 数据来源 运用计算机在国内外数据库中进行检索，检索时间截至2018年，中文检索以“黄芪+化学污染”“黄芪+重金属”“黄芪+无机元素”“黄芪+微量元素”“黄芪+砷（As）”“黄芪+镉（Cd）”“黄芪 铅（Pb）”“黄芪+铜（Cu）”作为关键词进行搜索，得到文献51篇；以中文检索关键词相应的英文检索关键词在外文数据库搜索，得到文献15篇。由2位研究成员对文献进行整理、归纳，首先对文章题目及摘要是否符合标准进行判断，对不确定的文献通过阅读全文后进行判断；然后交叉核对判断结果；最后对于有分歧的文献与第3位研究者进行讨论并决定。最终筛选出符合标准的中文文献14篇，英文文献3篇，应用SPSS20.0统计软件进行极端值分析，剔除Z分数大于3或小于-3的数据，最终得到 5 种重金属（Cu、As、Cd、Hg和 Pb）在黄芪中的浓度样本数分别为 58、30、44、27、45 个，数据量可以进行进一步计算。

1.2 方法

1.2.1 重金属超标率计算 中国药用植物及制剂外经贸绿色行业标准（WM∕T2-2004）Cu、As、Cd、Hg和 Pb 的限量标准为分别 20.0、2.0、0.3、0.2、5.0 mg∕kg[2]。超标样本数与总样本数的比值即为超标率。

1.2.2 健康风险评估

1.2.2.1 暴露评估 黄芪通过口服发挥药效作用，因此黄芪中重金属也是经口对人健康产生危害，不同重金属产生的危害种类不同。所研究的5种重金属，As元素可以产生致癌风险（即对机体能产生致癌效应），5种重金属均能产生非致癌风险（即对机体产生的其他危害的风险）。2种风险的暴露量计算有所不同，公式如（1）、（2）所示[3-4]：

其中EXPO非致癌和EXPO致癌-As分别代表非致癌重金属的暴露量和致癌金属As的暴露量；C代表重金属的浓度（mg∕kg）；DI代表黄芪每天的摄入量（g），《中华人民共和国药典2010版》规定黄芪的日摄入量在9～30 g最佳，取最大值30 g进行暴露评价；EF为黄芪的暴露频率（d）；ED为黄芪暴露年限（年）；AT为平均暴露时间（ED×365）；LT 为人的平均寿命（设为 70×365 d）；BW为体重（成年人的平均体重设为70 kg）。

1.2.2.2 风险表征 非致癌风险一般采用危害商数法（HQ）进行表征，即暴露量与非致癌重金属参考剂量（RFD）的比值，如公式（3）[4]所示，美国环保署（USEPA）规定 Cu、As、Cd、Hg和 Pb的参考剂量分别为分别40.0、1.0、0.3、0.7、3.8 μg∕（kg·d）[5]，如果同时有多种非致癌重金属暴露，则可以用危害指数法（HI）进行计算，如公式（4）[6]所示，当HQ或HI大于1时，代表所研究重金属具有非致癌风险，HQ或HI小于1时，表明重金属无非致癌风险。

经口暴露的As元素还可产生致癌风险，计算公式如（5）[6]所示。其中，SF为斜率因子，USEPA 规定As的SF为1.5 mg∕（kg·d）[7]。

1.2.3 限量浓度推定 WHO制定的《药用植物质量控制方法》中，规定来源于药用植物的重金属等有害物质含量应不超过该物质总摄入量的1%[8]。因此，5种非致癌重金属Cu、As、Cd、Hg和Pb来源于黄芪的量不超过4.000、0.010、0.003、0.007、0.038 mg∕kg。根据健康风险理论，非致癌重金属的暴露量小于来源于黄芪中重金属的暴露量时所得到的黄芪中的浓度即为安全限量浓度；致癌金属As的风险小于1×10-5（WHO建议的基本无风险数值）时所得到的黄芪中As的浓度。

2 结 果

2.1 黄芪中重金属污染现状 黄芪中Cu、As、Cd、Hg和 Pb 的平均浓度为 8.20、0.86、0.16、0.04、1.58 mg∕kg，与中国行业标准相比较，上述5种重金属的超标率分别为 8.6%、10.0%、11.4%、0、4.4%。从超标率可以看出，As和Cd的超标率相对较高。见表1。

表1 黄芪中Cd、Cu、Pb、As及Hg的含量及超标率

2.2 暴露风险评估 利用公式（1）计算得到非致癌重金属 Cu、As、Cd、Hg 和 Pb 的暴露量分别为 0.009 6、0.001 0、0.000 2、0.000 0、0.001 9 μg∕（kg·d），利用公式（2）计算得到致癌重金属As的暴露量为0.000 0 μg∕（kg·d）。见表2。

表2 非致癌及致癌风险评估中各参数的确定及暴露结果

2.3 风险表征

2.3.1 非致癌风险 Cu、As、Cd、Hg和 Pb的 HQ分别为 0.004 8、0.020 0、0.013 0、0.001 4、0.009 7，每种重金属的HQ值均小于1，因此，每种重金属均不产生非致癌风险。5种重金属共同暴露的HI为0.049，也远远小于1，因此，5种重金属共同暴露也不会产生非致癌风险。

2.3.2 致癌风险 As元素经口暴露还会产生致癌风险，根据公式（5）计算得到致癌风险R为4.3×10-6，该风险值大于USEPA所建议的1×10-6，但是小于WHO的建议值1×10-5。因此黄芪中As元素会产生高于USEPA建议的致癌风险。建议在人工种植时，要尽量控制黄芪中As元素的含量。

2.3.3 限量浓度 经计算，非致癌重金属Cu、As、Cd、Hg和 Pb的限量浓度分别为 17.03、0.43、0.13、0.30、1.62 mg∕kg，即当黄芪中5种重金属的浓度分别小于上述浓度时不会产生非致癌风险，Cu、As、Cd、Pb的限量浓度均严格于现行浓度标准；致癌重金属As的限量浓度为2.0 mg∕kg时，不会产生高于WHO建议的致癌风险。

3 讨 论

重金属的超标率与非致癌风险的大小并无直接的相关性，Cd超标率为最高，但是产生的非致癌风险并不是最高，此结论与以往研究相吻合[9]。重金属的非健康风险的大小除了与日摄入量，摄入频率，摄入时间等因素相关，还与无非致癌风险的RfD有很大相关性。因此，在判断中药材中重金属的健康危害时，不应简单地通过超标率进行推测。

USEPA建议无致癌风险上限为1×10-6，其主要针对发达国家，WHO的建议值为1×10-5，主要针对发展中国家[10]，因此，本研究以WHO的建议值反推出致癌重金属As的限量浓度为2 mg∕kg，其结果与现行As限量标准相吻合。但是在非致癌风险中，反推出As的限量浓度为0.43 mg∕kg。因此，为了使As既不产生非致癌风险又不产生高于建议值的致癌风险，As的浓度应小于0.43 mg∕kg。但是该浓度较难以达到（本研究中31个样本中只有17个达标），但是为了人体的健康，应尽量向这样的低浓度标准靠近。

综上所述，黄芪中5种常见重金属的含量均较低，最高超标元素为Cd（11.4%），按照《中华人民共和国药典》规定摄入黄芪，5种重金属不会产生非致癌风险，但是As元素会产生大于USEPA规定的致癌风险。因此，建议种植黄芪的过程中，应严格控制As元素的含量。