贵阳花溪农贸市场食用鱼类重金属含量及健康风险评价

徐承香, 王登会, 张思强, 晏翰林

贵阳花溪农贸市场食用鱼类重金属含量及健康风险评价

徐承香, 王登会, 张思强, 晏翰林

贵州师范大学生命科学学院, 贵阳 550025

为了解贵阳花溪农贸市场日常消费鱼类重金属污染水平及健康风险, 测定了黄颡鱼、草鱼和鲫的重金属含量, 并采用单因子污染指数法、综合污染指数法和目标危害系数法对其进行污染评价。结果表明, 3种鱼体中Zn、Cu、As、Cr、Cd、Pb和Hg的平均含量依次为102.681、16.767、0.614、0.604、0.221、0.157、0.154 mg·kg–1, 与国家标准相比, Cr、As、Zn出现超标, 其中, 黄颡鱼中As 的超标率最高, 为100%, Cr的超标率为44.4%, 鲫中Zn的超标率为62.5%。总体上看, 肝脏、鳃等内脏组织中的重金属含量高于肌肉。Pearson相关性表明, 鱼体As与体重呈显著负相关, 相关系数为-0.267。污染评价表明, Zn、As、Cd总体污染程度较高，部分处于中污染或重污染水平。肌肉中综合污染指数为黄颡鱼(3.21)>鲫(0.86)>草鱼(0.40), 分别达重污染、无污染、无污染水平。黄颡鱼的单一重金属As风险(THQ)和重金属复合风险()在成人和儿童均大于1, 鲫的在儿童大于1, 儿童的和均高于成人。说明花溪农贸市场黄颡鱼、鲫存在一定食用安全隐患, 应该给予一定的管控, 尤其是黄颡鱼应重点管控, 此外, 儿童通过食用鱼而引起的健康危害或风险高于成人。

鱼; 重金属; 健康风险评价; 农贸市场; 花溪

0 前言

重金属是一类具累积效应、难分解且毒性较强甚至致癌的环境污染物, 可在水生生物体内经富集作用而蓄积、放大, 进而通过食物链危及人体健康[1]。如Hg对肾脏有毒害作用, 并能引起慢性中毒, Pb对肾脏和肝脏有损害作用, As也能引起神经系统疾病等[2]。故对鱼类重金属污染的研究具有重要的现实意义。

关于鱼类重金属的相关研究国内外均有大量报道, 国外有关于鱼类种间重金属蓄积能力的比较[3], 各组织间重金属浓度的比较[4], 鱼类重金属含量及污染评价[5-7]。国内也有许多对不同水域中鱼类重金属污染的研究, 如张小磊等[8]研究了郑州沿黄地区养殖鱼类中重金属污染水平及其存在的健康风险; 王俊能等[9]对广西刁江野生鱼类的重金属积累及健康风险进行了评估。此外, 国内对市场市售的鱼类重金属污染及风险评价也有报道, 如刘平等[10]对北京市农贸市场 4 种居民日常消费鱼类的重金属污染水平及其暴露风险进行了研究, 盛蒂等[11]对安徽蚌埠市场食用鱼重金属含量及安全性评价进行了研究; 沈梦楠等[12]对长春市水产批发市场及超市的鱼类重金属含量及健康风险评价进行了研究。但有关贵州省贵阳市花溪区农贸市场鱼类重金属含量及健康风险的研究未见报道。因此本研究对贵阳市花溪区农贸市场3种常见食用鱼类重金属含量特征进行分析, 并采用USEPA推荐的目标危害系数法（the target hazard quotient, THQ）评估重金属对暴露人群的健康风险, 旨在引导当地居民合理选用鱼类产品, 为居民摄食市场鱼类健康安全提供科学保障。

1 材料与方法

1.1 样品采集

2018年10月和12月, 前往花溪中心农贸市场、花溪徐家冲农贸市场、花溪吉林村农贸市场采集居民常食用的黄颡鱼()、草鱼()和鲫()3种鱼类。采集样品时, 记录鱼的产地等信息。样品采集后, 放入冷藏箱内运回实验室, 并测定鱼类体重和体长等形态参数(见表1), 于-20℃冰箱冷冻保存备用。

1.2 样品处理及其重金属含量测定

分别取鱼体鳃、肌肉、肝脏组织。测定前将各样品于室温下解冻, 去离子水冲洗晾干, 于160℃烘箱烘干, 研磨成粉末, 于密封袋保存待测。待测样品用HNO3-HClO4(4:1 v/v) 混合液消解, 后于室温内自然冷却, 再用超纯水定容, 摇匀待测。HNO3和HClO4均为优级纯。每个样品设3个平行样, 平行样的结果误差控制在10%以内。

AA800原子吸收光谱仪测定Cd、Pb、Cu、Cr、Zn、Ni, AF-640原子荧光光谱仪测定As和Hg, 测定在中国科学院地球化学研究所检测。

1.3 重金属污染评价

本研究选择单因子污染指数法和综合污染指数法[13]对鱼体内重金属污染程度进行评价, 具体见公式(1)—(2)。

表1 花溪农贸市场3种鱼的采样信息

单因子污染指数法:

式中,P为重金属的单项污染指数;C为重金属含量实测值(mg·kg-1);S为重金属含量标准值(mg·kg-1)。根据卫生部等颁布的国家标准《GB2762-2005食品中污染物限量》[14]、农业部颁布的行业标准《NY5073-2006无公害食品水产品中有毒有害物质限量》[15], 查得Cr、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb的标准极限分别为2、50、50、0.5、0.1、0.5、0.5mg·kg-1。评价标准:P≤0.2 时, 为无污染; 0.2<P≤0. 6 时, 为轻度污染; 0. 6<P≤1.0时, 为中度污染;P>1. 0 时, 为重度污染。

综合污染指数法:

1.4 重金属健康风险评价

采用目标危害系数法(THQ) 评估重金属暴露的健康风险[8,16], 见公式(3)—(4):

单一重金属风险计算公式:

多种重金属复合风险计算公式:

式中,E为接触频率(365 d·a-1); E为平均寿命(70 a); F为消化食物的比率(g·person-1·d–1);为食物中重金属的含量水平(mg·kg-1);R为参比剂量(mg·kg-1·d-1);W为人体平均体重(kg);T为平均接触时间(=E×E)。

由数据资料查阅到Cr、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb 的R值分别为1.5、0.04、0.3、0.0003、0.001、0.0005、0.004 mg·kg-1·d-1[8,16]。结合贵州省居民的实际情况, 对部分参数进行了相应修正, 其中, 平均寿命为71.10 a[17]; 成人平均体重56 kg[18], 7岁儿童人均体重22.9 kg[19]; 成人平均每人每天摄入水产品24 g[9], 儿童平均每人每天摄入水产品15 g[11]。

当值<1 时, 表明暴露人群无明显健康风险; 当值>1 时, 表明暴露人群存在健康风险。

1.5 数据统计与分析

鱼类重金属含量等数据均用Excel2010处理, 数据用平均值±标准差(mean±SD)表示; 运用SPSS25.0进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 鱼类中重金属含量特征

2.1.1 鱼类中重金属总体含量特征

在所有检测样品中, Cu、Zn、Cr、Hg的检出率均为100%, As、Cd、Pb的检出率分别为96.7%、98.3%、96.7%, 测定结果见表2。整体上看, Cr、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb的含量范围分别为0.058—6.969mg·kg-1、0.901—346.266 mg·kg-1、24.102—393.874 mg·kg-1、nd—3.553 mg·kg-1、nd—4.534 mg·kg-1、0.018—1.126 mg·kg-1、nd—0.840mg·kg-1。其均值大小为: Zn>Cu>As>Cr>Cd>Pb>Hg。根据农业部颁布的行业标准(NY5073-2006), 取鱼的肌肉组织，与相关的食品安全标准的限量值[14-15]相比, Cr、As、Zn出现超标, 其中, 黄颡鱼中As 的超标率最高, 为100%, Cr的超标率为44.4%, 鲫中Zn的超标率为62.5%。

2.1.2 鱼类中不同组织重金属含量特征

同一金属在同种鱼体不同的组织器官中的含量不同, 如在鲫中, 重金属Cr表现为肝脏(0.829mg·kg-1)> 鳃(0.359 mg·kg-1)>肌肉(0.103 mg·kg-1), 重金属Cd也表现为肝脏(0.114 mg·kg-1)>鳃(0.013 mg·kg-1)>肌肉(0.003 mg·kg-1)(表2)。从总体平均含量看(图1): 除As和Hg外, 其余5种重金属平均含量均表现为在肝脏、鳃等内脏组织较高, 肌肉较低。

2.2 鱼类重金属与种类、体重和体长的关系

花溪农贸市场3种常见食用鱼类重金属的累积大小整体表现为鲫(495.737mg·kg-1)>黄颡鱼(279.292mg·kg-1)>草鱼(266.466mg·kg-1)。黄颡鱼和鲫属于杂食性鱼类, 草鱼属于草食性鱼类, 表现为杂食性>草食性。将3种鱼类重金属含量与其体重、体长形态参数进行Pearson相关性分析(表3)。花溪农贸市场3种食用鱼类重金属中仅As与体重呈显著负相关, 相关系数为-0.267,<0.05, 说明重金属As随体重的增加而减少。

表2 花溪农贸市场3种鱼各组织中重金属平均含量 (mg·kg-1)

注: “nd”表示未检出, 平均值计算时, “nd”数据作为0参与计算,a、b、c 分别表示黄颡鱼、草鱼、鲫肌肉的超标率。

图1 花溪农贸市场8种重金属在鱼类各组织中的平均含量

Figure 1 Average contents of eight heavy metals in tissues of fish from Huaxi Farmer's Market

2.3 鱼类重金属污染评价

2.4 鱼类食用健康风险评价

本研究选择鱼体肌肉评价花溪农贸市场鱼类对摄食人群的食用安全性(见表5)。从表5可知, 黄颡鱼的As风险 (As)在成人和儿童分别是3.18243和4.86397, 其余各单一重金属的风险均小于1。3种鱼的多种重金属复合风险()在成人顺序为黄颡鱼(3.36581)>鲫(0.68206)>草鱼(0.18667), 在儿童顺序为黄颡鱼(5.14426)>鲫(1.04250)>草鱼(0.28530)。其中黄颡鱼的重金属复合风险()在成人和儿童均大于1, 鲫的重金属复合风险()在儿童大于1, 说明当地居民如果长期摄食黄颡鱼和鲫, 暴露重金属的健康风险较大。花溪农贸市场鱼类的单一重金属均值从大到小依次为As>Hg>Zn>Cu>Pb> Cd>Cr, 儿童的单一重金属和多种重金属均大于成人, 儿童约是成人的1.5倍。8种重金属对的贡献率有较大的差异性, As的贡献率84.98%最高, Hg(8.99%)次之, 贡献率大小表现为: As>Hg>Zn>Cu>Pb>Cd>Cr。重金属As和Hg的总贡献率高达93.97%, 故可视 As和Hg为主要风险元素, 应予以优先关注As的防控。

表3 花溪农贸市场3种鱼的重金属含量与体长和体重的相关性系数

注: “*”表示在0.05水平(双侧)上显著相关。

表4 花溪农贸市场3种鱼的重金属污染指数

3 讨论

花溪农贸市场鱼类中Zn、Cu含量较高, 高于其它重金属, 这与施沁璇等[20]、蔡深文等[21]研究结果一致, 主要是因为Zn和Cu是动物体的必需微量元素, 受动物机体代谢调控, 使它们更易于被主动吸收, 在机体内的含量保持相对较高, 而Cr、As、Cd、Hg、Pb作为生命非必需元素, 则含量相对较低[11,22]。本研究肝脏和鳃组织的重金属含量总体上高于肌肉, 与王兆群等[23]研究结果大体一致。其因是重金属进入鱼体的主要途径是通过饵料的摄食、体表的渗透和鳃粘膜的吸附, 因此鱼类的肝脏、鳃等组织优先累积重金属, 造成其金属含量比肌肉高[24]。此外, 肝脏是重金属代谢和毒性降解的重要组织, 能够富集较多重金属[21,25]。本研究中杂食性鱼体内重金属含量高于植食性鱼类, 其因可能是重金属通过食物链从低营养级向高营养级不断被吸收、转化和富集, 含量逐渐升高[21]。

将花溪农贸市场鱼类重金属平均含量与国内其它市场及江河鱼类重金属的平均含量进行比较。除了重金属Pb以外, 其余重金属平均含量均大于其它地区, 如Zn的含量分别是北京农贸市场[10]、长春市市售鱼[12]、安徽蚌埠市场[11]、贵州赤水河[21]的13.4倍、13.4倍、9.8倍、5.1倍; Cu的含量分别是北京农贸市场、长春市市售鱼、蚌埠市场、赤水河的11.0倍、45.7倍、14.8倍、8.0倍。对于水生动物, 生存环境中的各种重金属, 都会在动物体内通过不同途径(如呼吸、摄食等)在组织中积累[26-27]。故造成花溪农贸市场鱼类重金属的平均含量较高的原因可能有: ①与贵州水体重金属背景值有关。水体重金属背景值主要受水体集水区内的岩性和土壤类型影响, 在石灰岩及其发育的土壤环境中(贵州石灰岩母质覆盖面积大), Cu、Zn、Cr等背景值较高, 其离子有较强的配位络合能力, 当土壤被淋滤后它们便流失进人水中, 形成了相应水环境中这些元素的高背景值[28]。而贵州是典型的喀斯特地貌分布区, 石灰岩母质覆盖面积大, 其Cu、Zn、Cr等土壤元素背景值均高于中国土壤元素背景值[29]。②与水质有关。对于循环水养殖系统, 养殖用水是系统中重金属的主要来源, 并因系统封闭循环的特征, 在养殖动物体内产生较强的富集[30]。在池塘养殖系统中, Lacerda等[31]发现池塘中Cu主要来源于养殖用水, 其次还来源于投入的饲料等。本研究中的3种鱼类全为池塘淡水养殖鱼, 而北京农贸市场等市售鱼既有塘养鱼、还有水库鱼等。

表5 花溪农贸市场3种鱼的肌肉组织重金属的健康风险评价

有研究表明, 当鱼进入体长增长缓慢而体重快速增加的阶段时, 体重的快速增长对鱼体重金属有稀释作用[32]。此外, 鱼体内重金属含量不仅与体重有关, 还与鱼的种类、年龄、体长、水环境重金属含量、生活习性等密切相关[33], 以期在后续研究中加以完善。

综合污染指数进一步证实杂食性鱼类比植食性会富集更多的重金属, 且肝脏比肌肉等其他组织的污染程度更高。因此, 花溪农贸市场黄颡鱼应给予重点管控。此外, 建议居民最好不食用内脏和鳃等组织, 食用肌肉组织。

本研究选择成人的均值与其他地区比较, 除As外, 其余重金属单一平均值均低于滦河流域鲫[34]。与长春市市售鱼[12]相比, Cr、Cd、Pb的均要低。复合重金属风险的均值(1.41152)均大于滦河流域鲫(0.713)[34]、长春市市售鱼(0.069)[12]和蚌埠市场(0.141)[11]。重金属对的贡献率中儿童和成人具有相同的变化趋势。儿童的和均高于成人, 说明儿童对重金属的敏感度要高于成人, 更容易受到重金属的危害[35]。因此应该对儿童的食用鱼类等产品实施更为严格的质量检测。

4 结 论

(1)花溪农贸市场黄颡鱼、草鱼、鲫中, 重金属平均含量为Zn>Cu>As>Cr>Cd>Pb>Hg。与国家食品安全标准的限量值相比, 黄颡鱼中As 的超标率最高, 为100%, Cr的超标率为44.4%, 鲫中Zn的超标率为62.5%。

(2)同一重金属在同种鱼不同组织中存在差异, 整体表现为肝脏>鳃>肌肉。杂食性的黄颡鱼和鲫的整体重金属含量高于草食性的草鱼。Pearson相关性表明, As与体重呈显著负相关, 相关系数为-0.267。

(4)和表明: 黄颡鱼的As和在成人和儿童均大于1, 鲫的在儿童大于1, 说明黄颡鱼和鲫存在一定食用安全隐患。儿童的和均高于成人, 说明儿童通过食用鱼类而受到的健康危害或风险高于成人。各重金属对的贡献率表现为As最高(84.98%), Hg次之(8.99%), 故As和Hg为主要风险元素, 应予以优先关注As的防控。

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Heavy metal contents and health risk assessment of edible fishes from Huaxi Farmer's Market in Guiyang

XU Chengxiang,WANG Denghui,ZHANG Siqiang,YAN Hanlin

School of Life Sciences, Guizhou Normal University, Guiyang 550025

To understand the contamination levelsand evaluate the health risks of heavy metals of edible fishes from Huaxi Farmer's Market in Guiyang,the heavy metals were measured in,and, and the contamination levels were calculated by using the single factor pollution index method,integrated pollution index method and target hazard quotient (THQ) method. The results showed that the average contents of Zn,Cu,As,Cr,Cd,Pband Hg of three species of fish were 102.681,16.767,0.614,0.604,0.221,0.157 and 0.154 mg·kg-1,respectively.Compared with the national standards, the contents of Cr, As and Znexceeded the limit value of the standards. The standard-exceeding rate of As inwas the highest with 100%, and Cr was 44.4%. The standard-exceeding rate of Zn inwas 62.5%.In general, the contents of heavy metals in livers and gills were higher than those in muscles. The results of Pearson correlation analysis showed that the content of As in fish body significantly and negatively correlated with body weight, and the correlation coefficient was -0.267. The results of pollution index assessment showed that the overall pollution levels of Zn,As and Cd wererelatively high, and some of them were at the level of moderate pollutionorsevere pollution.The integrated pollution index of muscle for thewas 3.21,followed by(0.86) and(0.40),representing severe pollution, no pollution and no pollution, respectively. The single target hazard quotients of As (As) and the total target hazard quotientsoffor children and adults were both above one. Theoffor children was above one. Theas well as theof three species of fish for children were higher than those for adults.The results thus suggest that the, andfrom Huaxi Farmer's Market are of a certain potential health risk and thus should be supervised,especially for the.In addition, the health hazards or risks caused by eating fish for children arehigher than for adults.

fish; heavy metal; health risk assessment; farmer's market; Huaxi

10.14108/j.cnki.1008-8873.2020.04.025

徐承香, 王登会, 张思强, 等. 贵阳花溪农贸市场食用鱼类重金属含量及健康风险评价[J]. 生态科学, 2020, 39(4): 200–206.

XU Chengxiang, WANG Denghui, ZHANG Siqiang, et al. Heavy metal contents and health risk assessment of edible fishes from Huaxi Farmer's Market in Guiyang[J]. Ecological Science, 2020, 39(4): 200–206.

Q958.1

A

1008-8873(2020)04-200-07

2019-12-05;

2020-01-06

国家自然科学基金项目(31660152); 贵州省科技计划项目(黔科合基础[2017]1416); 贵州省科技计划项目(黔科合平台人才[2017]5726)

徐承香(1984—)女, 贵州思南人, 博士, 副教授, 主要从事动物生态学和环境污染评价研究, Email: xcxiang119@163.com