探索潜在污染区稻米主要重金属风险评估方法

向红莉 周程寅 王奥

摘 要：稻米作为全球最主要的粮食作物之一，是人类膳食结构中的主要口粮，尤其我国约2/3的人口均以稻米为主食。本课题以某潜在污染区13个稻米种植县（区）为采样点，以稻谷、糙米及稻米为研究对象，采用科学布点与定点采样，2015—2017年连续3年每年采取130份，共计390份样品，跟踪监测其重金属（镉、铅和汞）污染，通过统计学分析和单项污染安全限值进行风险评估。

关键词：稻米;重金属元素;风险评估

Abstract：As one of the most important food crops in the world， rice is also dominated in human diet. Especially， rice is the staple food for about 2/3 of Chinese people. A total of 390 samples （130 samples/every year） including paddy， brown rice and milled rice， which originated in 13 counties （districts） of potentially polluted， were selected as the raw materials during three consecutive years （2015 - 2017）. Subsequently， the heavy metals （cadmium， lead and mercury）residues were analyzed. Risk assessment was performed by statistical analysis and single pollution margin of safety （MOS）.

Key words：Rice; Heavy metal; Pesticide

中图分类号：S511

重金属元素在较低摄入量的情况下对人体即可产生明显的毒性作用，特别是铅、镉、汞等，常称之为有害金属。摄入被有害元素污染的食品对人体可产生多方面的危害，其危害通常有以下共同特点：①强蓄积性，进入人体后排出缓慢，生物半衰期多较长。②可通过食物链的生物富集作用而在生物体及人体内达到很高的浓度;③有毒有害金属污染食品对人体造成的危害常以慢性中毒和远期效应为主。目前，镉等已被认为是全球性的污染物，国际癌症研究机构就将镉等列为人类致癌物。目前我国每年由工业废弃物排放到环境中的镉总量约有千余吨，导致的环境污染日益加重，并通过食物链进入人体。本文选择研究的潜在污染区人们的主食为稻谷，评估该地域种植的稻谷中重金属元素的含量对保护人们身体健康具有非常重要的意义。以下将对样品进行检测并进行风险评估[1]。

1 材料与方法

1.1 原料与试剂

（1）原料。此次共计抽取稻谷样品390份，2015—2017年每年抽取130份，每年的采集区域相对固定，主要分布在各县市粮食主产区、矿藏地区周边，稻谷品种为中晚籼稻，稻谷水分量为13%～14%。

（2）试剂。硝酸（优级纯）、盐酸（优级纯）、浓硫酸（分析纯），购自国药集团化学试剂有限公司;硼氢化钾（分析纯）、氢氧化钾（优级纯）、重铬酸钾（分析纯），购自成都市科龙化工试剂厂;1 000 mg·L-1汞标液、1 000 mg·L-1镉标液、1 000 mg·L-1铅标液，购自坛墨质检标准物质中心。

1.2 实验设备

AL204电子天平，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司生产;BLH-2701谷物初筛，上海赛霸精密仪器有限公司生产;2WM-PAT-10理化分析型超纯水机，湖南中沃水务环保科技有限公司生产;BLH-3100小型精米机、BLH-3250实验砻谷机，浙江伯利恒仪器设备有限公司生产;3100锤式旋风磨，瑞典波通仪器公司生产;AFS-933原子荧光光度计，北京吉天仪器有限公司生产;ICE3000原子吸收光谱仪（石墨炉），赛默飞世尔中国有限公司生产;MDS-15微波消解仪，上海新仪公司生产;GD20N石墨电热板，奥普乐仪器有限公司生产。

1.3 实验方法

将采集的样品混合均匀，放入谷物初筛中筛除杂质，取约50 g样品，放入实验砻谷机中进行砻壳，将除壳后的样品倒入锤式旋风磨中进行粉碎（颗粒≤0.425 mm），得到待测样品。

称取0.3～0.5 g样品（精确到0.000 1 g）于聚四氟乙烯罐内，加入10 mL硝酸，盖好内盖放入微波消解仪进行微波消解（微波消解仪消解程序见表1），反应结束后，得到淡黄色溶液，将消解罐置于石墨炉电热板中赶酸至近干后，转移至25 mL容量瓶中并定容，分别用原子吸收光谱仪（石墨炉）和原子荧光光度计对样品进行检测。

2 结果与分析

2.1 镉元素检测情况分析

3年中该潜在污染区未抽样检测到鎘元素超标的稻谷，但是部分地区有检出镉，检出率为87%，2015—2017年的镉元素平均检测数据分别为0.045 mg·kg-1、0.040 mg·kg-1、0.041 mg·kg-1，其中最高检出值为0.14 mg·kg-1，最低检出值为未检出（≤0.002 mg·kg-1），2个地区镉含量相对偏高（0.10～0.14 mg·kg-1），但在合格范围内，且3年数据中未发现该抽样点镉元素检测数据有异常增加情况，说明该地区并未出现镉元素继续污染稻谷作物的现象。

2.2 铅元素检测情况分析

3年中该潜在污染区未抽样检测到铅元素超标的稻谷，但检出率为100%，2015—2017年的铅元素平均检测数据分别为0.057 mg·kg-1、0.056 mg·kg-1、0.054 mg·kg-1，其中最高检出值为0.19 mg·kg-1，最低检出值为0.01 mg·kg-1，其中1个地区的样品普遍存在铅含量相对偏高（0.14～0.19 mg·kg-1）的情况，虽然在合格范围内，但已经接近临界值，建议加强此区域的铅元素污染监测。

2.3 汞元素检测情况分析

3年中该潜在污染区未抽样检测到汞元素超标的稻谷，但是部分地区有检出汞，检出率为77.9%，2015—2017年的汞元素平均检测数据分别为0.045 mg·kg-1、0.040 mg·kg-1、0.041 mg·kg-1，其中最高检出值为0.16 mg·kg-1，最低检出值为未检出（≤0.0002 mg·kg-1），1个地区汞含量相对偏高（0.10～0.16 mg·kg-1），但在合格范围内，建议加强该地区汞元素的监测，特别是矿藏区域的监测。

3 重金属元素风险评估

3.1 镉元素风险评估

2011年，联合国粮农组织和世界卫生组织（FAO/WHO）食品添加剂联合专家委员会（JECFA）第73次会议对镉的暂定每月耐受摄入量（PTMI）为25 μg·kg-1.bw，

该安全标准主要基于长期摄入镉引起肾功能损害风险建立的[2]。其含义是，体重60 kg的成年人，每个月总镉摄入量不超过1 500 mg，便可认为是安全的。可见，每天吃多少大米是安全的，要视大米中镉的含量和大米食用量而定。所以，即使大米中镉超标，如果不是长期大量食用，则很可能不超过世界卫生组织的安全规定;反之，长期大量食用，就会超出安全标准，而且食用量越大，健康的风险也就越大。

（1）

式（1）中，f-校正因子，采用PTMI（可耐受每月摄入量）为30;PTMI-根据FAO/WHO的规定镉的PTMI为25 μg·kg-1.bw;EDIC-实际每日摄入量估计值，谷物按400 kg/年计算;bw-平均体重，按60 kg计算。

MOS≤1，该危害物对食品安全影响的风险是可以接受的;MOS>1，该危害物对食品安全影响的风险超过了可以接受的限度，应当采取适当的风险管理措施。

根据公式对2015—2017年的检测结果进行计算，该潜在污染区风险评估结果见表2。

由表2可知，3年390份樣品中，镉MOS>1的样品占比为40%，这40%的样品所在区域安全风险的影响超过了可以接受的限度，虽然样品达到国标的合格范围内，但是仍然需要采取适当的风险管控措施。由表2还可看出，2015年为60个样品MOS>1，2016年为49个样品MOS>1，2017年为47个样品MOS>1，逐年减少的趋势明显，说明该区域镉污染程度并未逐年增加，相反，说明该潜在污染区生态环境正在逐年改善。

3.2 铅元素风险评估

根据FAO/WHO（1993年）的规定[3]，成人铅的PTWI为0.025 mg·kg-1.bw，2010年第73届FAO/WHO，JECFA取消了铅的PTWI（因为各国铅的摄入量已经达到了影响儿童智商损害和成人收缩压升高的程度），但完全可以参考1993年FAO/WHO的规定进行铅元素的风险评估工作，来验证该潜在污染区是否能够达到FAO/WHO（1993年）的风险评估要求。

（2）

f-校正因子，采用PTWI（可耐受每周摄入量）为7。

根据式（2）对2015—2017年的检测结果进行计算，该潜在污染区风险评估结果见表3。

由表3可知，3年390份样品中，铅MOS>1的样品占比为0%，MOS≤1的样品占比为100%，说明该潜在污染区总体评估风险较小，总体形势良好，属于安全级别，但是部分地区，MOS值接近临界风险值1，建议加强监控。

3.3 汞元素风险评估

根据FAO/WHO下的JECFA，汞的PTWI为5 μg·kg-1.bw，相当于每人每周摄入量为300 μg。根据公式对2015—2017年的检测结果进行计算，该潜在污染区风险评估结果见表4。

由表4可知，3年390份样品中，汞MOS>1的样品占比为0%，MOS≤1的样品占比为100%，说明该潜在污染区总体评估风险较小，总体形势良好，属于安全级别。

4 结论

评估结果表明，该潜在污染区稻谷中铅和汞对人体健康风险影响很小，镉存在一定风险，建议加强监控。稻米中镉的存在可能与天然土壤水源情况，环境污染情况，化肥使用情况，加工、储存、运输、容器、包装等因素有关，因此建议加强对稻米主产区种植基地的监管，从根源上控制重金属的排放量，严格执行“三废”排放标准，治理水污染，从源头上控制江河湖中的重金属通过灌溉进入农田，加强对大米加工企业的管理，提高工作人员的检测水平及安全意识，加强监控和宣传，研究潜在污染区污染状况变化趋势，为消费者提供真实可靠的数据，后续会摸索深加工对稻米重金属污染的影响，探索减少重金属的加工方案。

参考文献：

[1]汪 晶，阎雷生.健康风险评价的基本程序与方法[J].环境科学研究，1993（5）：52-56.

[2]许 瑶.安徽省市售大米铅、镉、汞污染状况及健康风险评价[J].江西食品工业，2011（9）：32-33.

[3]Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives.Food additives and contaminants[R].2010.

作者简介：向红莉（1969—），女，本科，工程师;研究方向为粮油检测。

通信作者：周程寅（1986—），男，硕士，工程师，研究方向为粮油检测。