嵊泗区域贻贝重金属污染研究及健康风险评估

吴丹 张小军 曾军杰 顾捷 陈瑜

摘要 [目的]研究嵊泗4個主要养殖区贻贝重金属（铅、镉）含量，为贻贝食用安全研究提供参考。[方法]对2016—2018年浙江省舟山市嵊泗县枸杞岛、绿华岛、壁下岛、嵊山岛固定区域采集的贻贝样品中铅、镉进行监测，对比国标《食品中污染物限制量》（GB 2762—2017），并采用单因子污染指数法（Pi）、内梅罗综合污染指数（P综合）、靶器官危害系数（THQ）和暴露剂量-反应外推模型（R总）为参考指标进行污染评价和健康风险，研究通过膳食途径可能导致的健康风险。[结果]样品中铅检出率为94.4%，镉检出率为100%。检出含量均符合《食品中污染物限制量》（GB 2762—2017）的要求。重金属铅和镉的Pi和P综合均<1.0。健康风险评估结果显示，4～17岁儿童及成人的THQ均小于安全基准1.0，数据表明暴露人群没有明显的健康风险。R总的评价结果为1.61×10-5～4.67×10-5a- 7～10岁儿童的评价结果接近国际辐射防护委员会（ICRP）推荐的最大可接受风险值（5×10-5a-1）。[结论]嵊泗区域贻贝重金属含量及健康风险评价整体情况较好，部分年龄段儿童健康风险较成人高，但风险尚在可接受水平内，望有关部门继续加强贻贝养殖健康风险的防控。

关键词 贻贝;铅;镉;监测;健康风险

中图分类号 X-55  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2021）22-0164-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.22.041

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

The Pollution and Health Risk Assessment of Heavy Metals in Mussels in Shengsi Area

WU Dan ZHANG Xiao-jun  ZENG Jun-jie  3 et al （1. School of Food and Medicine of Zhejiang Ocean University，Zhoushan，Zhejiang 316021; 2. Marine Fisheries Research Institute of Zhejiang Province，Zhoushan，Zhejiang 316100; 3. Key Laboratory of Mariculture and Enhancement of Zhejiang Province，Zhoushan，Zhejiang 316021）

Abstract [Objective] Research the content of heavy metals （lead，cadmium） in mussels from four main culture areas of Shengsi，and provide reference for mussel food safety. [Method] The lead and cadmium in mussel samples collected from the fixed areas of Gouqi Island，Lvhua Island，Bixia Island and Shengshan Island in Shengsi County from 2016 to 2018 were monitored and compared with the national standard （GB 2762-2017）. The single factor pollution index method，Nemerow comprehensive pollution index，target organ hazard coefficient and exposure dose-response extrapolation model were used as reference indexes for pollution assessment and health risk，and the possible health risk caused by dietary route was studied. [Result] The detection rates of lead and cadmium were 94.4% and 100%，respectively. The detected contents all meet the requirements of the limits of pollutants in food （GB 2762-2017）. The single pollution index and Nemerow comprehensive pollution index of heavy metals lead and cadmium were less than 1.0. The results of health risk assessment showed that the THQ of children aged 4-17 and adults were less than the safety benchmark of 1.0，and the data showed that there was no obvious health risk in the exposed population. The results of exposure dose response were in the range of 1.61×10-5-4.67×10-5a-1. the evaluation results of children aged 7-10 were close to the maximum acceptable risk value （5×10-5a-1） recommended by ICRP. [Conclusion] The content of heavy metals and health risk assessment of mussels in Shengsi area are generally good. The health risk of some age groups of children is higher than that of adults，but the risk is still within the acceptable level. It is hoped that the relevant departments will continue to strengthen the prevention and control of health risks in mussel breeding.

Key words Mussel;Lead;Cadmium;Monitoring;Health risks

舟山市嵊泗县位于我国东海北端，毗邻长江出海口与杭州湾，海域面积8 738 km 素有“东海渔仓”美誉。嵊泗海域环境优越，水质肥沃，饵料丰富，温度适中，利于海洋生物栖息，适合开展海水养殖，拥有浙江省最大的贻贝产业化基地和深水网箱养殖基地，是宁波、上海及长三角地区鲜活水产品供应基地。贻贝养殖作为嵊泗县特色产业，近年来发展迅速，2018年全县共有贻贝养殖渔户860家，贻贝深加工生产线24条，解决就业6 000余人，贻贝养殖总面积近0.2万hm 贻贝总产量逾12万t，总产值达4亿余元[1-4]。尽管贻贝味道鲜美，近年来因食用贝类引起的重金属中毒事件频发，引起了相关政府部门和消费者的关注。其中镉超标可使人产生慢性中毒，毒害肝、肾、骨骼等器官;铅超标会对人体造血系统产生不可逆的损害，影响血红蛋白的合成，破坏人体的神经系统。因此，对贝类中这2种重金属元素的检测和分析显得尤为重要[5-9]。该研究监测了2016—2018年嵊泗县4个主要养殖区30个采样点贻贝中铅、镉含量，并通过国际上常用的单因子污染指数（Pi）、内梅罗综合污染指数（R综合）、目标危害系数（THQ）和暴露剂量-反应外推模型（R总）分析方法综合评估食用嵊泗贻贝可能导致的健康风险。

1 材料与方法

1.1 样品采集

在浙江省舟山市嵊泗县4个主要养殖区共设置30个贻贝质量监测抽样点，每个岛选择典型、具有代表性的贻贝养殖区进行采样，采样点位见图1。枸杞岛设置了12个贝类产品监测点，绿华岛设置6个监测点，壁下岛设置6个监测点，嵊山岛设置6个监测点。每个监测点分别于2016—2018年6—8月进行了6次采样。

1.2 试剂与仪器

硝酸 （杂质小于100 μg/L，安徽泽钜化工有限公司）;30%过氧化氢、磷酸（优级纯，安徽泽钜化工有限公司）;多元素混合标准溶液（1 000 μg/mL，天津渤化化学试剂有限公司）。AA240Z原子吸收光谱仪（厦门海达精密仪器有限公司）;ETHOSUP型微波消解仪（意大利Milestone公司）;VB24 Plus型赶酸器（厦门海达精密仪器有限公司）;超纯水系统（Milli-Q Reference，美国Millipore公司）;AL204型电子天平（杭州旌斐仪器科技有限公司）。检测过程用到50 mL容量瓶预先进行计量检定;玻璃器皿在使用前用10%～20%硝酸溶液浸泡1 d，再用超纯水冲洗多次再进行试验操作。

1.3 试验方法

1.3.1 样品制备。

样品经解冻后去壳、去内脏（镉），经超纯水多次清洗并自然滤干水分后再按GB 17378.6—2007《食品国家安全标准》[10]制备成匀浆（湿样），并冷冻保存，待测。

1.3.2 铅、镉含量的测定。

参照GB 5009.15—2014运用石墨炉原子吸收光谱法测定[11]。经自然解冻后，在天平上称取0.3～0.5 g（精确至0.000 1 g）贻贝样品，置于微波消解罐中，然后加入5.0 mL硝酸（75%）、2.0 mL过氧化氢（30%），轻轻摇匀后装入微波消解儀中，按设定的消解工作程序进行消解。消解完成后，将微波消解罐取出去盖，按序放置到赶酸器上，温度设置为170 ℃。加热赶酸器至样液剩1～2 mL。冷却至室温后，将其移入50 mL容量瓶中，并用超纯水多次淋洗消解罐内壁，合并洗液于容量瓶中，定容至刻度，混匀，即为上机样品溶液。同时按相同方法制备空白样品。分别取定量样品溶液和空白样品注入石墨炉中，测定吸光值。

1.4 评价方法

1.4.1 判定标准。

参照GB 2762—2017《食品安全国家标准 食品中铅的测定/食品中镉的测定》[12-13]对贻贝样品中的铅、镉含量进行判定，其限量标准分别为1.5 mg/kg和不超过2.0 mg/kg（去除内脏） 。

1.4.2 单因子污染指数评价。

参照GB 2762—2017的铅、镉限量值，采用单因子污染指数对嵊泗海域中贻贝样品的重金属含量进行评估。单因子污染指数法可直接反映受单一污染物的影响程度，Pi值越大，表明污染越严重[14]。计算公式如下：

Pi=Ci/Si（1）

式中，Pi为某种污染物的生物质量指数，Ci为该种污染物实际测定的浓度，Si为该污染物国标中最高允许的限值。根据Pi值可以得到贻贝中重金属污染水平的评价。

1.4.3 内梅罗综合污染指数评价。

内梅罗综合污染指数法是根据单因子污染指数评价的结果，对贻贝中多种污染物污染水平进行评价的方法，能够凸显高浓度污染物对结果的影响[15]，评估模型如下：

P综合={[（Ci/Si）2max+（Ci/Si）2avg]/2}1/2 （2）

式中，P综合为贻贝样品的内梅罗综合污染指数;（Ci/Si）2max为贻贝样品各单项污染物污染指数的最大值;（Ci/Si）2avg为贻贝样品各单项污染物污染指数的平均值。

评价标准：单因子污染指数（Pi）和内梅罗综合污染指数（P综合）的评价标准见表1[16-17]。

1.4.4 靶器官危害系数评价。

靶器官危害系数（THQ）是由美国环保署（USEPA）推荐采用的健康风险评价模型，用于评估人体通过食物摄取重金属风险的常用方法。以污染物暴露剂量与参考剂量的比值来表征健康风险水平，若比值超过安全基准值1.0，说明该污染物对暴露人群具有潜在健康风险，反之则暴露人群没有明显的健康风险[18]，计算公式如下：

THQ=EF×ED×FIR×cRfD×BW×TA×10-3（3）

式中，EF为暴露频率，d/a，一般取365 d/a;ED为暴露年限，a，通常为人均寿命。根据2019年世界卫生组织报告显示[19]，我国男性人均期望寿命为74.6岁，女性则为77.6岁，取二者均值76.1岁;FIR为食物摄取率，g/d，参照中国居民膳食结构调查及水产品平均摄入量[20-22]，取4～6岁儿童的FIR为8 g/d，7～10岁儿童的FIR为22 g/d，11～14岁青少年的FIR为23 g/d，15～17岁的FIR为25 g/d，成人为30 g/d;c为贻贝中实际检测到的重金属含量，mg/kg;RfD为摄取参考剂量，根据USEPA标准镉为1×10-3mg/（kg·d）;USEPA未明确铅的标准，采用JECFA的摄入量，取铅的RfD为0.003 6 mg/（kg·d）[23-24];BW为人群的平均体重，kg，参考相关文献[25-26]，取4～6岁儿童平均体重20 kg，7～10岁儿童平均体重27 kg，11～14岁儿童平均体重42 kg，15～17岁儿童平均体重56 kg，成人平均体重60 kg;TA为非致癌源的平均暴露时间（ED×EF，即76.1 a×365 d/a）。

1.4.5 暴露剂量-反应外推模型评价。

采用USEPA暴露剂量-反应外推模型，把重金属摄入风险分为化学致癌物风险模型和非致癌物风险模型，对致癌风险重金属镉进行致癌风险评价，对非致癌风险重金属铅进行非致癌风险评价，最后累计2种重金属的总健康风险[27]。用Rcig表示化学致癌风险，经过食物摄入途径导致的平均个人年致癌风险;用Rnig表示非致癌物风险，表示通过食物摄入途径导致的平均个人非致癌风险，计算公式如下：

Dig=QiCig/BW（4）

Rcig=[1-exp（-Dig×qig）]/76.1（5）

Rnig=（Dig×10-6）/PADig×76.1（6）

假设各重金属对人体的健康危害作用是累加关系，且不存在协同或拮抗关系，则贻贝的总健康风险（R总），计算公式如下：

R总=Rc+Rn（7）

式中，Dig为暴露剂量，mg/（kg·d），是污染物经膳食摄入的单位质量日均暴露剂量;Qi为日消费量，kg/d，参照中国居民膳食结构的调查[20-22]，取4～6岁儿童Qi为0.008 kg/d，7～10岁儿童Qi为0.022 kg/d，11～14岁青少年Qi为0.023 kg/d，15～17岁Qi为0.025 kg/d，成人为0.030 kg/d;Cig为贻贝中的实际检测到的重金属含量，mg/kg;qig为致癌物轻度系数，mg/（kg·d），镉取6.1 mg/（kg·d）[27-28];76.1为人类平均寿命[19];PADig为非致癌污染物食入途径调整剂量，mg/（kg·d），PADig=RfDig/安全因子，安全因子取10[27，29];RfDig为非致癌物参考剂量，取铅的RfD为0.003 6 mg/（kg·d）[21]。

1.5 未检出数据的处理 考虑未检出数据的不确定性，按WHO食品污染物含量低水平数据进行处理。污染物含量低于最低检出限（LOD）的情况下，样品未检出率大于60%的按照LOD赋值计算;样品检出率小于60%的按照LOD/2赋值计算[30]。

2 结果与分析

2.1 贻贝样品中铅、镉含量

2016—2018年对嵊泗养殖区的贻贝样品进行检测，结果见表2。共检测贻贝样品120个，所测样品中铅的检出范围在≤0.005～0.510 mg/kg，最高值为2016年绿化岛检出的贻贝样品，略低于王林等[31]检出的山东贻贝中铅含量（0.18～0.77 mg/kg）、陈云英[32]检出的2014—2018年福建东部贻贝中铅含量（ND～0.73 mg/kg）、夏涛等[33]研究的广州市双壳类铅含量（0.002～0.963 mg/kg）;重金属镉的检出范围在0.11～1.90 mg/kg，高于陈云英[32]检出的2014—2018年福建东部贻贝中镉含量（ND～1.05 mg/kg），何依娜等[34]2015年检出的舟山养殖场贝类中镉含量（0.027～1.300 mg/kg），最低值为2018年嵊山岛检出的贻贝样品，最高值为2017年枸杞岛检出的贻贝样品，需要注意的是部分贻贝样品的镉含量接近限量值（去内脏2.0 mg/kg）。相对来说，贻贝的铅污染较轻，镉污染较严重，这与隋茜茜等[35]的研究结论一致。2项重金属参数的超标率均为0，符合国家标准GB 2762—2017的限量要求。

虽然贻贝样品的铅、镉含量低于国际限量标准，但检出率较高，其中重金属铅的平均检出率为94.4%，仅2017、2018年部分区域样品中未检测出重金属铅。而重金属镉的检出率为100%。检测样品的平均值大多大于中位值，表明在贻贝样品中检出重金属含量偏大数较多。对比不同区域养殖场的样品，嵊泗绿华岛的样品中铅平均含量高于嵊山岛、枸杞岛、壁下岛，而镉平均含量低于其他3岛。对比2016—2018年的检测差异来看，嵊泗区域贻贝样品中的铅含量2017年最低，镉含量2018年最低（图2、3）。

2.2 贻贝样品中铅、镉污染指数评价 由表3可知，2016—2018年嵊泗海域养殖区贻贝样品中铅的Pi值均小于0. 为正常背景水平;贻贝样品中镉的Pi值大部分大于0. 属于轻度污染。其中检出情况最優的为绿华岛，其2017、2018年间检出镉的平均Pi指数小于0. 属于正常背景。贻贝样品重金属的P综合小于1.0，提示整体污染处于安全水平，表明嵊泗区域贻贝中铅、镉总体污染程度较轻。

2.3 健康风险评估 将2016—2018年被调查的贻贝样品按不同年龄进行健康风险评估，结果见表4。由表4可知，无论何种年龄，贻贝样品经摄食途径所产生的THQ值均小于安全基准值1.0，表明暴露人群无明显的健康风险。

该研究同时采用了暴露剂量-反应外推模型评估了嵊泗4个主要养殖区贻贝样品的致癌和非致癌个人年风险值，参照国际辐射防护委员会（ICRP）和USEPA推荐值。ICRP推荐的最大可接受风险值是5.0×10-5a-1。USEPA推荐当<1.0×10-6a-1时，表明污染物对人群的健康风险处于可接受风险水平;当处于1.0×10-6～1.0×10-4a-1时，表明污染物对人群存在潜在的健康风险;当>1.0×10-4a-1时，表明存在非常大的健康风险[27]。由表4可知，嵊泗4个养殖区贻贝样品的综合风险处于1.61×10-5～4.67×10-5a- 存在潜在风险。7～10岁儿童的综合风险已接近ICRP推荐的最大可接受风险值（5.0×10-5a-1），明显高于其他年龄段人群，需引起关注。这主要是由于7～10岁儿童镉元素的风险较高导致。其次需引起注意的还有11～14岁儿童。建议该年龄段儿童避免食用受污染的贻贝，以避免风险。

2.4 风险评估的不确定因素

该研究仅检测了铅、镉2项重金属，实际摄入贻贝时还会有汞、砷等重金属带来的风险，所计算的综合风险可能偏低;没有考虑重金属在人体的生物有效性，可能会存在结构的不确定性;不同地区人群的膳食摄入结构存在一定差异，所参照的中国环境保护部《中国人群暴露参数手册》的食物摄入量不一定符合不同地区人群的实际情况，可能对风险评估产生一定偏差。综上，嵊泗养殖区贻贝健康风险评估还需进一步深入研究和完善。

3 结论

综合样品含量测定结果，对照GB 2762—2017嵊泗养殖区贻贝的铅检出率为94.4%，镉检出率为100%。单因子污染指数评价结果表明，所有样品的铅、镉单项污染指数的Pi值远低于1.0，表明其生物质量符合国家标准，达到安全食用基本要求。健康风险评估结果显示，所调查的嵊泗主要养殖区贻贝经摄食途径所产生的THQ值均小于安全基准值1.0，表明暴露人群无明显的健康风险。暴露剂量-反应外推模型的评价结果在1.61×10-5～4.67×10-5 a- 属于美国环保署（USEPA）推荐的存在潜在风险范围。但7～10岁镉元素的风险值接近国际辐射防护委员会（ICRP）推荐的最大可接受风险值（5.0×10-5a-1），希望有关部门进一步完善食品安全监测机制，搭建食品安全相关数据监测共享平台，及时通报监测结果，做好预警防范工作，避免因食品摄入导致的健康风险。

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