广西某市大米中镉和铅的含量分析及膳食风险评估

黄艳桃，唐琼，陈剑锋，范云燕，庞洁

南宁市疾病预防控制中心（广西南宁 530023）

“民以食为天，食以安为先”，大米作为广西某市居民的主要膳食，在日常饮食中占据着非常重要的角色。大米的质量安全是居民重要的健康保障之一。近年来，国家加大了对大米中重金属污染情况的监测力度，调查显示各地均有不同程度的Cd、Pb超标情况，大米中重金属污染问题逐渐突出[1-2]。重金属（Cd、Pb）经大气、土壤、水质等环境因素进入到农作物中，并在农作物中富集，再通过食物链蓄积在人体里[3]，危害人民的健康。Cd对人体会产生致畸、致癌作用，被世界卫生组织列为Ⅰ类致癌物质[4]。重金属Pb具有神经毒素，严重影响儿童的智力及行为发育，造成不可逆性损伤[5]。

水稻对重金属具有较强的富集作用[6]，因此大米是居民膳食中Cd、Pb等重金属摄入的主要来源[7-8]。随着广西某市工业化进程的加快，工业“三废”的排放、生活废物处理、过量使用农药与肥等人为活动因素导致了食品重金属污染加剧。张荣[9]报告指出镉污染主要集中在湖南、浙江、广西等南方地区。张静等[10]在2013—2018年采集广西南宁市1528份市售及农户自产大米进行检测，结果指出广西南宁市本地自产大米普遍存在重金属污染，尤其大米镉污染较为严重，对人体健康存在慢性毒性侵害，需引起足够重视。因此，分析2019—2022年广西某市大米中Cd、Pb重金属含量并进行膳食风险评估，为监测提供数据支撑，具有重要的实际意义。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 样品来源

2019—2022年按照《国家食品污染和有害因素风险监测工作手册》[11]中规定的采样技术要求，采集广西某市各城区及周边县区的农户、农贸市场、批发市场、超市和生产企业等散装和袋装大米，共计996份样品。大米样品经粉碎机研磨成粉状过筛，置于样品袋中密封保存备用。

1.1.2 主要试剂与仪器

混合标准溶液（321 686~2 013 100 μg/mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心）；内标溶液（110 μg/mL，GSB 04-2826-201，国家有色金属及电子材料分析测试中心）；硝酸（优级纯，CWM公司）；实验室一级水（18.25 MΩ·cm-1）。

iCAP Qc电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）仪（德国Thermoc）；MARS6微波消解仪器（美国CEM）；AG204电子分析天平（梅特勒-托利多仪器公司）；ECM EHD-24微波消解前处理加热器（北京东航科仪仪器有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 样品处理

称取0.5 g左右均匀试样置于微波消解管中，准确加入8 mL硝酸，用微波消解前处理加热器加热至100 ℃，预消化60 min后置于微波消解仪中，按优化好的程序进行消解样品。待消解管冷却后，在微波消解前处理加热器中于140 ℃赶酸，待消解液剩余约1 mL，冷却后定容25.00 mL，同时做样品空白一起上机检测。

1.2.2 测定方法

Cd、Pb的检测方法参照《国家食品污染和有害因素风险监测工作手册》[11]食品中多元素分析的标准操作程序电感耦合等离子体质谱法。Cd的方法检出限（LOD）为0.003 0 mg/kg，Pb的方法检出限（LOD）为0.004 0 mg/kg。依据GB 2762—2022《食品安全国家标准 食品中污染物限量》[12]中规定大米中Cd、Pb的限量值均为0.2 mg/kg。

1.3 评估方法

1.3.1 单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法

采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法来评估大米中的重金属污染程度[13-15]。单因子污染指数法按式（1）计算，内梅罗综合污染指数法按式（2）计算。

式中：Pi为单因素污染指数；Ci为样品中重金属浓度，mg/kg；Si为污染物评价限量值，mg；P综为综合污染指数；P平为平均单项污染指数；Pmax为最大单项污染指数。

表1 单因子污染指数和内梅罗综合污染指数等级

1.3.2 目标危害系数

重金属对人体的危害是多种重金属综合作用的结果，故采用总目标危害系数（TTHQ）评价通过食用大米的Cd、Pb的复合膳食摄入风险。TTHQ是单一重金属膳食风险目标危害系数（THQ）的总和。它们的计算公式见表2[16-17]。若THQ、TTHQ大于1，说明相关暴露人群有膳食摄入风险，值越大，风险越大。

表2 目标危害系数的公式和相关参数

1.4 数据处理

试验数据应用Microsoft Excel 2016和SPSS 22.0进行分析处理。依据WHO的推荐，对小于检出限（limit of detection，LOD）的数据采用1/2 LOD进行统计[20]。大米中Cd、Pb超标率的比较使用χ2检验，当P＜0.05，其差异具有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 大米中镉和铅的含量检测结果

此研究采用ICP-MS测定了996份大米中Cd和Pb的含量，结果见表3。在996份大米样品中，镉总体含量范围为DN（＜检出限）~1.93 mg/kg，中位数为0.065~0.139 mg/kg，平均值为0.081~0.191 mg/kg。县区大米镉检出量整体高于城区。在县区中，县区1、县区2、县级A市、县区3、县区4大米中镉平均值都在0.150 mg/kg以上，以县区1的检出量最高（含量范围DN~1.93 mg/kg，平均值为0.191 mg/kg），最大检出结果高于限值9.65倍。在城区中，以城区5的平均值0.134 mg/kg和中位值0.119最高，但是检出结果最高值0.788 mg/kg是在城区4，为限值的3.94倍。

表3 2019—2022年广西某市大米中Cd和Pb的含量分析 单位：mg/kg

大米中铅总体含量范围为DN~3.25 mg/kg，中位数为0.002~0.029 mg/kg，平均值为0.012~0.148 mg/kg。从中位数来看，城区跟县区没有差别，但是从含量范围和平均值分析，城区6和城区9明显高于其他地区，含量范围分别为ND~1.71 mg/kg和ND~3.25 mg/kg，其中最高值为限值的16.25倍，平均值分别为0.148 mg/kg和0.124 mg/kg。根据对广西某市不同地区大米中Cd和Pb的结果分析，Cd和Pb存在地域差异，Cd污染主要在县区，而Pb污染主要在城区，这可能跟当地的农畜业、工业等的发展相关。

2.2 广西某市不同地区大米中Cd和Pb超标情况

此研究共检测996份大米，镉和铅的总检出率分别为96.4%（960/996）和62.1%（619/996），总超标率分别为18.3%（182/996）和3.31%（33/996）。其中镉检出率均超过85%（87.6%~100%），铅的检出率在48.4%~83.1%范围内。镉超标率均超过20.0%的是县区2＞县区3＞县区4＞县级A市＞城区10＞县区1，最高的县区2为35.0%（37/77），其他的城区均低于20%。铅超标率由大到小是城区6＞城区9＞城区7，分别是15.4%（10/65），12.8%（9/70）和7.7%（5/65），其他地区均低于5.0%。广西某市各地区大米中镉、铅超标率差异均有统计学意义（P＜0.05），见表3。

从采样地域分析，广西某市超标大米90%以上均采自当地农户，4个县区镉超标率显著高于其他城区，而铅的超标率是部分城区高于县区。来源于各城区和县区的大米超标率有显著性差异。

表4 2019—2022年广西某市不同地区大米中Cd和Pb超标情况

表4

2.3 大米中Cd和Pb污染评价情况

研究采用单项污染指数法和内梅罗综合污染指数法对大米中的镉、铅污染情况进行评估，结果见表5。广西某市各城区及县大米中的镉、铅单项污染指数均低于1.0，但是县区1、县区2、县级A市、县区3、县区4的镉单项污染指数及城区6的铅单项污染指数都在0.7以上，处于警戒线。镉单项污染指数平均值从高到低依次为县区1＞县区3＞县区2＞县级A市＞县区4。内梅罗综合污染指数均在0.7以上的是城区6（0.70）、县区1（0.78）、县区2（0.74）、县区3（0.76），这表明这几个地区的大米处于警戒线污染水平。除了城区6，广西某市大米受Pb污染较轻。

表5 2019—2022年广西某市大米中Cd和Pb的污染状况

2.4 大米中Cd和Pb的健康风险评估

为综合评价大米中镉、铅的膳食安全，采用THQ/TTHQ法对广西某市各地区大米中镉、铅进行健康风险评估，结果见表6。结果显示，18岁以上人群的TTHQ值在0.37~0.89之间，均小于1.0，表明该类人群食用大米暴露于Cd、Pb所造成的健康风险处于可接受范围内。6~17岁人群TTHQ在0.46~1.11之间，其中县区1、县区2、县区3的6~17岁人群TTHQ值超过1，略超出可接受范围。广西某市6~17岁人群经食用大米暴露于Cd的健康风险高于18岁及以上人群。

表6 广西某市不同地区人群膳食中 Cd和Pb暴露的健康风险

3 讨论

2019—2022年在广西某市15个辖区采集的996份大米中Cd、Pb总体检出率为96.4%和62.1%，其中六个县区的Cd超标率较高（20.7%~35.0%之间），与2014—2018年[10]广西南宁市大米中的Cd超标率相比，城区10与县区4的超标率有所下降，但是县区2、县级A市、县区3、县区1略有升高。此次调查广西某市大米中Cd、Pb总超标率为18.3%和3.31%，相比于来宾市（13.71%）[21]、柳州市（18.0%）[22]、桂林市（10.38%）[23]、河池市（20.0%）[24]等辖市大米Cd超标率，广西某市Cd超标率处于广西中高污染水平。施姜丹等[25]对全国范围内大米中重金属含量进行检索和统计，结果指出全国大米中Cd、Pb超标率分别为17.57%和14.49%，Cd超标点位集中在湖南、广西、贵州，Pb超标的点位大多集中在湖南、贵州。综合比较广西某市大米中已受到Cd污染，不同地区污染情况有显著性差异，县区镉污染情况较城区中，应引起重视。

目标危害系数风险评估结果显示，对于成年人群，大米中单个重金属元素的THQ值和TTHQ值均小于1，表明这2种重金属对人的健康风险较低，不会对人体健康造成威胁。但是对于儿童人群，县区1、县区2、县区3大米的THQ值和TTHQ值均大于1，可对他们产生潜在不良健康影响。膳食中的重金属污染对儿童的不良健康影响高于对成年人的影响，因此重金属对儿童的不良健康效应引起重视。

水稻对重金属具有很强的富集能力，土壤污染成为大米重金属污染的重要原因之一。有相关报道，土壤重金属污染与地质背景有关。吴含志等[27]研究指出，横州Cd高值区土壤的富集累积是由地质背景引的，Cd元素含量主要来源为母岩风化，其次为生物地球化学富集和酸碱度的影响。此研究在县级A市采集的超标大米多数来自上述文献Cd高值区即泥盆系和石灰系碳酸盐岩岩溶区。产品原料产地大量使用含有铅、镉等的农药和化肥也是导致土壤受污染的原因之一。近年来，县级A市、城区10大力发展特色种植产业，如县级A市的茶叶、沃柑、砂糖橘，城区10的东南亚特色水果种植基地等。黄春丽[28]研究指出县区2农村环境土壤大部分村中（80%）镉污染严重，污染来源于农村大量使用的化肥、农药、有机肥及地膜等。随着工农业高速发展，“三废”排放导致了大气、水体、土壤等大米产地环境污染。如县区3超标大米采集于思陇镇、新桥镇等新桥河（又名沙江）流经的城镇，这些地区曾受沙江沿岸制革业的废水污染导致土壤镉污染。

针对广西某市大米中的重金属污染，应更加全面和深入地系统性研究大米中重金属污染现状、污染来源、积累分布规律、健康风险评价等方面问题，切实保护消费者的身体健康安全。

4 结论

研究2019—2022年广西某市大米中的镉、铅重金属污染状况，结果表明广西某市大米中重金属污染状况不容乐观，改善导致大米受污染的土壤和大气等种植环境质量任务艰巨。随着《广西某市土壤污染防治“十四五”规划》的提出，表明广西某市治理土壤重金属污染的决心。此次调查可为评估广西某市治理土壤重金属的状况，提供有力的数据支持。大米作为广西某市居民的主要膳食组成，是人群摄入重金属的主要途径之一。另外重金属还通过水产品、蔬菜、肉类的摄入进入到人体，下一步将这些风险因素加入一起研究，才能更全面评估重金属对人体的潜在健康风险。