楊妙峰，鄭盛華，席英玉，林嬌，羅冬蓮,*

1. 福建省水產(chǎn)研究所，福建省海洋生物增養(yǎng)殖與高值化利用重點實驗室，廈門 361013 2. 福建省海洋生物資源開發(fā)利用協(xié)同創(chuàng)新中心，廈門 361013

海灣是江河的入海匯入點，營養(yǎng)物質(zhì)豐富，富足的餌料生物及相對封閉的自然條件，使其成為重要的海洋生物產(chǎn)卵場、索餌場及重要的海水養(yǎng)殖區(qū)域，其受到陸海相互作用以及人類活動的強烈干擾，也承接了人類開發(fā)活動帶來的大量污染物，是環(huán)境變化和生態(tài)系統(tǒng)的敏感區(qū)域[1]。近年來，隨著東山灣大開發(fā)的進程和海洋經(jīng)濟的迅速發(fā)展，海洋生態(tài)環(huán)境受到較大的威脅，漁業(yè)環(huán)境污染問題日愈突出[2-3]。

重金屬污染具有持久性、積累性和不可降解的特點，通過食物鏈直接或間接進入人體，并最終對人體健康產(chǎn)生影響，海產(chǎn)品中重金屬污染水平調(diào)查及人體健康風險評價也日益得到重視[1,4-8]。底棲濾食性貝類生長位置相對固定，對污染物(特別是重金屬污染物)富集累積能力較強[9]，質(zhì)量狀況與養(yǎng)殖環(huán)境的優(yōu)劣休戚相關(guān)，如牡蠣和貽貝等常作為近岸海域環(huán)境監(jiān)測的污染指示生物；貝類還是我國沿海重要的食物來源之一，貝類養(yǎng)殖是漳州市海水養(yǎng)殖的主體(占81.0%，2016年)[10]，當?shù)鼐用駥ω愵惖氖秤眯枨筝^高，貝類的膳食消費也是人類暴露于各種污染物的一種重要途徑，其食用安全不容小覷。本文以東山灣為研究區(qū)域，分析了該區(qū)域6種主要養(yǎng)殖貝類體內(nèi)7種重金屬(Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg和As)的污染狀況，并評估其膳食暴露的健康風險，旨在了解當?shù)刎愵惍a(chǎn)品的污染水平及食用安全性，并對其風險管理提供一定參考依據(jù)。

1 材料與方法(Materials and methods)

1.1 樣品采集與處理

2016年11月在東山灣(117.45°～117.60°E；23.65°～23.90°N)分別采集華貴櫛孔扇貝(Chlamysnobills)、菲律賓蛤仔(Ruditapesphilippinarum)、鮑(Haliotissp.)、巴非蛤(Paphiasp.)、牡蠣(Saccostreasp.)和翡翠貽貝(Pernaviridis)等6種海水養(yǎng)殖貝類樣品；2010—2017年，每年9月份在東山灣進行一次僧帽牡蠣樣品采集，采樣點如圖1所示。每個樣品采集3 kg以上，所有樣品的采集、保存和前處理均按照《GB17378—2007海洋監(jiān)測規(guī)范》[11-12]的要求執(zhí)行。

1.2 樣品分析與質(zhì)量控制

按照《GB17378.6—2007海洋監(jiān)測規(guī)范》[12]規(guī)定的原子吸收分光光度法和原子熒光法分別對樣品中銅(Cu)、鉛(Pb)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、鉻(Cr)、總汞(Hg)和砷(As)的含量進行檢測，每批樣品同步設(shè)分析空白，并以GBW10024(GSB-15)扇貝成分分析標準物質(zhì)作為質(zhì)控樣驗證方法準確性。

1.3 評價方法

1.3.1 污染狀況評價

(1)單因子污染指數(shù)法

Si=Ci/Cs，式中：Ci為第i類評價因子的實測濃度，Cs為第i類評價因子的參比標準。

圖1 東山灣采樣示意圖Fig. 1 Sampling map of Dongshan Bay

(2)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法[13]

(3)金屬污染指數(shù)(MPI)[4]

(4)污染狀況過程評價——養(yǎng)殖生物質(zhì)量指數(shù)ΔRF

養(yǎng)殖生物質(zhì)量指數(shù)法通過對典型養(yǎng)殖生物(僧帽牡蠣)質(zhì)量的變化情況來表征養(yǎng)殖環(huán)境重金屬污染狀況的變化。

1.3.2 健康風險評價

(1)膳食暴露評估[5-6,14]

2010年WHO/FAO食品添加劑聯(lián)合專家委員會(JECFA)第72/73次會議撤銷了鉛和無機砷的暫定每周耐受量(PTWI)(分別為25 μg·(kg bw)-1和15 μg·(kg bw)-1)，提出Pb的基于成人心血管效應收縮壓升高的值(CED)1.2 μg·(kg bw·d)-1和按增加0.5%的肺癌發(fā)病率確定的無機As基準劑量下限(BMDL0.5)3.0 μg·(kg bw·d)-1進行暴露評估(暴露邊界比MOE法)；將Cd的PTWI改為暫定每月耐受量(PTMI)，降低為每月25 μg·(kg bw)-1；魚貝類食品則延用2006年第67次會議確認的甲基汞PTWI值1.6 μg·(kg bw)-1。

(2)非致癌風險評價

針對膳食攝入途徑，采用美國環(huán)保局(US EPA)推薦的健康風險評價模型，計算貝類體內(nèi)重金屬污染物對人體產(chǎn)生的非致癌風險，具體公式如下[15-17]：

單一污染物日暴露量的公式為

式中：ADD為污染物日暴露量(mg·(kg·d)-1)；EF為貝類膳食暴露的頻率(d·a-1)，多取值365；ED為膳食暴露的時間(a)，一般取值70；10-3為單位換算系數(shù)；AT為目標人群平均壽命(d)，取值365×70=25 550。則該公式可簡化為

非致癌風險的公式為Rn=ADD/RfD，式中：RfD為污染物的經(jīng)口參考劑量(mg·(kg·d)-1)。若Rn≤1，表明貝類產(chǎn)品中重金屬污染物尚未對人體造成健康風險；Rn>1，表明有很大可能性對人體健康產(chǎn)生影響；Rn>10，表明已經(jīng)對人體健康造成威脅，存在慢性毒性。

(3)致癌風險評價

致癌風險的公式為Rc=ADD×OSF，式中：OSF為污染物的經(jīng)口致癌斜率因子(mg·kg-1·d-1)-1。若Rc≤1×10-6，表示貝類產(chǎn)品中重金屬污染物不會對人體健康造成致癌風險；1×10-61×10-4，表明可能存在引發(fā)癌癥的風險。將7種重金屬的RfD和OSF列于表1中。

惠生擁有眾多國內(nèi)外石油化工、煤化工及煉油裝置的設(shè)計、采購、施工及項目管理的優(yōu)秀人才和專家，具有突出的模塊化設(shè)計能力、工程實施整合能力和海洋工程建造優(yōu)勢，在國內(nèi)外項目的模塊化建造中碩果累累，此次承接的浙江石化140萬t/a乙烯裂解爐項目進一步鞏固和豐富了惠生在這一方面的專業(yè)能力。通過全流程的模塊化實施經(jīng)驗積累，惠生在大型模塊化設(shè)計、建造和總裝上的技術(shù)和實力日臻成熟和完善，使之成為行業(yè)中最具競爭力的模塊化項目技術(shù)和EPC服務整合提供商。

所有生物樣品中重金屬含量以濕重計(μg·g-1)，圖形采用Origin 9.0(或Excel 2010)及Sufer 8.0制作。

2 結(jié)果與分析(Results and analysis)

2.1 貝類體內(nèi)重金屬污染物含量

東山灣養(yǎng)殖貝類體內(nèi)Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg和As的含量范圍分別在1.02～37.6 μg·g-1(均值9.69 μg·g-1)、0.10～0.37 μg·g-1(均值0.19 μg·g-1)、8.46～184 μg·g-1(均值43.5 μg·g-1)、0.044～2.94 μg·g-1(均值0.65 μg·g-1)、0.097～0.53 μg·g-1(均值0.21 μg·g-1)、0.004～0.021 μg·g-1(均值0.010 μg·g-1)和1.03～2.45 μg·g-1(均值1.69 μg·g-1)。不同貝類體內(nèi)重金屬含量的變異系數(shù)范圍在36.8～176之間，種間差異明顯；同種貝類體內(nèi)不同重金屬污染物含量的變異系數(shù)在157～213之間，表明貝類對污染物的累積和代謝能力與貝類品種和污染物類型有關(guān)且差異顯著?？傮w而言，貝類對污染物的富集能力呈Zn>Cu>As>Cd>Cr/Pb>Hg的趨勢，華貴櫛孔扇貝對Cd，牡蠣對Zn和Cu具有明顯的選擇性吸收，含量分別高出其余貝類品種的4.16～65.8倍、5.11～20.1倍和4.33～35.9倍。

2.2 污染狀況分析

如圖2(a)所示，按照海洋生物質(zhì)量第一類標準(GB 18421—2001)[18]，東山灣6種養(yǎng)殖貝類體內(nèi)重金屬單因子污染指數(shù)均值順序依次為Hg

比較6種養(yǎng)殖貝類的綜合污染狀況：金屬指數(shù)MPI范圍在0.25～1.16之間(均值0.60)，污染程度為菲律賓蛤仔<巴非蛤<翡翠貽貝<鮑<華貴櫛孔扇貝<牡蠣(表2)；單因子污染指數(shù)均值范圍在0.60～3.43之間(均值1.51)，順序為菲律賓蛤仔<巴非蛤<翡翠貽貝<鮑<牡蠣<華貴櫛孔扇貝(圖2(b))；內(nèi)梅羅綜合指數(shù)P值范圍在0.93～10.7之間(均值3.72)，除華貴櫛孔扇貝和牡蠣污染程度為重度污染外，其余貝類污染程度均為無污染～輕度污染，順序為鮑<翡翠貽貝<巴非蛤<菲律賓蛤仔<牡蠣<華貴櫛孔扇貝(圖2(b))。

表1 水產(chǎn)品中重金屬經(jīng)口攝入的致癌斜率因子及參考劑量Table 1 Oral slope factor of heavy metals in aquatic products by ingestion way and reference dose

注：IRIS為美國綜合風險信息系統(tǒng)；致癌物類別A為已知的人體致癌物；B1為很可能的人體致癌物，人體致癌證據(jù)有限；B2為可能的人體致癌物，動物致癌證據(jù)充分；C為可能的人體致癌物，動物致癌證據(jù)不足；D為非人體致癌物。

Note: IRIS stands for Integrated Risk Information System; Carcinogenicity classification A is known human carcinogen; B1 is probable human carcinogen based on limited evidence of carcinogenicity in humans; B2 is probable human carcinogen based on sufficient evidence of carcinogenicity in animals; C is possible human carcinogen; D is not classifiable as to human carcinogenicity.

根據(jù)食品中污染物限量標準(GB 2762—2017)[19]，若甲基汞以總汞含量計，無機砷以總砷含量的10%計[7,20-21]，按Si<0.2時為安全，未受污染，0.2≤Si≤0.6時為輕污染，0.61.0為重污染[7]進行評價，除華貴櫛孔扇貝Cd含量超標(超標0.47倍)，污染指數(shù)為重污染外，6種養(yǎng)殖貝類Hg含量均處于安全范圍內(nèi)，Pb、Cr和無機砷的污染指數(shù)處于未受污染～輕污染水平(圖2(a))?？傮w而言，東山灣養(yǎng)殖貝類受到一定程度的重金屬污染，但污染水平不高。

表2 東山灣養(yǎng)殖貝類體內(nèi)重金屬含量及限量標準Table 2 Concentrations and guidelines of heavy metals in cultured shellfishes in Dongshan Bay

注： MPI表示金屬污染指數(shù)。

Note: MPI is metal pollution index.

圖2 東山灣養(yǎng)殖貝類單因子污染指數(shù)評價結(jié)果注：Si表示單因子污染指數(shù)，P表示內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)。Fig. 2 The single factor polluted index of cultured shellfishes in Dongshan BayNote: Si is single factor contamination index; P is Nemerow composite pollution index.

2.3 健康風險分析

(1)膳食暴露評估

貝類作為常見的經(jīng)濟水產(chǎn)品，是人們膳食的重要組成部分，也是人體暴露于污染物(特別是重金屬污染物)的重要途徑，由于Cu、Zn是人體必須的微量元素，不作為污染物指標，Cr作為生命過程的必需元素，僅在過量攝入時對組織器官產(chǎn)生毒性[22-23]，此處不對這3種元素進行暴露評估。

福建省人均每天食用水產(chǎn)品60.1～81.2 g[24]，漳州市海水養(yǎng)殖貝類產(chǎn)量約占水產(chǎn)品總產(chǎn)量的48%，則人均貝類消費量約39.0 g·d-1(以高值計)，鮑、貽貝、扇貝、蛤和牡蠣約占貝類產(chǎn)量的1.56%、2.70%、0.45%、19.5%和60.9%[10]，鮑、貽貝、扇貝、蛤和牡蠣人均日消費水平約為0.61、1.05、0.18、7.60和23.8 g(合計33.2 g·d-1)，Pb、Cd、Hg和總砷加權(quán)濃度分別為0.22、0.44、0.010和1.98 μg·g-1。由此可知，東山灣6種養(yǎng)殖貝類導致的Pb暴露邊界比(MOE)值為9.99；無機砷(按總砷10%計)MOE值為27.4，膳食暴露風險處于較低水平(MOE>1)。Cd的月攝入量EM為7.39 μg·(kg bw)-1，占世界貿(mào)易組織(WTO)規(guī)定的暫定每月耐受量(PTMI)的29.5%；Hg的周攝入量Ew為0.037 μg·(kg bw)-1，占WTO規(guī)定的暫定每周耐受量(PTWI)的2.34%，攝入風險較低。

(2)非致癌風險

按貝類體內(nèi)重金屬加權(quán)濃度及人均消費水平計算，膳食攝入時總非致癌風險Rn為0.94，風險水平小于1，尚未對人體造成健康風險，其中無機砷、Cd、Cr、Hg和Zn的貢獻率分別為39.0%、26.3%、2.51%、5.70%和26.5%，As、Cd和Zn是主要的風險元素。如圖3所示，東山灣養(yǎng)殖貝類多種重金屬聯(lián)合的非致癌風險排序為牡蠣>蛤>翡翠貽貝>華貴櫛孔扇貝>鮑。其中，食用牡蠣和蛤的重金屬暴露量之和，對貝類膳食攝入時總非致癌風險貢獻率高達95.3%，這主要是因為牡蠣和蛤的消費水平較高，二者占所選6種貝類膳食比例的97.4%，而華貴櫛孔扇貝含Cd量雖然高于其他貝類品種，但由于人均日消費水平較低，對健康風險的貢獻很小。

(3)致癌風險

東山灣5種貝類膳食攝入導致的總致癌風險為1.65×10-4，其中，牡蠣風險指數(shù)最高，為1.27×10-4(貢獻率達77.0%)，應適當減少膳食攝入的頻率；其余蛤、翡翠貽貝、鮑和華貴櫛孔扇貝風險指數(shù)依次為3.22×10-5、2.91×10-6、1.57×10-6和1.10×10-6，在可接受范圍內(nèi)。

圖3 東山灣養(yǎng)殖貝類膳食攝入的非致癌風險評價注：Rn表示非致癌風險；①表示鮑(Haliotis sp.)；②表示華貴櫛孔扇貝(Chlamys nobills)；③表示牡蠣(Saccostrea sp.)；④表示蛤；⑤表示翡翠貽貝(Perna viridis)。Fig. 3 The noncarcinogenic risk for ingestion of cultured shellfishes of Dongshan BayNote: Rn is the noncarcinogenic risk; ① is Haliotis sp.; ② is Chlamys nobills; ③ is Saccostrea sp.; ④ is clam; ⑤ is Perna viridis.

貝類體內(nèi)無機砷占總砷含量的比例與采用的檢測方法、貝類品種、產(chǎn)地和環(huán)境污染程度等有關(guān)[25-27]，按總砷含量10%的比例進行無機砷污染評價可能過高預估了風險水平。如Krishnakumar等[26]認為貝類和有鰭的魚類體內(nèi)無機砷和總砷濃度之間沒有相關(guān)性，且無機砷占比極低(<1.84%)；Peshut等[27]也得出海洋貝類和魚類體內(nèi)無機砷含量多占總砷含量0.5%以下，僅少數(shù)品種占比能達到1%～5%的結(jié)論。隨著砷形態(tài)分離技術(shù)的發(fā)展與成熟，液相色譜-原子熒光光譜法(LC-AFS)或液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜法(LC-ICP-MS)的應用，可以更準確地測定和評價無機砷的健康風險。

3 討論(Discussion)

3.1 污染狀況評價

目前，對貝類體內(nèi)重金屬污染物的研究多采用污染指數(shù)進行評價，但現(xiàn)行有效的各生物質(zhì)量標準，對相同污染物的限量值并不一致，如針對海域使用功能和環(huán)境保護的“海洋生物質(zhì)量標準(GB 18421—2001)[18]”中的第一類標準限值適用于海洋漁業(yè)水域、海水養(yǎng)殖區(qū)等，Cd的限量值為0.2 μg·g-1(海洋貝類)，而基于污染物在可食用部分中允許的最大含量水平的“食品中污染物限量標準(GB 2762—2017)[19]”中，Cd的限量值為2.0 μg·g-1(雙殼類等)，二者相差10倍，這使得污染指數(shù)的計算結(jié)果差異較大，應根據(jù)評價需要(環(huán)境質(zhì)量或食品安全)合理選擇相應的限量標準。

圖4 2010—2017年東山灣僧帽牡蠣污染指數(shù)變化情況注：表示污染指數(shù)短期(3年)的年平均值；表示污染指數(shù)長期(8年)的年平均值。Fig. 4 The change of the pollution index of Saccostrea cucullata in Dongshan Bay from 2010 to 2017Note: is the annual average of pollution index in short term for three years; is the annual average of pollution index in long term for eight years.

由表2可知，牡蠣對Cu、Zn和Cd的富集程度較高，華貴櫛孔扇貝體內(nèi)Cd和Cr含量也高于其余貝類品種，是這2種貝類的主要風險因子，而翡翠貽貝和蛤類的重金屬含量相對較低，與汪靖等[28]和姜元欣等[29]的結(jié)論一致。貝類對重金屬的選擇性富集能力主要與貝類品種有關(guān)。程家麗等[30]從2001—2015年發(fā)表文獻中收集牡蠣、菲律賓蛤仔、縊蟶、貽貝、扇貝、毛蚶和螺等多種貝類數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，結(jié)果顯示，我國東部-南部沿海貝類體內(nèi)Cu、Pb、Cd、Cr、As和Hg含量分別為26.8、0.49、1.69、0.81、1.45和0.070 μg·g-1(均值)，東山灣養(yǎng)殖貝類體內(nèi)Cu、Pb、Cd、Cr和Hg含量略低于我國東部-南部沿海貝類的平均水平，As含量相差不大，質(zhì)量狀況較好。

3.2 健康風險評價

海洋食用貝類重金屬累積水平與人體健康密切相關(guān)，盡管東山灣6種主要養(yǎng)殖貝類受到一定程度重金屬的污染，但Pb和無機砷膳食暴露的MOE值分別為9.99和27.4，Cd和Hg的攝入量分別占PTMI和PTWI的29.5%和2.34%，總非致癌風險水平也小于1，總致癌風險略大于1×10-4，有一定的健康風險。風險主要來自牡蠣(對Rn和Rc的貢獻率分別為85.1%和77.0%)，主要風險元素為As和Cd，但牡蠣體內(nèi)富Zn的特性可能對As和Cd的生物毒性有一定拮抗作用[31-32]，提高機體對As和Cd的耐受性。

由于飲食結(jié)構(gòu)的多樣性、膳食中污染物含量及相應消費數(shù)據(jù)的有限性，如何準確獲得污染物的膳食暴露水平是健康風險評價的難題。目前評價時多采用貝類體內(nèi)重金屬濃度值平均法(王舟等[33])，或?qū)⒇愵惾司障M量全部假定為單一品種(程家麗等[7])并在此基礎(chǔ)上進行多品種的總食用風險疊加(杜冰等[34])，前者淡化了食用頻率高的貝類品種對重金屬膳食暴露的影響；后者則加大了食用頻率少的貝類品種的影響，特別是后續(xù)進行多品種貝類總食用風險疊加時，貝類食用量隨著貝類品種數(shù)的增加而同步遞增，將過高預估其食用風險。姜元欣等[29]則采用貝類消費問卷調(diào)查的方法，獲得當?shù)刂饕愵愊M品種及消費量的估算值，并認為該消費特征與貝類相應的價格和產(chǎn)量有關(guān)，較準確地對當?shù)鼐用褙愵惖氖秤蔑L險進行定量評估。為了對評估模型進一步簡化，參考美國環(huán)保局(US EPA)的方法[15]，本文通過貝類各主要品種產(chǎn)量預估其占日常膳食的比例和人均日消費量，獲得重金屬污染物在多種貝類中的加權(quán)濃度，以便較準確地疊加計算多貝類品種多重金屬污染物的健康風險。但由于所涉及貝類品種未包含所有可食用貝類(占東山灣海水養(yǎng)殖貝類的85.1%)，無機砷含量采用總砷濃度的10%進行污染評價也存在一定的不確定性，加上未考慮不同重金屬之間的拮抗或協(xié)同效應以及其他食物的膳食風險和其他暴露途徑(呼吸、皮膚等)的貢獻，為了確保食用安全性，應酌量降低貝類日常食用的頻率。

綜上所述，東山灣養(yǎng)殖貝類受到一定程度的重金屬污染，按第一類海洋生物質(zhì)量標準限值進行評價，Pb和As超標率較高，而按食品中污染物限量標準的限值要求，僅華貴櫛孔扇貝Cd超標?？傮w而言，東山灣養(yǎng)殖貝類重金屬含量略低于我國東部-南部沿海貝類的平均水平，污染水平不高，且2010—2017年期間污染狀況沒有明顯變化。

通過疊加計算東山灣養(yǎng)殖貝類的健康風險，貝類體內(nèi)Pb、Cd、Hg和總砷含量的膳食暴露風險均處于較低水平，總非致癌風險不高(Rn<1)，總致癌風險Rc略大于1×10-4，存在一定的健康風險。為了確保食用安全性，應適當降低貝類日常食用的頻率。