徐承香, 王登會, 張思強, 晏翰林

貴陽花溪農(nóng)貿(mào)市場食用魚類重金屬含量及健康風(fēng)險評價

徐承香, 王登會, 張思強, 晏翰林

貴州師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 貴陽 550025

為了解貴陽花溪農(nóng)貿(mào)市場日常消費魚類重金屬污染水平及健康風(fēng)險, 測定了黃顙魚、草魚和鯽的重金屬含量, 并采用單因子污染指數(shù)法、綜合污染指數(shù)法和目標危害系數(shù)法對其進行污染評價。結(jié)果表明, 3種魚體中Zn、Cu、As、Cr、Cd、Pb和Hg的平均含量依次為102.681、16.767、0.614、0.604、0.221、0.157、0.154 mg·kg–1, 與國家標準相比, Cr、As、Zn出現(xiàn)超標, 其中, 黃顙魚中As 的超標率最高, 為100%, Cr的超標率為44.4%, 鯽中Zn的超標率為62.5%?？傮w上看, 肝臟、鰓等內(nèi)臟組織中的重金屬含量高于肌肉。Pearson相關(guān)性表明, 魚體As與體重呈顯著負相關(guān), 相關(guān)系數(shù)為-0.267。污染評價表明, Zn、As、Cd總體污染程度較高，部分處于中污染或重污染水平。肌肉中綜合污染指數(shù)為黃顙魚(3.21)>鯽(0.86)>草魚(0.40), 分別達重污染、無污染、無污染水平。黃顙魚的單一重金屬As風(fēng)險(THQ)和重金屬復(fù)合風(fēng)險()在成人和兒童均大于1, 鯽的在兒童大于1, 兒童的和均高于成人。說明花溪農(nóng)貿(mào)市場黃顙魚、鯽存在一定食用安全隱患, 應(yīng)該給予一定的管控, 尤其是黃顙魚應(yīng)重點管控, 此外, 兒童通過食用魚而引起的健康危害或風(fēng)險高于成人。

魚; 重金屬; 健康風(fēng)險評價; 農(nóng)貿(mào)市場; 花溪

0 前言

重金屬是一類具累積效應(yīng)、難分解且毒性較強甚至致癌的環(huán)境污染物, 可在水生生物體內(nèi)經(jīng)富集作用而蓄積、放大, 進而通過食物鏈危及人體健康[1]。如Hg對腎臟有毒害作用, 并能引起慢性中毒, Pb對腎臟和肝臟有損害作用, As也能引起神經(jīng)系統(tǒng)疾病等[2]。故對魚類重金屬污染的研究具有重要的現(xiàn)實意義。

關(guān)于魚類重金屬的相關(guān)研究國內(nèi)外均有大量報道, 國外有關(guān)于魚類種間重金屬蓄積能力的比較[3], 各組織間重金屬濃度的比較[4], 魚類重金屬含量及污染評價[5-7]。國內(nèi)也有許多對不同水域中魚類重金屬污染的研究, 如張小磊等[8]研究了鄭州沿黃地區(qū)養(yǎng)殖魚類中重金屬污染水平及其存在的健康風(fēng)險; 王俊能等[9]對廣西刁江野生魚類的重金屬積累及健康風(fēng)險進行了評估。此外, 國內(nèi)對市場市售的魚類重金屬污染及風(fēng)險評價也有報道, 如劉平等[10]對北京市農(nóng)貿(mào)市場 4 種居民日常消費魚類的重金屬污染水平及其暴露風(fēng)險進行了研究, 盛蒂等[11]對安徽蚌埠市場食用魚重金屬含量及安全性評價進行了研究; 沈夢楠等[12]對長春市水產(chǎn)批發(fā)市場及超市的魚類重金屬含量及健康風(fēng)險評價進行了研究。但有關(guān)貴州省貴陽市花溪區(qū)農(nóng)貿(mào)市場魚類重金屬含量及健康風(fēng)險的研究未見報道。因此本研究對貴陽市花溪區(qū)農(nóng)貿(mào)市場3種常見食用魚類重金屬含量特征進行分析, 并采用USEPA推薦的目標危害系數(shù)法（the target hazard quotient, THQ）評估重金屬對暴露人群的健康風(fēng)險, 旨在引導(dǎo)當?shù)鼐用窈侠磉x用魚類產(chǎn)品, 為居民攝食市場魚類健康安全提供科學(xué)保障。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

2018年10月和12月, 前往花溪中心農(nóng)貿(mào)市場、花溪徐家沖農(nóng)貿(mào)市場、花溪吉林村農(nóng)貿(mào)市場采集居民常食用的黃顙魚()、草魚()和鯽()3種魚類。采集樣品時, 記錄魚的產(chǎn)地等信息。樣品采集后, 放入冷藏箱內(nèi)運回實驗室, 并測定魚類體重和體長等形態(tài)參數(shù)(見表1), 于-20℃冰箱冷凍保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 樣品處理及其重金屬含量測定

分別取魚體鰓、肌肉、肝臟組織。測定前將各樣品于室溫下解凍, 去離子水沖洗晾干, 于160℃烘箱烘干, 研磨成粉末, 于密封袋保存待測。待測樣品用HNO3-HClO4(4:1 v/v) 混合液消解, 后于室溫內(nèi)自然冷卻, 再用超純水定容, 搖勻待測。HNO3和HClO4均為優(yōu)級純。每個樣品設(shè)3個平行樣, 平行樣的結(jié)果誤差控制在10%以內(nèi)。

AA800原子吸收光譜儀測定Cd、Pb、Cu、Cr、Zn、Ni, AF-640原子熒光光譜儀測定As和Hg, 測定在中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所檢測。

1.3 重金屬污染評價

本研究選擇單因子污染指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法[13]對魚體內(nèi)重金屬污染程度進行評價, 具體見公式(1)—(2)。

表1 花溪農(nóng)貿(mào)市場3種魚的采樣信息

單因子污染指數(shù)法:

式中,P為重金屬的單項污染指數(shù);C為重金屬含量實測值(mg·kg-1);S為重金屬含量標準值(mg·kg-1)。根據(jù)衛(wèi)生部等頒布的國家標準《GB2762-2005食品中污染物限量》[14]、農(nóng)業(yè)部頒布的行業(yè)標準《NY5073-2006無公害食品水產(chǎn)品中有毒有害物質(zhì)限量》[15], 查得Cr、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb的標準極限分別為2、50、50、0.5、0.1、0.5、0.5mg·kg-1。評價標準:P≤0.2 時, 為無污染; 0.2<P≤0. 6 時, 為輕度污染; 0. 6<P≤1.0時, 為中度污染;P>1. 0 時, 為重度污染。

綜合污染指數(shù)法:

1.4 重金屬健康風(fēng)險評價

采用目標危害系數(shù)法(THQ) 評估重金屬暴露的健康風(fēng)險[8,16], 見公式(3)—(4):

單一重金屬風(fēng)險計算公式:

多種重金屬復(fù)合風(fēng)險計算公式:

式中,E為接觸頻率(365 d·a-1); E為平均壽命(70 a); F為消化食物的比率(g·person-1·d–1);為食物中重金屬的含量水平(mg·kg-1);R為參比劑量(mg·kg-1·d-1);W為人體平均體重(kg);T為平均接觸時間(=E×E)。

由數(shù)據(jù)資料查閱到Cr、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb 的R值分別為1.5、0.04、0.3、0.0003、0.001、0.0005、0.004 mg·kg-1·d-1[8,16]。結(jié)合貴州省居民的實際情況, 對部分參數(shù)進行了相應(yīng)修正, 其中, 平均壽命為71.10 a[17]; 成人平均體重56 kg[18], 7歲兒童人均體重22.9 kg[19]; 成人平均每人每天攝入水產(chǎn)品24 g[9], 兒童平均每人每天攝入水產(chǎn)品15 g[11]。

當值<1 時, 表明暴露人群無明顯健康風(fēng)險; 當值>1 時, 表明暴露人群存在健康風(fēng)險。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

魚類重金屬含量等數(shù)據(jù)均用Excel2010處理, 數(shù)據(jù)用平均值±標準差(mean±SD)表示; 運用SPSS25.0進行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 魚類中重金屬含量特征

2.1.1 魚類中重金屬總體含量特征

在所有檢測樣品中, Cu、Zn、Cr、Hg的檢出率均為100%, As、Cd、Pb的檢出率分別為96.7%、98.3%、96.7%, 測定結(jié)果見表2。整體上看, Cr、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb的含量范圍分別為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。其均值大小為: Zn>Cu>As>Cr>Cd>Pb>Hg。根據(jù)農(nóng)業(yè)部頒布的行業(yè)標準(NY5073-2006), 取魚的肌肉組織，與相關(guān)的食品安全標準的限量值[14-15]相比, Cr、As、Zn出現(xiàn)超標, 其中, 黃顙魚中As 的超標率最高, 為100%, Cr的超標率為44.4%, 鯽中Zn的超標率為62.5%。

2.1.2 魚類中不同組織重金屬含量特征

同一金屬在同種魚體不同的組織器官中的含量不同, 如在鯽中, 重金屬Cr表現(xiàn)為肝臟(0.829mg·kg-1)> 鰓(0.359 mg·kg-1)>肌肉(0.103 mg·kg-1), 重金屬Cd也表現(xiàn)為肝臟(0.114 mg·kg-1)>鰓(0.013 mg·kg-1)>肌肉(0.003 mg·kg-1)(表2)。從總體平均含量看(圖1): 除As和Hg外, 其余5種重金屬平均含量均表現(xiàn)為在肝臟、鰓等內(nèi)臟組織較高, 肌肉較低。

2.2 魚類重金屬與種類、體重和體長的關(guān)系

花溪農(nóng)貿(mào)市場3種常見食用魚類重金屬的累積大小整體表現(xiàn)為鯽(495.737mg·kg-1)>黃顙魚(279.292mg·kg-1)>草魚(266.466mg·kg-1)。黃顙魚和鯽屬于雜食性魚類, 草魚屬于草食性魚類, 表現(xiàn)為雜食性>草食性。將3種魚類重金屬含量與其體重、體長形態(tài)參數(shù)進行Pearson相關(guān)性分析(表3)?；ㄏr(nóng)貿(mào)市場3種食用魚類重金屬中僅As與體重呈顯著負相關(guān), 相關(guān)系數(shù)為-0.267,<0.05, 說明重金屬As隨體重的增加而減少。

表2 花溪農(nóng)貿(mào)市場3種魚各組織中重金屬平均含量 (mg·kg-1)

注: “nd”表示未檢出, 平均值計算時, “nd”數(shù)據(jù)作為0參與計算,a、b、c 分別表示黃顙魚、草魚、鯽肌肉的超標率。

圖1 花溪農(nóng)貿(mào)市場8種重金屬在魚類各組織中的平均含量

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

2.3 魚類重金屬污染評價

2.4 魚類食用健康風(fēng)險評價

本研究選擇魚體肌肉評價花溪農(nóng)貿(mào)市場魚類對攝食人群的食用安全性(見表5)。從表5可知, 黃顙魚的As風(fēng)險 (As)在成人和兒童分別是3.18243和4.86397, 其余各單一重金屬的風(fēng)險均小于1。3種魚的多種重金屬復(fù)合風(fēng)險()在成人順序為黃顙魚(3.36581)>鯽(0.68206)>草魚(0.18667), 在兒童順序為黃顙魚(5.14426)>鯽(1.04250)>草魚(0.28530)。其中黃顙魚的重金屬復(fù)合風(fēng)險()在成人和兒童均大于1, 鯽的重金屬復(fù)合風(fēng)險()在兒童大于1, 說明當?shù)鼐用袢绻L期攝食黃顙魚和鯽, 暴露重金屬的健康風(fēng)險較大?；ㄏr(nóng)貿(mào)市場魚類的單一重金屬均值從大到小依次為As>Hg>Zn>Cu>Pb> Cd>Cr, 兒童的單一重金屬和多種重金屬均大于成人, 兒童約是成人的1.5倍。8種重金屬對的貢獻率有較大的差異性, As的貢獻率84.98%最高, Hg(8.99%)次之, 貢獻率大小表現(xiàn)為: As>Hg>Zn>Cu>Pb>Cd>Cr。重金屬As和Hg的總貢獻率高達93.97%, 故可視 As和Hg為主要風(fēng)險元素, 應(yīng)予以優(yōu)先關(guān)注As的防控。

表3 花溪農(nóng)貿(mào)市場3種魚的重金屬含量與體長和體重的相關(guān)性系數(shù)

注: “*”表示在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

表4 花溪農(nóng)貿(mào)市場3種魚的重金屬污染指數(shù)

3 討論

花溪農(nóng)貿(mào)市場魚類中Zn、Cu含量較高, 高于其它重金屬, 這與施沁璇等[20]、蔡深文等[21]研究結(jié)果一致, 主要是因為Zn和Cu是動物體的必需微量元素, 受動物機體代謝調(diào)控, 使它們更易于被主動吸收, 在機體內(nèi)的含量保持相對較高, 而Cr、As、Cd、Hg、Pb作為生命非必需元素, 則含量相對較低[11,22]。本研究肝臟和鰓組織的重金屬含量總體上高于肌肉, 與王兆群等[23]研究結(jié)果大體一致。其因是重金屬進入魚體的主要途徑是通過餌料的攝食、體表的滲透和鰓粘膜的吸附, 因此魚類的肝臟、鰓等組織優(yōu)先累積重金屬, 造成其金屬含量比肌肉高[24]。此外, 肝臟是重金屬代謝和毒性降解的重要組織, 能夠富集較多重金屬[21,25]。本研究中雜食性魚體內(nèi)重金屬含量高于植食性魚類, 其因可能是重金屬通過食物鏈從低營養(yǎng)級向高營養(yǎng)級不斷被吸收、轉(zhuǎn)化和富集, 含量逐漸升高[21]。

將花溪農(nóng)貿(mào)市場魚類重金屬平均含量與國內(nèi)其它市場及江河魚類重金屬的平均含量進行比較。除了重金屬Pb以外, 其余重金屬平均含量均大于其它地區(qū), 如Zn的含量分別是北京農(nóng)貿(mào)市場[10]、長春市市售魚[12]、安徽蚌埠市場[11]、貴州赤水河[21]的13.4倍、13.4倍、9.8倍、5.1倍; Cu的含量分別是北京農(nóng)貿(mào)市場、長春市市售魚、蚌埠市場、赤水河的11.0倍、45.7倍、14.8倍、8.0倍。對于水生動物, 生存環(huán)境中的各種重金屬, 都會在動物體內(nèi)通過不同途徑(如呼吸、攝食等)在組織中積累[26-27]。故造成花溪農(nóng)貿(mào)市場魚類重金屬的平均含量較高的原因可能有: ①與貴州水體重金屬背景值有關(guān)。水體重金屬背景值主要受水體集水區(qū)內(nèi)的巖性和土壤類型影響, 在石灰?guī)r及其發(fā)育的土壤環(huán)境中(貴州石灰?guī)r母質(zhì)覆蓋面積大), Cu、Zn、Cr等背景值較高, 其離子有較強的配位絡(luò)合能力, 當土壤被淋濾后它們便流失進人水中, 形成了相應(yīng)水環(huán)境中這些元素的高背景值[28]。而貴州是典型的喀斯特地貌分布區(qū), 石灰?guī)r母質(zhì)覆蓋面積大, 其Cu、Zn、Cr等土壤元素背景值均高于中國土壤元素背景值[29]。②與水質(zhì)有關(guān)。對于循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng), 養(yǎng)殖用水是系統(tǒng)中重金屬的主要來源, 并因系統(tǒng)封閉循環(huán)的特征, 在養(yǎng)殖動物體內(nèi)產(chǎn)生較強的富集[30]。在池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)中, Lacerda等[31]發(fā)現(xiàn)池塘中Cu主要來源于養(yǎng)殖用水, 其次還來源于投入的飼料等。本研究中的3種魚類全為池塘淡水養(yǎng)殖魚, 而北京農(nóng)貿(mào)市場等市售魚既有塘養(yǎng)魚、還有水庫魚等。

表5 花溪農(nóng)貿(mào)市場3種魚的肌肉組織重金屬的健康風(fēng)險評價

有研究表明, 當魚進入體長增長緩慢而體重快速增加的階段時, 體重的快速增長對魚體重金屬有稀釋作用[32]。此外, 魚體內(nèi)重金屬含量不僅與體重有關(guān), 還與魚的種類、年齡、體長、水環(huán)境重金屬含量、生活習(xí)性等密切相關(guān)[33], 以期在后續(xù)研究中加以完善。

綜合污染指數(shù)進一步證實雜食性魚類比植食性會富集更多的重金屬, 且肝臟比肌肉等其他組織的污染程度更高。因此, 花溪農(nóng)貿(mào)市場黃顙魚應(yīng)給予重點管控。此外, 建議居民最好不食用內(nèi)臟和鰓等組織, 食用肌肉組織。

本研究選擇成人的均值與其他地區(qū)比較, 除As外, 其余重金屬單一平均值均低于灤河流域鯽[34]。與長春市市售魚[12]相比, Cr、Cd、Pb的均要低。復(fù)合重金屬風(fēng)險的均值(1.41152)均大于灤河流域鯽(0.713)[34]、長春市市售魚(0.069)[12]和蚌埠市場(0.141)[11]。重金屬對的貢獻率中兒童和成人具有相同的變化趨勢。兒童的和均高于成人, 說明兒童對重金屬的敏感度要高于成人, 更容易受到重金屬的危害[35]。因此應(yīng)該對兒童的食用魚類等產(chǎn)品實施更為嚴格的質(zhì)量檢測。

4 結(jié) 論

(1)花溪農(nóng)貿(mào)市場黃顙魚、草魚、鯽中, 重金屬平均含量為Zn>Cu>As>Cr>Cd>Pb>Hg。與國家食品安全標準的限量值相比, 黃顙魚中As 的超標率最高, 為100%, Cr的超標率為44.4%, 鯽中Zn的超標率為62.5%。

(2)同一重金屬在同種魚不同組織中存在差異, 整體表現(xiàn)為肝臟>鰓>肌肉。雜食性的黃顙魚和鯽的整體重金屬含量高于草食性的草魚。Pearson相關(guān)性表明, As與體重呈顯著負相關(guān), 相關(guān)系數(shù)為-0.267。

(4)和表明: 黃顙魚的As和在成人和兒童均大于1, 鯽的在兒童大于1, 說明黃顙魚和鯽存在一定食用安全隱患。兒童的和均高于成人, 說明兒童通過食用魚類而受到的健康危害或風(fēng)險高于成人。各重金屬對的貢獻率表現(xiàn)為As最高(84.98%), Hg次之(8.99%), 故As和Hg為主要風(fēng)險元素, 應(yīng)予以優(yōu)先關(guān)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, 王登會, 張思強, 等. 貴陽花溪農(nóng)貿(mào)市場食用魚類重金屬含量及健康風(fēng)險評價[J]. 生態(tài)科學(xué), 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

國家自然科學(xué)基金項目(31660152); 貴州省科技計劃項目(黔科合基礎(chǔ)[2017]1416); 貴州省科技計劃項目(黔科合平臺人才[2017]5726)

徐承香(1984—)女, 貴州思南人, 博士, 副教授, 主要從事動物生態(tài)學(xué)和環(huán)境污染評價研究, Email: xcxiang119@163.com