王慶鶴，樊磊磊，程俊偉，彭亞娟

(遵義師范學(xué)院 資源與環(huán)境學(xué)院，貴州 遵義 563000)

1 引言

蔬菜含有豐富的礦物質(zhì)元素、維生素及纖維等多種營(yíng)養(yǎng)元素，是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚氖澄镏籟1，2]。隨著城市化的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對(duì)蔬菜產(chǎn)品開(kāi)始由數(shù)量需求向質(zhì)量需求轉(zhuǎn)變，因此蔬菜的食用安全受到了社會(huì)的廣泛關(guān)注，而蔬菜的食用安全又與土壤狀況有著密切的聯(lián)系[3，4]。由于菜地大多數(shù)集中在城鎮(zhèn)近郊，容易受到“三廢”、交通工具以及化肥、農(nóng)藥的過(guò)度使用等重金屬污染源不同程度的污染。蔬菜能從受到污染的土壤中吸收重金屬，從而引起蔬菜中重金屬含量超標(biāo)甚至嚴(yán)重富集，最終通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，危及人類(lèi)健康，且這種危害具有一定的隱蔽性和潛伏期[5，6]。根據(jù)宋春然[7]、張莉[8]、張建江[9]等人對(duì)貴州省土壤重金屬污染研究分析結(jié)果顯示貴州省主要污染物為鎘(Cd)和汞(Hg)，且全省各地區(qū)均遭受鎘(Cd)污染，汞(Hg)污染主要存在于貴陽(yáng)市、黔東南州、銅仁地區(qū)及黔南州。而且貴州省土壤重金屬污染已經(jīng)導(dǎo)致了農(nóng)作物受到不同程度的污染，有許多地方糧食、蔬菜、水果等食物中鎘、鉻、砷、鉛等重金屬含量超標(biāo)和接近臨界值。

而辣椒(CapsicumfrutescensL.)是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物和人們?nèi)粘Ｉ钪械恼{(diào)味品之一，富含豐富的維生素C、辣椒紅素等多種營(yíng)養(yǎng)成分，并且是貴州主要的特色產(chǎn)業(yè)[10，11]。因此，本文以貴州辣椒主產(chǎn)區(qū)——遵義辣椒果實(shí)中重金屬污染狀況以及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估為研究對(duì)象，通過(guò)采集代表性辣椒樣品，測(cè)定其中鎘(Cd)、鉻(Cr)和鋅(Zn)3種重金屬元素含量，并分析其污染狀況及潛在健康風(fēng)險(xiǎn)，以期為遵義辣椒果實(shí)安全提供科學(xué)依據(jù)。

目前有關(guān)土壤和蔬菜中重金屬含量及其健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究越來(lái)越多，如2014年全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)顯示，全國(guó)土壤受到鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳等重金屬的污染，且點(diǎn)位超標(biāo)率分別為7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%[12]。蘇琪嬌等[13]2016年的調(diào)查結(jié)果顯示，貴陽(yáng)市花溪區(qū)菜地土壤受到Zn、Cd、Pb、Cu 4種重金屬不同程度的污染，且蔬菜受Cd、Pb元素的污染相對(duì)嚴(yán)重。龔夢(mèng)丹等[14]2015年對(duì)杭州市蔬菜重金屬的調(diào)查結(jié)果表明，根莖類(lèi)和茄果類(lèi)蔬菜受到重金屬Pb、Cd、Cr 共同污染相對(duì)嚴(yán)重，少數(shù)葉菜受 Cu、Zn、Cr 或 Pb、Cr 共同污染。李書(shū)幻等[15]2016年調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，我國(guó)蔬菜主要重金屬污染物為Pb、Cd、Cr等重金屬，且葉菜類(lèi)蔬菜比根莖類(lèi)、果蔬類(lèi)易受到重金屬的污染。龔夢(mèng)丹等[16]研究表明，杭州市菜地土壤主要以Cd污染為主，且存在較強(qiáng)的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，Cu、Zn、Pb、Cr、As 和 Ni 的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)輕微。由此可見(jiàn)，我國(guó)菜地土壤受重金屬的污染日益嚴(yán)重，且重金屬通過(guò)呼吸、皮膚接觸及食物攝入人體，都將給人體健康帶來(lái)潛在的危害，因此，對(duì)蔬菜中重金屬污染狀況進(jìn)行調(diào)查和評(píng)價(jià)具有非常重要的意義。

如今有關(guān)土壤、蔬菜重金屬污染的報(bào)道越來(lái)越多，如謝慶裕[17]的調(diào)查顯示電池行業(yè)成為重金屬污染禍?zhǔn)祝覈?guó)每年被重金屬污染的糧食高達(dá)1200萬(wàn)t，且每年因重金屬污染而減產(chǎn)的糧食有1000多萬(wàn)t，珠三角部分城市有近40%的農(nóng)田菜地土壤重金屬污染超標(biāo)，超標(biāo)元素主要為：鎘、汞、砷、銅、鎳。宋偉等[18]研究表明，我國(guó)耕地的土壤重金屬污染概率為16.67%，并推出污染面積占耕地總量的1/6，其中Cd污染概率最高，且遼寧、河北等14個(gè)省、市和自治區(qū)可能是我國(guó)耕地重金屬污染多發(fā)區(qū)，特別是遼寧和山西污染可能尤其嚴(yán)重。譚文兵[19]調(diào)查結(jié)果表明，全國(guó)11個(gè)省份25個(gè)地區(qū)的耕地受到鎘污染，華南地區(qū)部分城市50%的耕地受到鎘、砷、汞等重金屬的污染，而耕地重金屬污染主要來(lái)源于污水灌溉、汽車(chē)尾氣排放、大氣污染物沉降、農(nóng)藥和化肥的不合理使用，涉及重金屬的“三廢”排放，以及一些礦區(qū)開(kāi)采后的尾礦隨意丟棄經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間沉積而進(jìn)入土壤中。黎佳佳等[20]通過(guò)盆栽試驗(yàn)，研究了重金屬 Cd、Pb 單一與復(fù)合污染對(duì)辣椒生物量及重金屬殘留的影響，結(jié)果表明重金屬處理顯著降低了辣椒果實(shí)的產(chǎn)量，當(dāng)復(fù)合作用時(shí)，毒害作用增強(qiáng)，且辣椒富集能力Cd>Pb ，一般集中在根部。江水英等[21]分析江西貴溪冶煉廠周邊農(nóng)村(蘇門(mén)村)零散菜地上的辣椒各部位及其根系土壤中的Cu、Pb、Zn、Cd含量，結(jié)果表明：在土壤—根部間為Cd>Zn>Cu>Pb；在根部—莖部間為Pb>Zn>Cd>Cu；在莖部—葉部間為Cu>Pb>Cd>Zn；在莖部—果實(shí)間為Zn>Pb>Cu>Cd。所有重金屬在辣椒葉部都比莖部含量高,可能是受到當(dāng)?shù)卮髿馕廴镜挠绊?。李非里等[22]選擇貴陽(yáng)市郊二戈寨、馬鈴鄉(xiāng)和永樂(lè)鄉(xiāng)的辣椒地，研究重金屬在菜園土-辣椒體系中的遷移過(guò)程。結(jié)果表明：主要污染元素為Zn、Cu、Cd。但辣椒果實(shí)中僅有Cd超標(biāo)。土壤—根部間為Cd>>Cu> Zn> Pb，在根部—莖葉間為Zn> Cd> Pb> Cu，在莖葉—果實(shí)間為Cu>>Zn> Cd> Pb。對(duì)于Cu、Pb和Zn元素來(lái)說(shuō)，辣椒在根部—莖葉間的遷移幾乎不受阻礙，但根—土界面是重金屬進(jìn)入辣椒果實(shí)的主要障礙。

2 材料與方法

2.1 研究區(qū)概況

遵義市是貴州省重要的蔬菜生產(chǎn)大市，2018年蔬菜種植面積30.42萬(wàn)hm2(456.3萬(wàn)畝)，其低溫度、高海拔、寡日照的氣候環(huán)境很適合辣椒生長(zhǎng)。自20世紀(jì)90年代開(kāi)始，遵義便大力發(fā)展辣椒產(chǎn)業(yè)，在保持產(chǎn)量穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，產(chǎn)業(yè)逐步發(fā)展壯大[23]。

2.2 田間調(diào)查與采樣

辣椒樣品采集于2018年4～6月份，主要為遵義辣椒主產(chǎn)區(qū)，對(duì)耕作層土隨機(jī)多點(diǎn)混合取樣，并裝入自封袋內(nèi)帶回實(shí)驗(yàn)室，共420個(gè)(果實(shí)和莖稈)代表性樣品。

2.3 樣品處理與分析

2.3.1 樣品處理

將采集的辣椒樣品先用自來(lái)水沖洗去表層泥土，再用蒸餾水沖洗1～2次，然后待水晾干后稱(chēng)重(鮮重)，再放入105 ℃恒溫鼓風(fēng)干燥箱中殺青5 min并于70 ℃烘干，取出樣品稱(chēng)重(干重)。所有的辣椒樣品用TQ-300T高速多功能粉碎機(jī)分別粉碎，最后裝入塑料自封袋內(nèi)并編號(hào)保存待測(cè)重金屬全量。

2.3.2 樣品分析方法

辣椒樣品加入HNO3(HNO3為優(yōu)級(jí)純)、隔夜、用微波消解儀消解、EHD-24型電熱消解儀進(jìn)行趕酸至1～2 mL、去離子水定容至25 mL并過(guò)濾到10 mL離心管中，最后每個(gè)樣品都用iCAP Q型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)檢測(cè)。所有的實(shí)驗(yàn)用品均用稀酸浸泡，為了減少器皿對(duì)Cd，Cr，Zn的吸附；并且每批樣品均有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和一個(gè)空白樣品進(jìn)行同步分析。

2.4 辣椒中重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

以食品中Cd、Cr和Zn限量衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[24，25](表1)作為辣椒中Cd、Cr和Zn的最大允許限量(鮮重)，以此來(lái)評(píng)價(jià)辣椒重金屬污染程度。

2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)采用Excel2010軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 辣椒果實(shí)中重金屬污染狀況

由表2可知，采集辣椒樣品中重金屬Cd的含量平均值超出表1《食品中重金屬衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中的標(biāo)準(zhǔn)限值，采集的辣椒樣品中受到重金屬Cd污染的辣椒有87個(gè)，超標(biāo)率達(dá)到73%，且含量平均值超標(biāo)2.2倍；受到重金屬Cr污染的辣椒有4個(gè)，超標(biāo)率達(dá)到3.4%，含量平均值未超標(biāo)；重金屬Zn的含量均未超過(guò)表1中的標(biāo)準(zhǔn)限值。

表2 辣椒果實(shí)中重金屬污染狀況

根據(jù)表2，可以看出辣椒受到了重金屬的污染，受重金屬污染程度依次為鎘(Cd)>鉻(Cr)>鋅(Zn)，重金屬Cd的污染最嚴(yán)重，只有部分辣椒重金屬含量未超過(guò)國(guó)家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)建議的總鉻參考攝入量分別為每人200～500 μg/d[26]，因此從健康角度出發(fā)取最小值200 μg/d，人體質(zhì)量(m)以60 kg計(jì)，則Cr專(zhuān)門(mén)針對(duì)敏感人群的臨時(shí)性每周人體可耐受攝入劑量(PTWI)為23.3 μg/kg·m，Cd的PTWI為6.7 μg/kg·m；Zn的PTWI為1750 μg/kg·m，且貴州按每人每周消費(fèi)干辣椒47.9 g計(jì)算[27]。

PWI/μg=C×IR/m

(1)

式(1)中：PWI為每人每周重金屬攝入量(μg)；C為辣椒果實(shí)中的重金屬含量(μg/g)；IR為攝入速率(g/周)。根據(jù)公式(1)計(jì)算如圖1～2所示。

3.2 辣椒鎘累積健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

根據(jù)圖1、圖2可知，貴州居民食用辣椒的Cd的PWI在0.0031～1.1452 μg/kg·m之間，平均值為0.0872 μg/k·m，僅占Cd的PTWI的0.05%～17.09%，平均為1.30%。計(jì)算結(jié)果表明：Cd的PWI均未超過(guò)世界衛(wèi)生組織提出的專(zhuān)門(mén)針對(duì)敏感人群的PTWI。

圖1 3種重金屬元素的PWI值

圖2 3種重金屬元素的PTWI值

3.3 辣椒鉻累積健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

根據(jù)圖1、圖2可知，貴州居民食用辣椒的Cr的PWI在0.0011～0.7950 μg/kg·m之間，平均值為0.1024 μg/kg·m，僅占Cr的PTWI的0.005%～3.41%，平均為0.44%。計(jì)算結(jié)果表明，Cr的PWI均未超過(guò)世界衛(wèi)生組織提出的專(zhuān)門(mén)針對(duì)敏感人群的PTWI。

3.4 辣椒鋅累積健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

根據(jù)圖1、圖2可知，貴州居民食用辣椒的Zn的PWI在0.3430～12.9375 μg/kg·m之間，平均值為3.7410 μg/kg·m，僅占Zn的PTWI的0.02%～0.74%，平均為0.21%。計(jì)算結(jié)果表明：Zn的PWI均未超過(guò)世界衛(wèi)生組織提出的專(zhuān)門(mén)針對(duì)敏感人群的PTWI。

4 討論

4.1 辣椒重金屬污染評(píng)估

土壤中重金屬的來(lái)源有工礦企業(yè)產(chǎn)生、污水灌溉、農(nóng)業(yè)活動(dòng)產(chǎn)生、大氣沉降及人為活動(dòng)等，因此辣椒中重金屬的積累，可能土壤的背景值、土壤類(lèi)型、種植方式、耕作習(xí)慣以及周?chē)h(huán)境等不同引起的[28]。

該調(diào)查結(jié)果表明：遵義市辣椒果實(shí)中的主要污染物是Cd，其中超標(biāo)率達(dá)到73%，且含量平均值超標(biāo)2.2倍，這可能與辣椒是高Cd富集的一類(lèi)蔬菜有關(guān)，其次只有少部分的Cr超過(guò)《食品中污染物限量》。由于土壤中重金屬會(huì)在農(nóng)作物中有一定的積累，所以一方面可能是產(chǎn)地土壤中Cd和Cr背景值過(guò)高，及含Cd化肥和農(nóng)藥的不合理使用；另一方面可能是人類(lèi)活動(dòng)及周邊環(huán)境引起的。樣品中Zn均未超過(guò)國(guó)家食品中污染物限量，但是部分辣椒果實(shí)中重金屬Cd和Cr超過(guò)國(guó)家食品中污染物限量，應(yīng)該引起有關(guān)部門(mén)的重視。

4.2 辣椒重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

由于WHO(世界衛(wèi)生組織)意識(shí)到食品安全是一個(gè)重要的公共衛(wèi)生問(wèn)題，因此風(fēng)險(xiǎn)分析是保證食品安全的一種新模式，并且是制定食品安全標(biāo)準(zhǔn)和解決國(guó)際食品貿(mào)易爭(zhēng)端的依據(jù)[29]，由此PTWI是世界衛(wèi)生組織專(zhuān)門(mén)針對(duì)敏感人群的臨時(shí)性每周人體可耐受攝入劑量提出的，可對(duì)居民每周攝入的重金屬進(jìn)行評(píng)價(jià)。計(jì)算結(jié)果表明：

(1)貴州居民通過(guò)辣椒每周攝入重金屬Cd的PWI在0.0031～1.1452 μg/k·m之間，而Cd的PTWI為6.7 μg/kg·m，由此可以看出Cd的PWI遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于世界衛(wèi)生組織提出專(zhuān)門(mén)針對(duì)敏感人群的PTWI，表明通過(guò)食用含有Cd的辣椒不會(huì)對(duì)人體健康造成影響。

(2)貴州居民通過(guò)辣椒每周攝入重金屬Cr的PWI在0.0011～0.7950 μg/kg·m之間，而Cr的PTWI為23.3 μg/kg·m，由此可以看出Cr的PWI遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于世界衛(wèi)生組織提出專(zhuān)門(mén)針對(duì)敏感人群的PTWI，表明通過(guò)食用含有Cr的辣椒不會(huì)對(duì)人體健康造成影響。

(3)貴州居民通過(guò)辣椒每周攝入重金屬Zn的PWI在0.3430～12.9375 μg/kg·m之間，而Zn的PTWI為1750 μg/kg·m，由此可以看出Zn的PWI遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于世界衛(wèi)生組織提出專(zhuān)門(mén)針對(duì)敏感人群的PTWI，表明通過(guò)食用含有Zn的辣椒不會(huì)對(duì)人體健康造成影響。

5 結(jié)論

從大量有關(guān)土壤耕地重金屬污染與蔬菜重金屬含量及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的調(diào)查研究中可以看出，我國(guó)的土壤耕地受重金屬的污染正在日益加劇，而土壤污染的來(lái)源也比較復(fù)雜，通過(guò)農(nóng)作物間接的危害人類(lèi)健康；我國(guó)每年有因重金屬污染而導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)的事件，也有因食用被重金屬污染的農(nóng)作物出現(xiàn)健康問(wèn)題的案例，因此人們對(duì)食品安全問(wèn)題越來(lái)越重視，所以對(duì)農(nóng)作物中的重金屬污染狀況以及對(duì)人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)很有必要；而蔬菜作為人們?nèi)粘Ｉ畈妥郎喜豢扇鄙俚氖澄?，其中富含豐富的維生素等多種營(yíng)養(yǎng)元素，所以蔬菜的食用安全與人體健康息息相關(guān)；而辣椒屬于蔬菜中的一種，作為貴州的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)物與特色產(chǎn)物，并且產(chǎn)量規(guī)模達(dá)全國(guó)第一，由于目前對(duì)辣椒果實(shí)重金屬污染狀況及人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究還較少，因此本通過(guò)對(duì)辣椒果實(shí)中重金屬污染狀況及人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估為研究對(duì)象，分析了辣椒中的重金屬污染情況，對(duì)人體健康進(jìn)行了評(píng)估，為貴州辣椒安全提供科學(xué)依據(jù)。本次研究結(jié)論如下。

(1)從對(duì)遵義辣椒果實(shí)重金屬污染分析來(lái)說(shuō)，重金屬污染程度依次為鎘(Cd)>鉻(Cr)>鋅(Zn)，辣椒中部分樣品重金屬Cd和Cr的含量超出《食品中鎘限量衛(wèi)生準(zhǔn)》(GB 2762—2012中重金屬的限量值，超標(biāo)率分別為73%、和3.4%，其中Cd含量平均值超標(biāo)2.2倍、Cr和Zn的含量平均值均未超標(biāo)，且樣品中Zn含量均未超標(biāo)。

(2)PTWI分析結(jié)果表明，貴州居民通過(guò)食用辣椒果實(shí)途徑周攝入重金屬Cd、Cr和Zn的量分別占其PTWI的0.05%～17.09%、0.005%～3.41%和0.02%～0.74%，因此，通過(guò)食用辣椒途徑所攝入Cd、Cr和Zn的PWI遠(yuǎn)小于世界衛(wèi)生組織提出的專(zhuān)門(mén)針對(duì)敏感人群的PTWI，則通過(guò)食用含有超標(biāo)重金屬Cd、Cr和Zn的辣椒不會(huì)對(duì)人體健康造成影響，但辣椒中重金屬Cd和Cr污染情況不容忽視。