劉文政 楊紹群 殷 忠 畢 珊 張 權(quán) 劉利亞

(貴州省疾病預(yù)防控制中心，貴陽(yáng) 550004)

茶葉既是很好的飲料來(lái)源，又是我國(guó)的重要經(jīng)濟(jì)作物，其衛(wèi)生質(zhì)量的好壞關(guān)系到我國(guó)茶葉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、茶農(nóng)收益和茶客健康[1]。重金屬的含量測(cè)定是茶葉衛(wèi)生質(zhì)量檢查的一個(gè)重要方面，也是人們關(guān)心的一個(gè)熱點(diǎn)。貴州是我國(guó)茶葉種植大省，在茶葉生產(chǎn)要素方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)[2]。近年來(lái)貴州茶葉產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，種植面積與產(chǎn)量增速顯著，遵義、銅仁、黔南、黔東南等地均已形成較為成熟的茶葉產(chǎn)業(yè)布局[2]。

近年來(lái)，茶葉累積重金屬的研究報(bào)道相繼出現(xiàn)[3-6]。王峰等[7]研究發(fā)現(xiàn)閩中某礦區(qū)縣茶園茶葉中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Pb、Cd含量分別為2.04、10.96、21.72、71.75、1.44、2.26、0.03 mg/kg，均未超出相關(guān)限量標(biāo)準(zhǔn)。周亶等[8]報(bào)道毛尖茶葉中Cu、Zn、Mn含量分別為15.35、33.87、696.00 mg/kg，普洱茶葉中Cu、Zn、Mn含量分別為16.02、17.13、659.41 mg/kg，兩種茶葉中Pb含量均未檢出，浸泡時(shí)間為30 min、浸泡水溫為90 ℃時(shí)，茶水中Cu、Zn、Mn的浸出率最高。周靜博等[9]報(bào)道綠茶中重金屬Pb、Cu、Zn、Mn、Ni含量分別為0.67、2.82、59.00、604.00、5.97 mg/kg，茶水中金屬元素的浸出率為49.30%～63.80%。張清海等[2]報(bào)道貴州云霧茶園土壤重金屬含量較高，目前有關(guān)茶葉中金屬元素的浸出特征及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究相對(duì)較少。僅見(jiàn)SOFUOGLU等[10]對(duì)紅茶中氟和微量元素的暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和CAO等[11]對(duì)普洱茶中微量元素的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究報(bào)道。然而關(guān)于綠茶中金屬元素，尤其是鉛、鎘、汞、銅等重金屬含量水平卻鮮有系統(tǒng)研究報(bào)道。茶葉并非直接供人食用，而是經(jīng)沸水浸泡后飲用，直接測(cè)定茶葉中重金屬的含量不足以評(píng)價(jià)茶葉對(duì)人體的健康影響，必須同時(shí)對(duì)茶湯中重金屬含量進(jìn)行測(cè)定才有意義[2]。因此本研究對(duì)貴州主產(chǎn)區(qū)所產(chǎn)綠茶、茶湯中重金屬Pb、Cr、Cd、Hg、Cu、Zn、Mn、Ni和As含量進(jìn)行測(cè)定，并對(duì)人體的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，以了解其污染狀況，為人們科學(xué)健康地飲茶及茶葉的種植、加工生產(chǎn)和綠茶的質(zhì)量安全評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

經(jīng)文獻(xiàn)檢索及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查研究決定，選擇ZY(遵義)、TR(銅仁)、QN(黔南)、LPS(六盤(pán)水)、QXN(黔西南)等5個(gè)具有代表性的綠茶生產(chǎn)地進(jìn)行樣品采集。樣品采集于各產(chǎn)地大超市、街邊茶攤及茶葉售點(diǎn)，分別采集當(dāng)?shù)夭煌b、不同價(jià)位且有代表性的樣品，共設(shè)置采樣點(diǎn) 40個(gè)，其中ZY、TR、QN、LPS、QXN各8個(gè)采樣點(diǎn)。采樣點(diǎn)樣品為組合樣，隨機(jī)在每個(gè)采樣點(diǎn)的不同采買(mǎi)點(diǎn)采集等質(zhì)量綠茶樣品，得茶葉供試樣200份，其中ZY、TR、QN、LPS、QXN各40份綠茶樣品。綠茶樣品采集完成并送回實(shí)驗(yàn)室后，將每個(gè)樣品充分混勻后采用四分法和隨機(jī)取樣法取樣，取10 g茶葉樣品，55 ℃烘至恒重，用高速粉碎機(jī)粉碎，過(guò)150 μm孔徑的尼龍篩，用于樣品Pb、Cr、Cd、Hg、Cu、Zn、Mn、Ni和As的分析測(cè)定，剩余樣品裝入自封袋冷藏干燥保存。

1.2 儀器與試劑

Ethos A微波消解系統(tǒng)(意大利Milestone公司)，iCAP Q型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(美國(guó)賽默飛世爾有限公司)，Milli-Q integral超純水處理系統(tǒng)(美國(guó)Millipore公司)。

硝酸(超級(jí)純，蘇州晶瑞化學(xué)股份有限公司)，過(guò)氧化氫(優(yōu)級(jí)純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，鉛、鉻、鎘、汞、銅、鋅、錳、鎳和砷單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(1 000 mg/L，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心)，茶葉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GBW10016，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心)，超純水。

1.3 樣品分析

1.3.1 黔產(chǎn)市售綠茶中重金屬含量測(cè)定

采用HNO3-H2O2微波消解法[3]消解茶葉樣品，待冷卻后，將消解罐內(nèi)容物轉(zhuǎn)移定容。搖勻過(guò)0.22 μm水系濾膜，綠茶中重金屬Pb、Cr、Cd、Hg、Cu、Zn、Mn、Ni和As含量采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定。

1.3.2 黔產(chǎn)市售綠茶茶湯中重金屬含量測(cè)定

采用傳統(tǒng)煮飲法對(duì)茶葉樣本進(jìn)行處理，取綠茶1 g投入50 mL沸水中，繼續(xù)加熱至水沸騰后，小火再煮2 min，關(guān)火濾渣，即得茶湯。過(guò)0.22 μm水系濾膜，茶湯中重金屬Pb、Cr、Cd、Hg、Cu、Zn、Mn、Ni和As含量采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定。

1.4 質(zhì)量控制

所有試劑均為優(yōu)級(jí)純，分析用水均由超純水處理系統(tǒng)制備。測(cè)定過(guò)程中，每10個(gè)樣品設(shè)置一個(gè)平行樣，所有樣品均由空白樣、二次平行樣和添加綠茶成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GBW10052)進(jìn)行質(zhì)量控制，二次平行樣的相對(duì)偏差均小于5%，樣品加標(biāo)回收率在92.6%～114%，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)定結(jié)果均在允許誤差范圍內(nèi)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

1.5.1 綠茶茶湯中重金屬的浸出率

采用傳統(tǒng)煮飲法對(duì)綠茶樣本進(jìn)行處理，分別稱(chēng)取綠茶1 g投入50 mL煮沸的超純水中，繼續(xù)加熱至水沸騰后，小火再煮2 min，關(guān)火濾渣，即得茶湯。過(guò)0.22 μm水系濾膜，綠茶茶湯中重金屬含量采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定。結(jié)合茶葉中重金屬的含量計(jì)算浸出率，見(jiàn)計(jì)算公式(1)：

J=m1/m2

(1)

式中：J為茶葉中重金屬的浸出率，%；m1為茶湯中重金屬的含量，mg；m2為投加的茶葉中重金屬的含量，mg。

1.5.2 重金屬人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型

目前，國(guó)際健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型主要有化學(xué)致癌物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型和化學(xué)非致癌物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型兩種。依據(jù)國(guó)際致癌研究署(IARC)、美國(guó)環(huán)境保護(hù)署(US EPA)綜合風(fēng)險(xiǎn)信息系統(tǒng)(IRIS)數(shù)據(jù)庫(kù)和世界衛(wèi)生組織(WHO)編制的分類(lèi)系統(tǒng)，得知具有致癌風(fēng)險(xiǎn)的金屬元素是Cd、As，具有非致癌風(fēng)險(xiǎn)的金屬元素是Cr、Pb、Hg、Cu、Zn、Mn、Ni。

其中化學(xué)致癌物的人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型[12-13]見(jiàn)公式(2-3)：

(2)

(3)

式中：Rc為重金屬致癌總風(fēng)險(xiǎn)，a-1；Ric為化學(xué)致癌物i經(jīng)食入途徑產(chǎn)生的平均個(gè)人致癌年風(fēng)險(xiǎn)，a-1；ADD為化學(xué)致癌物i經(jīng)食入途徑的單位體重日均暴露劑量，mg/(kg·d)；Qi為化學(xué)致癌物i經(jīng)食入途徑的致癌強(qiáng)度系數(shù)，[mg/(kg·d)]-1。

化學(xué)非致癌物的人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型[12-13]見(jiàn)公式(4-5)：

(4)

(5)

式中：Rn為重金屬非致癌總風(fēng)險(xiǎn)，a-1；Rjn為化學(xué)非致癌物j經(jīng)食入途徑產(chǎn)生的平均個(gè)人致癌年風(fēng)險(xiǎn)，a-1；ADD為化學(xué)非致癌物j經(jīng)食入途徑的單位體重日均暴露劑量，mg/(kg·d)；RfD為化學(xué)非致癌物j經(jīng)食入途徑的單位體重日均暴露參考劑量，mg/(kg·d)；70為平均壽命[13]，a。Qi和RfD參考值見(jiàn)表1。

表1 重金屬毒性參數(shù)

本文研究茶葉-茶湯系統(tǒng)中重金屬對(duì)人體健康造成的風(fēng)險(xiǎn)，重金屬的暴露途徑主要是經(jīng)口攝入，暴露介質(zhì)主要是茶湯。本研究中重金屬在經(jīng)口攝入途徑和茶湯中的人體日均暴露劑量計(jì)算[12-13]見(jiàn)公式(6)，人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型參數(shù)見(jiàn)表2。

(6)

1.5.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19.0、Origin8.6進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 茶葉樣品中重金屬含量

分別對(duì)五個(gè)生產(chǎn)加工地市售綠茶重金屬(Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Cd、Hg、Pb、As)含量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，綠茶Cr含量為3.98～4.63 mg/kg，Mn含量為320.04～526.74 mg/kg，Ni含量為17.43～25.74 mg/kg，Cu含量為15.00～23.15 mg/kg，Zn含量為27.68～42.23 mg/kg，As含量為1.12～1.34 mg/kg，Cd含量為0.72～1.06 mg/kg，Hg含量為0.11～0.13 mg/kg，Pb含量為1.20～1.45 mg/kg。依據(jù)GB 2762—2017茶葉中Pb限量標(biāo)準(zhǔn)(≤5 mg/kg)[16]、NY 659—2003中Cd(≤1 mg/kg)、Hg(≤0.3 mg/kg)、As(≤2 mg/kg)、Cr(≤5 mg/kg)限量標(biāo)準(zhǔn)[17]可知，五個(gè)生產(chǎn)加工地黔產(chǎn)市售綠茶Cr、Cd、Pb、Hg及As含量均低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值?，F(xiàn)行有關(guān)茶葉的國(guó)標(biāo)中未見(jiàn)對(duì)Mn、Cu、Zn和Ni作出限量規(guī)定，故不予考慮。

表3 綠茶中不同重金屬的含量

重金屬的含量分布在各生產(chǎn)加工地綠茶中存在一定差異(表3)，總體表現(xiàn)為QXN>LPS>TR>QN>ZY。QXN綠茶Cr、Ni、Cu、Zn和Hg含量最高，分別為4.63、25.74、23.15、42.23和0.13 mg/kg，而ZY綠茶Cr、Cu和Hg含量均最低。QXN綠茶Ni、Cu、Zn含量顯著高于其他生產(chǎn)加工地綠茶(p<0.05)，分別超出24.53%～47.68%、20.70%～54.33%、31.23%～52.57%，QXN綠茶Cr和Mn含量顯著高于QN和ZY(p<0.05)，其顯著性差異可能是由于QXN當(dāng)?shù)夭鑸@土壤的某些金屬元素存在高背景值、綠茶的生產(chǎn)加工工藝存在差異等原因所導(dǎo)致的；TR綠茶Cd含量顯著高于ZY、QN和QXN(p<0.05)，這與TR當(dāng)?shù)亟饘俚V藏豐富、茶園土壤可能存在Cd污染、企業(yè)生產(chǎn)加工的綠茶品種不同有關(guān)。QN綠茶Pb含量顯著高于TR、LPS和QXN(p<0.05)，可能的原因是QN綠茶在生產(chǎn)加工時(shí)，受到了來(lái)自當(dāng)?shù)劂U鋅礦區(qū)的工業(yè)污染，而As、Hg含量在不同生產(chǎn)加工地綠茶中差異性不顯著(p>0.05)。茶葉重金屬的含量高低可能與該品種茶葉對(duì)重金屬的富集能力強(qiáng)弱有關(guān)[2]。

2.2 茶湯中重金屬含量

五個(gè)生產(chǎn)加工地綠茶茶湯重金屬的含量和浸出率測(cè)定結(jié)果如表4、圖1所示。由表4可知，茶湯Cr含量為20.43～26.93 μg/L，Mn含量為5 278.18～8 887.96 μg/L，Ni含量為30.13～63.15 μg/L，Cu含量為55.12～75.03 μg/L，Zn含量為472.99～755.89 μg/L，As含量為7.76～9.04 μg/L，Cd含量為4.24～5.95 μg/L，Hg含量為0.89～1.07 μg/L，Pb含量為8.01～8.93 μg/L。綠茶樣品經(jīng)傳統(tǒng)煮飲法煮沸后，茶湯Mn含量最高，Zn次之，Hg最低。茶湯重金屬含量均表現(xiàn)為：Mn>Zn>Cu>Ni>Cr>Pb>As>Cd>Hg，這與馬明海等[3]研究結(jié)論相似。這可能與茶樹(shù)易選擇性地從土壤中富集吸收Mn有關(guān)，且Mn、Zn易從茶葉中浸出[8]。

表4 綠茶茶湯中不同重金屬的含量

由圖1可知，五個(gè)生產(chǎn)加工地的市售綠茶中，LPS綠茶Zn、Mn的浸出率最高，分別為87.04%、81.27%，Zn、Mn浸出率最低分別出現(xiàn)在QN、ZY綠茶中，分別為78.73%、74.87%；Hg最高、最低浸出率分別出現(xiàn)在QN、QXN綠茶中，分別為45.84%、32.25%；As最高、最低浸出率分別出現(xiàn)在LPS綠茶、ZY綠茶中，分別為39.63%、28.36%；Cd最高、最低浸出率分別出現(xiàn)在QXN、QN綠茶中，分別為34.59%、24.35%；Pb最高、最低浸出率分別出現(xiàn)在TR、QN綠茶中，分別為32.86%、29.56%；Cr最高、最低浸出率分別出現(xiàn)在QN、LPS綠茶中，分別為28.69%、22.58%；Cu最高、最低浸出率分別出現(xiàn)在ZY、QXN綠茶中，分別為19.43%、15.13%。五個(gè)生產(chǎn)加工地綠茶中重金屬浸出率大小次序均表現(xiàn)為：Zn>Mn>Hg>As>Cd>Pb> Cr>Cu>Ni。

圖1 重金屬的浸出率Figure 1 Diffusion rate of heavy metals.

2.3 茶葉重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

綠茶經(jīng)傳統(tǒng)煮飲法煮沸后，濾渣，收集浸出液。采用健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型計(jì)算茶葉中重金屬通過(guò)飲茶途徑所致的個(gè)人健康危害年風(fēng)險(xiǎn)，茶湯中重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可知，由化學(xué)致癌物Cd和As通過(guò)飲茶途徑產(chǎn)生健康危害的個(gè)人年平均風(fēng)險(xiǎn)中，以Cd(2.90×10-6～4.07×10-6a-1)最大，As(1.31×10-6～1.52×10-6a-1)次之，Cd、As的致癌風(fēng)險(xiǎn)水平均低于國(guó)際輻射防護(hù)委員會(huì)(ICRP，5×10-5a-1)和美國(guó)環(huán)境保護(hù)署(US EPA，1×10-4a-1)推薦的最大可接受風(fēng)險(xiǎn)水平?；瘜W(xué)致癌物Cd和As對(duì)人體健康危害的個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)總和(Rc)為4.24×10-6～5.58×10-6a-1，五個(gè)生產(chǎn)加工地市售綠茶的個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)總和均低于ICRP和USEPA推薦的最大可接受風(fēng)險(xiǎn)水平；Cd、As的個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)分別占化學(xué)致癌物個(gè)人總年風(fēng)險(xiǎn)的68.40%～73.07%、26.93%～31.60%。Cd在TR綠茶茶湯中的健康危害個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)水平表現(xiàn)最高，為4.07×10-6a-1；As在LPS綠茶茶湯中的健康危害個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)水平表現(xiàn)最高，為1.52×10-6a-1。

表5 重金屬污染物的平均個(gè)人年健康風(fēng)險(xiǎn)

由表5可知，茶湯中非致癌物Mn、Cu、Zn、Pb、Hg、Ni、Cr由飲茶途徑產(chǎn)生的健康危害個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)水平均表現(xiàn)為Mn>Ni>Cr>Hg>Pb>Zn>Cu。由7種化學(xué)非致癌重金屬通過(guò)飲茶途徑所產(chǎn)生的個(gè)人健康危害年風(fēng)險(xiǎn)總和(Rn)為8.96×10-8～1.46×10-7a-1，處于10-11～10-6a-1范圍內(nèi)，即每百萬(wàn)人口中因茶湯中非致癌物而引起健康危害或死亡的人數(shù)不超過(guò)1人，遠(yuǎn)低于ICRP和US EPA推薦的最大可接受風(fēng)險(xiǎn)水平。表明茶湯中非致癌物Mn、Ni、Cr、Hg、Pb、Zn、Cu所引起的健康危害極小，其對(duì)暴露人群造成的健康危害可忽略不計(jì)，這與馬明海等[3,7]研究結(jié)果吻合。

雖然茶湯中Cd、As的致癌風(fēng)險(xiǎn)水平均低于US EPA推薦的最大可接受風(fēng)險(xiǎn)水平，但與ICRP推薦的最大可接受風(fēng)險(xiǎn)水平接近。表明五個(gè)生產(chǎn)加工地綠茶茶湯中存在一定的Cd、As污染，可能對(duì)暴露人群造成一定的潛在健康危害，Cd、As是潛在的主要風(fēng)險(xiǎn)污染物。茶湯中Cd、As應(yīng)成為潛在的主要監(jiān)控目標(biāo)，這與CAO等[11]對(duì)普洱茶、SOFUOGLU等[10]對(duì)紅茶和方鳳滿(mǎn)等[18]對(duì)皖南典型茶園茶葉的研究結(jié)果相同。

3 結(jié)論

綠茶中Cr含量為3.98～4.63 mg/kg，Mn含量為320.04～526.74 mg/kg，Ni含量為17.43～25.74 mg/kg，Cu含量為15.00～23.15 mg/kg，Zn含量為27.68～42.23 mg/kg，As含量為1.12～1.34 mg/kg，Cd含量為0.72～1.06 mg/kg，Hg含量為0.11～0.13 mg/kg，Pb含量為1.20～1.45 mg/kg。參照GB 2762—2012茶葉中Pb限量標(biāo)準(zhǔn)、農(nóng)業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)NY/T 2008—2012 Cu限量標(biāo)準(zhǔn)及NY 659—2003中Cd、Hg、As、Cr的限量標(biāo)準(zhǔn)可知，五個(gè)生產(chǎn)加工地黔產(chǎn)市售綠茶Cr、Cd、Pb、Hg、Cu和As含量均低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值；現(xiàn)行有關(guān)茶葉的國(guó)標(biāo)未見(jiàn)對(duì)Mn、Zn和Ni做出限量規(guī)定，不予考慮。

五個(gè)生產(chǎn)加工地市售綠茶茶湯Zn、Mn的浸出率最高，分別為78.73%～87.04%、74.87%～81.27%；Hg次之，為32.25%～45.84%；Ni最低，為7.78%～11.58%。茶湯中重金屬浸出率表現(xiàn)為：Zn>Mn>Hg>As>Cd>Pb> Cr>Cu>Ni。

健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，五個(gè)生產(chǎn)加工地市售綠茶中重金屬通過(guò)飲茶途徑所產(chǎn)生的健康危害個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)水平表現(xiàn)為：Cd>As>Mn>Ni>Cr>Hg>Pb>Zn>Cu，茶葉中重金屬通過(guò)飲茶途徑所產(chǎn)生的個(gè)人健康危害年風(fēng)險(xiǎn)總和為4.33×10-6～5.73×10-6a-1，均低于USEPA和ICRP推薦的最大可接受風(fēng)險(xiǎn)水平，表明Mn、Ni、Cr、Hg、Pb、Zn、Cu、Cd和As引起的健康危害極小，其對(duì)暴露人群造成的健康危害可忽略不計(jì)，綠茶中重金屬均處于安全范圍內(nèi)。