田 穩(wěn)，汪 潔，岳志強(qiáng)，馬嬌陽，李夢瑩，王健敏，徐武美，向 萍*

（1 西南林業(yè)大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院 昆明 650224 2 玉溪市農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)和農(nóng)村能源工作站 云南玉溪 653199 3 云南省農(nóng)村科技服務(wù)中心 昆明 650021 4 云南師范大學(xué)能源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 昆明 650500）

重金屬廣泛存在于環(huán)境介質(zhì)中，因具有不可降解性、高毒性、強(qiáng)隱蔽性、半衰期長以及易通過食物鏈在人體和動(dòng)植物體內(nèi)積累等特點(diǎn)，其含量被認(rèn)為是評價(jià)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和食品安全的一項(xiàng)重要指標(biāo)，受到全世界的廣泛關(guān)注[1]。全國土壤污染狀況調(diào)查[2]結(jié)果顯示，全國土壤總的點(diǎn)位超標(biāo)率為16.1%，重金屬鎘（Cd）、砷（As）、鉛（Pb）、鉻（Cr）的點(diǎn)位超標(biāo)率分別達(dá)到7.0%，2.7%，1.5%和1.1%。

蔬菜是人類飲食的重要組成部分，種植區(qū)土壤重金屬污染往往導(dǎo)致蔬菜中重金屬的含量超標(biāo)，從而增加人體攝入的風(fēng)險(xiǎn)。張芹等[3]研究發(fā)現(xiàn)來自昆明市盤龍區(qū)周邊農(nóng)田的青椒、白菜等10 種蔬菜受到不同程度Cd 污染，在各類蔬菜中，蕓薹類Cd 污染最為普遍，超過55.6%的蔬菜品種被污染。麗江高背景區(qū)蔬菜中Cr 的平均含量為1.1 mg/kg，有50%蔬菜樣品Cr 超標(biāo)，食用古城區(qū)和玉龍縣的蔬菜存在Cr 潛在健康風(fēng)險(xiǎn)[4]。穆德苗等[5]研究發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)區(qū)域種植的蔬菜樣品中有20.49%重金屬Pb 超標(biāo)，主要為根莖類和葉菜蔬菜，而土壤Pb 的超標(biāo)率為68.40%。Zhong 等[6]基于220 篇已發(fā)表的論文，評估我國蔬菜重金屬攝入的健康風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)果表明，生活在云南的人群面臨著蔬菜中Cd 和Pb 造成的健康風(fēng)險(xiǎn)。

研究表明，許多疾病與重金屬暴露有關(guān)，重金屬超標(biāo)的食品對人體健康具有嚴(yán)重的威脅[7]。如Cd 具有內(nèi)分泌干擾效應(yīng)，長期接觸會(huì)增加人體患肺癌、胃腸癌、前列腺癌，內(nèi)分泌失調(diào)和心血管疾病[8-10]等疾病的風(fēng)險(xiǎn)；Pb 會(huì)損害腎臟和生殖系統(tǒng)，影響智力表現(xiàn)[11]；急性As 中毒對人體的影響包括嘔吐、腹痛和腹瀉，而長期接觸As 可能導(dǎo)致各種類型的癌癥[12]。準(zhǔn)確評估重金屬人體攝入后的健康風(fēng)險(xiǎn)成為當(dāng)下的研究熱點(diǎn)。

目前，基于重金屬總量的健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型廣泛應(yīng)用于蔬菜中，然而，蔬菜中所有重金屬并非都會(huì)被人體吸收[13]?；诳偭康脑u價(jià)方法往往高估其健康風(fēng)險(xiǎn)。近年來，基于蔬菜中重金屬在進(jìn)入人體胃腸道后，可被吸收的最大溶出量（生物可給性）的評價(jià)方法受到廣泛關(guān)注，然而，蔬菜中重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)的精細(xì)化評估以及生物可給態(tài)重金屬對人體胃腸道上皮細(xì)胞的毒性效應(yīng)鮮有報(bào)道[6，14]。

本研究以我國西南典型蔬菜種植區(qū)玉溪市3個(gè)縣/區(qū)的土壤-蔬菜為研究對象，通過測定土壤及蔬菜可食用部分的重金屬含量，厘清土壤-蔬菜系統(tǒng)重金屬的污染特征；分析蔬菜中重金屬的生物可給性；計(jì)算基于總量和生物可給性的目標(biāo)危險(xiǎn)系數(shù)（THQ），比較分析蔬菜的人體健康風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，借助人體腸道上皮細(xì)胞Caco-2 研究生物可給態(tài)重金屬對人體的健康危害，進(jìn)一步驗(yàn)證其健康風(fēng)險(xiǎn)的準(zhǔn)確性。本研究旨在為準(zhǔn)確評估蔬菜中重金屬的人體健康風(fēng)險(xiǎn)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于云南省中部的玉溪市紅塔區(qū)、通?？h和元江縣境內(nèi)，年平均氣溫17.4～23.8 ℃，年均降水量670～2 412 mm，屬中亞熱帶濕潤冷冬高原季風(fēng)氣候。地勢西北高，東南低，大部分地區(qū)海拔在1 500～1 800 m 之間，最高海拔3 137 m，最低海拔328 m。以赤紅壤和紅壤為主，主要種植蔬菜、水果等作物，是云南省重要的蔬菜主產(chǎn)區(qū)。

1.2 土壤和蔬菜樣品的采集

土壤和蔬菜樣品的采集在2021年4～5月進(jìn)行。共采集了來自紅塔區(qū)、通?？h和元江縣周邊農(nóng)田種植的蔬菜及對應(yīng)的表層土壤（0～20 cm）樣品36 對，其中白菜6 對，西藍(lán)花、西紅柿各5 對，小蔥3 對，大蒜、魚腥草、韭菜、豌豆各2 對，牛皮菜、苤藍(lán)、莧菜、辣椒、玉米、茴香、蠶豆、蕨菜、四季豆各1 對。所有樣品保存至自封袋，并在采樣當(dāng)天運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室。蔬菜樣品取可食部分先用自來水洗凈，再用蒸餾水清洗3 次，晾干表面水分，勻漿備用。土壤樣品去除石頭、地膜等雜質(zhì)自然風(fēng)干，過篩備用。

1.3 儀器與試劑

濃硝酸（優(yōu)級純級），美國默克公司；30%過氧化氫（分析純級），天津風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；豬膽鹽，上海麥克林生化科技有限公司；胰酶，上海源葉生物科技有限公司；MEM 基礎(chǔ)培養(yǎng)基、胎牛血清、青酶素-鏈霉素、0.25%胰蛋白酶-乙二胺四乙酸溶液，武漢普諾賽生命科技有限公司。

E-max500 X 熒光重金屬分析儀（XRF），美國XOS 公司；ICAPRQ 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）、FormaTMSteriCycleTM二氧化碳培養(yǎng)箱，美國Thermo Fisher 公司；尼康TS-100 倒置生物顯微鏡，日本Nikon 公司；96 孔細(xì)胞培養(yǎng)板，美國Corning 公司；SpectraMax Plus 384 酶標(biāo)儀，美國Molecular Devices 公司。

1.4 樣品的分析

1.4.1 土壤、蔬菜樣品重金屬含量的測定 土壤樣品中重金屬As、Pb、Cr 和Cd 的總量參照Kodom等[15]的方法使用XRF 測定；蔬菜樣品中重金屬總量采用美國環(huán)境保護(hù)署3050B 方法，用濃硝酸（HNO3）和30%過氧化氫（H2O2）消解樣品（2.000 g，鮮重），并使用ICP-MS 測定重金屬As、Pb、Cr和Cd 含量。每個(gè)土壤及蔬菜樣品均設(shè)置3 個(gè)平行。

1.4.2 蔬菜生物可給性的測定 基于GB 2762－2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量標(biāo)準(zhǔn)》[16]篩選部分重金屬含量較高的蔬菜，使用體外胃腸模擬（SBRC）法測定其生物可給性[17]。取5.0 g新鮮蔬菜樣品于50 mL 離心管中，加入模擬胃液至30 mL，調(diào)節(jié)溶液pH 值為1.5，置于振蕩器中以150 r/min 的速度在37 ℃下振蕩1 h，期間保持pH值不變，振蕩結(jié)束后以4 000 r/min 的速度離心10 min，將上清液轉(zhuǎn)移到另一個(gè)離心管中。然后向殘?jiān)屑尤肽M腸液30 mL，調(diào)節(jié)溶液pH 值為7，在37 ℃下以150 r/min 的速度振蕩4 h，期間保持pH 值不變，后以4 000 r/min 離心10 min 并吸取上清液。胃、腸相模擬上清液通過0.45 μm 濾膜后，用ICP-MS 測定重金屬含量。每個(gè)樣品重復(fù)測定3 次，并設(shè)置胃液和腸液的空白對照。

生物可給性（BA）由公式（1）計(jì)算[18]。

式中，Civ——蔬菜樣品胃/腸模擬消化后釋放出的重金屬元素含量，mg/kg；Ct是蔬菜樣品中重金屬元素總含量，mg/kg。

1.5 環(huán)境和健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

1.5.1 土壤環(huán)境評價(jià) 采用單因子污染指數(shù)（PI）來評價(jià)土壤的污染程度，根據(jù)公式（2）進(jìn)行計(jì)算。

式中，PIi——污染物i的單因子污染指數(shù)；Ci——所測土壤中污染物i的含量（mg/kg）；Si為土壤中污染物i的標(biāo)準(zhǔn)含量（mg/kg），為《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618-2018）[19]中的土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值。

當(dāng)PIi<1 時(shí)，表示土壤未受污染，處于清潔水平；1≤PIi<2 時(shí)，土壤處于輕度污染水平；2≤PIi<3時(shí)，土壤處于中度污染水平；當(dāng)PIi≥3 時(shí)，表明土壤受到嚴(yán)重污染，為重度污染水平。

1.5.2 蔬菜健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià) 本研究采用目標(biāo)危害系數(shù)（THQ）法[20]來評估暴露于蔬菜中重金屬的人體健康風(fēng)險(xiǎn)。THQ 是以污染物暴露劑量與參考劑量的比值來表征非致癌風(fēng)險(xiǎn)水平，如果THQ>1.0，則說明該污染物對人體具有潛在健康風(fēng)險(xiǎn)。計(jì)算方法見式（3），公式中各參數(shù)取值如表1所示。

表1 THQ 計(jì)算參數(shù)取值Table 1 Parameter values in THQ calculation

式中，EF——年均暴露頻率，d；ED——暴露持續(xù)時(shí)間，年；FIR——每日攝取速率，mg/d；C——蔬菜中重金屬含量，mg/kg；RFD——參考劑量，mg/（kg·d）；WAB——人體平均體重，kg；TA——平均暴露時(shí)間，d。

此外，不同重金屬在蔬菜中往往同時(shí)出現(xiàn)，這些重金屬進(jìn)入人體后會(huì)產(chǎn)生共同作用，總目標(biāo)危害系數(shù)（TTHQ）可以表示重金屬的復(fù)合污染風(fēng)險(xiǎn)，若TTHQ>1，說明人體可能受到重金屬的危害，其計(jì)算方法如下：

式中，THQi為第i種重金屬的目標(biāo)危害系數(shù)。

1.6 細(xì)胞培養(yǎng)、暴露與及活力測定

人體結(jié)腸上皮細(xì)胞Caco-2 來自美國模式培養(yǎng)物寄存庫（ATCC），將細(xì)胞接種在含完全培養(yǎng)基（MEM 基礎(chǔ)培養(yǎng)基、10%胎牛血清和1%青酶素-鏈霉素）的培養(yǎng)皿中，置于37 ℃、5% CO2的細(xì)胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。當(dāng)細(xì)胞增殖至80%時(shí)用胰蛋白酶消化傳代[24]。將1.4.2 節(jié)中的蔬菜腸相模擬液于90 ℃的水浴鍋中加熱10 min，以使相關(guān)消化酶和部分微生物變性，再過0.22 μm 滅菌濾膜備用，滅菌后的腸相模擬液和MEM 基礎(chǔ)培養(yǎng)基以體積比1∶1 的比例配制細(xì)胞暴露液，以測定蔬菜腸相模擬消化液中溶出的生物可給態(tài)重金屬對Caco-2細(xì)胞活力的影響，將Caco-2 細(xì)胞以每孔8 000 個(gè)/100 μL 的密度接種于96 孔板中，待細(xì)胞生長24 h 后，吸棄孔內(nèi)的完全培養(yǎng)基，向每孔加入100 μL 現(xiàn)配的細(xì)胞暴露液，于細(xì)胞培養(yǎng)箱中分別孵育4 h 和8 h，然后利用顯微鏡觀察細(xì)胞形態(tài)。隨后，使用CCK-8 細(xì)胞活力測定試劑盒檢測細(xì)胞活力的變化，從而分析蔬菜腸相模擬液的腸道細(xì)胞毒性[25]。

1.7 數(shù)據(jù)處理

本文數(shù)據(jù)均采用平均值和標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行匯總，使用Microsoft Excel 2010 和GraphPad Prism 8.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 土壤重金屬污染特征

研究區(qū)土壤重金屬含量變化特征和污染程度如圖1所示。通?？h、紅塔區(qū)和元江縣（以下簡稱通海、紅塔、元江）蔬菜種植區(qū)土壤4 種重金屬平均含量大小順序均為Cr>Pb>As>Cd，Cr、As、Cd、Pb在通海菜地土壤中的含量均高于紅塔和元江，且Cd 含量超標(biāo)最嚴(yán)重。通海菜地Cr、As、Cd、Pb 的平均含量均超過了云南省土壤背景值[1]，紅塔菜地Cr、Cd 和Pb 的平均含量也都不同程度地超過了云南省土壤背景值，而元江菜地僅有Cr 和Cd 的平均含量超過云南省土壤背景值，說明4 種重金屬在研究區(qū)部分土壤中已經(jīng)存在一定程度的積累，特別是Cd 和Cr 在通海、紅塔和元江菜地中都有積累，這與李洋等[23]和盧維宏等[4]的研究結(jié)果一致。以《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618-2018）中的風(fēng)險(xiǎn)篩選值（以下簡稱篩選值）為標(biāo)準(zhǔn)值，通海菜地As、Cd 和Pb的平均污染指數(shù)分別為1.09，5.19 和1.14，說明As 和Pb 處于輕度污染水平，而Cd 則達(dá)到重污染水平，另外，紅塔菜地土壤Cd 也處于輕度污染水平。這與南方蔬菜地Cd 作為污染最嚴(yán)重的重金屬元素的研究結(jié)果一致[26]。研究表明，玉溪市處于Cd異常帶，自然背景值高，而元江土壤重金屬元素背景值較低[27-28]。自然背景、化肥的施用和地膜覆蓋可能是通海和紅塔土壤Cd 污染的主要原因[29-30]。相比之下，元江菜地土壤處于清潔水平。

圖1 研究區(qū)土壤重金屬污染特征Fig.1 Soil heavy metal pollution characteristics in the study area

2.2 蔬菜重金屬污染特征及健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

2.2.1 蔬菜重金屬含量特征 各類蔬菜中4 種重金屬Cr、As、Cd、Pb 含量見表2。通海、紅塔和元江蔬菜中Cr 的平均含量分別為0.14，0.14，0.16 mg/kg；As 的平均含量分別為0.11，0.08，0.13 mg/kg；Cd 的平均含量分別為0.22，0.04，0.00 mg/kg；Pb的平均含量分別為0.04，0.08，0.09 mg/kg。與GB 2762－2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱限量值）相比，通海、紅塔和元江的葉菜、蕓薹類、根莖類、豆類和茄果類蔬菜中Cr、As 和Pb 的含量平均值均未超標(biāo)，而此次在通海和紅塔采集的蕓薹類蔬菜中Cd 的含量分別超出限量值13.6 倍和2.2 倍。

表2 蔬菜中重金屬含量Table 2 The concentrations of heavy metals in vegetables

通海、紅塔和元江種植區(qū)土壤Cr 的含量均未超出篩選值，說明土壤中Cr 對蔬菜造成的污染風(fēng)險(xiǎn)較低，符合通海、紅塔和元江蔬菜中Cr 含量低于限量值的結(jié)果[19]。然而，通海、紅塔和元江蔬菜與土壤中Cr 的含量無相關(guān)性，可能是因?yàn)橥寥?蔬菜系統(tǒng)Cr 的吸收受許多因素的控制，土壤Cr雖高，但常以還原態(tài)Cr（Ⅲ）存在，不易被吸收，從而導(dǎo)致蔬菜中Cr 的含量較低[31]。此外，作物根部比葉片和果實(shí)更易積累Cr，這可能是根莖類蔬菜Cr 含量更高的主要原因[32]。當(dāng)土壤中重金屬的含量超過篩選值時(shí)，蔬菜從土壤中吸收營養(yǎng)物質(zhì)的過程中，重金屬也被吸收進(jìn)入蔬菜體內(nèi)，對蔬菜安全可能存在一定的風(fēng)險(xiǎn)[19，33]。研究區(qū)部分蔬菜Cd和As 的含量不同程度地超過了限量值，另外，Cd作為我國土壤重金屬污染點(diǎn)位最多的元素，容易被多種蔬菜富集[34]。通海、紅塔和元江研究區(qū)各類蔬菜Cd 含量的高低順序均為通海>紅塔>元江，與土壤Cd 的含量有很好的相關(guān)性（R2=0.992），通海蕓薹類蔬菜Cd 含量最高，與葉勁松等[35]的研究結(jié)果相似。值得注意的是，元江菜地土壤As 含量為15.63 mg/kg，低于篩選值，而根莖類蔬菜中As 的含量存在較大差異，其中魚腥草As 含量為0.89 mg/kg，超出限量值（0.5 mg/kg），可能是因?yàn)轸~腥草易吸收和富集土壤中的As[36]。相比之下，通海、紅塔和元江蔬菜Pb 含量均未超出限量值，元江豆類蔬菜Pb 含量在所有蔬菜中最高，與前人研究結(jié)果一致[35]。紅塔葉菜Pb 含量也相對較高，但土壤Pb 含量并未超出篩選值，這可能是大氣沉降所致，其已被證實(shí)是城市或工業(yè)區(qū)附近葉菜Pb 積累的主要原因[37]。

2.2.2 蔬菜中重金屬的生物可給性分析 基于蔬菜重金屬總量，選取部分重金屬含量（As 和Cd）相對較高的蔬菜（西蘭花、白菜、魚腥草）以評價(jià)蔬菜中重金屬的生物可給性，如表3所示。通海西蘭花a、西蘭花b 和白菜中Cd 在胃階段的生物可給性分別為31.47%，41.32%和9.84%，而在腸階段生物可給性明顯降低，分別為0.61%，1.20%和0%。Intawongse 等[38]的研究表明，Cd 在胃階段的生物可給性高于小腸階段，而在胃階段或小腸階段Cd的生物可給性很大程度上取決于蔬菜種類中的Cd 的總濃度。Hu 等[39]研究表明，香港市售蔬菜Cd在胃階段的生物可給性在14%～71%范圍，腸階段Cd 的生物可給性在7.1%～25%范圍，同樣胃階段到腸階段的生物可給性呈現(xiàn)遞減的趨勢。研究表明，進(jìn)入作物的Cd 除了積累在細(xì)胞壁之外，大部分存儲(chǔ)在液泡，因此Cd 很易從組織中釋放出來[40]。此外，強(qiáng)酸性可能導(dǎo)致金屬與碳水化合物和蛋白質(zhì)之間的化學(xué)鍵斷裂，從而導(dǎo)致Cd 在胃階段大量釋放，因此Cd 在胃階段的生物可給性要明顯高于腸階段[41]。元江魚腥草As 在胃階段的生物可給性為25.23%，腸階段的生物可給性明顯下降（6.69%）。以上研究結(jié)果說明這些蔬菜中的重金屬并非全部會(huì)在胃腸道環(huán)境中溶出，也提示基于總含量的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)可能會(huì)高估其健康風(fēng)險(xiǎn)。

表3 蔬菜中As、Cd 的生物可給性Table 3 Bioaccessibility of arsenic and cadmium in vegetables

2.2.3 基于總量和生物可給性的蔬菜中重金屬人體健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)比較 目前關(guān)于蔬菜重金屬的人體健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)多以總含量為主。如Kumar 等[42]對印度勒克瑙市294 份蔬菜樣品進(jìn)行了健康風(fēng)險(xiǎn)評估，結(jié)果表明當(dāng)?shù)鼐用裢ㄟ^食用從當(dāng)?shù)厥卟耸袌霁@得的被重金屬污染的蔬菜，存在長期的健康風(fēng)險(xiǎn)。Nancy 等[43]通過目標(biāo)危害系數(shù)（THQ）和危害指數(shù)（HI）評估了農(nóng)業(yè)區(qū)種植蔬菜的人體健康風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)蔬菜雖沒有潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)，但是韭菜、薄荷和香菜中的As 致癌風(fēng)險(xiǎn)對成人和兒童都很高。近年來，也有專家提出以生物可給性對蔬菜中重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià)將更為準(zhǔn)確。如Li 等[25]基于重金屬總量和生物可給性評估了云南不同地方甘藍(lán)的食用健康風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)果表明基于總量計(jì)算As、Cd、Pb 和Cr 的每日估計(jì)攝入量（EDI）分別為0.43，0.36，0.57 和2.29，而以生物可給性計(jì)算得出的EDI 明顯降低，分別為0.05，0.03，0.45和1.99?；诖?，本文分別對蔬菜中重金屬的總量和人體胃腸階段的生物可給性進(jìn)行了分析，更加精細(xì)地評價(jià)了蔬菜中重金屬的人體健康風(fēng)險(xiǎn)。

研究區(qū)各類蔬菜重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)（成人）的THQ 和TTHQ 值見表4?？傮w來看，通海、紅塔和元江蔬菜4 種重金屬的THQ 平均值由大到小排列依次為Cd>As>Pb>Cr、Cd>As>Pb>Cr、As>Pb>Cr>Cd，這說明對于通海和紅塔來說，Cd 是蔬菜攝入健康風(fēng)險(xiǎn)的最主要元素，而對于元江，As 是當(dāng)?shù)厥卟藬z入健康風(fēng)險(xiǎn)的最主要元素。此外，通海蔬菜Cd 的THQ 平均值大于1，其中蕓薹類蔬菜的THQ 高達(dá)3.40，說明此次采集的蕓薹類蔬菜Cd存在較高的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)，是通海蔬菜攝入健康風(fēng)險(xiǎn)的主要來源。前人的研究中，葉菜蔬菜Cd 含量通常高于其它蔬菜[23]，本研究蕓薹類蔬菜Cd 含量高于其它類蔬菜的原因可能是采樣時(shí)西蘭花未完全成熟，有部分西蘭花葉作為可食部分，而這部分葉可能富集了Cd。TTHQ 均值由大到小排列為：通海>紅塔>元江。其中，通海的TTHQ 為1.34，大于1，說明可能存在一定的健康風(fēng)險(xiǎn)，該風(fēng)險(xiǎn)主要來自于Cd。值得關(guān)注的是，通海葉菜蔬菜、紅塔蕓薹類蔬菜和元江根莖類蔬菜的TTHQ 分別為0.91，0.71，0.69，主要貢獻(xiàn)元素為Cd 或As，雖然TTHQ 都小于1，但人體長期暴露在Cd、As 污染環(huán)境中會(huì)發(fā)生重金屬毒害作用，進(jìn)而引發(fā)癌癥、神經(jīng)系統(tǒng)毒性、骨質(zhì)疏松、肝腎損傷、生殖毒性、肺部損傷等疾病[12，44]，其食用健康風(fēng)險(xiǎn)仍然不可忽略。此外，由于樣品數(shù)量和批次有限，還需要多研究區(qū)域連續(xù)采樣，以期獲得更為準(zhǔn)確全面的結(jié)論。

表4 基于蔬菜重金屬總量的THQ 和TTHQ 值Table 4 THQ and TTHQ values of vegetables based on total heavy metals

基于胃腸階段生物可給性的健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果見表5，從表中可以看出，盡管選擇了重金屬總量較高的蔬菜，其胃腸階段生物可給性的THQ 也遠(yuǎn)低于基于總量的THQ，在含量相對較低的白菜腸模擬液中甚至未檢出重金屬。與耿紫琪等[45]的研究結(jié)果相似?；谏锟山o性對蔬菜中As 和Cd 進(jìn)行的健康風(fēng)險(xiǎn)評估均未存在風(fēng)險(xiǎn)，說明基于重金屬總量的健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)可能會(huì)高估蔬菜的健康風(fēng)險(xiǎn)，基于體外胃腸模擬方法來評估蔬菜的健康風(fēng)險(xiǎn)可能更有效、更科學(xué)合理[40，46]。

表5 基于蔬菜As、Cd 生物可給性的THQ 值Table 5 THQ values based on the bioaccessibility of As and Cd in vegetables

2.3 基于生物可給性人體健康風(fēng)險(xiǎn)的腸道細(xì)胞毒性效應(yīng)驗(yàn)證

基于生物可給性研究農(nóng)作物的健康風(fēng)險(xiǎn)相較于總量的評價(jià)方式更被人們接受，然而生物可給態(tài)重金屬是否一定對胃腸道細(xì)胞產(chǎn)生健康毒性效應(yīng)仍然鮮有研究。最近的研究發(fā)現(xiàn)，基于生物可給性數(shù)據(jù)評定有健康風(fēng)險(xiǎn)的蔬菜并不會(huì)對人體胃上皮細(xì)胞（SGC-7901）產(chǎn)生毒性效應(yīng)[25]。細(xì)胞活性的變化可以準(zhǔn)確地評估外源污染物對人體造成的健康危害，也是反映重金屬造成細(xì)胞毒性的一項(xiàng)重要指標(biāo)[47]。因此，為了精確評估其健康風(fēng)險(xiǎn)，本文分析了生物可給態(tài)腸相提取液（以下簡稱腸液）是否會(huì)對人體腸道細(xì)胞產(chǎn)生毒性效應(yīng)。結(jié)果如圖2所示，3 種蔬菜（4 個(gè)蔬菜樣品）腸液暴露細(xì)胞4 h和8 h 對細(xì)胞活力影響不大，這可能是因?yàn)榧?xì)胞有不同的途徑應(yīng)對環(huán)境污染物，以免受外源性應(yīng)激，而腸液中重金屬濃度低，因此不足以對細(xì)胞產(chǎn)生毒害作用[48]。值得注意的是，白菜腸液分別暴露4 h 和8 h 后的細(xì)胞活力均高于另外3 個(gè)蔬菜樣品，這與基于生物可給性的健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果一致。此外，西蘭花a 和白菜的腸液暴露8 h 后Caco-2 細(xì)胞的活力均高于4 h，而西蘭花b 和魚腥草腸液暴露4 h 和8 h 后的細(xì)胞活力幾乎相同，可歸因于蔬菜種類和細(xì)胞類型的差異[25]。本研究中，人體腸道細(xì)胞毒性效應(yīng)驗(yàn)證了基于生物可給性的健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果，因此生物可給性和細(xì)胞模型相結(jié)合的方法更能夠精細(xì)、準(zhǔn)確的評估蔬菜中重金屬對人體的健康風(fēng)險(xiǎn)。

圖2 不同蔬菜腸液暴露4 h 和8 h 后Caco-2 細(xì)胞活力Fig.2 The viability of Caco-2 cells exposed to different vegetable intestinal fluids for 4 h and 8 h

3 結(jié)論

1）通海蔬菜種植區(qū)土壤Cr、As、Cd、Pb，紅塔Cr、Cd、Pb，元江Cr、Cd 的平均含量均超過云南省土壤背景值。土壤環(huán)境評價(jià)結(jié)果顯示，通海菜地土壤受到重金屬As、Cd 和Pb 的污染；紅塔受到Cd輕污染；元江暫未受到4 種重金屬的污染。

2）通海、紅塔和元江的葉菜、蕓薹類、根莖類、豆類和茄果類蔬菜中Cr、As 和Pb 的含量均未超出規(guī)定的限量值，但此次在通海和紅塔采集的蕓薹類蔬菜中Cd 的含量超出了限量值。

3）西蘭花a、西蘭花b、白菜和魚腥草4 個(gè)蔬菜樣品As 和Cd 的生物可給性在0%～41.32%之間，腸階段的生物可給性低于胃階段。

4）基于重金屬總量的TTHQ 均值由大到小排列為：通海（1.34）>紅塔（0.36）>元江（0.28），提示食用超限量值的通海蔬菜可能會(huì)有一定的健康風(fēng)險(xiǎn)。蕓薹類蔬菜Cd 是造成通海和紅塔居民健康風(fēng)險(xiǎn)的主要來源，而根莖類蔬菜As 是元江居民健康風(fēng)險(xiǎn)最主要的貢獻(xiàn)者。

5）基于生物可給性的健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)發(fā)現(xiàn)3種蔬菜均不存在潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)，細(xì)胞毒性研究驗(yàn)證對腸道也沒有健康風(fēng)險(xiǎn)。基于總量的健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型可能高估了蔬菜中重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)。