蚌埠市售水果重金屬污染及健康風險預警評估

盛蒂, 朱蘭保, 王丹

(1.蚌埠學院化學與環(huán)境工程系, 安徽 蚌埠 233030; 2.安徽農業(yè)大學資源與環(huán)境學院, 安徽 合肥 230036)

蚌埠市售水果重金屬污染及健康風險預警評估

盛蒂1,2, 朱蘭保1, 王丹1

(1.蚌埠學院化學與環(huán)境工程系, 安徽 蚌埠 233030; 2.安徽農業(yè)大學資源與環(huán)境學院, 安徽 合肥 230036)

調查了蚌埠市售水果(蘋果、桃子、梨、香蕉、芒果和火龍果)重金屬含量, 采用單因子污染指數法、綜合污染指數法和目標危害系數法對其污染程度及健康風險性進行了評估.結果表明, 蚌埠市售水果中重金屬Zn、Cu、Pb、Cr和Cd的平均含量依次為2.866、1.391、0.093、0.256、0.025mg·kg-1, 均低于國家食品衛(wèi)生標準.單因子污染指數法評價結果表明, 梨和芒果中Pb元素為輕污染; 桃子、蘋果、火龍果、香蕉中各重金屬元素均為清潔.內梅羅綜合污染指數法評價結果表明, 蘋果和香蕉重金屬含量為安全等級; 桃子、梨、芒果和火龍果重金屬含量處于警戒線.水果中重金屬THQ(Target Hazard Quotient)值均小于1, 水果單一重金屬元素對人體健康風險不明顯; 重金屬TTHQ(Total Target Hazard Quotient)值大小依次為: 梨、芒果、桃子、蘋果、火龍果、香蕉.梨對成人存在健康風險; 梨和芒果對兒童存在健康風險; 桃子、蘋果、火龍果和香蕉對人體健康風險不明顯, 可以食用.

水果; 重金屬; 食用安全性; 健康風險評估

水果是人們日常生活中膳食纖維和各種維生素的重要來源, 含有多種氨基酸, 對維持人體內電解質平衡和酸堿平衡有重要意義.水果種富含的維生素C具有抗衰老、防止動脈硬化、提高人體免疫力等諸多功效[1].蘋果中含有多種維生素, 能保護心臟, 防止癌癥.桃子含鐵豐富, 夏天吃桃能生津止渴, 起到清熱解毒的功效.香蕉能潤腸通便, 還能快速補充能量.芒果含有豐富的胡蘿卜素, 胡蘿卜素能合成維生素A, 對抗癌有一定作用, 芒果中還含有鐵、蛋白質、糖等人體必需成分.《中國居民膳食指南》建議, 健康成人平均每人每天應攝入200～400g水果.然而, 隨著工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展, 環(huán)境中具有累積性、難降解和不可逆性的重金屬類污染物質通過土壤、水體、大氣等多種途徑進入水果, 影響了水果的品質和食用安全.目前, 水果等食品中重金屬對人體的健康風險評估已是國內外環(huán)境研究的熱點之一.本文對蚌埠市售水果重金屬含量進行了分析, 并對水果重金屬污染狀況及其食用風險性進行評價, 為當地居民合理選用水果提供參考, 對保障人民群眾飲食安全具有一定的現實意義.

1 材料與方法

1.1 樣品的采集

2014年6月, 在蚌埠市家樂福超市、大潤發(fā)超市、百大超市、華運超市, 以及海吉星水果批發(fā)市場、國強路農貿市場、延安北路菜市場隨機采購人們常食用的蘋果、梨、桃子、芒果、火龍果和香蕉等6種水果, 共計126個樣品.

1.2 樣品的前處理

將采購的新鮮水果樣品帶回實驗室, 按不同市場的同一種類水果等量混合均勻.洗凈水果表面灰塵等雜質,然后室內晾干水果表面水珠.將水果去皮、去核后, 用研缽研磨成勻漿, 備用.其中, 蘋果、梨和桃子果皮保留待測.

1.3 重金屬含量測定與質量控制

水果樣品中Zn、Cu、Pb、Cr和Cd的質量濃度測定方法按照國家標準[2-6]執(zhí)行.實驗用水為超純水, 實驗藥品為優(yōu)級純, 實驗用器皿均在10%的硝酸中浸泡24h以上, 使用前用超純水沖洗.樣品加標回收率在95～105%范圍內, 相對標準偏差均＜5%.測定之前先繪制標準曲線, 在擬合度達到99.99%以上時進行樣品測試.

1.4 水果重金屬污染評價標準與方法

水果重金屬污染程度采用單因子污染指數法[7]和內梅羅綜合污染指數法[7]進行評價, 參考標準為《國家食品衛(wèi)生限量標準》, 見表1.

表1 水果中重金屬限量衛(wèi)生標準Table 1 Heavy metals in fruit limited health standard

式中, Ci為重金屬的實測濃度, mg·kg-1; Si為重金屬的評價標準, mg·kg-1.

式中, Pmax為多種重金屬Pi中的最大值; Pave為各種重金屬Pi的平均值.

表2 重金屬污染指數分級標準[7]Table 2 Classification of pollution index of heavy metals

1.5 水果重金屬風險性評價方法與標準

水果重金屬風險性評價采用目標危害系數法(Target Hazard Quotient, THQ)[8]進行, 其計算方法為:

式中, EF為接觸頻率, d·a-1; ED為接觸時間, a; FIR為水果攝入量, kg·d-1; w為重金屬質量比, mg·kg-1; RFD為參考劑量, mg·kg-1·d-1; WAB為人體平均體重, kg; ATn為非致癌平均暴露時間, d.各參數取值見文獻[8-10].THQ≤1時,污染物對人體無健康風險; THQ＞1時, 污染物對人體存在健康風險.

TTHQ評價標準同THQ.參照US EPA暴露因子手冊, 結合實地調查, 確定蚌埠地區(qū)兒童每天食用水果0.12kg, 成人每天食用水果0.20kg.

2 結果與分析

2.1 水果重金屬元素含量統(tǒng)計分析

對各水果果肉中重金屬元素含量平行測定3次, 取平均值, 結果見表3.

表3 水果果肉重金屬含量統(tǒng)計(以鮮重計, mg·kg-1)Table 3 Mass ratio of heavy metals in fruits(mg·kg-1)

從表3可見, 蚌埠市售水果中重金屬Zn 、Cu 、Pb、Cr和Cd的含量平均值依次為2.866、1.391、0.093、0.256、0.025mg·kg-1.與國家食品衛(wèi)生標準相比, 水果中5種重金屬元素平均含量均低于標準值.不同重金屬元素在水果中的質量比差異較大.水果個數超標率顯示, 除Pb元素的超標率為10.32%外, 其它4種重金屬元素均不超標.

2.2 不同水果重金屬元素含量分析

表4 不同水果重金屬含量(以鮮重計, mg·kg-1)Table 4 Different types of fruits heavy metal mass ratio (mg·kg-1)

從表4可以看出, 不同種類重金屬在所調查的6種水果果肉之間含量差異較大.依據《國家食品衛(wèi)生標準》,除梨和芒果中Pb元素含量高于國家標準外, 蘋果、桃子、香蕉和火龍果果肉中5種重金屬含量均低于標準限值.Zn元素含量從大到小依次為: 火龍果＞香蕉＞桃子＞芒果＞蘋果＞梨; Cu元素含量從大到小依次為: 梨＞桃子＞蘋果=香蕉＞芒果＞火龍果; Pb元素含量從大到小依次為: 梨＞芒果＞桃子＞火龍果＞香蕉＞蘋果; Cr元素含量從大到小依次為: 梨＞芒果＞蘋果＞桃子＞火龍果＞香蕉; Cd元素含量從大到小依次為: 梨＞芒果＞火龍果＞蘋果＞香蕉＞桃子.除Zn元素最大值出現在火龍果中外, 其它4種重金屬元素質量比最大值均出現在梨中.

2.3 水果不同部位重金屬元素含量分析

依據個人食用水果的方式不同, 人體從水果中攝入重金屬的量也會有所差異.有些人認為果皮中富含一些人體必需的維生素等營養(yǎng)物質, 因而食用這類水果時選擇不剝皮, 在清洗過后帶皮直接食用; 一些人覺得水果剝皮較為麻煩或者由于時間緊迫, 而直接食用; 還有部分人采用直接榨汁的方式食用水果.這些人都忽略了水果表皮重金屬、農藥的殘留.為了解重金屬元素在水果的果肉和果皮中含量分布差異情況, 本研究分別對蘋果、梨和桃子的果皮和果肉中重金屬含量進行了測定, 結果如圖1所示.

圖1 果皮和果肉中重金屬含量Fig.1 The content of heavy metals in the rind and pulp

從圖1可以看出, 本文所研究的Zn、Cu、Pb、Cr和Cd 5種重金屬元素在蘋果、桃子、梨的果皮中的含量均比果肉高.造成這種現象可能有幾個方面的原因: 一是, 果皮長期暴露在大氣中, 大氣和灰塵中富集了大量的重金屬元素, 這些重金屬首先會附著在果皮上, 有的重金屬如Pb、Cd和Cr還會被果皮直接吸收[11]; 二是, 由于銅離子可以抑制細菌和真菌的生長, 所以不少的防菌農藥中都含有銅元素.農藥波爾多液是蘋果、梨等果樹生長過程中經常使用的殺滅霉菌的藥劑, 該農藥的配制方法是將石灰乳和硫酸銅溶液按一定比例混合, 那么這種農藥的廣泛使用, 會使水果果皮上含有大量的銅元素, 也是果皮中銅含量高于果肉的重要原因之一; 三是, 已有研究[12]表明果實對重金屬元素的吸收具有排外性.所以, 富集在水果中的重金屬, 在果皮中的含量要比在果肉中的多.

2.4 水果重金屬污染評價

蚌埠市售水果中重金屬的單因子污染指數(Pi)和綜合污染指數(P綜), 見表5.

表5 水果重金屬單因子污染指數和綜合污染指數值Table 5 Single factor pollution index and comprehensive pollution index in different fruits of heavy metals

從表5可知, 梨和芒果兩種水果中Pb元素的單因子污染指數均大于1, 為輕污染; 蘋果、桃子、香蕉和火龍果等4種水果各重金屬元素均為清潔.蘋果和香蕉重金屬含量為安全等級; 桃子、梨、芒果和火龍果重金屬含量處于警戒線.

2.5 水果重金屬攝入的風險預警評價

根據當地居民水果食用量, 利用公式(3)和(4)計算出蚌埠地區(qū)成人和兒童食用水果攝入5種重金屬元素的THQ值和TTHQ值, 結果見表6、表7.

表6 水果中重金屬攝入的健康風險指數Table 6 Intake health risk of single heavy metals by fruits

從表6可以看出, 蚌埠市售水果中各重金屬THQ均值從大到小依次為: Cr、Cu、Cd、Pb、Zn, 各重金屬元素對成人和兒童的健康風險指數均小于1, 結果表明蚌埠市售水果中單一重金屬對人群健康風險不明顯.

圖2顯示同一種重金屬對成人和兒童的復合健康風險貢獻率是一致的; 但不同的重金屬之間對人體復合健康風險的貢獻率存在顯著的差異.從圖2還可以看出, Cr元素是引起蚌埠市售水果重金屬人體健康風險的主要重金屬之一, 對人體的健康風險最大.其對兒童健康風險貢獻率為48.26%、對成人健康風險貢獻率為48.30%.Zn的健康風險最低, 對成人和兒童的貢獻率均在6%以下.

圖2 單一重金屬對人體的復合健康風險貢獻率Fig.2 Contribution ratio of single heavy metal to TTHQ of body in fruits

表7 不同水果單一及復合重金屬攝入的健康風險Table 7 Different kinds of fruits in single and compound intake of the health risks of heavy metals

從表7可以看出, 單一重金屬健康風險及復合重金屬健康風險指數在不同水果之間均存在著差異, 這與水果的產地和不同水果對重金屬富集能力不同有關.水果中5種重金屬元素對成人和兒童的單一健康風險指數均小于1, 表明蚌埠市售水果單一重金屬對人體健康風險不明顯.水果重金屬的復合健康風險指數從高到低依次為:梨、芒果、桃子、蘋果、火龍果、香蕉.梨和芒果對兒童存在健康風險, 梨對成人存在健康風險, 這可能與梨、芒果中Pb含量過高, 且其毒性系數較大有關.其它各種水果對人群健康風險均不明顯, 可以食用.

3 結論

1) 蚌埠市售水果中重金屬Zn 、Cu 、Pb、Cr和Cd的平均含量依次為2.866、1.391、0.093、0.256、0.025mg·kg-1,均低于國家食品衛(wèi)生標準.除Pb元素的超標率為10.32%外, 其它4種重金屬元素均不超標.

2) 梨和芒果兩種水果中Pb元素為輕污染水平; 其它各種水果5種重金屬元素均處于清潔水平.蘋果和香蕉重金屬含量為安全等級; 桃子、梨、芒果和火龍果重金屬含量處于警戒線.

3) 蚌埠市售水果中重金屬THQ值不超標, 單一重金屬對人群健康風險不明顯; 梨對成人存在健康風險;梨和芒果對兒童存在健康風險; 桃子、蘋果、火龍果和香蕉對人體健康風險均不明顯, 可以食用.但要注意的是,人們每天除了食用水果以外, 其它食品如: 蔬菜、糧食、肉、魚、蛋、奶等仍含有一定量的重金屬.因此, 人們每天攝取的重金屬量是否超標, 應全面考慮后再得出結論.

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Heavy metals pollution and health risk alert evaluation of fruits in Bengbu city, Anhui Province

SHENG Di, ZHU Lan-bao, WANG Dan
(1.Department of Chemistry and Environmental Engineering, Bengbu University, Bengbu 233030, P.R.C.; 2.School of Resources and Environment, Anhui Agricultural University, Hefei 230036, P.R.C.)

The concentrations of heavy metals in fruits (apple, peach, pear, banana, mango and pitaya) collected from Bengbu were measured.The method of single factor pollution index, comprehensive pollution index and target hazard quotient were used to assess pollution levels and health risk of heavy metals in fruits.The results showed that the average of Zn, Cu, Pb, Cr and Cd element’s concentrations in fruits were 2.866, 1.391, 0.093, 0.256 and 0.025 mg·kg-1, respectively, which were lower than the hygiene standards of fruits. The single factor pollution index assessment showed that the pear and mango Pb has light pollution. However, other elements could be regarded as clean levels.The comprehensive pollution index method evaluation, according to the results of apple and banana as the safe level; Peach, pear, mango and pitaya were at warning line level.Adult and children single heavy metals health risk index was less than 1, the danger of heavy mental on people was not obvious.The compound health risk index from high to low in turn was: pear, mango, peach, apple, pitaya, banana, and children were at the risk of eating pear and mango.For adults, the pear was also unhealthy, however there was no more danger in eating other fruits.

fruit; heavy metal; edible safety; health risk evaluation

X13, X5

A

1003-4271(2014)06-0837-06

10.3969/j.issn.1003-4271.2014.06.07

2014-09-26

盛蒂(1980-), 女, 漢族, 安徽淮南人, 博士研究生, 講師, 研究方向: 環(huán)境生態(tài)學.

安徽高校省級自然科學研究項目(KJ2011B088, KJ2010B106); 蚌埠學院自然科學研究項目(2010ZR03); 蚌埠學院優(yōu)秀人才計劃項目.