長春市市售9種魚類中重金屬含量分析及健康風(fēng)險評價

沈夢楠，康春玉，李　娜，阮久莉，宋鐵紅

(1.吉林建筑大學(xué)松遼流域水環(huán)境教育部重點實驗室，長春 130118；2.中國環(huán)境科學(xué)研究院國家環(huán)境保護生態(tài)工業(yè)重點實驗室，北京 100012)

魚類含有豐富的蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和多種氨基酸[1]，是我國居民飲食中重要的營養(yǎng)來源之一。然而，隨著環(huán)境污染問題的日益突出，越來越多的魚體中檢測出環(huán)境污染物質(zhì)，如環(huán)境類雌激素物質(zhì)、農(nóng)藥殘留、重金屬[2-5]，其中又以重金屬污染問題尤為突出。魚體中的重金屬可經(jīng)食物鏈傳遞而富集于人體內(nèi)，當(dāng)含有重金屬污染的魚類攝入量超過一定限值時，會對人體產(chǎn)生顯著的健康風(fēng)險[6-9]。因此，有必要開展相關(guān)的健康風(fēng)險研究。

劉平等[10]調(diào)查了北京市市售魚類重金屬污染狀況，結(jié)果顯示部分樣品中Pb和Cd含量超標(biāo)，但居民通過食用魚類的重金屬暴露風(fēng)險較小，可以忽略。目前，針對長三角地區(qū)開展的水產(chǎn)品重金屬污染情況調(diào)查及健康風(fēng)險評價較多。對江蘇鹽城地區(qū)的水產(chǎn)品重金屬污染現(xiàn)狀調(diào)查[11]表明，淡水魚類Cu、Zn含量未超標(biāo)，但Cd、Pb含量達到重污染水平，雖然該地區(qū)水產(chǎn)品重金屬的食用安全性尚在可接受范圍內(nèi)，但已接近臨界值，存在較高風(fēng)險。針對上海、江蘇和浙江地區(qū)的養(yǎng)殖池塘水產(chǎn)品采樣研究發(fā)現(xiàn)[12]，Cu、Pb含量近半數(shù)樣點超標(biāo)，而Cd在所有樣點都超標(biāo)，存在較大食用安全威脅。赤水河、灤河、刁江、湘江等流域中的野生魚類監(jiān)測數(shù)據(jù)表明Pb、Cr和Cd的污染程度較Cu、Zn等其它重金屬突出[13-16]。上述研究結(jié)果表明，目前我國淡水魚類的重金屬污染情況不容忽視。因此開展淡水魚類尤其是常見的經(jīng)濟魚類健康風(fēng)險評估對保障水產(chǎn)品食用安全有重要意義。

目前，長春市的淡水魚類污染狀況鮮見報道，本研究以長春主要城區(qū)為研究區(qū)域，采集不同種類的市售淡水魚類共9種，開展重金屬污染現(xiàn)狀分析，并采用多種評價方法評價其污染等級、食用安全性及健康風(fēng)險，擬為長春地區(qū)的魚類消費指導(dǎo)提供相關(guān)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　樣品采集與處理

基于采樣區(qū)域覆蓋特點，分別選取長春市水產(chǎn)批發(fā)市場、歐亞超市、麥德龍超市等共計4個地點作為采樣點，樣品包括鯉(Cyprinuscarpio)、鯽(Carassiuscarassius)、草魚(Ctenopharyngodonidellus)、長吻鮠(Leiocassislongirostris)、烏鱧(Channaargus)、武昌魚(Megalobramaamblycephala)、鯰(Loricariidae)、鱒(Salmoplaytcephalus)和黃顙魚(Pseudobagrusfulvidraco)，每種魚類采集8個樣品，共計采集樣品72個。采樣過程中設(shè)全程空白，樣品采集后，吸干魚體表水、稱重并裝塑料袋中，運回實驗室于-20 ℃保存。樣品解凍后，用超純水沖洗，使用醫(yī)用鋼刀和鑷子取可食部分肌肉，濾紙吸干表面殘留水分，分析備用。

1.2　儀器及試劑

硝酸、H2O2(GR，沈陽市派爾精細化工)，Cu、Pb、Cr、Cd和Zn標(biāo)準(zhǔn)溶液(北京墨壇質(zhì)檢科技有限公司)。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-OES)(Leeman，美國)，Topwave微波消解儀(Analytikjena，德國)，TGM30-32型電熱板(天津市萊玻特瑞儀器設(shè)備有限公司，中國)，實驗所用器皿均用稀硝酸浸泡48 h以上，超純水洗凈備用。

1.3　樣品分析

準(zhǔn)確稱取0.5 g肌肉組織置于微波消解罐中，加入HNO3∶H2O2(7∶1)，放入微波消解儀中消解。消解結(jié)束待冷卻后取出消解罐，置于電熱板上趕酸，轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中定容，待測。樣品中Cu、Pb、Cr、Cd和Zn的含量使用ICP-OES檢測。實驗過程中每批次樣品均設(shè)置全程空白，所有樣品均進行平行樣品測定。同時進行加標(biāo)回收率實驗，各重金屬元素的加標(biāo)回收率為88%～105%，符合重金屬分析質(zhì)量控制的相關(guān)要求。

1.4　重金屬污染風(fēng)險評價

參考標(biāo)準(zhǔn)限值包括《食品中污染物限量》(GB 2762-2017)[17]和《無公害食品水產(chǎn)品中有毒有害物質(zhì)限量》(NY 5073-2006)[18]。魚類的重金屬標(biāo)準(zhǔn)限值見表1，Cu、Cr、Pb、Cd標(biāo)準(zhǔn)限值分別為50、2.0、0.5、0.1 mg/kg。

表1　魚類重金屬標(biāo)準(zhǔn)限值Tab.1　Standard limits of heavy metals in fish　/mg/kg

注:1)標(biāo)準(zhǔn)中未涉及

采用單因子污染指數(shù)法[11，19]評價不同種類魚體肌肉重金屬污染狀況，公式如下：

Pi=Ci/Csi

(1)

公式(1)中：Pi為第i種重金屬污染指數(shù)；Ci為第i種重金屬實測值；Csi為第i種重金屬標(biāo)準(zhǔn)限值。Pi<0.2為無污染水平；0.2≤Pi<0.6為微污染水平；0.6≤Pi<1.0為中污染水平；Pi≥1.0為重污染水平。采用綜合污染指數(shù)(MPI)比較不同種類水產(chǎn)品之間重金屬污染的總體差異，計算公式如公式(2)所示：

MPI=(C1×C2×C3×……Cn)1/n

(2)

公式(2)中，MPI為重金屬污染指數(shù)；Cn為第n種重金屬實測值均值(mg/kg)。

1.5　重金屬的健康風(fēng)險評價

采用USEPA提出的目標(biāo)危險系數(shù)法(Target Hazard Quotients，THQ)[20]評估人體通過飲食途徑攝入重金屬的風(fēng)險。計算公式如公式(3)所示：

(3)

公式(3)中，EF為人群暴露頻率(d)，取365 d/每年；ED為暴露年數(shù)(年)，取70年；IR為平均日魚肉消費量，根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)查[21]，取23×10-3kg；C重金屬含量(mg/kg)；RfD為口服參考劑量(mg/kg·d)，BW為人體平均體重(kg)取65 kg，AT為非致癌性暴露平均時間(d)，取值為70年乘以365 d，為25 550 d。依據(jù)USEPA制定的標(biāo)準(zhǔn)，Cu、Zn、Cr、Pb、Cd的口服參考劑量分別為0.04、0.3、0.003、0.004、0.001 mg/kg·d。若THQ<1則認定暴露人群無明顯食用風(fēng)險，若THQ≥1時則認為存在食用風(fēng)險。重金屬的總風(fēng)險系數(shù)(TTHQ)則用來表征多種重金屬的復(fù)合影響水平，計算公式如公式(4)所示：

TTHQ=∑THQ(單一金屬)

(4)

2　結(jié)果

2.1　重金屬污染狀況

本實驗研究了Cu、Zn、Cr、Pb和Cd 5種重金屬在9種魚類肌肉中的富集情況(圖1)。實驗結(jié)果表明，這5種重金屬在9類魚肉中均有檢出，但不同重金屬在魚肉中的分布狀況存在一定差異。魚肉中Zn的含量范圍3.684～16.65 mg/kg、平均濃度為(7.616±5.126) mg/kg；Pb的含量范圍0.146～1.178 mg/kg、平均濃度為(0.466±0.309) mg/kg；Cu的含量范圍0.145～0.775 mg/kg、平均濃度為(0.367±0.238) mg/kg；Cr的含量范圍0.013～0.202 mg/kg、平均濃度為(0.118±0.052) mg/kg；Cd的含量范圍0.001～0.014 mg/kg、平均濃度為(0.007±0.005) mg/kg。按照我國食品安全或水產(chǎn)品安全要求中重金屬限值規(guī)定(表1)，所獲樣本中只有Pb超標(biāo)，超標(biāo)率為33%，其它3種重金屬含量都在限量范圍內(nèi)。

圖1　魚體肌肉中的重金屬濃度Fig.1　Concentrations of heavy metals in fish muscles

2.2　污染程度評價

采用單因子污染指數(shù)(Pi)對單一重金屬污染程度進行評價，利用綜合污染指數(shù)(MPI)對不同種魚類之間重金屬綜合污染狀況進行比較。根據(jù)公式(1)、(2)計算長春市市售9種魚類重金屬Pi值和MPI值。本研究中9種魚類肌肉組織中各種金屬Pi值如表2所示，Cd、Cr、Cu的Pi值雖然因魚種類不同略有差異，但其值均小于0.2，表明這3種重金屬濃度處于正常背景值范圍之內(nèi)。值得注意的是9種魚類肌肉中Pb的Pi值均大于0.2，表明Pb呈現(xiàn)不同程度的污染狀態(tài)，鱒和長吻鮠呈微污染狀態(tài)；鯽、鯉、武昌魚、草魚呈中污染狀態(tài)；烏鱧、鯰和黃顙魚呈重污染狀態(tài)。MPI指數(shù)反映不同種魚類之間重金屬綜合污染狀況差異，本研究中各種魚類的MPI值從高到低依次為：鯽>鱒>烏鱧>鯰>長吻鮠>黃顙魚>鯉>草魚>武昌魚。

2.3　食用安全性評價

Pi指數(shù)主要指示魚類受到單一金屬元素污染程度，而目標(biāo)危險系數(shù)(THQ)則考慮多種金屬復(fù)合暴露的健康風(fēng)險。在本研究中長春市居民通過攝入魚類暴露重金屬的THQ值如表3所示。在9種魚類中，Pb的THQ值最高，5種重金屬從高到低的順序依次為：Pb>Cr>Zn>Cu>Cd。黃顙魚中Pb的THQ最高，為0.104。黃顙魚的復(fù)合重金屬TTHQ同樣最高，9種魚類TTHQ高低順序依次為黃顙魚>鯽>烏鱧>鯰>鱒>鯉>武昌魚>草魚>長吻鮠，各種魚類的平均TTHQ為0.069，遠小于1，上述研究數(shù)據(jù)表明，長春市居民長期攝入這些魚類暴露重金屬的健康風(fēng)險可以忽略。

表2　重金屬單因子污染指數(shù)(Pi)與重金屬污染指數(shù)(MPI)Tab.2　Heavy metal single factor pollution index (Pi)and heavy metal pollution index (MPI)

表3　重金屬攝入安全性評價Tab.3　Safety evaluation on heavy metal intake

3　討論

目前針對不同地區(qū)海水和淡水水產(chǎn)品重金屬含量研究表明，水產(chǎn)品中的重金屬含量差異較大，可能相差十幾倍甚至幾十倍，產(chǎn)地、種類都是影響重金屬含量的重要因素[4，6，8，12，22]。與國內(nèi)報道的野生/養(yǎng)殖魚類重金屬含量數(shù)據(jù)相比，本研究魚體肌肉中Pb的平均含量為0.44 mg/kg，略高于上海垂釣魚類的0.35 mg/kg[23]和北京農(nóng)貿(mào)市場的0.402 mg/kg[10]，其他元素對比發(fā)現(xiàn)，Cr、Cd、Cu和Zn均在文獻數(shù)據(jù)范圍之內(nèi)。

本研究中魚體重金屬含量變異性較大，體現(xiàn)在不同重金屬之間、不同魚種之間重金屬含量差異較大。本研究魚肉中Zn、Cu含量較高，Cr和Cd含量較低。這種富集規(guī)律的差異可能源于不同重金屬元素在環(huán)境中的背景值差異，也可能與不同重金屬在魚體內(nèi)的半衰期不同有關(guān)[24]。此外，Zn、Cu作為生命必需元素，參與魚體的新陳代謝過程，更易被魚類主動吸收；而非必需元素如Cd會對生物體產(chǎn)生毒性，魚體自身保護機制也會造成其含量較低[4，25-26]。本研究中魚肉中Pb含量雖然與Zn相比較低，但其超標(biāo)程度和超標(biāo)率均較高，原因尚不明確，可能由于水體環(huán)境受到Pb污染，使Pb暴露濃度增加，從而富集量增加；另一方也可能與Pb較高的生物富集性有關(guān)[27]。Vinodhini等[27]利用水體染毒的方式對鯉進行重金屬暴露，結(jié)果顯示在鯉肌肉中Pb的累積濃度明顯高于Cr和Cd的濃度，具有較高的生物富集性。

魚類的食性和生活環(huán)境也會影響重金屬在其體內(nèi)的富集規(guī)律，本研究中的9種魚類，其中草魚和武昌魚屬于草食性魚類，主要生活在水體中層；鯉、鯽、鱒和黃顙魚屬雜食性魚類，主要生活在水體底層，食性較雜，可食水生昆蟲、水草、藻類等；而長吻鮠、烏鱧和鯰屬于肉食性魚類，主要以食用魚、蝦為主。本研究中各種魚類的MPI指數(shù)分析顯示：底層魚類>中、上層魚類，肉食性、雜食性魚類>草食性魚類。覃東立等[28]對東北三省3種魚類的重金屬MPI分析表明污染程度分別是鯽>鯉>草魚，與本研究結(jié)論相似，說明重金屬可能通過食物鏈的放大作用富集累積。另一方面，相對于水相，重金屬更易富集在水體底泥中，而肉食性和雜食性魚類多棲息于水體底層，可能在攝食過程中吸收較多的沉積物，從而導(dǎo)致體內(nèi)重金屬富集的程度較高。

重金屬具有肝臟毒性、神經(jīng)毒性和發(fā)育毒性，具有潛在的“三致”效應(yīng)，含有重金屬的水產(chǎn)品被過量的食用，有可能使消費者面臨健康風(fēng)險，因此對食用魚類的健康風(fēng)險評價分析十分重要。由于我國的飲食習(xí)慣通常只食用魚類的肌肉組織，因此本研究中選擇魚體肌肉評價魚類的食用安全性。根據(jù)《食品中污染物限量》(GB 2762-2017)[17]和《無公害食品水產(chǎn)品中有毒有害物質(zhì)限量》(NY 5073-2006)[18]，Cu、Cr、Pb、Cd標(biāo)準(zhǔn)限值分別為50、2.0、0.5、0.1 mg/kg，本研究所有魚體肌肉Cu、Cr、Cd含量均在限量范圍之內(nèi)，且遠低于限量值，說明長春市市售魚類沒有受到這3種重金屬污染。然而樣本中Pb超標(biāo)率為33%，且Pi值均大于0.2，表明長春市市售魚類受不同程度的Pb污染，烏鱧、鯰和黃顙魚的Pb甚至呈重污染狀態(tài)，說明肉食性與雜食性魚類的Pb污染問題較為突出。因此長春地區(qū)水產(chǎn)品中重金屬Pb含量應(yīng)作為優(yōu)先監(jiān)控目標(biāo)并加強重點區(qū)域水產(chǎn)品監(jiān)控力度。但是通過THQ健康風(fēng)險評估計算，長春市居民長期攝入研究中9種魚類暴露重金屬的健康風(fēng)險較小，不足以對當(dāng)?shù)鼐用裨斐蓾撛诮】碉L(fēng)險。

4　結(jié)論

通過單因子污染評價以及復(fù)合污染評價發(fā)現(xiàn)，長春市市售魚類樣品中Cd、Cr、Cu含量水平未出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，而9種魚類樣品中Pb均呈不同程度的污染，烏鱧、鯰和黃顙魚肌肉中的Pb甚至呈重污染狀態(tài)。不同食性魚類重金屬富集規(guī)律有差異，肉食性和雜食性魚類重金屬污染水平高于草食性魚類。

通過健康風(fēng)險評估計算，長春市居民長期攝入研究中9種魚類暴露重金屬的健康風(fēng)險較小，不足以對當(dāng)?shù)鼐用裨斐蓾撛诮】碉L(fēng)險。但樣品中Pb含量的超標(biāo)程度和超標(biāo)率均較高，因此長春地區(qū)水產(chǎn)品中Pb元素的含量應(yīng)作為優(yōu)先監(jiān)控目標(biāo)并加強重點區(qū)域水產(chǎn)品監(jiān)控力度，以保障居民的日常飲食安全。