三峽庫區(qū)鯉魚重金屬污染狀況及其健康風(fēng)險評估

羅謝琪，王兆丹，肖國生，唐華麗，韓 林，曲留柱

（重慶三峽學(xué)院生物與食品工程學(xué)院/三峽水庫生態(tài)環(huán)境保護和災(zāi)害防治協(xié)同創(chuàng)新中心，重慶 404100）

重金屬具有明顯的毒性和生物積累效應(yīng)［1］，特別是水環(huán)境重金屬污染問題更嚴重。自三峽水庫蓄水后，泥沙大量沉降，吸附在泥沙中的重金屬可能通過底棲生物進入魚類食物網(wǎng)，在魚體中積累［2］。三峽地區(qū)魚類資源豐富，是重要經(jīng)濟魚類的原種產(chǎn)地和棲息地，而魚類資源也是庫區(qū)消費者最喜愛的肉類來源之一，對豐富消費者餐桌、調(diào)節(jié)居民膳食結(jié)構(gòu)具有重要作用。重金屬不能被生物降解，會在水生生物體中富集并積蓄［3］。重金屬對神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)以及肝臟、腎臟等都有極大危害。除了職業(yè)暴露外，食物是重金屬進入人體的主要途徑［4］。隨著公眾健康風(fēng)險意識的增強，重金屬在魚類的累積情況及相應(yīng)產(chǎn)生的健康風(fēng)險將成為國內(nèi)外的研究熱點［5］。三峽庫區(qū)是一個倍受世界關(guān)注的水系，也是我國重要的淡水來源，漁業(yè)是當?shù)刂匾漠a(chǎn)業(yè)之一，對促進當?shù)鼐用裨鍪站哂兄匾饬x。因此，對該區(qū)域魚類中重金屬的研究一直是熱點之一。余洋等［6］以穩(wěn)定同位素（δ13C和δ15N）營養(yǎng)等級分析為基礎(chǔ)，研究了三峽水庫蓄水后的魚類汞含量水平及其食物鏈累積特征。王兆丹等［7］以單項污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)為評價模式，評價三峽庫區(qū)鯉魚中重金屬污染程度。余洋等［8］分析了三峽庫區(qū)蓄水后的魚體重金屬污染水平、各金屬元素之間的相關(guān)性及在庫區(qū)各水域的分布特征。上述報道從不同方面研究了三峽庫區(qū)魚類中的重金屬污染狀況，基本明確了魚類中部分重金屬的污染狀況；研究了重金屬在庫區(qū)各水域分布特征，揭示了各重金屬之間的相關(guān)性，闡明了部分魚類重金屬的累積特征和健康風(fēng)險。然而專門針對三峽庫區(qū)萬州段鯉魚重金屬的累積特征及風(fēng)險評估的系統(tǒng)研究仍缺乏。本研究利用微波消解-火焰原子吸收光譜方法測定鯉魚肌肉中Pb、Cd、Cu和Cr的含量，利用目標危險系數(shù)（THQ）和最大允許日消費率（CRLim）評估食用鯉魚所帶來的健康風(fēng)險，旨在全面了解三峽庫區(qū)中鯉魚中重金屬的含量水平，為引導(dǎo)居民合理膳食、保障魚類質(zhì)量安全提供參考和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試鯉魚30尾，于2016年4月購自三峽庫區(qū)漁民。選擇3個采樣點，每個采樣點隨機選取體重體長無明顯差異的10尾鯉魚，供試鯉魚多為2～3齡，體長主要集中在25～35 cm，重量在578～785 g之間，且各采樣點的鯉魚體重、體長均無顯著差異。取魚的肌肉，冷凍干燥后粉碎過篩（孔徑為149 μm），將樣品烘干至恒重，置于玻璃干燥器中備用，并在1周內(nèi)完成檢測。

試驗所需試劑：Pb、Cd、Cu、Cr標準溶液（1 000 μg/mL，購自國家有色金屬及電子材料分析測試中心）、濃硝酸（優(yōu)級純）、濃鹽酸（優(yōu)級純）；試驗用水均為超純水；所有取樣工具、儲存容器用硝酸浸泡15 min后清洗干凈。

試驗儀器與設(shè)備：安東帕Multiwave 3000微波消解儀（奧地利安東帕有限公司）、島津AA-6300原子吸收分光光度計（日本島津公司）、趕酸器VB20（南京瑞尼克有限公司）、冷凍干燥機FD-1A-50（上海喬躍電子有限公司）、電子分析天平BSA224S（德國賽多利斯集團）、容量瓶等。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品消解 準確稱量處理后的鯉魚肌肉約0.5 g，放入聚四氟乙烯消解管中，加入濃硝酸6 mL、濃鹽酸1 mL，然后組裝消解管，將組裝好消解罐置于微波消解儀中，按表1程序進行消解。消解結(jié)束后進行趕酸處理，趕酸器溫度設(shè)置為175℃，趕酸至近干，待樣品冷卻至室溫后，將消解液轉(zhuǎn)移并用1%硝酸定容至50 mL，待測。同時做樣品的空白和加標試驗。

表1 鯉魚肌肉的微波消解程序

1.2.2 樣品檢測 用分光光度計測定鯉魚肌肉中Pb、Cd、Cu和Cr的含量，儀器工作條件見表2。利用Pb、Cd、Cu和Cr的標準溶液，分別對方法的檢測限、精密度、重復(fù)性和回收率進行考察。

表2 原子吸收分光光度計檢測鯉魚肌肉中重金屬含量的條件

1.3 健康風(fēng)險評估

1.3.1 日消費限量法 日消費限量根據(jù)式（1）計算［9］。結(jié)果反映了被重金屬污染的鯉魚的最大允許日消費量，即每天鯉魚的消費限量，在這個消費限量范圍內(nèi)不存在健康風(fēng)險。

式中，CRLim為最大允許消費量（kg/d）, RFD為口服參考劑量，參照USEPA標準［10］（Pb為4×10-3mg/kg·d ，Cd 為 1×10-3μg/kg·d，Cu為 4×10-2μg/kg·d，Cr為 3×10-3μg/kg·d），BW為消費者平均體重（kg），Cm為鯉魚中重金屬的含量（mg/kg）。

1.3.2 目標危險系數(shù)法 目標危險系數(shù)根據(jù)式（2）計算［11］。

式中，EF 為暴露頻率（365 d/年）；ED 為暴露年限（年），等同于人類平均壽命年齡；FIR 為食物攝取率（g/d）；C為魚中重金屬含量（mg/kg）；RFD為口服參考劑量（mg/kg·d）；WAB 為平均體重（kg）；TA 為非致癌源的平均暴露時間（365 d/年×ED）。重金屬的總危害商數(shù)（TTHQ）為各種重金屬的危害商數(shù)之和。

2 結(jié)果與分析

2.1 微波消解-火焰原子法對鯉魚肌肉中重金屬的檢測限、精密度、重復(fù)性和回收率

本試驗利用微波消解-火焰原子法對鯉魚肌肉中的Pb、Cd、Cu和Cr含量進行檢測，該方法檢測限在0.01～0.12 mg/kg之間，精密度為1.74%～4.56%，加標回收率為94.1%～121.5%（表3），說明該方法準確有效，可用于鯉魚重金屬含量檢測。

表3 微波消解-火焰原子法對鯉魚肌肉中重金屬的檢測限、精密度、重復(fù)性和回收率

2.2 鯉魚肌肉中重金屬Pb、Cd、Cu、Cr含量

由表4可知，三峽庫區(qū)鯉魚肌肉中的Pb、Cd、Cu和Cr含量分別為0.348、0.147、5.837、1.270 mg/kg，Pb含量的平均值高于歐盟委員會限量標準，但處于我國限定的安全范圍之內(nèi)；Cd平均含量超過我國限量標準，但低于歐盟委員會限量標準；Cu和Cr含量在我國限量標準范圍內(nèi)。

表4 鯉魚肌肉重金屬含量（mg/kg）

2.3 健康風(fēng)險評估結(jié)果

2.3.1 日消費限量法評價 依據(jù)鯉魚中Pb、Cd、Cu和Cr的檢測結(jié)果，根據(jù)式（1）求出5～60歲消費者鯉魚的CRLim。 結(jié)果（表5）表明，三峽庫區(qū)鯉魚Pb、Cd、Cu和Cr的CRLim分別為 0.268～0.753、0.158～0.446、0.160～0.449、0.055～0.155 kg/d。根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，每人的魚類攝取量為36 g/d，而三峽庫區(qū)水產(chǎn)品攝入量僅為25.5 g/d［12］，遠低于最大允許日消費限量，可見食用三峽庫區(qū)鯉魚不存在健康風(fēng)險。

表5 鯉魚最大允許日消費量

2.3.2 目標危險系數(shù)法評價 三峽庫區(qū)水產(chǎn)品攝入量為25.5 g/d，人均壽命為65年，結(jié)合推薦RFD值，估算庫區(qū)居民由魚類途徑攝入重金屬的THQ。由表6可知，食用庫區(qū)鯉魚Pb、Cd、Cu和Cr的THQ均小于1，且THQ大小順序為Cr＞Cd＞Cu＞Pb。重金屬TTHQ也小于1，說明三峽庫區(qū)鯉魚對沿岸居民不存在健康風(fēng)險。

表6 三峽庫區(qū)鯉魚中重金屬的健康風(fēng)險評估

3 討論

3.1 不同水域以及三峽庫區(qū)蓄水前后的含量差異

魚類重金屬含量與水環(huán)境背景值密切相關(guān)。自三峽水庫蓄水后，形成了局部水域相對靜止的庫灣，類似于湖泊型水庫，更利于重金屬等污染物的積累。泥沙在庫區(qū)大量沉降，吸附在泥沙中的重金屬可能會通過底棲生物進入魚類食物網(wǎng)。本研究分析三峽庫區(qū)鯉魚肌肉中Pb、Cd、Cu和Cr的含量分別為0.348、0.147、5.837、1.270 mg/kg。與國家或國際標準相比，Pb含量的最大值略高于中國限量標準，說明鯉魚已經(jīng)受到Pb污染。Cd平均含量超過中國限量標準，食用時可能存在一定健康風(fēng)險，但是Pb、Cd、Cu和Cr平均含量均符合國家或國際衛(wèi)生限量標準。與其他水域?qū)Ρ龋ū?）發(fā)現(xiàn)，鯉魚中Pb含量明顯低于除漢江以外的其他水域，Cd含量與其他水域（除漢江）含量水平相當，Cu含量高于除瀾滄江中下游以外的其他水域，Cr含量高于其他水域。

三峽庫區(qū)蓄水前后的重金屬含量差異則表現(xiàn)為，鯉魚中Pb含量高于2013年同水域，且顯著低于蓄水前；鯉魚中Cd含量與蓄水前相對變化不大，但高于2013年同水域。鯉魚中Cu的含量與蓄水前相比顯著增加；鯉魚中Cr含量與蓄水前相比也有所增加。總體來說，蓄水后在國家加大對長江流域污染治理力度后，重金屬污染有所改善，但與2013年同水域相比，污染有所加重，可能與最近幾年庫區(qū)工農(nóng)業(yè)業(yè)發(fā)展、城市擴大、港口擴容等因素有關(guān)。

表7 本研究鯉魚重金屬含量（mg/kg）與其他文獻報道對比

3.2 基于CRLim和THQ的健康風(fēng)險評估

隨著消費者對食品安全問題的關(guān)注，大批學(xué)者開展了食物重金屬健康風(fēng)險評估研究［20-22］。目前最常用的健康風(fēng)險評估方法包括與現(xiàn)有國標對比法、美國環(huán)境保護署推薦的 THQ 法［11］以及CRLim法［9］。本研究結(jié)合3種方法從不同角度來評估三峽庫區(qū)鯉魚中重金屬的健康風(fēng)險。CRLim法是根據(jù)口服參考劑量、消費者平均體重以及重金屬的濃度來反推最大允許日消費率，在這個限量范圍內(nèi)是不存在健康風(fēng)險的。THQ法較好地分析了重金屬對人體的危害程度。三峽庫區(qū)鯉魚Pb、Cd、Cu和Cr的 CRLim分別為 0.268～0.753、0.158～0.446、0.160～0.449、0.055～0.155 kg/d，THQ 均小于1，且重金屬TTHQ也小于1。研究結(jié)果表明，三峽庫區(qū)鯉魚對沿岸居民不存在健康風(fēng)險。上述評估方法仍存在一定局限性：（1）口服參考劑量只是平均值，不能真實反映每個個體，要獲得真實數(shù)據(jù)，需要詳細的膳食調(diào)查；（2）不同個體因身體條件不同（如身高、體重、年齡等）存在風(fēng)險水平差異；（3）不同人群也會存在差異。本研究在進行CRLim研究時考慮了不同的年齡段，每5年分為一個年齡段。在進行THQ研究時沒有考慮人群的影響，只采用平均值。因此，下一步應(yīng)開展不同性別以及不同年齡段的重金屬健康風(fēng)險研究。此外，考慮到三峽庫區(qū)魚類等水產(chǎn)品的重要性，應(yīng)該開展更多關(guān)于有害重金屬與人類健康和環(huán)境衛(wèi)生等方面的研究。