上海崇明地區(qū)蔬菜中Pb、Cd污染評(píng)價(jià)和微生物特征分析*

殷山紅 姚春霞 唐 偉 李亞輝 楊海峰 張 菊 葉少丹

(1.上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所，上海 201403；2.聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院，山東 聊城 252059；3.上海市設(shè)施園藝技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201403； 4.上海市崇明區(qū)食用農(nóng)產(chǎn)品監(jiān)測(cè)中心，上海 202150；5.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海 201306)

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，蔬菜的質(zhì)量安全日益引起大眾的關(guān)注。有研究發(fā)現(xiàn)，重金屬在土壤中積累、富集，容易遷移到蔬菜中，而且不易去除[1]?！度珖?guó)土壤污染調(diào)查公報(bào)》顯示，全國(guó)耕地土壤點(diǎn)位超標(biāo)率為19.4%[2]。對(duì)上海蔬菜農(nóng)田土壤來說，近20年來重金屬累積的污染物主要為Hg、Cd和Zn[3]。自2002年起，上海為改善耕地質(zhì)量，大力推廣有機(jī)肥技術(shù)，對(duì)土壤中重金屬的累積產(chǎn)生一定影響。已有研究發(fā)現(xiàn)，崇明土壤重金屬含量較高的區(qū)域主要集中在中部地區(qū)[4]；交通干線兩側(cè)農(nóng)田土壤中Pb和Cd含量均高于崇明土壤背景值，其蔬菜中Pb含量也超出無公害食品標(biāo)準(zhǔn)[5]。此外，在全球范圍內(nèi)，因食用含致病菌污染的蔬菜而使人致病的案例時(shí)有發(fā)生，其中不乏嚴(yán)重案例[6]，2010年8—9月，英格蘭和蘇格蘭發(fā)生至少73例巴雷利沙門氏菌(SalmonellaBareilly)病例，這一疫情與人們食用被細(xì)菌污染的豆芽有關(guān)。目前對(duì)上海崇明地產(chǎn)鮮食蔬菜中致病微生物的污染狀況未見監(jiān)測(cè)報(bào)道，但對(duì)我國(guó)杭州、內(nèi)蒙古、徐州等地區(qū)的蔬菜產(chǎn)品進(jìn)行污染致病微生物的檢測(cè)結(jié)果表明，生食蔬菜類產(chǎn)品中食源性致病菌的污染狀況存在一定的差異，部分產(chǎn)品中可檢出金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)、單核細(xì)胞增生李斯特氏菌(Listeriamonocytogenes)和沙門氏菌(Salmonella)等食源性致病菌[7-9]。

崇明是上海市區(qū)蔬菜的主要供應(yīng)地，目前還沒有對(duì)崇明地產(chǎn)鮮食蔬菜重金屬和致病菌污染方面進(jìn)行過文獻(xiàn)報(bào)道。本研究通過對(duì)崇明部分蔬菜基地內(nèi)蔬菜進(jìn)行采樣，分析了蔬菜中重金屬Pb和Cd的含量及致病微生物分布的特征，并對(duì)蔬菜中重金屬污染狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)評(píng)估蔬菜消費(fèi)給當(dāng)?shù)鼐用駧淼慕】碉L(fēng)險(xiǎn)，以期為崇明蔬菜的健康食用提供基礎(chǔ)資料與科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

2017年9月至2018年4月期間，對(duì)上海崇明24家蔬菜基地進(jìn)行蔬菜樣品的采集(見圖1)。樣品采集主要針對(duì)葉菜類、根莖類、茄果類和瓜類4類蔬菜，采集當(dāng)季的時(shí)令蔬菜品種，包括青菜(BrassicachinensisL.)、生菜(Lactucasativa)、雞毛菜(BrassicachinensisL.)、西紅柿(SolanumlycopersicumL.)、黃瓜(CucumissativusL.)、蘿卜(RaphanussativusL.)、青椒(CapsicumannuumL.)等共113個(gè)樣品。

圖1 采樣點(diǎn)分布Fig.1 Distribution of sampling sites

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品前處理

現(xiàn)場(chǎng)采集蔬菜運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后分為清洗和不清洗兩批，需清洗蔬菜樣品用清水清洗，并采用蔬菜破碎機(jī)打?yàn)轷r樣，于-4 ℃冷凍保存，該處理樣品用于重金屬Pb和Cd檢測(cè)。未清洗蔬菜樣品在無菌操作環(huán)境下進(jìn)行致病微生物的檢測(cè)。

1.2.2 樣品測(cè)定

重金屬檢測(cè)：參照《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鉛的測(cè)定》(GB 5009.12—2017)和《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鎘的測(cè)定》(GB 5009.15—2014)進(jìn)行。每批樣品檢測(cè)均做3個(gè)空白和3個(gè)平行樣。分析過程中Pb、Cd采用地球物理地球化學(xué)勘查研究所的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)豆角成分分析物質(zhì)(GBW10021(GSB—12))來控制蔬菜樣品消解及測(cè)定方法的精密度和準(zhǔn)確度，Pb、Cd含量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于8%，方法回收率為95%～104%。

微生物檢測(cè)：主要培養(yǎng)基和試劑配置參照《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物檢驗(yàn) 培養(yǎng)基和試劑要求》(GB/T 4789.28—2013)，沙門氏菌、金黃色葡萄球菌和單核細(xì)胞增生李斯特氏菌檢測(cè)方法分別參照《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 沙門氏菌檢驗(yàn)》(GB 4789.4—2016)、《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 金黃色葡萄球菌檢驗(yàn)》(GB 4789.10—2016)、《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 單核細(xì)胞增生李斯特氏菌檢驗(yàn)》(GB 4789.30—2016)。

1.3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

以《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》(GB 2762—2017)中Pb、Cd的限值作為蔬菜中Pb、Cd的最大安全限值，并采用單因子污染指數(shù)法法評(píng)價(jià)分析上海崇明地區(qū)蔬菜中重金屬污染狀況。單因子污染指數(shù)≤1，表示無污染；>1～2，表示輕微污染；>2～3，表示輕度污染；>3～5，表示中度污染；>5，表示重度污染。

同時(shí)，采用因蔬菜攝入而產(chǎn)生的重金屬平均日攝入量[10-11]的計(jì)算公式來探究居民因食用蔬菜而引起的健康風(fēng)險(xiǎn)。計(jì)算公式如式(1)、式(2)所示：

CDI=(C×I×103)/BW

(1)

C×I=∑(ci×Di×Fd)

(2)

式中：CDI為重金屬通過蔬菜進(jìn)入人體的平均日攝入量，μg/(kgd)；C為蔬菜中重金屬質(zhì)量濃度，mg/kg；I為接觸率，kg/d；BW為體重，kg，按成人體重61.52 kg，兒童體重21.58 kg計(jì)算[12]；ci為i類蔬菜的重金屬平均質(zhì)量濃度，mg/kg；Di為每日對(duì)i類蔬菜的食用量，kg/d，中國(guó)人均蔬菜的成人日食用量為0.274 kg/d，兒童日食用量為0.180 kg/d[13]；Fd為蔬菜鮮質(zhì)量折算為干質(zhì)量的比例，計(jì)算公式見參考文獻(xiàn)[14]。

根據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)署(USEPA)[15]和世界衛(wèi)生組織(WHO)[16]推薦評(píng)價(jià)有毒污染物的參考暴露劑量(RfD，μg/(kgd))，Pb和Cd的RfD分別為3.5、1.0 μg/(kgd)，并以HQ來表示由蔬菜攝入引起的重金屬暴露風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。計(jì)算公式如式(3)所示：

HQ=CDI/RfD

(3)

HQ<1表示相關(guān)暴露人群沒有明顯的風(fēng)險(xiǎn)；HQ≥1表示相關(guān)暴露人群存在健康風(fēng)險(xiǎn)，HQ越大，說明對(duì)人體帶來的健康風(fēng)險(xiǎn)越大。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2003、SPSS 18.0軟件處理分析實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 蔬菜重金屬含量特征

2.1.1 不同季節(jié)蔬菜的重金屬含量特征

如表1所示，不同季節(jié)蔬菜中Pb的檢出率均在50%以上(Pb檢出限為0.75 μg/kg)，秋季蔬菜檢出率最高，為82.69%。方差分析表明，秋季蔬菜中Pb含量顯著高于冬季蔬菜(P<0.05)，冬季蔬菜中Pb含量均值最小，為5.9 μg/kg，但其最大值高于春季蔬菜。Cd在不同時(shí)期的蔬菜中的檢出率均為100.00%，含量均值總體表現(xiàn)為春季>冬季>秋季，不同季節(jié)蔬菜中Cd含量的最大值表現(xiàn)與均值具有較好的一致性。與北京蔬菜設(shè)施基地蔬菜樣品相較，研究區(qū)蔬菜中Pb、Cd含量均值均低于該地區(qū)研究結(jié)果，可見崇明地區(qū)蔬菜質(zhì)量相對(duì)較為安全。

根據(jù)WILDING[18]對(duì)變異系數(shù)程度的劃分，由表1可知，本研究中秋、冬和春季蔬菜中Pb和Cd含量均為高度變異(變異系數(shù)>36%)，說明研究區(qū)內(nèi)Pb和Cd含量的分布具有較大的空間差異性，可能與采樣點(diǎn)的地域分布較為分散有關(guān)。

2.1.2 不同種類蔬菜的重金屬含量特征

由表2可知，不同種類蔬菜中Pb檢出率表現(xiàn)為葉菜類>瓜類>茄果類>根莖類；Cd的檢出率為100.00%；根據(jù)GB 2762—2017中所規(guī)定的蔬菜Pb、Cd限值，本研究區(qū)內(nèi)蔬菜中Pb和Cd含量均低于限值；葉菜類蔬菜Pb、Cd含量均值高于其他3類蔬菜。綜合來看上海崇明地產(chǎn)鮮食蔬菜中重金屬含量表現(xiàn)為葉菜類>根莖類>茄果類>瓜類，與吳燕明等[19]對(duì)湖南某礦區(qū)蔬菜中重金屬含量的調(diào)查結(jié)果具有較好的一致性。劉雪芳等[20]151研究表明，葉菜類中Pb的含量高于其他種類蔬菜，與本研究相一致，原因可能與葉菜類吸附土壤、農(nóng)藥及大氣中Pb有關(guān)。黃朝冉等[21]對(duì)重慶蔬菜重金屬特征的研究發(fā)現(xiàn)，葉菜類蔬菜中Cd含量顯著高于其他類蔬菜，這與本研究結(jié)果一致性較好。

表1 不同時(shí)期蔬菜中Pb、Cd質(zhì)量濃度1)

注：1)ND表示低于檢出限，同一元素均值后標(biāo)不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，表2同；北京蔬菜設(shè)施基地蔬菜中的質(zhì)量濃度引自文獻(xiàn)[17]。

表2 不同種類蔬菜的Pb、Cd質(zhì)量濃度

本研究4類蔬菜中Pb、Cd含量均表現(xiàn)為高度變異(變異系數(shù)>36%)，具有較大的空間差異性。方差檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Pb在葉菜類蔬菜中的含量與根莖類和瓜類蔬菜存在差異，且達(dá)到顯著性水平(P<0.05)，與茄果類蔬菜含量之間無顯著差異性(P>0.05)。葉菜類蔬菜中Cd含量顯著高于茄果類、根莖類和瓜類蔬菜(P<0.05)，茄果類、根莖類和瓜類蔬菜之間差異不顯著(P>0.05)，這驗(yàn)證了葉菜類蔬菜對(duì)重金屬的富集能力較強(qiáng)的研究結(jié)果[22]。

2.2 蔬菜重金屬污染評(píng)價(jià)及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

研究中所有樣品Pb、Cd均未污染(單因子污染指數(shù)≤1)，評(píng)價(jià)結(jié)果為優(yōu)良，表明本研究區(qū)域內(nèi)蔬菜質(zhì)量較好。此外，經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，4類蔬菜(葉菜類、根莖類、茄果類、瓜類)中Pb的單因子污染指數(shù)均值分別為0.040、0.057、0.053、0.040，Cd的單因子污染指數(shù)均值分別0.073、0.088、0.147、0.020，由此得到4類蔬菜重金屬Pb和Cd污染指數(shù)的排序，分別為根莖類>茄果類>葉菜類=瓜類，茄果類>根莖類>葉菜類>瓜類，與劉雪芳等[20]151的調(diào)查結(jié)果一致性較好。

由表3可知，成人和兒童對(duì)4類蔬菜的Pb和Cd的HQ均小于1，無明顯健康風(fēng)險(xiǎn)，但葉菜類、茄果類和根莖類蔬菜中Cd的HQ顯著高于Pb，建議對(duì)蔬菜中Cd予以關(guān)注；對(duì)于成人和兒童來說，兒童攝入蔬菜帶來的風(fēng)險(xiǎn)大于成人，這與王北洪等[23]的研究結(jié)果一致性較好，可能與成人和兒童的蔬菜日攝入量與體重有關(guān)，兒童因身體處在發(fā)育階段，肝、腎等代謝器官的解毒和排泄功能尚未健全，對(duì)重金屬等有毒污染物質(zhì)較為敏感。

2.3 蔬菜的微生物特征

由表4中數(shù)據(jù)計(jì)算可知，秋季金黃色葡萄球菌檢出率為5.77%，冬季金黃色葡萄球菌檢出率4.35%，春季金黃色葡萄球菌檢出率2.63%，沙門氏菌和單核細(xì)胞增生李斯特氏菌均無檢出。秋季金黃色葡萄球菌的檢出率較高，可在秋季加大致病微生物的監(jiān)控，做好防護(hù)措施以減少致病微生物的污染。

從采集蔬菜類別上來看，4類蔬菜中沙門氏菌和單核細(xì)胞增生李斯特氏菌均未檢出。葉菜類金黃色葡萄球菌檢出率3.75%，根莖類金黃色葡萄球菌檢出率6.67%，茄果類金黃色葡萄球菌檢出率11.11%，瓜類金黃色葡萄球菌無檢出。茄果類檢出率較高可能是茄果類樣品數(shù)量不多所導(dǎo)致。葉菜類蔬菜檢出的蔬菜品種為生菜、小青菜(BrassicachinensisL.)和結(jié)球生菜(Lactucasativavar.capitataL.)；根莖類蔬菜檢出的為蘆筍(AsparagusofficinalisL.)；茄果類蔬菜檢出的為青椒，這可能與蔬菜生長(zhǎng)環(huán)境和蔬菜表面結(jié)構(gòu)有關(guān)[24]。

表3 食用蔬菜的重金屬攝入量及健康風(fēng)險(xiǎn)

表4 蔬菜中微生物的檢出情況

綜上可見，3類食源性致病菌中只金黃色葡萄球菌有檢出，因金黃色葡萄球菌是人類的一種重要病原菌，有“嗜肉菌”的別稱，是革蘭氏陽性菌的代表，可引起許多嚴(yán)重感染；建議食用蔬菜前進(jìn)行高溫烹煮，養(yǎng)成良好的衛(wèi)生習(xí)慣，以降低蔬菜食源性微生物二次污染及交叉污染的風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié) 論

(1) 上海市崇明地產(chǎn)鮮食蔬菜重金屬Pb、Cd含量均低于GB 2762—2017中限值，在葉菜類、根莖類、茄果類和瓜類4類蔬菜中重金屬含量最高的是葉菜類，而季節(jié)對(duì)葉菜類蔬菜中Pb、Cd含量的變化存在一定的影響。

(2) 崇明地區(qū)蔬菜重金屬污染評(píng)價(jià)結(jié)果為優(yōu)良，通過計(jì)算蔬菜中重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)得知，4類蔬菜中成人和兒童的Pb和Cd的HQ均小于1，無明顯健康風(fēng)險(xiǎn)，但葉菜類、茄果類和根莖類蔬菜Cd的HQ明顯大于Pb，且兒童的Pb和Cd的HQ大于成人。

(3) 所采集蔬菜樣品中沙門氏菌和單核細(xì)胞增生李斯特氏菌均未檢出，金黃色葡萄球菌檢出率為4.42%，其中葉菜類檢出率3.75%，根莖類6.67%，茄果類11.11%，瓜類無檢出；秋季金黃色葡萄球菌的檢出率高于冬春兩季。