任艳军，马建军，杜 彬，任学军

(河北科技师范学院，河北 秦皇岛，066004)

蔬菜中重金属元素含量的高低，主要取决于环境中重金属污染的程度。由于城市工业“三废”的排放，农药、化学肥料及农用有机肥的不合理使用，加之污水灌溉频繁，致使蔬菜受到不同程度的重金属污染［1～6］，蔬菜是人们日常生活中摄入量最大的食物之一，为人体提供维生素、矿质元素和膳食纤维等多种营养成分，但食入重金属超标的蔬菜会对人体健康造成极大危害［7］。因此，开展蔬菜重金属污染的调查研究，分析、评价其重金属污染状况，寻求有效降低蔬菜重金属污染的技术方法，对于提高蔬菜的质量、保障人们的饮食安全、促进蔬菜生产的可持续发展具有重要的指导意义。近年来，蔬菜重金属污染状况调查及健康风险评估分析研究受到学术界、政府和公众的普遍关注［8～13］。为此，笔者以秦皇岛市商品蔬菜为研究对象，对4种根菜类蔬菜中重金属元素含量状况及污染程度进行分析和评价，同时对城市居民健康风险进行预测评估，旨在为加强蔬菜质量控制，保障居民饮食安全提供科学指导和决策依据。

1 材料和方法

1．1 样品采集

试验于2011年9月至2012年9月期间每隔一定时期在秦皇岛市蔬菜批发市场、各大超市随机收集4种根菜类蔬菜共计45份样品，每份蔬菜样品采集1．0～2．0 kg，其中包括:胡萝卜13份、白萝卜12份、红萝卜13份、青萝卜7份。样品采集后运回实验室先用自来水冲洗蔬菜表面泥土等杂物，再用蒸馏水冲洗表面污染物数次，最后用去离子水冲洗干净，然后用纱布或粗滤纸吸干蔬菜表面水分，将每份样品用不锈钢刀切碎后混合均匀，精确称量鲜样500．00 g，经80℃杀青20 min后降至65℃恒温烘干至衡质量，称量每份样品烘干质量后计算含水率。样品经研磨处理，放入塑料瓶中保存待测。

1．2 分析方法

蔬菜中 As，Cd，Cr，Cu，Ni，Pb，Zn 重金属元素的质量分数测定:采用 HNO3-HClO4(5∶1)消化法消解，Optima2100DV等离子体发射光谱仪分析测定，所测定结果经样品含水率换算为蔬菜鲜样中的重金属质量分数，分析过程以国家生物成分分析标准物质GBW10015(GSB-6菠菜)或GBW10021(GSB-12豆角)进行分析质量控制。数据分析采用DPS．V7．05数据处理系统完成。蔬菜重金属国家或FAO/WHO限量标准见表1。

表1 蔬菜重金属限量标准(GB18406．1-2001)mg/kg

1．3 污染评价方法和标准

评价方法采用单因子污染指数法和综合污染指数法［10］。

(1)单项污染指数法:Pi=Ci/Si

式中:Pi为所计算出的重金属单项污染指数;Ci为该重金属的实测值;Si为表1中所给出的各项评价标准值。当Pi≤0．7为优良，Pi≤1．0为安全，1＜Pi≤2为轻污染，2＜Pi≤3为中污染，Pi＞3为重污染。

式中:P综合为综合污染指数;P平均为各单项污染指数(Pi)的平均值;Pmax为各单项污染指数中的最大值。当 P综合≤0．7为安全;0．7＜P综合≤1．0为警戒限;1．0＜P综合≤2．0 为轻污染;2．0＜P综合≤3．0为中污染，P综合＞3．0为重污染。

1．4 健康风险分析方法和指标

健康风险分析采用目标危害系数(the target hazard quotient，THQ)法［14］。计算公式如(1)和(2)。

单一重金属风险:

多种重金属复合风险:

公式(1)中各项参数缩写、名称及本研究取值见表2。

表2 蔬菜健康风险分析参数取值

2 结果与分析

2．1 蔬菜中重金属的质量分数及污染状况

秦皇岛市根菜类蔬菜中重金属的质量分数均值由大到小的顺序为Zn，Cu，Cr，Ni，Pb，As，Cd;各蔬菜品种中除Zn，Cu，Cr，Ni元素的质量分数大小无变化外，其它各重金属元素的质量分数高低因蔬菜品种不同存在差异变化，各种蔬菜样品之间重金属的质量分数存在较大差异(变异系数大小变化)(表3)。对照蔬菜重金属限量标准(表1)，所有45个检测蔬菜样品中重金属元素检出率均为100%，除胡萝卜中的Cd元素出现污染外(超标率为15．38%)，其它重金属元素在各类蔬菜中均未出现污染。由此看出，秦皇岛市根菜类蔬菜总体未表现重金属污染状况。同一种蔬菜中重金属的质量分数存在较大差异，主要与蔬菜种植土壤和灌溉水中重金属污染状况不同有关。

表3 根菜类蔬菜中重金属的质量分数及污染评价分析 mg/kg

单项污染指数结果表明，根菜类蔬菜重金属单项污染指数由大到小的顺序为Cd，Cr，Pb，Zn，Ni，As，Cu(表4)。污染指数均值范围为0．027～0．438，单项污染指数值均低于1。除部分蔬菜中Cd元素受到重污染外(可能与土壤中重金属Cd污染严重有关)，秦皇岛市根菜类蔬菜单项污染指数评价结果基本属于优良及安全范围。

综合污染指数评价结果表明，根菜类蔬菜重金属综合污染指数大小范围为0．144～6．570，平均值为0．783±1．060(表5)。其中8．88%的蔬菜样品受到不同程度的污染，其中轻度污染和重度污染各占一半，处于警戒限的蔬菜占总体22．22%;针对根菜类蔬菜不同品种综合污染指数大小分析，胡萝卜品种重金属污染率为23．07%，红萝卜重金属污染类为7．69%，除白萝卜品种外，处于重金属污染警戒限的数量比较大，其中71．43%的青萝卜处于警戒限范围。由此看出，秦皇岛市根菜类蔬菜表现出一定程度的重金属污染威胁。

表4 根菜类蔬菜重金属单项污染指数评价分析(n=45)

表5 根菜类蔬菜重金属综合污染指数评价分析

2．2 健康风险分析

目标危害系数法(the target hazard quotient，THQ)是USEPA于2000年建立的一种评价人群健康风险的方法，可同时评价单一重金属的健康风险和多种重金属复合暴露的健康风险。该方法假定污染物吸收剂量等于摄入剂量，以测定的污染物人体摄入剂量与参考剂量的比值作为评价标准，如果该值小于1，则说明暴露人群没有明显的健康风险，反之，则存在健康风险［14］。

本次研究中，单一重金属的THQ结果显示，秦皇岛市根菜类蔬菜中不同重金属的THQ均值由大到小的顺序为:Cr，Cd，Pb，Zn，Cu，Ni，As(表6)。成人和儿童的 THQ 值均明显小于1，除对成人和儿童群体表现较低的Cd暴露风险率外，秦皇岛市根菜类蔬菜单一重金属无暴露健康风险。

多种重金属的TTHQ结果显示，根菜类蔬菜中不同蔬菜品种多种重金属复合健康风险存在较大差异(表7)。采用欧氏离差平方和法分别对蔬菜中成人和儿童THQ的几何均值进行层级聚类分析，聚类分析结果规律一致(图1，图2)。根菜类蔬菜对成人和儿童暴露人群健康风险级别划分为2类:一类蔬菜如胡萝卜、青萝卜、红萝卜品种，表现出一定程度的重金属污染威胁和健康风险率，成人健康风险率为0～15．38%，儿童健康风险率为0～23．08%;二类蔬菜如白萝卜品种，未表现重金属污染威胁，健康风险率为零。

由表6，表7可见，各单一重金属对成人和儿童重金属复合健康风险的贡献率基本相同，且成人和儿童的复合健康风险主要由重金属Cr引起，贡献率分别为38．59%和38．63%，其次为重金属Cd，贡献率分别为28．64%和28．65%，表明根菜类蔬菜重金属Cr和Cd的暴露风险较高。此外，尽管儿童的蔬菜摄入量低于成人，但儿童因摄食蔬菜导致的重金属健康风险高于成人(表6，表7)。该结果与夏凤英等［11］、郑娜等［13］的研究结论一致，表明儿童群体对蔬菜重金属污染较为敏感。

表6 根菜类蔬菜单一重金属健康风险评价分析(n=45)

表7 根菜类蔬菜多种重金属复合健康风险评价分析

图1 成人TTHQ的几何均值层级聚类分析

图2 儿童TTHQ的几何均值层级聚类分析

3 结 论

秦皇岛市根菜类蔬菜中除重金属Cd元素污染外，其它几种重金属元素均未出现污染，重金属超标率为4．44%。综合污染指数大小范围为0．144～6．570，平均值为0．783±1．060，其中轻度污染和重度污染数量均占总体的4．44%;处于警戒限的蔬菜占总体的22．22%，其中胡萝卜品种重金属污染率为23．07%。根菜类蔬菜对成人和儿童暴露人群健康风险级别划分为2类:一类蔬菜成人健康风险率为0～15．38%，儿童健康风险率为0～23．08%;二类蔬菜健康风险率为零。复合健康风险因素中Cr元素贡献率最大，儿童遭受重金属的暴露风险高于成人。

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