戴洪文， 宋秀贤， 辛俊亮， 黄白飞

(湖南工学院，湖南衡阳 421002)



中国大米重金属健康风险评估研究进展

戴洪文， 宋秀贤， 辛俊亮， 黄白飞

(湖南工学院，湖南衡阳 421002)

随着工业化和城镇化的快速发展，重金属污染问题越来越严重。大米容易吸收和积累有毒重金属元素，食用受重金属污染的大米，容易产生潜在的健康风险。通过健康风险评估能提前预警大米重金属污染对人类造成的威胁。大米重金属暴露评估方法主要包括重金属每日摄入量(EDI)、目标危害系数(THQ)与综合危害指数(HI)等。综合分析了我国部分地区人们摄食大米的重金属暴露参数。

健康风险评估；重金属；大米；暴露参数

大米是人们日常饮食中的主食之一，能提供人体糖、蛋白质、维生素、膳食纤维和矿物质等多种营养元素。随着工业化和城镇化的快速发展，土壤和水体环境受重金属污染日益加重[1-2]。我国大约有16%的农田土壤(约2 000万hm2)被重金属污染[3]。土壤中的重金属可通过 “土壤-植物-人”的途径进入人体，对人体健康产生潜在威胁，如镉(Cd)可引发人类癌症，对肾脏、肝脏和神经系统产生毒害[4-5]；铅(Pb)对儿童智力发展产生不利影响，可引发肾病、高血压和心血管疾病[6-7]。大米容易受到重金属不同程度污染，人们食用受重金属污染的大米后重金属会在人体内富集，并对人体健康产生不利影响[8]。因此，大米重金属的健康风险已引起社会广泛关注。

风险评估由危害识别、危害特征描述、暴露评估和风险特征描述4个基本步骤组成[9]。其中，危害识别和危害特征描述可参照联合国粮农组织(FAO)/世界卫生组织(WHO)的工作，直接采纳相关信息。暴露评估作为风险评估的重要组成部分，是对经食物或其他途径而可能摄入人体内的物理、化学和生物因素进行的定性和/或定量评估。风险特征描述作为评估的最后一个阶段，是对前3个阶段所收集信息的综合描述。风险评估是减少食源性疾病的重要手段，对大米重金属健康风险尤其适用。笔者对我国大米重金属污染现状及重金属暴露评估的方法进行了综述。

1 大米重金属污染现状

农田土壤容易受到不同程度的重金属污染，进而导致其所种植的粮食、蔬菜和水果等食物中镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、汞(Hg)和砷(As)等重金属含量超标或接近临界值。研究人员已对我国部分地区和城市大米重金属污染状况进行了调查研究，调查结果见表1。

表1 我国部分地区和城市大米重金属含量

Qian等[17]调查了2005—2008年全国市售大米中重金属含量，发现大米中Cd、Pb、Hg和As的平均含量分别为0.050、0.062、0.006和0.119 mg/kg，Cd、Pb和Hg的超标率分别为2.2%、0.8%和0.4%，As没有出现超标。Cheng等[18]调查了我国东南6省(市)31个城市大米内Cd和Pb含量，发现大米Cd和Pb的平均含量分别为0.081和0.114 mg/kg，超标率分别为4.1%和15.2%。Fu等[15]调查了浙江省台州市生长在受重金属污染土壤上生长的大米的重金属含量，发现大米Cd、Pb、Cr、Hg、As、Ba、Co、Cu、Mn和Ni平均含量分别为0.224、2.042、0.107、0.022、0.155、2.587、0.387、4.260、28.640和0.761 mg/kg，其中Cd、Pb和Hg的超标率分别为31.0%、100%和15.3%。蔡文华等[10]于2012—2014年对广东省市售大米中Cd和Pb含量进行了检测，发现大米Cd和Pb的平均含量分别为0.091和0.013 mg/kg，超标率分别为6.22%和0.11%。

由此可见，我国大米重金属污染现状已不容乐观，已受到一定程度的重金属污染。尽管各地采用不同的评价标准，但有毒重金属在大米中的积累较多，残留水平较高，有的甚至已经超过国家食品卫生标准。

2 大米重金属暴露评估

2.1 重金属每日摄入量 估算重金属每日摄入量是评估大米重金属暴露评估的有效方法之一。有研究人员用EDI(Estimated daily intake)[14-15,17]来表示重金属每日摄入量，也有用DIM(Daily intake of metal)[19]或者ADID(Average daily intake dose)[20-21]来表示。总体而言，使用EDI来表示重金属每日摄入量更为常见，其计算公式如下：

(1)

式中，EDI为人体每日重金属的摄入量(μg/kg)；IR为每日摄食的大米量(kg)；C为大米中重金属含量(mg/kg)；WAB为人平均体重(kg)。

由于国内没有相关的重金属每日摄入量的限量标准，在重金属暴露评估过程中，大多采用JECFA(The Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives，FAO/WHO食品添加剂专家委员会)确定的每天允许摄入量(Provisional tolerable daily intake,PTDI)作为参照标准。例如，按照JECFA的建议，成人摄入Cd、As、Cu和Zn等重金属PTDI值分别为0.83、2.14、500.00和1 000.00 μg/kg[22-23]，即每人每天1 kg体重能耐受的重金属Cd、As、Cu和Zn的最大值分别为0.83、2.14、500和1 000 μg。如果EDI值小于PTDI值，表明大米重金属健康风险较小；若EDI值大于PTDI值，表明大米重金属健康风险较高。Qian等[17]利用重金属含量的中位值估算了全国8个年龄段人群的重金属每日摄入量，发现Cd、Hg和As的每日摄入量范围分别为0.10～0.23、0.021～0.051和0.43～1.01 μg/kg，均低于PTDI值。蔡文华等[10]研究发现广东省大米Cd污染具有地域性差异，大米Cd的每月摄入量为0.3～0.91 μg/kg，占PTDI值的36%～109%，表明人群食用大米存在潜在的健康风险。Hang等[14]研究发现常熟市当地成年人大米Cr、Cu、Zn、Cd、Hg和As的每日摄入量分别为2.0、26.7、132.8、0.1、0.1和1.4 μg/kg，而儿童的每日摄入量分别为1.8、23.3、115.7、0.1、0.1和1.2 μg/kg，其所估算的EDI值均小于PTDI值，表明当地人食用大米还是相对安全的。

2.2 目标危害系数与综合危害指数 目标危害系数THQ(Target hazard quotient)，也称目标危害商，是用来评估食用受污染大米引起的单一重金属健康风险，以估算摄入量与参考剂量(Reference dose,RfD)的比值表示[24]。综合危害指数HI(Hazard index)是用来表述多种重金属目标危害系数之和[14,17,20,25]。THQ或HI大于1表示单种重金属或多种重金属对人体具有潜在的健康风险[21]。THQ和HI的计算公式如下：

(2)

(3)式中，EF为人群暴露频率(d/a)；ED为暴露持续时间(a)；RfD为参考剂量(μg/kg)；TA为非癌症性暴露的平均时间。

RfD为参考剂量，由于国内尚没有相关标准，在实际工作中大多采用USEPA(US Environmental Protection Agency，美国环境保护署)建议的剂量值，如Cd、As、Cr、Cu、Ni和Zn等重金属RfD值分别为1.0、0.3、3.0、40.0、20.0和300.0 μg/kg[26]。Qian等[17]对全国市售大米重金属健康风险进行了评估，发现单个重金属的THQ值均小于1，市售大米对人体健康的威胁主要源自Cd和Pb的潜在危害。Hang等[14]对常熟市大米重金属健康风险进行了评估，发现Cd、Pb和Cu等单个重金属的THQ值均小于1，但成年人和儿童的HI值分别为1.726和1.523，均大于1，表明重金属通过大米摄食途径给常熟市居民带来健康风险。Cao等[20]对江苏省某工业乡镇的本地产大米重金属健康风险进行了评估，发现Cu、Zn、Pb、Cr、Hg和Cd等单个重金属的THQ值均小于1，但6个重金属的综合危害指数HI值为0.757，接近于1，表明存在潜在的大米重金属健康风险。

2.3 居民暴露参数 暴露参数是用来描述人体经口暴露重金属的量和速率以及人体特征(如体重、寿命等) 的参数，是评估人体暴露重金属剂量的重要参数之一[27]。暴露参数是健康风险评估中的主要技术基础数据，重金属健康风险评估需要建立在对暴露定量的基础上，再结合剂量-反应关系的相关因子开展。暴露参数数据的准确性直接决定着健康风险评估结果的可信度。美国[27]、欧洲各国[28]、日本[29]和韩国[30]陆续发布了适合本国居民特点的暴露参数手册。这些暴露参数手册成为政府决策者、技术人员和科研工作者必备的工具，在提高人群重金属暴露评估和健康风险评估的准确性方面发挥了十分重要的作用。

目前，我国在重金属暴露参数方面还没有一套标准或手册可供参考，这给重金属健康风险评估带来了很大的困难。在计算每日重金属摄入量EDI和目标危害系数THQ时需要每日摄食的大米量IR、平均体重WAB和平均寿命等基本参数。根据已有文献报道，笔者统计了我国部分地区居民通过摄食大米的重金属暴露参数。由表2可知，我国成人每日摄食的大米量IR值和平均体重WAB值分别为323～425 g和55.9～62.7 kg，最大值分别为最小值的1.3和1.1倍。在我国，每日摄食的大米量IR等参数通常是通过膳食调查结果得到[14-15]，平均体重WAB和平均寿命等参数主要是参考国家相关统计资料[21,25]。然而，国内许多地方并没有开展相关调查，就只能引用相邻地区或类似地区的资料，由于地区的差异性，适合某地区人群的暴露参数并不足以代表其他地区的暴露特征，这可能会给重金属健康风险评估结果造成较大的误差。综上所述，我国不同地区的重金属暴露参数差异较大，缺乏科学可靠的标准，重金属健康风险评估过程中选取暴露参数的人为随机性较大，从而严重影响重金属健康风险评估的准确性和科学性。因此，颁布一套适合我国国情的重金属暴露参数的标准或手册显得尤为迫切。

表2 我国部分地区和城市及部分国家大米重金属暴露参数

3 小结

随着工业化和城镇化的快速发展，重金属污染问题越来越严重。通过健康风险评估能提前预警大米重金属污染对人类造成的威胁。不同研究人员采用的大米重金属暴露评估方法有所不同。大米重金属暴露评估的方法包括重金属每日摄入量(EDI)、目标危害系数(THQ)与综合危害指数(HI)等方法。笔者综合分析了我国部分地区居民通过摄食大米的重金属暴露参数，发现在重金属健康风险评估过程中选取暴露参数的人为随机性较大，因此，迫切需要颁布一套适合我国国情的重金属暴露参数标准或手册。

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Research Progress on Health Risk Assessment of Heavy Metals via Consumption of Rice in China

DAI Hong-wen,SONG Xiu-xian,XIN Jun-liang et al

(Hunan Institute of Technology,Hengyang,Hunan 421002)

The heavy metals pollution is one of the problems that arise due to the rapid development of industrialization and urbanization.Rice can easily absorb and accumulate the toxic heavy metal elements.There are potential health risks via consumption of rice polluted by heavy metals.By health risk assessment,threats to human caused by heavy metal pollution in rice can be predicted.There are many different health risk assessment methods including estimated daily intake (EDI),target hazard quotient (THQ),hazard index (HI) and so on.The exposure parameters via consumption of rice in parts of china were analyzed.

Health risk assessment; Heavy metals; Rice; Exposure factor

国家自然科学基金项目(41401368)；湖南省自然科学基金项目(2015JJ6033)。

戴洪文(1983- )，男，江西吉安人，讲师，博士，从事农作物重金属污染防治研究。

2016-08-26

TS 207.5

A

0517-6611(2016)29-0060-03