凉山州苦荞中重金属元素调查研究及健康风险评估

摘 要：凉山州作为中国粮食行业协会认定的“中国苦荞之都”，是国内苦荞种植面积最大、苦荞产量最高、苦荞生产加工企业分布最多的地级市。本研究主要选取2021—2023年3年来，凉山州内17个县（市）主要苦荞种植区的261份苦荞样品，严格按照国家标准，检测苦荞样品中的铅、镉、砷、汞、铬5种重金属元素的含量进行检测，并依据《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）中规定的限量标准进行评估。采用常用的重金属污染评估法对苦荞样品中重金属含量进行研究评估，并结合单一、复合危害系数法的风险评估模型，评估苦荞中重金属对人体的健康风险。经评估，5种重金属元素对人体产生的健康风险较低，可见凉山州苦荞的安全状况总体良好。

关键词：凉山州；苦荞；重金属；风险评估

Abstract： As the “Capital of Tartary Buckwheat in China” recognized by the China Grain Industry Association， Liangshan prefecture is the prefecture level city with the largest planting area， highest production， and the most distribution of tartary buckwheat production and processing enterprises in China. This study mainly selected 261 tartary buckwheat samples from the main tartary buckwheat planting areas in 17 counties （cities） in Liangshan prefecture from 2021 to 2023. The content of lead， cadmium， arsenic， mercury， and chromium in tartary buckwheat samples was strictly tested according to national standards， and evaluated based on the limit standards specified in GB 2762—2022. The commonly used heavy metal pollution assessment method was used to study and evaluate the heavy metal content in tartary buckwheat samples， and a risk assessment model combining single and composite hazard coefficient methods was used to assess the health risks of heavy metals in tartary buckwheat to humans. After evaluation， the health risks posed by the five heavy metal elements to the human body are relatively low， indicating that the overall safety status of bitter buckwheat in Liangshan prefecture is good.

苦荞属于蓼科荞麦属植物，在我国西南地区已有3 000年以上的种植历史，特别是以凉山州为中心的西南高寒山区、二半山区，独特的地理环境和气候条件非常适合苦荞生长，因此苦荞一直是当地民众的主要粮食作物。凉山州作为中国粮食行业协会认定的“中国苦荞之都”，是国内苦荞种植面积最大、苦荞产量最高、苦荞生产加工企业分布最多的地级市。随着消费者对苦荞品质要求的不断提高，苦荞的质量安全也受到许多关注。重金属污染是食品质量安全中主要污染物之一[1]，重金属在人的身体中长期积累，会对人体造成多种器官损害[2-3]，因此，预测食品中重金属污染的相关风险是必要的。本研究选取2021—2023年间凉山州17个县（市）主要苦荞种植区的261份苦荞样品，依据国家标准检测样品中铅、镉、砷、汞、铬5种重金属的含量，并参照《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）[4]进行限量判定。采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对苦荞中重金属含量进行污染风险评价，同时结合靶标危害系数法评估重金属对人体的健康风险，为凉山苦荞的食用安全性提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集与处理

2021—2023年，在凉山州17个县（市）选取当地企业、专业合作社、家庭农场、门市、农贸市场、批发市场、超市、散户等8个场所采集苦荞样品，样品2021年101份、2022年80份、2023年80份，共计261份，产地均为凉山州17个县（市）所属辖区。样品自然晾晒干后脱壳，去除杂质后研磨成粉，密封保存待测。

1.2 主要仪器与试剂

仪器：电感耦合等离子体质谱仪（350D），PErkinElmer公司；原子荧光光度计（AFS-930），北京吉天仪器有限公司；电子天平（BSA124S），赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；微波消解仪[GT-400（M6）]，Anton Paar公司。

试剂：砷标准溶液（GSB G 62027-90）、铅标准溶液（GSB G 62071-90）、镉标准溶液（GSB G 62040-90），均购于钢研纳克检测技术股份有限公司；汞标准溶液（GSB 04-1729-2004）、铬标准溶液（GSB 04-1723-2004），均购于国家有色金属及电子材料分析测试中心，5种标液的质量浓度均为1 000 μg·mL-1；浓硝酸（优级纯，浓度67.0%～70.0%），购于赛默飞世尔科技（中国）有限公司。实验用水为纯水机制备的去离子水。

1.3 检测方法以及方法检出限、方法定量限

苦荞样品中5种元素的检测方法以及方法检出限、方法定量限见表1。

1.4 限量要求与质量控制

根据《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）对苦荞样品中5种重金属元素的限量值进行判定，具体见表1[5-6]。同时，在检测过程中，为有效提高检测结果准确度，本研究在苦荞样品检测过程中实施严格的质量控制[7]。采用的质控措施包括标准曲线校准[使用5个浓度梯度以上的标准溶液（除空白外），浓度范围覆盖样品的浓度，最低浓度点接近方法检出限，标准曲线相关系数要大于0.999]、平行质控标准物（质控标准物质的平行测定值在标准值的不确定度范围内）和平行空白（空白样品各平行的测定结果接近检出限）。

1.5 重金属元素的评估方法

本研究依据GB 2762—2022，采用重金属污染指数法对苦荞样品中的重金属含量进行评估[8-10]，并运用靶标危害系数法进行健康风险评估[11-12]。

1.5.1 污染指数法

单因子污染指数法是一种基于元素背景值的评估方法，用于衡量重金属元素的累积污染程度，该方法为其他污染指数法和污染分级体系奠定了基础[13]。本研究通过对苦荞样品中单一重金属元素的污染程度进行评价，为综合污染分析提供了重要依据。计算公式为

式中：Pi表示重金属i的单因子污染指数；Ci是重金属i的实测结果值，mg·kg-1；Si为重金属i的评价标准值，mg·kg-1。标准限量值参照GB 2762—2022。

根据世界卫生组织关于食品污染监测中低水平数据的处理要求，对于未检出（即污染物含量低于方法检出限）的样品，处理方式如下：若样品中污染物的未检出率低于60%，则将低于方法检出限的数值按检出限的1/2进行赋值计算；若未检出率超过60%，则将所有低于方法检出限的数值直接按检出限进行赋值计算[14-15]。

内梅罗综合污染指数法是一种广泛应用于环境综合污染评估的方法，其特点在于同时考虑了单因子污染指数的平均值和最大值，并特别强调了高浓度重金属元素对污染程度的显著影响。该方法因其科学性和实用性，成为国内外环境评价中最常用的综合污染指数计算方法之一[16]。计算公式为

式中：Pz是内梅罗综合污染指数；Pmax是单因子污染指数Pi的最大值；Pave是单因子污染指数Pi的平均值。评价指标涵盖污染程度和水平，具体分级标准见表2[17-18]。

1.5.2 健康风险评估

靶标危害系数法是一种评估重金属元素健康风险的方法，分为单一和多种。单一重金属元素的危害系数（Target Hazard Quotients，THQ），而多种重金属元素的危害系数（Total Target Hazard Quotients，TTHQ）[19]，当THQ或TTHQ的值小于1时，表明暴露人群不存在明显的健康风险；当THQ或TTHQ的值大于或等于1时，则意味着暴露人群可能面临一定的健康风险[20]。相关计算公式如下。

式中：Ef表示重金属元素的年暴露天数，设定为365 d/年；Ed为暴露年限，设定为70年；Fir为人均每日摄入量，结合凉山地区的民族饮食习惯和《中国居民膳食指南》，设定为0.10 kg/（d·人）[21]；C为食品中的重金属含量，设定为本研究科学计算数据，mg·kg-1；Rfd是参考剂量，具体设定如下：镉（Cd）0.000 83 mg·（kg·d）-1、铅（Pb）0.003 5 mg·（kg·d）-1、铬（Cr）0.003 mg·（kg·d）-1汞（Hg）0.000 57 mg·（kg·d）-1、砷（As）0.003 mg·（kg·d）-1[8，9，11，22-23]；Wab为人体平均体重，设定为60 kg；Ta是非致癌性平均暴露时间，Ta＝Ed×365（d）。

2 结果与分析

2.1 苦荞的重金属含量

由表3可知，261份苦荞样品中5种重金属元素的检出率由大到小为镉（Cd）91.3%、铬（Cr）73.3%、铅（Pb）54.2%、砷（As）43.2%和汞（Hg）4.2%。根据GB 2762—2022标准判定，苦荞样品中超标样品份数为铅（Pb）超标2份，铬（Cr）超标1份，超标率分别为铅（Pb）0.76%和铬（Cr）0.38%。其余元素均未超标。

2.2 重金属健康风险评估

2.2.1 苦荞重金属污染指数

苦荞样品中5种重金属元素的污染指数评价结果见表4。具体来看，Pmax=PCd＝0.375、Pmin＝PAs＝0.052、Pave=0.221。所有元素的单因子污染指数均低于0.7，内梅罗综合污染指数为0.218，表明污染程度均为安全且清洁。

2.2.2 靶标危害系数

如表5所示，苦荞中THQ最大值为铬（Cr）0.100 0，最小值为汞（Hg）0.009 9。5种重金属元素的复合健康风险值TTHQ为0.229 6，可见其THQ值和TTHQ值均远小于1。研究结果表明，通过膳食途径摄入苦荞中重金属元素对人体产生的健康风险较低。

3 讨论与结论

根据GB 2762—2022标准中限量值规定，对2021—2023年凉山州辖区内17个县（市）的261份苦荞样品进行重金属污染检测。结果表明，苦荞样品中超标样品份数为铅（Pb）2 份，铬（Cr）1 份，超标率分别为铅（Pb）0.76% 和铬（Cr）0.38%。本研究运用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法以及靶标危害系数法，对苦荞中5种重金属元素的污染程度进行了深入分析。评估结果显示，这5种重金属元素对人体的健康风险处于较低水平，从而表明凉山州所产苦荞的安全性总体令人满意。