山东省小麦中重金属污染状况及健康风险评估

摘要：目的：评估山东省小麦重金属污染风险，为山东小麦安全生产提供科学依据。方法：2017—2018年在山东省10个地市采集300份小麦样品，测试小麦中铅（Pb）、镉（Cd）、铬（Cr）、砷（As）、汞（Hg）、镍（Ni）和铜（Cu）7项重金属含量。采用单因子指数法、尼梅罗综合污染指数法和靶标危害系数法评估小麦中重金属对人体的非致癌健康风险。结果：采集的小麦样品中7项重金属单项污染指数均小于0.7，综合污染指数为0.459，靶标危害系数小于1。结论：山东省小麦样品除少数受Pb、Cr、Hg污染外，其余均可安全食用。

关键词：山东省;小麦;重金属;风险评估

研究表明，我国受铅、汞、镉等重金属污染的耕地面积占总面积的20%，小麦每年因重金属污染造成减产^[1]。本研究采用电感耦合等离子体质谱仪对2017—2018年山东省小麦中7项重金属（Pb、Cd、Cr、As、Hg、Ni、Cu）进行分析，采用并结合2002年山东省居民膳食营养与健康状况监测的调查数据^[2]，采用单因子污染指数和靶标危害系数法对单元素污染进行分析，采用尼梅罗综合污染指数法对山东省小麦重金属综合污染进行分析，以期为山东小麦安全生产提供科学依据。

1材料与方法

1.1样品采集与处理

2017—2018年，选择山东省30个小麦主产县（市、区），在每个主产县的种植大户或专业合作社随机采集代表性样品10个，每份样品不少于2 kg，共采集小麦样品300份。样品去除杂质后于65 ℃烘箱中烘至恒重，冷却后粉碎过60目筛，置于玻璃瓶常温贮存备用。

1.2重金属的测定

小麦中Pb、Cd、Cr、As、Hg、Ni、Cu的测定采用食品安全国家标准GB 5009.268—2016。试样采用MARs5微波消解仪（CEM）消解，采用Thermofisher iCAP Q电感耦合等离子体质谱仪测定。分析结果的准确性采用国家标准物质-小麦（GBW 10011）进行质量控制。

1.3评价方法与标准

1.3.1单因子污染指数法和尼梅罗综合污染指数法分析采用单因子污染指数法（P_i）、尼梅罗综合污染指数法（P_综）对小麦中重金属污染进行评价^[3-4]，其中，单因子污染指数法可评估单项元素对小麦的污染程度，尼梅罗综合污染指数法可客观反映各项元素对小麦的综合影响。计算公式如式（1）：

P_i=C_iS_i

P_综=（P_（imax）²+（P_imean）2（1）

式（1）中，P_i为重金属i的污染指数、C_i为重金属的实测浓度（mg/kg）、S_i为评价标准值（mg/kg）、P_imax为重金属i的最大污染指数、P_imean为重金属 i 的平均污染指数。单因子污染指数和尼梅罗综合污染指数均按表1进行分级。

1.3.2靶标危害系数法采用美国环境保护署（EPA）提出的靶标危害系数（THQ）评价人体通过食用小麦摄取重金属对身体健康造成的风险^[5]。假设THQ<1，表明通过小麦摄入的重金属对人体不存在明显的健康风险;假设THQ>1，表明通过小麦摄入的重金属对人体的健康有一定风险。THQ 计算公式如式（2）：

THQ=E_F×E_D×F_1R×CR_FD×W_AB×T_A×10^-3（2）

式（2）中，THQ为靶标危害系数、E_F为每年摄入小麦的频率（365 d/年）、E_D为摄入时间（70年，通常为人类的寿命^[6]）、F_IR为小麦的摄入量（0.266 4 kg/d^[12]）、C为小麦中重金属含量（mg/kg）、 R_FD为参比剂量[EPA提供的每日参比剂量分别为Pb 3.5×10^-3 mg/kg、Cd 1.0 ×10^-3mg/kg、Hg 1.0 ×10^-4 mg/kg、As 3.0×10^-4 mg/kg、Cu 0.04 mg/kg、Cr 3.0×10^-3 mg/kg、Ni 0.02 mg/kg^[7-9]）]、W_AB为人体平均体重（61.8 kg）、T_A为平均摄入时间（365 d/年×E_D）。

小麦铅、镉、铬、汞、砷污染采用GB 2762—2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》中规定限量值进行评价^[20]，Pb≤0.2 mg/kg、Cd≤0.1 mg/kg、Cr≤1.0 mg/kg、Hg≤0.02 mg/kg、As≤0.5 mg/kg。

2结果与分析

2.1小麦重金属含量

由表2可见，300份小麦中Ni和Cu检出率均为100%，而国家标准GB 2672—2017中未规定Ni和Cu限量，不能判断二者是否超标。小麦中Pb和Cr超标率分别为4.0%、3.0%，Cd、As均未超标。Hg的超标率为1.7%。

2.2重金属健康风险评估

2.2.1小麦重金属污染指数对国家标准GB 2672—2017中有限量规定的小麦中5种重金属Pb、Cd、Cr、As和Hg进行污染指数评价，评价在结果见表3。5种重金属的均小于0.7，污染程度均为安全，污染程度均为清洁。其中，P_pb=0.577（最大）、P_AS=0.057（最小）。小麦综合污染指数为0.459，污染按程度分级为安全，污染程度为清洁。

2.2.2靶标危害系数如表4所示，小麦中有个别存在Cr、Hg摄入风险，其中最大THQ值分别为1.609、1.422。研究结果表明，小麦中Pb、Cd、Cr、As、Hg、Ni、Cu对人体产生的健康风险较低。

3讨论与结论

本试验根据国家标准GB 2762—2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》中规定限量值对山东省小麦重金属污染进行初步分析。结果表明，小麦中Pb、Cr和Hg有个别样品超标。本试验采用单因子污染指数法、尼梅罗综合污染指数法、靶标危害系数法对小麦中单元素污染进行分析，Pb、Cr、Hg有超标，经评估，各元素对人体产生的健康风险较低（1为判断污染与非污染的临界值）。

应重点关注存在摄入风险、测定值高于标准值的小麦样品，其污染可能与周围种植环境有关^[11]，如小麦种植在重金属冶炼企业附近，可能会因重金属冶炼活动导致小麦被污染^[12]。有研究表明，模拟肠液只能提取小麦中不到20%的Cd^[13-14]。另外，小麦在加工成小麦粉的过程中经过去杂、洗麦、研磨等工艺后，重金属含量还会进一步降低。此外，小麦中重金属元素进入人体内的化学价态不同会导致其毒性也大不相同，因此有必要加强其价态毒性的相关研究。

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