ICP-MS测定市售大米重金属镉及健康风险评价

郑晓洁，蔡宗平，陈 中，潘兆广

（1.华南理工大学食品科学与工程学院，广东广州510641；2.广东环境保护工程职业学院，广东佛山528216）

ICP-MS测定市售大米重金属镉及健康风险评价

郑晓洁1，2，蔡宗平2，*陈 中1，潘兆广2

（1.华南理工大学食品科学与工程学院，广东广州510641；2.广东环境保护工程职业学院，广东佛山528216）

通过消解和ICP-MS研究测定了佛山市市售大米重金属镉的含量，相对标准偏差范围为0～0.15%，精密度较好，对米样重金属镉的加标回收率范围为94.00%～100.90%，均符合方法品质保证要求，说明ICP-MS测定结果准确可靠，能够符合日常分析要求。结果表明，所调查佛山市市售大米样品的镉含量均符合GB 2762—2012食品安全国家标准食品中污染物限量中规定的标准和NY/T 419—2014绿色食品稻米标准要求；但依据WHO/FAO食品添加剂联合专家委员会推荐的PTWI值，所调查佛山市市售大米重金属镉污染情况为中等，对人体健康存在的风险不是很大，但仍需要加强检测和监督力度，确保没有超标大米流入市场。

大米；重金属污染；镉；测定；风险评价

民以食为天，食以安为先。但是，近几年随着环境污染问题的日益突出以及人们健康风险意识的不断增强，食品安全问题受到社会的广泛关注。食品安全事件，如苏丹红鸭蛋、孔雀石绿鱼、镉米线、镉大米[1-4]等频频曝出，农产品受重金属污染的风险越来越突出[5-7]，特别是“镉大米”更引起民众对食品安全的关注。由于稻米是广东省佛山市居民的主要食物，其重金属镉（Cd）污染问题更受社会聚焦。

镉大米，一般指Cd含量超标的大米。人体摄入镉大米之后，Cd会在肾脏中累积，最后导致肾衰竭，肺部表现为慢性进行性阻塞性肺气肿，最终导致肺功能减退，对骨骼则会造成骨软化和骨质疏松。重金属Cd是国家重点防控的第一类重金属污染物，Cd容易被水稻吸收并积累于水稻籽粒中，具有隐蔽性[8-9]，以食物链方式传递，对人类健康产生严重的威胁[10-11]。电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）具有灵敏度高、检出限低、稳定性好等优点，近年来已迅速应用到检测分析领域[12-15]。

基于上述原因，试验采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）对广东省佛山市市售大米进行镉含量检测，分析佛山市市售大米中重金属Cd的污染状况，了解佛山市市售大米的品质，并评价Cd经大米途径对居民的健康风险作用，为防止重金属Cd危害人体健康提供依据。

1 材料与方法

1.1 样品的采集与处理

按照随机抽样的原则，抽取佛山市五区大中型超市、市场销售的大米进行随机采集不同品牌、不同产地的袋装或散装样品15种共45份样品。取每份样品1 kg用自来水冲洗2遍，于40～60℃条件下烘干、缩分、粉碎，过60目筛，密封保存备用。

1.2 仪器与试剂

1.2.1 试剂

（1）金属标准溶液，购自国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院。

（2）盐酸、高氯酸，均为优级纯。

（3）试验用水，超纯水（电阻率18.2MΩ/cm）[16]。

1.2.2 仪器

iCAP-RQ型电感耦合等离子体质谱分析仪，美国安捷伦科技有限公司产品。

仪器工作条件见表1。

表1 仪器工作条件

1.3 样品分析

1.3.1 大米中Cd的检测

准确称取大米粉末样品0.2 g左右（精确至0.000 2 g），加入硝酸9 mL，高氯酸1 mL，放置过夜后进行电热板加热，消解至溶液澄清透明，消解液转移入25 mL比色管内定容[17-18]，用电感耦合等离子体质谱分析仪测定样品中Cd含量，待仪器稳定后，按顺序依次对标准溶液、空白溶液和试样溶液进行测定，测定结果为3次平行样的平均值[19]。

1.3.2 标准溶液的配制

配制Cd标准溶液，Cd质量浓度分别为0，0.5，1.0，2.0，5.0，10.0 μg/L，用2%的硝酸定容。

1.4 大米中重金属Cd含量的评价标准

GB 2762—2012食品安全国家标准食品中污染物限量[20]中规定：粮食中Cd≤0.20 mg/kg（大米）；NY/T419—2014绿色食品稻米[21]中规定：Cd≤0.20mg/kg。

2 结果与讨论

2.1 标准曲线

以Cd质量浓度分别为0，0.5，1.0，2.0，5.0，10.0 μg/L制成Cd元素标准曲线，在ICP-MS仪器工作条件下分别测定吸光度，绘制标准曲线。Cd质量浓度在0～10 μg/L范围内符合比尔定律，得到标准曲线回归方程为Y=0.001 6X+3.302 9×10-6，R2=0.999 9，线性比较好。

Cd元素标准曲线见图1。

2.2 大米样品中Cd的含量

佛山市超市或市场采集的15种共45份样品大米重金属Cd分析结果如下（每种大米取3份样品分析结果取平均值）。

图1 Cd元素标准曲线

佛山市市售大米的Cd含量见表2。

表2 佛山市市售大米的Cd含量

结果显示，15种共45份大米样品中，Cd含量范围从未检出到0.190 2 mg/kg，平均值为0.040 1 mg/kg，其中5种大米样品Cd未检出，样品Cd检出率为66.7%；依据GB 2762—2012食品安全国家标准食品中污染物限量中规定的限量值要求（粮食中Cd含量≤0.20 mg/kg（大米））和NY/T 419—2014绿色食品稻米中标准要求，绿色食品稻米类产品Cd含量≤0.200 mg/kg，即100%样品的Cd含量符合以上该2项标准。根据超标率=超标数/样品数×100%，计得超标率为0，均属合格产品。其中，编号7，10，15的Cd含量分别为0.190 2，0.100 0，0.150 3 mg/kg，虽没有大于Cd的限量标准值，但含量相对较高。

根据上述大米中Cd含量来评价大米的品质，东北三省的大米较好，广东省次之，湖北省最后。大米中Cd含量大小，与环境息息相关。湖北省种植大米的环境可能受工业污染较严重；广东省次之；东北三省大米种植环境为阳光雨露充足，又生长在肥沃的黑土壤中，符合大米生长的要求，Cd含量相对较低。

2.3 精密度

称取0.200 0 g的3种大米，消解后对大米样品进行平行测试（n=3），测定Cd含量，测试结果和相对标准偏差（RSD）。

不同大米样品Cd含量平行测试结果的精密度见表3。

由表3可知，相对标准偏差范围为0～0.15%，相对标准偏差均在0.5%以内，精密度较好，符合方法品质保证要求，表明消解的3种大米测试结果具有可比性，测试方法可控可比，重现性良好。

表3 不同大米样品Cd含量平行测试结果的精密度

2.4 回收率试验

加标回收试验是分析化学中常用的试验方法，是重要的品控手段，加标回收率是判定分析结果准确度的量化指标[16，22]。为检验试验测试方法对分析结果准确性的影响，开展了不同大米样品Cd加标回收的试验。金属Cd加标量为样品中Cd含量的0.5～1.5倍，样品定容至25 mL，用ICP-MS分析测试，每种元素进行3次加标回收。

不同大米样品Cd加标回收试验结果见表4，不同大米样品加标回收率测定结果见图2。

表4 不同大米样品Cd加标回收试验结果

图2 不同大米样品加标回收率测定结果

从每种大米样品的3次加标回收结果来看，由表4可知，对3种米样金属Cd的加标回收率分别为94.00%～100.90%，均符合方法品质保证要求。相对而言，大米b和大米c对Cd的回收率较高，分别为97.20%和100.90%；而大米a对Cd的回收率偏低，在94.00%。但均符合方法品质保证要求，说明测定结果准确可靠，能够符合日常分析要求。

2.5 大米中Cd的暴露与健康风险评价

大米是佛山市居民日常消费的主要食物，据报道，我国人均年消费谷物206 kg[11]，假设谷物均为大米，则成年人每天消费大米0.564 kg。根据试验大米样品中重金属Cd含量的测定结果，大米中Cd对人体的健康风险进行初步的评价。采用如下公式进行计算：

每日摄入某种重金属的量（μg/d）=大米中该重金属的平均含量（μg/g）×大米的摄入量（g/d）；

每周摄入量占每周可耐受摄入量的百分比=

式中：TDI——1周内的总摄入量，μg/d；

PTWI值——每周可耐受摄入量[17-18]。

成人体重以60 kg计，大米中Cd的平均含量为0.040 1 mg/kg，最大Cd含量为0.190 2 mg/kg，FAO/ WHO暂定总Cd的PTWI分别为7 μg/kg[18]。

风险评价结果显示，通过大米摄入的平均总Cd含量为22.6 μg/d，最高摄入量为107.3 μg/d，经该途径摄入的总Cd平均值占PTWI的37.7%，最高值占179%。因此，单一大米中Cd摄入对人体健康风险存在一定的影响。

3 结论

（1）采用ICP-MS测定佛山市市售大米15种45份样品中的Cd含量。精密度方面，相对标准偏差为0～0.15%，均在0.5%以内，精密度较好，符合方法品质保证要求，表明消解的大米测试结果具有可比性，方法可控可比，重现性良好；准确度方面，对大米样品金属Cd的加标回收率为94.00%～100.90%，均符合方法品质保证要求，说明ICP-MS测定结果准确可靠，能够符合日常分析要求。

（2）测定结果表明，所调查佛山市市售大米样品的Cd含量均符合GB 2762—2012食品安全国家标准食品中污染物限量规定的标准值和NY/T 419—2014绿色食品稻米标准要求，超标率为0。

（3）依据我国居民平均食物消费结构和WHO/ FAO食品添加剂联合专家委员会推荐的PTWI值，所调查佛山市市售大米Cd对人体健康存在一定风险。同时，综合考虑Cd的其他摄入途径（如饮水、蒸汽吸入、皮肤等），则佛山市大米中的Cd对当地消费人群可能带来潜在的健康风险。研究结果表明，佛山市市售大米中重金属Cd污染情况为中等，虽然未超标，但如果长期暴露也可能存在风险[23]。因此，仍需要加强检测和监督力度，确保没有超标大米流入市场。

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[23]Wang S S，Wang Y H，Zhang H.Cd contaminating peanut-seeds：distribution characteristics of cadmium and risk assessment on dietary health[J].Journal of Agro Environment Science，2007，26：12-16.◇

Determination of Cadmium with ICP-MS and Risk Evaluation of Heavy Metal in Rice

ZHENG Xiaojie1，2，CAI Zongping2，*CHEN Zhong1，PAN Zhaoguang2
（1.School of Food Sciences and Engineering，South China University of Technology，Guangzhou，Guangdong 510641，China；2.Guangdong Polytechnic of Environmental Protection Engineering，Foshan，Guangdong 528216，China）

The contents of total cadmium in rice from Foshan are determined using ICP-MS.The relative standard deviations for the metal content of the same sample are 0 to 0.15%，with the recoveries as 94.00%to 100.90%，which meet the requirements of quality assurance.The results of determination indicate that the contents of total cadmium in rice from Foshan meet the requirements of GB 2762—2012 and NY/T 419—2014 in China，but compared to the value of PTWI from WHO/FAO，the rice in Foshan was contaminated by certain amount of cadmium.The health risk is not very high.However，the government should continue to take effective measures to prevent the cadmium contamination in rice.

rice；heavy metal pollution；cadmium；determination；risk evaluation

TS210.7

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.05.039

1671-9646（2017）05b-0040-04

2017-04-05

国家自然科学基金项目（31271924）。

郑晓洁（1986—），女，在读硕士，讲师，研究方向为食品安全检测与营养。*

陈中（1968—），男，博士，副教授，研究方向为食品科学与工程。