《Foods》:Point-of-Purchase Patterns of Cadmium, Lead, and Other Toxic Elements in Houttuynia cordata Thunb. Rhizomes from Retail Markets Across Guizhou, China
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鱼腥草(Houttuynia cordata Thunb.,HCT)是一种在中国西南地区广泛消费的食药两用根茎,但其对膳食有毒微量元素暴露的贡献仍表征不足。研究人员在贵州省76个县级单位采集101个市场级复合样品,对总汞(Hg)、砷(As)、镉(Cd)、铅(P
鱼腥草(Houttuynia cordata Thunb.,HCT)是一种在中国西南地区广泛消费的食药两用根茎,但其对膳食有毒微量元素暴露的贡献仍表征不足。研究人员在贵州省76个县级单位采集101个市场级复合样品,对总汞(Hg)、砷(As)、镉(Cd)、铅(Pb)和铬(Cr)进行定量,并评估了法规符合性、购买点变异、多元素共现及成人膳食暴露。鲜重平均浓度分别为Hg 4.8、As 4.1、Cd 111.5、Pb 291.3和Cr 6.3 ng/g。Pb和Cd分别在87.1%和49.5%的样品中超过适用的中国最大限量,而Hg在4.0%的样品中超限;As或Cr未观察到超限。错误发现率(FDR)校正相关性和主成分分析(PCA)表明多元素共现有限,而非单一均匀污染模式。五元素比较筛查危害指数(HI)随HCT消费量增加而增加,在低、中、高消费情景下分别有1、3和17个样品超过1。Cd和Pb是主要贡献者,平均样品水平贡献分别为55.5%和29.0%,合计占HI的84.5%。尽管As的中位贡献仅为4.0%,其第95百分位数达到49.5%,表明上尾变异性较大。由于Pb使用历史归一化基准纳入比较筛查HI,还通过基于效应的暴露边际(MOE)方法对其进行额外评估。在三种消费情景下,肾脏Pb MOE分别有1.0%、16.8%和32.7%的样品低于1。这些发现确定Cd和Pb为市场销售HCT中的优先元素,并支持针对性零售监测、供应链溯源以及对As或Pb升高样品的精细化评估。
研究背景与问题:鱼腥草(Houttuynia cordata Thunb.,HCT)是东亚和东南亚常见宿根草本,在中国西南尤其贵州、四川、云南、重庆常作为鲜菜、凉菜、调味或加工食品,根茎是贵州市场主要消费部位,且其可食根茎在地下发育,易接触土壤和灌溉水。已有研究表明HCT可积累多种有毒元素,尤其在汞矿、金矿和实验暴露条件下。贵州具有喀斯特地质、矿产资源、长期采矿冶炼历史,土壤可受自然地球化学背景、工业排放、农业输入等影响,Hg、Cd等生态风险突出。既往研究多集中于特定产区、实验系统或矿区,不能代表消费者从零售市场实际购买的HCT;市场产品来源多、流通复杂,且既往常关注单一或少数元素,而Hg、As、Pb、Cd、Cr在来源、环境行为、植物吸收、法规限量和毒性上差异明显。因此,研究人员开展全省范围购买点评估,以识别市场销售HCT中的优先污染物和膳食暴露风险。
研究人员在贵州省9个地级行政区、76个县级单位于2023年4—8月采集101个市场级复合样品;每个复合样由至少3个独立零售摊贩等鲜重混合,约1.0 kg,并记录县、州、市场、坐标等信息。样品经鲜重/干重转换后,Hg用直接汞分析仪(DMA-80)测定,As用氢化物发生原子荧光光谱(HG-AFS)测定,Cd、Pb和Cr用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定,并以GBW 10020和GBW(E) 090066标准物质进行质量控制。空间格局用Kriging插值并与反距离权重(IDW)比较。健康风险以估计每日摄入量(EDI)、目标危害商(THQ)和危害指数(HI)筛查,Pb另用暴露边际(MOE)评估;多元素共现用Spearman秩相关、Benjamini–Hochberg错误发现率(FDR)校正和主成分分析(PCA)。
研究结果:
3.1 零售HCT中Hg、As、Cd、Pb和Cr的赋存:通过101个市场级复合样品测定,鲜重均值±标准差分别为Hg 4.8±8.7、As 4.1±20.8、Cd 111.5±64.6、Pb 291.3±295.0和Cr 6.3±3.7 ng/g,中位数分别为3.4、0.5、99.8、184.3和5.4 ng/g。按GB 2762–2022将根茎按茎类蔬菜比较,Pb超限87.1%,均值约为最大限量的2.9倍;Cd超限49.5%,均值约为适用限量的1.12倍,中位数接近但略低于限量;Hg超限4.0%;As和Cr无超限。结论是Pb为最广泛的法规符合性问题,Cd为重要合规关注,Hg与As总体上低但存在上尾高值,Cr低且稳定。
3.2 Kriging插值的贵州零售市场购买点模式:Kriging交叉验证表现可接受,且较IDW降低均方根误差。Hg和As多数市场低,局部较高Hg出现在关岭和铜仁部分地区,较高As出现在关岭、黄平和绥阳;Cd在铜仁、遵义、毕节、黔南等市场接近或超过茎类蔬菜限量;Pb在铜仁、黔西南、贵州南部和毕节部分地区分布较广且符合87.1%超限频率;Cr在毕节、铜仁、黔东南、遵义相对较高但均低于限量。结论是这些结果为横断面购买点变异,支持对高Hg、高As点重复采样和供应链溯源,并支持对Cd、Pb开展更广泛零售监测,但不能解释为生产源污染热点。
3.3 多元素共现与潜在源信号:因元素分布非正态,研究人员用Spearman秩相关;FDR校正后仅4个弱正相关显著,即Hg–As、Hg–Pb、As–Pb和Cd–Pb,ρ为0.254—0.323;Hg–Cd校正后不显著,Cr与其他元素无显著相关。PCA中PC1解释38.21%,PC2解释21.14%,累计59.35%;PC1为Pb、Hg、As、Cd的多元素浓度梯度,PC2为Cd–Cr导向的次要组成梯度。结论是元素共现有限,不支持单一均匀污染源,PCA仅作探索性多变量总结。
3.4 膳食暴露与筛查水平健康风险评估:以成人60 kg、低消费30 g/day、中消费76 g/day、高消费150 g/day评估。五元素比较筛查HI随消费增加而升高,均值分别为0.235、0.381和0.751,中位数分别为0.200、0.274和0.542,最大值分别为2.017、4.958和9.786,第95百分位数分别为0.433、0.793和1.566;HI>1样品数分别为1、3和17。结论是低、中消费下均中位低于1,但高消费上尾超过1。
3.4.1 五元素比较筛查HI总体分布:低消费HI均值0.235,中消费0.381,高消费0.751;相应HI>1比例分别为1.0%、3.0%和16.8%。高消费第95百分位HI为1.566。结论是均值和中位数不能完整代表暴露分布,上尾百分位和超限频率对识别需关注零售样品更重要。
3.4.2 元素对五元素比较筛查HI的贡献:Cd平均贡献55.5%,中位59.4%,但各消费情景下Cd商值均未超过1;Pb平均贡献29.0%,中位25.3%,高消费下仅1个样品Pb商值超过1;Cd与Pb合计平均占HI的84.5%。As中位贡献4.0%,均值9.1%,第95百分位49.5%,As商值超过1的样品数分别为1、2和3。Hg与Cr平均贡献均约3.2%,中位均2.8%,无商值超过1。结论是Cd和Pb主导综合筛查指数,As在少数样品中可显著影响上尾。
3.4.3 地级水平五元素HI变异:低消费下所有地州均值<1,安顺最高0.381,仅安顺1个样品HI>1;中消费下安顺、黔西南、黔东南、毕节、铜仁均值较高,分别有安顺、铜仁、黔东南各1个样品HI>1;高消费下安顺、黔西南、黔东南均值超过1,17个样品HI>1,其中黔西南5/7、毕节5/9、铜仁3/13,贵阳和六盘水无HI>1。结论是部分地州均值受个别高值样品影响,而黔西南、毕节高消费下超限分布更广。
3.4.4 基于效应的Pb MOE评估:肾脏中位MOE在低、中、高消费下分别为6.993、2.760和1.399,肾脏MOE<1比例分别为1.0%、16.8%和32.7%;心血管中位MOE分别为16.650、6.572和3.330,心血管MOE<1比例分别为0%、4.0%和12.9%。高消费下肾脏MOE<1以黔西南71.4%、铜仁53.8%、黔东南50.0%较高。结论是HCT消费增加会缩小Pb暴露与效应参考点之间的边际,且该MOE仅代表HCT单一途径贡献。
讨论总结:该研究强调市场销售HCT的购买点模式不能直接归因于购买地生产环境;与重污染汞矿区作物相比,零售HCT平均Hg较低,但少数高Hg供应链仍需溯源。Cd均值超过茎类蔬菜适用限量且约半数样品超限,支持广泛市场监测;Pb中位和超限频率最高,是首要购买点合规关注;As总体低但偶有高值;Cr低且稳定。管理应优先关注Pb法规符合性、Cd对HI的显著贡献、重复HI超限市场及孤立高As样品,并结合重复零售监测、生产来源溯源和供应链调查。
研究结论翻译:这项全省范围购买点调查揭示了贵州市场销售HCT根茎中明显的元素特异性污染模式。Pb是最广泛的法规关注元素,在101个市场级复合样品中有87.1%超过适用的中国最大限量,其次为Cd,超限频率49.5%。Hg仅在4.0%样品中超限,而As或Cr未观察到超限。FDR校正弱相关性和探索性PCA表明多元素共现有限,而非单一均匀污染模式。由于生产来源无法完全溯源,观察到的地理变异应解释为购买点模式,而非当地产区污染的直接证据。五元素比较筛查HI随HCT消费量增加;HI>1样品数从低消费1个增至中消费3个和高消费17个。Cd和Pb是主要贡献者,平均样品水平贡献分别55.5%和29.0%,合计占HI的84.5%。尽管As在多数样品中贡献较小,其第95百分位贡献达49.5%,表明孤立高As样品影响上尾。高消费下,升高的HI在黔西南和毕节分布更广,而安顺和黔东南较高的地级均值受个别高值样品强烈影响。由于Pb THQ使用历史归一化基准计算,五元素HI仅解释为比较筛查指标。补充MOE评估显示,肾脏MOE<1样品比例从低消费1.0%增至中消费16.8%和高消费32.7%;心血管终点相应比例为0%、4.0%和12.9%。这些结果证实增加HCT消费逐渐缩窄Pb暴露与选定效应参考点之间的边际。研究结果确定市场销售HCT为贵州Cd和Pb暴露的相关膳食途径。风险管理应优先考虑Pb法规符合性、Cd对综合HI的显著贡献、反复出现HI超限的市场以及孤立As升高样品。重复零售监测应与生产来源溯源和供应链调查相结合,未来评估应纳入元素形态、生物可及性以及洗涤和烹饪的影响。