重金属由于其毒性、生物富集性与放大性而备受关注^[1-2]，其污染问题已成为我国最重要的环境问题之一^[3-4]。海洋、河流和养殖池塘等水体及其沉积物中的重金属可经食物链传递而富集于水生生物体内，之后进入人体损害肝、肾等内脏器官，产生潜在的三致作用^[5-7]。作为终极消费者的人类，如果食用受重金属污染的水产品，健康将会受到直接威胁。近年来，重金属在水产品中的残留已成为我国环境科学和食品安全领域的研究热点^[8-10]。刘平等^[11]研究了北京市主要淡水鱼体内重金属残留，发现Pb、Cd和As均有超标；谢文平等^[12]对广东养殖水体和罗非鱼（Oreochromis spp.）体内的重金属进行健康风险评价，发现As存在健康风险问题，且主要来自养殖底泥；王华全等^[13]研究了湖北淡水小龙虾（Procambarus clarkii chinensis）体内的重金属含量，发现尽管水体中重金属含量低至几乎检测不出，沉积物的重金属含量符合标准，但龙虾体内重金属仍有部分超标。以上研究结果显示，我国淡水水产品目前正受到重金属污染压力，因而研究养殖产品体内的重金属含量、来源和健康风险对进一步保障水产品质量及消费水产品的人体健康安全有重要意义。

长三角地区经济发展迅速、水面广阔、河湖众多且水产养殖业发达。据统计^[14]，2014年包括江苏、浙江和上海的水产养殖面积达1 079 566 hm²，其中淡水池塘养殖面积达47 227 hm²，淡水养殖水产品总量已达4 492 839 t，占全国淡水养殖水产品总量的15.30%，是国内重要的淡水养殖区，池塘养殖水产品也已成为淡水水产品的主要来源。随着人们对水产品质量及养殖环境关注度的提高，开展相关研究具有现实意义。本研究重点关注来自不同地表水源和不同养殖品种的养殖池塘中水产品的重金属含量，同时对水产品体内的重金属来源进行分析并计算健康风险。研究结果不仅可以为该地区池塘养殖水产品质量提供全方位、多层次的参考意见，也为合理规划该地区水产业的发展、有效控制重金属污染提供相关依据，在风险评价的基础上为该地区水产品消费提供安全指导。

1 材料与方法 1.1 样本采集

根据水产品的养殖周期，该研究于2015年5月至11月期间，分别在上海、江苏、浙江的13个养殖池塘进行了水产品采集（表 1）。样品由养殖人员随机从养殖池塘中捕捞，选择商品规格基本一致的水产品，装入塑料自封袋中，再置于加有冰袋的保温箱中运回实验室，储存在-80 ℃冰箱中待测。每个养殖池塘按对角线布点法用彼德森采泥器采集5个分点的表层沉积物，混匀装入玻璃罐中，置于加有冰袋的保温箱中运回实验室，于-20 ℃冰箱中保存待测。

1.2 实验方法

实验共测定生物样品中Cu、Pb、Cd、Cr和As 5种重金属，其中Cu、Pb、Cd和Cr采用石墨炉原子吸收分光光度法测定，As采用双道原子荧光分光光度计法测定。样品前处理及测定方法均按照国家标准^[15-19]严格执行，沉积物样品消解参考《渔业生态环境监测规范第三部分：淡水》^[20]。

1.3 评价方法 1.3.1 食用安全性评价

世界卫生组织（WHO）、联合国粮农组织（FAO）和食品添加剂联合专家委员会（JECFA）制定了污染物每周可耐受摄入量（Provisional tolerable weekly intake，PTWI）作为食用安全性评价依据^[21]。本研究根据水产品中重金属含量以及我国居民每周水产品消费量，计算成人每周实际重金属摄入量，并与PTWI值比较，评价其食用安全性。评价方法如下：

式中：AWI（Weekly intake）为成人每周实际重金属摄入量，mg；C_i为水产品中重金属含量，mg·kg^-1；WC（Weekly consumption）为人均每周水产品消费量，根据2000年中国总膳食研究^[22]，以0.182 kg·周^－1计。

式中：PTWI为JECFA制定的污染物每周可耐受摄入量（mg·kg^-1），Cu、Pb、Cd、Cr、As取值分别是3.5、0.025、0.007、0.006 7、0.007 mg·kg^-1[23]；PTWI（成人）为成人每周可耐受摄入量，mg；成人体重以70 kg计。

以AWI占PTWI（成人）的百分比即AWI/PTWI（成人）×100%对食用安全性进行评价，所占比例越高，其食用安全性越低^[21]。

1.3.2 美国（USEPA）健康风险评价

不同类型污染物通过食入途径进入人体后所引起的健康风险包括致癌物所导致的健康风险和非致癌物所导致的健康风险^[24-26]。

Cd、Cr和As致癌物所导致的健康风险模型：

式中：R_ci为重金属i经食入途径所产生的平均个人致癌年风险，a^-1；D_i为重金属i经食入途径的单位体重日均暴露剂量，mg·kg^-1·d^-1；q_i为重金属i经食入途径的致癌强度系数，Cd、Cr、As取值分别是6.1、0.91、15 mg·kg^-1·d^-1，来自USEPA整合的风险数据系统（IRIS）^[27-28]；70为人类平均寿命。

Cu和Pb非致癌物所导致的健康风险模型：

式中：R_ni为重金属i经食入途径所导致的非致癌年风险，a^-1；P_i为重金属i经食入途径的调整剂量，mg·kg^-1·d^-1；D_i为重金属i经食入途径的单位体重日均暴露剂量。

式中：m_i为成人平均每日摄入的水产品肌肉的量，根据2000年中国总膳食研究^[22]，以0.182 kg·周^－1计，即0.026 kg·d^-1；C_i为水产品肌肉中重金属含量，mg·kg^-1；70为成年人平均体重，kg。

调整剂量P_i通过如下公式计算：

式中：R_f D_i为重金属i经食入途径的参考剂量，mg·kg^-1·d^-1，其值来自USEPA整合的风险数据系统（IRIS）^[22-23]；A为安全因子，本研究中取10 ^[29]。

为比较不同种类水产品对人体健康风险的差异，假设各重金属对人体健康危害的毒性作用呈加和关系而不是协同或拮抗关系，则不同种类水产品总的健康食用风险（R_总）^[29]：

2 结果与分析 2.1 池塘养殖水产品体内重金属含量

将池塘养殖水产品体内重金属含量与《农产品质量安全无公害水产品安全要求》（GB/T 18406.4—2000）中5种重金属的限量进行比较，结果如图 1A所示。重金属Cr和As的比值都小于0.01，说明其含量非常低；Cu和Pb均有40%的样点比值低于1，其余60%的样点比值大于1小于10；所有样点中Cd的比值都高于1，有些样点甚至达到了100。以上数据说明：重金属Cr和As导致池塘养殖水产品超标的风险较低；有近一半样点的重金属Cu和Pb存在超标的风险；所有水产品重金属Cd的含量都超标，且76%的样点超出了标准值约100倍，是威胁水产品质量最主要的重金属元素。另外，计算比较底栖类水产品和鱼类体内重金属含量的结果表明，浓度含量较高的Cu、Pb和Cd在底栖类水产品体内的浓度分别是鱼类的7、3倍和4倍左右。这可能是由于一方面大部分重金属常被水体中的悬浮颗粒物和底泥吸附，另一方面鱼虾贝等水生生物对重金属的富集能力有明显差异，且虾贝类对重金属的富集能力明显高于鱼类^[30]。

为便于更好地了解水产品对重金属的生物富集效应，可以用生物-沉积物富集因子BSAF=水产品中某重金属污染物的浓度/沉积物中某重金属污染物的浓度^[31]来表征，它描述的是水产品对环境中污染物的累积程度。由计算结果（图 1B）可知，Pb、Cr和As的BSAF值基本小于1，Cu的BSAF值介于0.04~21之间，而Cd的BSAF值较大且都在10以上，个别样点甚至接近100。以上数据说明所有水产品对重金属Cd的富集能力均较强，Cu的次之，对Pb、Cr和As的富集能力都较弱。与实际测得的水产品体内重金属的含量相比，As和Cr都未超标，与水产品对其富集能力较弱相吻合；Cu有60%的样点超出了标准，且超标样点与其BSAF值较高的样点也基本一致；Cd则在所有样点中都超标，与所有样点的水产品种类及其BSAF值都较高有关，且超标倍数大的样点也正是其富集能力高的样点。

2.2 水产品体内重金属污染物的来源分析

重金属进入池塘养殖水产品的途径主要有水产品通过体内器官的呼吸、摄食及与水体渗透交换作用等^[32-35]。水产品对重金属的积累主要受两大因素影响^[36-37]：一个是水产品本身，另一个是非生物因素。根据姚清华等^[30]对水产品重金属富集规律的研究，鱼类对重金属的富集因食性、栖息水层不同而存有明显差异^[38]，而该研究中养殖池塘水体中重金属含量很低，因此我们进一步分析了沉积物中重金属污染及其对水产品中重金属富集的影响。

将沉积物中重金属含量与《农产品质量安全无公害水产品产地环境要求》（GB/T 18407.4—2001）中的养殖底泥重金属含量比较可知（图 2A），Pb、Cr和As的比值都低于1，Cu和Cd都有60%左右的样点比值超过1。以上数据说明沉积物中的Pb、Cr和As含量低于限值，即没有造成养殖底泥的污染，导致水产品超标的风险较低。这与水产品体内超标重金属的种类情况相似。为了进一步验证水产品体内的重金属是否来源于养殖底泥，又对池塘养殖水产品中重金属含量与沉积物中重金属含量的相关性进行了研究（图 2B），并分析得出Cd、Cr和As的r值均大于0.5且P值都小于0.05，说明水产品体内的这3种重金属与养殖底泥之间存在明显的相关性。因此，可以认为水产品体内Cd、Cr和As的累积可能与养殖底泥中重金属的污染密切相关。

2.3 池塘养殖水产品食用安全性评价

根据所检测的水产品中重金属的含量以及我国居民每周水产品消费量，根据公式（1）计算成人每周实际重金属摄入量（AWI），并与PTWI（成人）比较，评价其食用安全性（图 3）。结果表明，Cu、Pb、Cr和As 4种重金属的百分比都小于100%（其中Cr和As的低于0.1%，Cu和Pb的在10%左右），而重金属Cd有77%的样点的百分比超过了100%，其中88%的底栖类样点和50%的鱼类样点超过了100%。以上数据说明Cu、Pb、Cr和As 4种重金属的摄入量均未超过PTWI值，仅有Cd的百分数远远超过100%，且最高值达到了576%，显示Cd的摄入风险较大，存在食用安全隐患。

2.4 池塘养殖水产品健康风险评价

因为重金属的摄入会损坏生物体肝、肾等内脏器官，并产生潜在的三致作用，所以通过健康风险评价分析水产品的食用安全性是十分重要的。用总的健康风险来评价重金属对人体的危害水平，是一种典型的风险评价方法，可以准确评估重金属对人体的影响^[24]。健康风险评价结果可以为水产品质量控制及当地居民的饮食健康提供科学依据。

水产品总的摄入健康风险通过公式（7）计算得到（图 4），有接近一半的样点超出了ICRP推荐的最大可接受水平5.0×10^-5 a^{-1 [39-40]}，且所有样点的健康风险都由重金属Cu和Cd所造成，其中30%的样点健康风险主要由Cu造成，剩余样点的风险主要由Cd造成。这与水产品体内重金属Cu和Cd的含量较高、富集能力强的结果一致，说明长三角地区的池塘养殖水产品由于Cd和Cu的超标，导致该地区的水产品存在一定的食用安全风险。就水产品种类而言，鱼类的整体健康风险要低于底栖类，鱼类仅有25%的样点超标，且超标程度较低，而底栖类有55%的样点超标严重，对人体健康可能会产生一定威胁。

3 结论

（1）长三角地区养殖池塘水产品体内，重金属As和Cr完全达标，重金属Cu和Pb有近一半的样点超标，超标最严重的是重金属Cd，且底栖类水产品体内重金属浓度总体高于鱼类；通过与沉积物中重金属含量的比较以及相关性分析，可以初步得出长三角地区养殖池塘水产品体内的重金属Cd、Cr和As与养殖环境沉积物中重金属的污染密切相关。

（2）对长三角地区养殖池塘13种水产品进行风险评价结果表明，安全性评价中所有水产品对重金属Cd的富集能力最强；总的健康风险评价中，有接近一半样点的风险主要由重金属Cu和Cd所贡献，存在Cd摄入的安全性风险。