广州市售茶叶重金属污染特征及健康风险评估——基于优化微波消解-ICP-MS法的区域特异性研究

《Journal of Food Composition and Analysis》:Heavy Metal Contamination and Health Risk Assessment of Tea in Guangzhou, China

【字体: 时间:2026年01月25日 来源:Journal of Food Composition and Analysis 4.6

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  本研究针对广州市售茶叶重金属污染现状及健康风险开展系统评估。研究人员通过优化微波消解前处理条件(采用42% HNO?),结合ICP-MS/DMA-80分析技术,对50份茶叶样本中6种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Pb、Hg)进行精准定量。结果显示所有样本重金属含量虽符合国家标准,但致癌风险(TCR)在部分茶类中超出可接受水平(>1×10??),其中砷为主要贡献因子。该研究为粤港澳大湾区茶叶质量安全管控提供了方法学创新和区域基线数据。

  
茶作为全球消费最广泛的饮料之一,因其富含茶多酚、茶多糖等功能成分而备受青睐。中国作为世界最大的茶叶生产与消费国,2023年茶园面积已达343万公顷,占全球产量的52%。然而,茶树作为重金属超富集植物,在生长过程中易从土壤、大气沉降和农业投入品中吸收砷、镉、铬等有毒元素。尽管已有研究报道中国部分地区茶叶存在重金属污染,但针对高度城市化区域——广州的系统性评估仍属空白。更关键的是,传统重金属检测方法依赖高浓度硝酸(65-70%),不仅对环境不友好,还可能引入干扰。为此,南方医科大学研究团队开展了一项针对广州市售茶叶的重金属污染与健康风险的创新性研究。
本研究发表于《Journal of Food Composition and Analysis》,团队通过优化微波消解方法,采用稀释硝酸(42% HNO?)前处理技术,结合电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和直接测汞仪(DMA-80),对广州三大主城区(白云、天河、海珠)采集的50份茶叶样本(涵盖绿茶、红茶、乌龙茶和黑茶四大类)进行系统分析。关键技术方法包括:1)建立低酸度微波消解流程(0.2 g样品+5 mL 42% HNO?+1 mL H?O?,梯度升温消解);2)采用ICP-MS检测Cr、As、Cd、Pb、Cu,DMA-80检测Hg,方法验证显示回收率达95-110%;3)基于美国环境保护署(USEPA)模型计算每日估计摄入量(EDI)、靶标危害商(THQ)和致癌风险(CR),并纳入中国成人性别特异性参数(男性体重66.2 kg,女性57.3 kg)进行风险评估。

3.1 方法论验证

优化后的微波消解方法展现出优异性能:检测限(LOD)低至Hg 0.00032 mg/kg,定量限(LOQ)为Hg 0.00096 mg/kg;相对标准偏差(RSD)均<10%,线性范围覆盖0.001-1000 mg/kg,R2>0.99。该方法在保证分析灵敏度的同时,减少约30%酸用量,符合绿色化学原则。

3.2 重金属分析

3.2.1 污染状况评估

50份样本中6种重金属检出率达96-100%,平均浓度排序为Cu(14.573 mg/kg)> Cr(0.721 mg/kg)> Pb(0.427 mg/kg)> As(0.089 mg/kg)> Cd(0.032 mg/kg)> Hg(0.014 mg/kg),均未超过GB 2762-2022限值。茶类间差异显著:黑茶重金属积累最高,其次为绿茶、红茶,乌龙茶最低。威尔科克森符号秩检验显示As、Pb、Cu在茶类间差异具有统计学意义(p<0.05),而茶类与产区无交互作用,表明污染主要受环境因素驱动。

3.2.2 相关性分析

砷与铜呈中度正相关(r=0.548),提示农业投入品(如含砷杂质的铜制剂)可能是共同来源。镉与汞、铅相关性弱(r=0.227、0.05),反映其独立污染途径。黑茶中镉-砷强相关(r=0.678),乌龙茶中铜-汞正相关(r=0.608),体现加工过程对金属赋存形态的影响。

3.3 健康风险评估

3.3.1 重金属非致癌风险

所有茶类总危害指数(HI)均<1(男性0.10-0.31,女性0.12-0.36),无显著非致癌风险。铜为目标危害商(THQ)主要贡献因子(男性0.0625,女性0.0709),但未超出参考剂量(RfD)。风险排序为黑茶>绿茶>红茶>乌龙茶,女性HI值普遍高于男性。

3.3.2 区域风险特征

白云区样本HI最高(女性0.22),天河区最低(女性0.19),与当地工业分布和交通密度空间格局一致。

3.4 致癌风险评估

致癌风险(TCR)在绿茶(男性1.16×10-4,女性1.34×10-4)、红茶(男性1.08×10-4,女性1.25×10-4)和黑茶(男性1.82×10-4,女性2.10×10-4)中超出可接受阈值(1×10-4)。砷为主导因子,黑茶中砷的致癌风险(男性5.50×10-5)达其他茶类的5倍。铅的致癌风险可忽略(<1×10-6)。

研究结论与意义

本研究首次采用低酸度微波消解-ICP-MS联用技术,构建了广州市售茶叶重金属污染数据库。发现虽符合现行标准,但砷驱动的长期致癌风险值得警惕,尤其对女性消费者。方法学创新为区域食品安全监测提供绿色分析方案,结果提示需加强黑茶中砷的源头控制和过程干预。未来应开展季节性监测和铬形态分析,以更全面评估健康风险。
(注:全文严格依据原文数据,未添加外部信息;专业术语如ICP-MS(电感耦合等离子体质谱)、TCR(总致癌风险)等首次出现时标注英文缩写;上下标格式按原文规范处理;作者名Su Jiawei等保留原始拼写。)
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