中国大米镉含量标准的健康风险评估：现行限值不足以保护公共健康吗？

《SCIENCE ADVANCES》：Assessing the health risks of rice cadmium content standards in China

本研究针对中国现行大米镉（Cd）含量标准（GB 2762-2022，0.2 mg/kg）的保护效力问题，在江苏省开展了一项综合评估。研究人员系统测定了环境介质（空气、土壤）及人体生物样本（血液、尿液）中的Cd暴露水平，并整合基准剂量（BMD）模型与生理药代动力学（PBPK）模型进行健康风险分析。结果显示，尽管多数样本符合国家标准，但超过90%的样本存在潜在非致癌健康风险，儿童群体更面临显著的致癌风险。研究指出，现行标准可能不足以充分保护公众健康，尤其是敏感人群，并为此推导出了更严格的膳食镉健康指导值。该成果为修订相关安全阈值提供了关键科学依据。

　　

重金属污染已成为全球性的环境健康挑战，其中镉（Cadmium， Cd）因其持久性、生物累积性和多重毒性备受关注。国际癌症研究机构（IARC）已将其列为I类致癌物。对于以大米为主食的中国人群而言，膳食摄入是环境镉暴露的主要途径。尽管中国自2022年起实施了新的大米镉含量国家标准（0.2 mg/kg），但随着对镉毒性机制认识的深入以及膳食结构的变迁，一个核心问题浮出水面：这个基于国际经验和历史数据制定的标准，在今天是否仍然足以保护中国公众，特别是儿童等敏感人群的健康？现有标准是否低估了长期低剂量暴露带来的慢性肾病（Chronic Kidney Disease， CKD）乃至癌症风险？为了回答这些问题，一项聚焦于“鱼米之乡”江苏省的深入研究就此展开。

研究人员综合运用了环境监测、人群流行病学调查以及先进的计算机模型模拟。关键技术方法包括：1) 环境样本与生物样本采集与分析：于2022年在江苏省多个城市系统采集了空气PM_2.5、农田土壤、大米及配套的植物组织（根、茎、籽粒）样本，同时从当地居民中收集了血液和尿液样本，用于测定内外暴露水平。2) 健康风险评估模型：采用危害商（Hazard Quotient， HQ）和增量终生致癌风险（Incremental Lifetime Cancer Risk， ILCR）模型评估了大米镉摄入的非致癌与致癌风险。3) 基准剂量（Benchmark Dose， BMD）建模：通过系统文献回顾，利用大规模人群数据推导出与慢性肾病风险相关的膳食镉、血镉（Blood Cd， BCd）和尿镉（Urinary Cd， UCd）的基准剂量下限第五百分位数（BMDL₅）安全阈值。4) 生理药代动力学（Physiologically Based Pharmacokinetic， PBPK）模型：采用经过验证的Kjellstrom-Nordberg改良模型，进行正向（由摄入量预测体内浓度）和逆向（由体内浓度反推摄入量）剂量学分析，模拟不同年龄、性别群体中长期镉暴露在肾脏等靶器官的累积情况。

研究结果

PM_2.5结合态镉浓度与大米镉浓度的关联

分析显示，江苏省PM_2.5年均浓度超标，且呈现明显的季节波动，冬季最高，夏季最低。PM_2.5结合态镉浓度随之同步变化，但其年均浓度低于国家标准。全年尺度上，PM_2.5结合态镉与大米中的镉含量无显著相关性。

土壤和大米中镉浓度水平的评估

农田土壤镉浓度平均值（0.203 mg/kg）和中位数（0.150 mg/kg）均未超过中国农用地土壤污染风险管控标准。地积累指数分析表明，仅1.54%的样本受到轻度及以上污染。大米镉浓度的平均值（0.046 mg/kg）和中位数（0.027 mg/kg）也低于国家标准（0.2 mg/kg）。广义线性模型分析发现，在酸性土壤条件下（pH ≤ 5.5），土壤镉含量每增加1%，大米镉含量显著增加1.60%。

评估土壤镉在大米中的生物累积因子

对土壤-水稻系统的分析显示，镉在植物不同部位的积累能力为：根 > 茎 > 籽粒。生物浓缩因子分析表明，72.5%的样本在土壤到根的转移中BCF大于1，而土壤到籽粒的转移中仅有2.5%的样本BCF大于1。这证实了大米镉浓度是反映土壤镉污染的可靠指标。

大米镉摄入的健康风险评估

计算得出，江苏省成年人通过大米摄入的日均膳食镉量为0.175 μg/kg bw/天，低于暂定每日耐受摄入量。然而，基于文献推导出的、可能导致慢性肾病风险的膳食镉BMDL₅阈值为17.100 μg/天。本研究中，高达39.04%的样本超过了此阈值。健康风险评价显示，超过90%的大米样本对不同年龄组人群构成潜在的非致癌健康风险（HQ≥1）。致癌风险评估结果更为严峻：54.81%的儿童样本、28.46%的青少年样本和9.23%的成人样本的ILCR值超过了1.0×10^-4的可接受上限，表明存在显著的终生致癌风险，儿童风险最高。

人群镉暴露水平分析

对626名当地居民的分析发现，血镉和尿镉水平均随年龄增长而显著增加。48.40%的参与者尿镉超过了与慢性肾病风险相关的BMDL₅（0.120 μg/L），20.61%的参与者血镉超过了相关BMDL₅（0.640 μg/L），提示该人群面临潜在的慢性肾病风险。

通过PBPK模型计算镉暴露水平

PBPK模型模拟显示，在当前的大米摄入水平下，镉在肾脏、血液和尿液中的累积量随年龄增长而增加。女性在更低的摄入剂量下即可达到与男性相当的体内暴露水平，表明女性对镉摄入更为敏感。基于模型反推，研究得出了新的膳食镉健康指导值：儿童为0.018 μg/kg bw/天，成人为0.149 μg/kg bw/天。进一步计算表明，为保护健康，大米中的镉含量应不高于0.017 mg/kg（成人）和0.0006 mg/kg（儿童），这两个值均远低于现行国家标准0.2 mg/kg。

研究结论与意义

这项发表于《科学进展》（Science Advances）的研究通过整合环境监测、人群生物监测、BMD安全阈值推导以及PBPK模型模拟，对中国现行大米镉含量标准的保护充分性提出了重要质疑。核心结论是：尽管江苏省多数环境样本（土壤、大米）的镉含量符合现行国家标准，但健康风险评估揭示出广泛存在的非致癌健康风险和不可忽视的致癌风险，尤其是对儿童群体。当前基于大米镉含量的国家标准（0.2 mg/kg）可能不足以保护公众免受长期低剂量镉暴露带来的健康损害，特别是慢性肾病风险。

研究的重要意义在于：首先，它首次系统地将BMDL₅（基于大规模中国人群流行病学数据推导）与PBPK模型结合，用于评估膳食镉标准的健康保护水平，方法学上更具针对性和说服力。其次，研究明确指出了现行标准对敏感人群（如儿童、女性）保护不足的问题，并量化了这种差距。最后，研究推导出了基于健康风险的、更严格的膳食镉摄入参考值和大米镉含量建议值，为未来修订国家食品安全标准、制定更精准的镉暴露限值提供了直接、关键的科学证据。这项工作强调，在快速发展的经济与变化的生活方式背景下，食品安全标准需要基于持续的本土化健康风险评估进行动态更新，以确保其始终能有效保障公众健康。