随着生活水平的逐步提高，人们对食品除要求品质优良、营养丰富外，更加关心食品的卫生安全品质。核桃(Juglans regia)是我国重要的木本油料树种，具有很高的经济价值和营养价值，其果仁不仅含有丰富的磷脂、不饱和脂肪酸，还含有锌、锰等人体不可缺少的微量元素，具有健脑、补血、润肺、养神的功效(Liu et al., 2016)。此外，核桃具有庞大的树冠和广为分布的深根系，可阻止土壤的侵蚀，防止雨水冲刷，对绿化山川，保持水土，涵养水源和发展生态经济等具有重要作用，在我国林业建设和生态环境建设中具有十分重要的意义(李文月，2005)。近年来，核桃作为优良的经济林树种在全国多个省份广泛种植，但随着核桃集约化规模生产，核桃产地土壤本身的重金属背景值、化肥和有机肥的施用以及大气沉降的因素都增加了核桃中重金属污染的风险。重金属在人体较低摄入的情况下，即可对人体产生明显的毒副作用，如铅能引起贫血、肾炎并能破坏神经系统，镉能蓄积在肝、肾组织中，引起肾脏吸收功能不全，砷会引起消化系统障碍，并伴有皮肤癌、肝癌、肾癌、肺癌等发病率增高的现象，而且重金属极容易通过食物链的生物放大作用在生物体内积累，难以通过生物降解而消除，从而对人体健康产生极大危害(Bogdanovi Dc' et al., 2014)。四川省、贵州省、云南省是我国核桃主要产区之一，栽培历史悠久，据国家统计局的统计资料显示：2012—2014年，云贵川三省核桃产量约占全国核桃总产量的40%(中华人民共和国国家统计局，2014)。目前针对核桃的重金属安全研究仅有较小范围、特定省份的报道，如潘学军等(2011)。对贵州省西贝高原产区的核桃品质及质量安全进行了分析评价；付卓锐等(2015)对四川省4个代表性区域120个核桃样品的重金属进行检测。这些结果还很难反映我国核桃主产区产品质量安全现状，且之前的研究都未对核桃样品中的重金属进行膳食风险评价。本研究调查了云贵川核桃主产区204份核桃样品，对其中典型重金属As、Pb、Cd污染现状进行分析，并结合中国核桃消费量和体质信息，运用美国环保署(USEPA)提出的健康风险模型(涂杰峰等，2015；吴燕明等，2014)对3个省份核桃样品的人体健康风险进行评价，从而为我国核桃产业持续发展提供技术支撑，为保障消费者健康提供科学依据。

2011—2013年于云贵川核桃主产区生产基地采集204份核桃样品，其中云南省(80份)选取大理州和楚雄州，四川省(69份)选取广元市、巴中市和成都市，贵州省(55份)选取毕节市和遵义市，具体采样信息如表 1所示。样品采集采用网格法布点，于当地核桃收获季节直接从树上采集，每个基地采集8~10个样品，每份样品为10个样品的混合样，每份样品采集2 kg。采集后的核桃样品经统一去除青皮和外壳，用粉碎机粉碎，于-20 ℃冰箱中保存，备用。

表 1 云贵川三省核桃采样信息表 Tab.1 Distribution of walnut sample points in Yunnan, Sichuan and Guizhou Provinces

表 1 云贵川三省核桃采样信息表 Tab.1 Distribution of walnut sample points in Yunnan, Sichuan and Guizhou Provinces 省份 Province 采样地点 Sampling sites 采样数 Sampling number 云南省 Yunnan Province 大理州大理市 Dali Prefecture，Dali 16 大理州永平县 Yongping County，Dali 16 大理州漾濞县 Yangbi County，Dali 16 大理州巍山县 Weishan County，Dali 16 楚雄州大姚县 Dayao County，Chuxiong 16 四川省 Sichuan Province 巴中市南江县 Nanjiang County，Bazhong 21 成都市金堂县 Jintang County，Chengdu 11 广元市朝天区 Chaotian District，Guangyuan 17 广元市利州区 Lizhou District，Guangyuan 10 广元市青川县 Qingchuan County，Guangyuan 10 贵州省 Guizhou Province 遵义市遵义县 Zunyi County，Zunyi 31 毕节市赫章县 Hezhang County，Bijie 10 毕节市威宁县 Weining County，Bijie 14

砷的测定：根据国家标准GB 5009.11—2014《食品中总砷及无机砷的测定》，采用氢化物发生原子荧光光谱法，湿法消解，用北京吉天9130型原子荧光光谱仪进行测定。

铅、镉的测定：根据国家标准GB 5009.12—2010《食品中铅的测定》、GB 5009.15-2014《食品中镉的测定》，采用微波消解法，用Thermo ScientificICE3500型石墨炉原子吸收光谱仪进行测定。

单因子污染指数评价公式为:

式中: P_i为核桃中第i种重金属元素的污染指数; C_i为核桃中第i种重金属元素的实测含量(mg·kg^-1); S_i为核桃中第i种重金属元素的限量标准值(mg·kg^-1)。当P_i≤1时，表示核桃未受污染; 当P_i＞1时，表示核桃受到污染，且其值越大则污染越严重。

以综合污染指数反映山核桃中所测重金属元素的综合污染水平。综合污染指数的公式为:

式中:P_综为核桃中所测重金属元素的综合污染指数; C_i为核桃中第i种重金属元素的实测含量(mg·kg^-1); S_i为核桃中第i种重金属元素的限量标准值(mg·kg^-1)。当P_综≤1时，表示核桃未受到所测重金属元素的综合污染；当P_综＞1时，表示核桃受到了所测重金属元素的综合污染。

国内健康风险评价主要以美国环保署(USEPA)提出的人体暴露健康风险评价模型为基本框架，再针对中国人群体质对其部分参数进行修正后应用。本研究也借鉴此模型中提出的日均摄入量(average daily Intake，ADI)、风险系数(hazard quotient，HQ)和致癌风险(carcinogenic risks，CR)的概念，选取现有的适合中国人群的暴露参数进行健康风险评价，评估人体每日核桃摄入的重金属所带来的健康风险。由于核桃中重金属主要通过食物摄入途径进入人体，故此次研究仅计算经口膳食暴露的风险。本研究中的3种重金属对人体均具有慢性致癌风险，其中As和Cd还具有致癌风险。具体计算公式如下：公式(3)为重金属日均摄入量，公式(4)和公式(5)分别为风险系数和致癌物质的健康风险，表 2为ADI、CR和HQ计算的具体相关参数取值。

表 2 核桃中重金属对人体健康风险计算参数取值 Tab.2 Parameter values in hazard quotient calculation models of heavy metals in walnut

表 2 核桃中重金属对人体健康风险计算参数取值 Tab.2 Parameter values in hazard quotient calculation models of heavy metals in walnut 参数Parameter 取值Parameter values 数据来源Data source 核桃中重金属含量 Heavy metal content in walnuts C/(mg·kg-1) 95%置信区间上限值 The upper limit of 95% confidence interval 本研究Present work 核桃摄入率 Walnut uptake rate IR/(g·d-1) 30.5(儿童Children) 3.1(成人Adults) 王宗爽等，2009 (Wang et al., 2009) 暴露频率 Exposure frequency EF/(d·a-1) 365 王宗爽等，2009；蒋颖等，2016 (Wang et al., 2009；Jiang et al., 2016) 持续暴露时间 Continued exposure time ED/a 6(儿童Children) 24(成人Adults) 王宗爽等，2009；蒋颖等，2016 (Wang et al., 2009；Jiang et al., 2016) 转换因子 Conversion factor CF/(kg·g-1) 1×10-3 王宗爽等，2009；蒋颖等，2016 (Wang et al., 2009；Jiang et al., 2016) 平均体质量 Body weight BW/kg 25.6(儿童Children) 63.45(成人Adults) (金水高，2008) (Jin, 2008) 平均暴露时间 Average exposure time AT/d 70×365 (致癌风险Carcinogenic risks) ED×365 (风险系数Hazard quotient) 李萍等，2014；蒋颖等，2016 (Li et al., 2014；Jiang et al., 2016) 参考剂量 Reference dose RfD/(mg·kg-1d-1) Pb(3.5×10-3) As(3.00×10-4) Cd(1.00×10-3) 王北洪等，2016 (Wang et al., 2016) 斜率系数 Slope factors SF/(kg d· mg-1) As(1.5) Cd(6.1) 杨刚等，2014 (Yang et al., 2014)

(3) 式中:ADI为日均摄入量(mg·kg^-1d^-1)；C为核桃中重金属的含量(mg·kg^-1)，本研究选取核桃中重金属含量95%置信区间上限值；IR为核桃每日摄入量(g·d^-1)；EF为暴露频率(d·a^-1)；ED为持续暴露时间(a)；CF为转换因子(kg·g^-1)；BW为平均体质量(kg)；AT为平均暴露时间(d)。(4)、(5)式中：HQ为风险系数，表征单种污染物的膳食风险；RfD为参考剂量(mg·kg^-1d^-1)，表示在单位时间单位体重摄取的不会引起人体不良反应的污染物最大量；当HQ＜1时，认为风险较小或可以忽略，HQ＞1时认为存在膳食风险；斜率系数(SF)表示人体暴露于一定剂量某种污染物产生致癌效应的最大概率，(kg d·mg^-1)；CR为污染物致癌风险，表示癌症发生的概率，通常以一定数量人口出现癌症患者的个体数表示，若CR在10^-6 ~ 10^-4之间(即每1万人到100万人增加1个癌症患者)，就认为该物质不具备致癌风险。

对云贵川三省204个核桃样品重金属As、Pb、Cd含量进行测定分析，检测结果如图 1所示。总体而言，云贵川三省核桃样品重金属污染水平Pb＞As＞Cd，其平均含量分别为0.026，0.023和0.003 mg·kg^-1。3个省份中四川省核桃样品中Pb含量均值最高为(0.033±0.017) mg·kg^-1，且统计数据经Duncan测验在α=0.05水平上与其他2省差异显著，而云南省和贵州省Pb含量无明显差异；云南省As含量最高为(0.029±0.010) mg·kg^-1，贵州省Cd含量最高为(0.003 5±0.004 2) mg·kg^-1，且统计结果也与其他2省有显著差异。进一步采用LY/T 1777—2008《森林食品质量安全通则》标准(As、Pb、Cd的限量值分别为0.2、0.2、0.1 mg·kg^-1)对核桃重金属污染进行评估，所有受检样品中重金属含量均未超标，且As、Pb、Cd含量的平均值均未超过限量的13%，最高残留水平未超过限量的50%。

图 1 云贵川三省核桃样品中重金属含量 Figure 1 The heavy metal content of walnut in Yunnan, Sichuan and Guizhou Provinces 图中每种重金属数据列小写英文字母不同表示含量经Duncan测验差异显著(P＜0.05)。 Within heavy metals, bars with different letters are significantly different(Duncan test, P < 0.05).

将所获统计数据经Grubbs准则判断剔除异常值后，绘制了云贵川三省核桃中重金属As、Pb、Cd含量的频次分布图(图 2)。3个省份核桃样品中As含量的中位数都较接近均值，总体符合一定的近正态分布。Pb和Cd含量中位值分别为0.022和0.002 mg·kg^-1，中位值小于均值，样本Pb、Cd含量左偏，为右尾分布，说明多数样品的Pb、Cd含量水平较低。其中，云南省和四川省核桃样品中Cd含量都集中在0.002~0.005 mg·kg^-1，未有超过0.008 mg·kg^-1的样品，相较而言贵州省核桃中Cd含量差异较大，且高于0.008 mg·kg^-1占20%。

图 2 云贵川主产区核桃样品中As、Pb、Cd含量分布频次 Figure 2 Frequency distribution of As, Pb and Cd contents of walnuts in Yunnan, Sichuan, Guizhou Provinces

核桃中重金属污染指数如表 3所示：As单因子污染物指数最高的核桃样品来源于云南(0.147)，Pb和Cd单因子污染物指数最高的分别为四川(0.166)和贵州(0.035)；三省所有样品中3种重金属的单因子污染指数均低于0.2，平均为0.112(As)、0.128(Pb)、0.028(Cd)，说明核桃样品中单个重金属污染水平较低。另外，三省份核桃样品中重金属的内梅罗综合污染指数分别为0.124、0.135和0.093，即从综合污染水平比较：四川省＞云南省＞贵州省。

表 3 云贵川三省核桃中重金属污染指数 Tab.3 The heavy metal pollution index of walnut in Yunnan, Sichuan and Guizhou Provinces

表 3 云贵川三省核桃中重金属污染指数 Tab.3 The heavy metal pollution index of walnut in Yunnan, Sichuan and Guizhou Provinces 省份 Province 单因子污染指数 Single factor pollution index 内梅罗综合污染指数 Nemerow pollution index 砷As 铅Pb 镉Cd 云南 Yunnan 0.147 0.113 0.024 0.124 四川 Sichuan 0.095 0.166 0.026 0.135 贵州 Guizhou 0.096 0.106 0.035 0.093 平均污染指数 Mean pollution index 0.112 0.128 0.028 0.117

基于3种重金属的检出浓度，分别计算成人和儿童通过核桃摄入重金属的日均暴露量和膳食风险，结果如表 4所示。儿童每日因食用核桃摄入的As、Pb、Cd的量为2.96×10^-5、3.37×10^-5和3.69×10^-6mg·kg^-1，而成人摄入量为1.21×10^-6、1.38×10^-6和2.74×10^-7mg·kg^-1，说明儿童重金属的摄入量是成人摄入量的25倍左右，但仍低于美国国家环境保护署推荐的参考暴露剂量(As、Pb、Cd的参考暴露剂量分别是0.000 3、0.003 5、0.001 0 mg·kg^-1)。对核桃中重金属含量摄入后风险的分析结果表明：核桃中3种重金属摄入后儿童的风险系数HQ分别为0.01、0.001、0.004，成人分别为0.004、0.004、0.002，均远远小于1，说明单个重金属摄入风险非常小。而整体重金属摄入风险为0.1(儿童)、0.005(成人)，与单个重金属相比，摄入风险明显增高，且儿童的风险高于成人。其中云南省儿童As的风险系数最高为0.126，其余重金属的风险系数都低于0.1，远低于警戒值1。进一步从致癌风险CR结果比较：As、Cd 2种重金属对儿童的致癌风险为3.80×10^-6和1.93×10^-6，成人的致癌风险要比儿童低1个数量级，且表现为Cd的致癌风险要高于As。

表 4 核桃中重金属的日均暴露量及其膳食风险^① Tab.4 Carcinogenic average daily intake of heavy metals and dietary risk in walnuts

表 4 核桃中重金属的日均暴露量及其膳食风险① Tab.4 Carcinogenic average daily intake of heavy metals and dietary risk in walnuts 儿童Children 成人Adults ADI/(mg·kg-1) HQ CR ADI/(mg·kg-1) HQ CR 砷As 云南省Yunnan 3.77×10-5 1.26×10-1 4.84×10-6 1.55×10-6 5.15×10-3 7.95×10-7 四川省Sichuan 2.57×10-5 8.57×10-2 3.31×10-6 1.05×10-6 3.52×10-3 5.42×10-7 贵州省Guizhou 2.72×10-5 9.07×10-2 3.50×10-6 1.12×10-6 3.72×10-3 5.74×10-7 平均值Mean 2.96×10-5 9.85×10-2 3.80×10-6 1.21×10-6 4.04×10-3 6.23×10-7 铅Pb 云南省Yunnan 2.99×10-5 8.54×10-3 - 1.23×10-6 3.50×10-4 - 四川省Sichuan 4.44×10-5 1.27×10-2 - 1.82×10-6 5.20×10-4 - 贵州省Guizhou 3.28×10-5 9.36×10-3 - 1.34×10-6 3.84×10-4 - 平均值Mean 3.37×10-5 9.62×10-3 - 1.38×10-6 3.95×10-4 - 镉Cd 云南省Yunnan 3.19×10-6 3.19×10-3 1.67×10-6 1.31×10-7 1.31×10-4 2.74×10-7 四川省Sichuan 3.46×10-6 3.46×10-3 1.81×10-6 1.42×10-7 1.42×10-4 2.97×10-7 贵州省Guizhou 5.48×10-6 5.48×10-3 2.87×10-6 2.25×10-7 2.25×10-4 4.70×10-7 平均值Mean 3.69×10-6 3.69×10-3 1.93×10-6 1.51×10-7 1.51×10-4 3.17×10-7 总计Total 6.69×10-5 1.12×10-1 5.73×10-6 2.74×10-6 4.59×10-3 9.40×10-7 ①“-”因EPA未制定铅的致癌风险斜率系数，故未计算其对人体的致癌风险。Due to the Slope Factor of lead has not established by EPA that the risk of cancer of the human body is not calculated.

核桃是我国重要的油料作物和经济作物。作为核桃生产大国，我国核桃种植面积和产量均居世界首位。为了更好了解我国与其他国家核桃产品中重金属含量水平差异，对已有相关文献报道结果进行了比对，结果见表 5。通过国内外文献比对，核桃中As含量范围大部分在0.020~0.065 mg·kg^-1，最高含量0.12 mg·kg^-1的样品来源于北京某市场(核桃样本为1份)，文献报道结果均低于我国标准LY/T1777—2008《森林食品质量安全通则》的限量值0.2 mg·kg^-1。本研究核桃样品中As含量为0.023 mg·kg^-1，略低于付卓锐等(2015)对四川核桃的研究结果(0.049 mg·kg^-1)，在已有文献中处于较低水平。从Pb含量比较看，国外巴西、智利等核桃主产国中Pb的含量要低于我国核桃样品，但本研究中得到的云贵川核桃中Pb含量(0.026 mg·kg^-1)要低于国内其他核桃中的报道(除北京某市场结果外)，尤其是远远低于之前有关四川(0.19 mg·kg^-1)和浙江(0.16 mg·kg^-1)结果。另外，大部分文献报道中Cd的含量都低于As和Pb，说明核桃样品中Cd的污染水平低于As和Pb，本研究结果也表现出一致趋势。文献报道中Cd含量大部分在0.020~0.040 mg·kg^-1，本研究样品中Cd含量仅为0.003 mg·kg^-1，基本处于所有报道中含量较低水平，这也说明云贵川三省核桃中Cd的污染水平可以忽略不计。通过进一步与一些国内其他坚果中重金属含量水平比较，结果表明：已有报道中板栗(Castanea mollissima)中Pb含量与本研究结果相近，山核桃(Carya cathayensis)和腰果(Anacardium occidentale)中Pb含量较高，是本研究结果的10倍，此外红松(Pinus koraiensis)子和榛子(Corylus heterophylla)中Pb含量普遍低于此次研究结果；测得的As含量略低于山核桃和腰果，与红松子榛子的报道结果相近；此次研究样品Cd含量普遍低于其他坚果，相对而言，红松子中Cd含量普遍高于其他坚果；整体而言，云贵川三省核桃中重金属含量水平与国外核桃主产国相接近，且低于之前国内一些相关文献报道，而且核桃中重金属含量水平与其他坚果相近。

表 5 坚果中As, Pb, Cd含量国内外文献比对 Tab.5 Contents of As, Pb and Cd in nuts compared with domestic and foreign literature

表 5 坚果中As, Pb, Cd含量国内外文献比对 Tab.5 Contents of As, Pb and Cd in nuts compared with domestic and foreign literature 研究区域 Research area 品种 Category 样品份数 Sample size 砷含量 As content/ (mg·kg-1) 铅含量 Pb content/ (mg·kg-1) 镉含量 Cd content/ (mg·kg-1) 数据来源 Data source 云南省、四川省、贵州省 Yunnan, Sichuan and Guizhou province 核桃 Juglans regia 204 0.023 0.026 0.003 本研究Present work 四川省 Sichuan 核桃 J.regia 120 0.049 0.19 0.026 付卓锐等，2015 (Fu et al., 2015) 北京市 Beijing 核桃 J.regia 1 0.12 ＜0.011 0.02 Yin et al., 2015 巴基斯坤Pakistan 核桃 J.regia 10 0.003 0.068 0.039 王文正等，2012 (Wang et al., 2012) 西班牙Spain 核桃 J.regia - ＜0.029 ＜0.044 0.705 Moreda et al., 2016 巴西Brazil 核桃 J.regia - 0.019 ＜0.006 ＜0.002 Muller et al., 2013 智利Chile 核桃 J.regia - 0.064 0.009 0.001 Kafaoglu et al., 2014 江西省 Jiangxi 坚果 Nuts 197 - 0.059 0.02 熊艳森等，2013 (Xiong et al. 2013) 山东省 Shandong 板栗 Castanea molUssima 63 0.003 0.029 0.018 白瑞亮等，2014 (Bai et al.2014) 北京市 Beijing 板栗 Castanea moHissima 18 - 0.036 0.015 黄勇等，2015 (Huang et al., 2015) 浙江省 Zhejiang 山核桃 Carya cathayensis 237 0.063 0.16 0.031 蒋步云，2015 (Jiang，2015) 福建省 Fujian 腰果 Anacardium occidentale 5 0.057 0.17 0.004 周娜等，2014 (Zhou et al., 2014) 河南省 Henan Pinus koraiensis 8 0.026 0.016 0.037 张利锋等，2015 (Zhang et al., 2015) 瑞典 Sweden 榛子 Corylus heterophylla 6 0.011 0.007 0.01 Rodushkin et al., 2008

膳食暴露评估的结果显示，云贵川三省核桃中As、Pb和Cd污染的危害并不严重。其中Pb、As是主要的重金属污染物，对人体的健康风险Pb＞As＞Cd。儿童因摄食核桃导致的重金属潜在健康风险约是成人健康风险的25倍，无论儿童还是成人，重金属致癌风险值和风险系数值均低于风险阈值，风险值均在可接受水平内。需要指出的是本研究采用的核桃膳食摄入量来源参考文献提供的儿童每日核桃摄入量(30.5 g·d^-1)是成人的10倍，若成人的核桃摄入量参考中国居民膳食指南推荐坚果摄入量为25 ~ 35 g·d^-1，则儿童的健康风险将是成人的2.5倍左右，应予以关注。

目前核桃等坚果中重金属污染水平与其产地土壤的相关性报道较少。付卓锐等(2016)对攀西核桃的研究表明，核桃各器官(树皮、叶、青皮、壳、仁)中Cd的含量并未随土壤中Cd含量的增加而升高，即土壤中Cd的含量与核桃各器官中Cd的含量并无相关性。何璐君等(2016)研究表明，Cd是贵州区域土壤中主要重金属污染种类，但是从本研究以及其他学者的研究表明核桃中Cd的含量非常低，这也进一步证明土壤环境中Cd对核桃仁中Cd的含量没有直接影响。本研究在采集核桃样品同时收集了部分产地土壤，通过对产地土壤中3种重金属的分析，结果表明云贵川3省土壤中Pb、As和Cd的平均值分别为33.58、8.74和0.19 mg·kg^-1，与3个省份核桃样品中重金属总体污染程度表现(Pb＞As＞Cd)趋势一致。但针对产地土壤和核桃中的3种重金属含量，未能建立相关性方程(线性相关系数低于0.1)。类似的结果在巴基斯坦矿区附近采集的核桃及其土壤的研究中(Nawab et al., 2016)也有发现，该研究表明核桃中Cr、Cd和Pb 3种重金属的高低含量趋势与土壤中有一致性，但是也不能得到定量化的相关性结果。综合本研究和前人研究结果，表明产地环境中重金属只是提供了核桃中重金属的风险，但核桃品种、代谢能力、重金属种类等都可能对二者相关性有影响，需要进行进一步深入研究。

我国云南、四川和贵州3个核桃主产省份核桃中重金属As、Pb和Cd的含量范围分别为ND ~ 0.064 mg·kg^-1，ND ~ 0.095 mg·kg^-1，ND ~ 0.017 mg·kg^-1，平均值分别为0.026，0.023和0.003 mg·kg^-1，含量均未超出我国LY/T 1777—2008《森林食品质量安全通则》标准。相对而言，三省核桃样品重金属污染程度Pb＞As＞Cd。研究区核桃中3种重金属的膳食风险较小，总体处于安全水平。整体而言，云贵川作为我国核桃主产区，其重金属含量水平与国外坚果较为接近，有利于我国产品出口欧美市场。