中药的药效缓慢而持久，一旦中药被重金属污染，在人体中蓄积，会对人体正常的生理功能造成明显的损害^[1-3]。因此，中药中重金属及有害元素的研究是中药研究的重要方面^[4-8]。中药一般由药材或饮片煎煮后得到煎煮液或由药材经过提取制成制剂才能被患者服用。换言之，只有转移到煎煮液中或制剂中的重金属及有害元素才可能被人体服用后吸收。本研究以具有代表性的根茎类、动物类、全草类、海洋性中药材为研究对象，采用ICP-MS法分别测定川芎(Ligusticum chuanxiong Hort.)、黄连(Coptis chinensis Franch)、水蛭(Hirudo nipponica Whitman)、白花蛇舌草[Oldenlandia diffusa (Willd.) Roxb.]、海藻[Sargassum fusiforme (Harv.) Setch]5种药材中重金属及有害元素的残留量，并考察不同提取方式重金属及有害元素的转移规律。同时，建立分级别的整合“点评估”模型，对于药材提取前后重金属及有害元素进行分级别风险评估，作为中药重金属及有害元素风险评估的系列研究，为中药重金属及有害元素限量标准的制定进一步提供依据。

1 仪器和材料

Agilent 7700X ICP-MS(安捷伦公司)；Mars5微波消解仪(CEM公司)；Mill-Q超纯水机(Millipore公司)。

铅、镉、砷、汞、铜单元素标准溶液购于国家标准物质研究中心，其浓度均为100 μg·mL^-1；调谐溶液为锂、镁、钇、铈、铊、钴的混合标准溶液(安捷伦公司，浓度：1 μg·L^-1，批号5185-5959)；内标溶液为1 μg·mL^-1锂、钪、锗、铑、铟、铽、镥、铋的混合内标溶液(安捷伦公司，批号5188-6525)；硝酸为微电子级(Sigma-Aldrich公司，批号SZBD1060V)，水为高纯水。样品川芎、黄连、水蛭、白花蛇舌草和海藻分别来源于北京和祥康药房、北京卫仁中药饮片厂、北京德寿堂药房和北京时代千方大药房等，由中国食品药品检定研究院康帅助理研究员鉴定。

2 仪器工作参数

等离子气流量：15.0 L·min^-1；蠕动泵：0.20 r·s^-1；雾化室温度：2 ℃；辅助气流量：0.8 L·min^-1；He气流量：5 mL·min^-1；载气流量：0.8 L·min^-1；射频功率:1 550 W；数据采样模式：跳峰采集模式；采样深度：10 mm；重复次数：3次；扫描次数：100次。

3 药材提取液的制备

将样品粉碎，过50目筛，精密称取川芎、黄连、水蛭、白花蛇舌草、海藻各2份，每份5 g，将每份样品分为3组，第1组用70%乙醇溶液(8倍量)回流提取30 min，第2组用水(8倍量)煎煮30 min，第3组用95%乙醇溶液(8倍量)震荡提取30 min。分别将以上3种方式得到的溶液滤过，药材重复提取1次，合并滤液, 减压浓缩至1~2 mL, 用水转移至5 mL量瓶中并定容至刻度，即得药材提取液，备用。

4 供试品溶液、空白对照溶液的制备

精密秤取药材粉末0.5 g或精密量取“3”中的药材提取液1 mL，置微波消解罐中，加硝酸8.0 mL，按《中国药典》2015年版四部通则方法^[9]消解样品，制备供试品溶液，同法同时制备试剂空白溶液。

5 检测方法确认

由于所采用的方法为《中国药典》2015年版四部通则^[9]通用方法，故仅以随行质量控制(包括精密度试验、同位素内标试验及随行回收试验)来确认方法的适用性。

5.1 进样精密度

分别精密量取铅、镉、砷、汞单元素标准溶液，用5%硝酸溶液配成含铅、镉、砷、汞质量浓度分别为20、20、4、200 μg·mL^-1的混合标准溶液，连续进样5次，分别以各元素峰面积值计算RSD, 铅、镉、砷、汞、铜的RSD分别为4.1%、2.4%、2.6%、2.7%、2.8%。

5.2 同位素内标

对整个测定过程的质量稳定性监控与评估。选取的同位素为⁶³铜、⁷⁵砷、²⁰²汞、¹¹⁴镉和²⁰⁸铅，⁶³铜和⁷⁵砷以⁷²锗为内标，¹¹⁴镉以¹¹铟为内标，²⁰²汞和²⁰⁸铅以²⁰⁹铋为内标。内标回收率均在80%~120%之间，结果符合残留检测要求。

5.3 加样回收率试验

取白花蛇舌草粉末6份，每份约0.5 g，精密称定，置消解罐中，加入混合标准溶液1 mL，按“4 ”项下自“加硝酸8.0 mL”起操作，测定，计算加样回收率，铅、镉、砷、汞、铜的回收率分别为98.3%、89.1%、89.6%、98.8%、86.1%，RSD分别为3.1%、2.7%、1.2%、3.7%、2.3%。

6 样品测定

川芎、黄连、水蛭、白花蛇舌草和海藻药材中铅、镉、砷、汞、铜残留量及转移率测定结果见表 1。

将5种药材中铅、镉、砷、汞、铜的测定值低于0.5 mg·kg^-1的数据忽略不计，5种药材不同提取方法转移率进行对比统计，见表 2。

将5种药材中铅、镉、砷、汞、铜的测定值低于0.5 mg·kg^-1的数据忽略不计，5种药材不同提取方法转移率进行对比统计，见表 3。

由表 1和2统计结果可见，汞在5种药材中的残留量均小于或等于0.1 mg·kg^-1，3种方法提取得到的汞均未检出(检出限为3×10^-5 mg·kg^-1)。对于铅的转移率，黄连、白花蛇舌草、海藻中铅的转移率符合水煎煮提取大于95%乙醇水震荡提取大于70%乙醇水回流提取的规律。对于砷的转移率，川芎中砷的转移率，符合70%乙醇回流提取大于水煎煮提取大于95%乙醇震荡提取的规律。对于铜的转移率，水蛭、黄连和白花蛇舌草的转移率符合70%乙醇水回流提取大于水煎煮提取大于95%乙醇水震荡提取的规律。然而，对于5种药材中4种元素的提取率大多数符合水煎煮提取大于70%乙醇水回流提取大于95%乙醇水震荡提取的规律。由表 3可见，就不同元素而言，砷的提取率普遍高于其他元素，其他元素提取率并无明显差异。

7 对于5种药材重金属及有害元素提取前后的分级风险评估

本研究采用分级别的整合“点评估”方式，对于5种药材提取前后中铅、镉、砷、汞等元素分别进行评估。分级评估先从低级别的方法对暴露和毒性进行评估，如不满足需要再逐渐提高评估级别，综合利用各级评估方法，是目前最有效利用数据的风险评估方法^[10]。例如，在欧洲食品安全局(EFSA)2009年推出的三唑类农药的累积风险评估工作范例中^[11]，第1级评估采用农药的最大残留限量(MRL)计算暴露量、进行评估，第2级采用监测数据代替MRL评估，第3级是在第2级的基础上考虑加工因子等因素来评估，第4级为概率评估方法。本文重点探讨前三级评估。

7.1 一级风险评估 7.1.1 危害识别和危害特征描述

2010年第73次JECFA会议决定将原来镉的健康指导值修改为每千克体重每月可耐受摄入量(PTMI)为25 μg·kg^-1[12]。铅的健康指导值于2010年被WHO取消并重新评估，新健康指导值有待给出，为了便于计算，采用1999年制定的每千克体重每周可耐受摄入量(PTWI)为25 μg·kg^-1[13]。砷的健康指导值于2010年被WHO取消并重新评估，本文采用1988年制定的无机砷的健康指导值，PTWI为15 μg·kg^-1[12]；无机汞的PTWI为4 μg·kg^-[12]。

7.1.2 暴露评估

计算每人每周或每月每公斤体重重金属的摄入量，其公式为：Exp=F×C×7或30/W(1)

其中：Exp为每人每周或每月每千克体重重金属摄入量，单位为μg·kg^-1；F为中药材每天摄入量，可参照药典规定的最大摄入量，单位为g·d^-1；C为中药材重金属的最大残留限量，参照药典限量标准，单位为mg·kg^-1；W为某个体的体重，一般为60 kg；7或30为平均每周或每月的天数。

一级评估没有涉及药材的转移因子等问题，因此仅以药材提取前重金属及有害元素的残留量进行评估。以黄连中镉的残留量为例，F值参照药典规定的黄连每日最大摄入量，为5 g·d^-1；药典未对于黄连的重金属及有害元素的限量作出规定，参照《中国药典》2015年版植物药限量标准，C值为0.3 mg·kg^-1。根据公式(1)每人每月每千克体重镉的摄入量Exp=5×0.3×30/60=0.75 μg·kg^-1

7.1.3 风险描述

美国国家卫生基金会(NSF)认为每日由膳食补充剂中摄取的污染元素量占日总暴露量(从食物、水、环境等各种途径中摄取的总污染元素量)的10%不会引起健康风险^[14]。因此，将由公式(1)得出的计算值与镉的健康指导值的10%进行比较，即0.75小于2.5，认为由一级评估得到的黄连中镉的风险较小。

因为白花蛇舌草不是药典品种，故对其没有进行风险评估。类似地，川芎、黄连参照《中国药典》2015年版植物药限量标准，水蛭、海藻分别参照《中国药典》2015年版规定的限量标准，并将镉的PTMI值25折合成PTWI的值约为6，计算每人每周每千克体重摄入药材中铅、镉、砷、汞的量，见表 4。

由表 4统计结果可见，川芎中的铅和砷，黄连中的铅，水蛭中的铅和砷，海藻中的铅和镉可能对于部分人群具有一定的风险，因此需要采用更精确的数据进一步评估。

7.2 二级风险评估 7.2.1 危害识别和危害特征描述

铅、镉、砷的健康指导值同“7.1.1”项中所描述。

7.2.2 暴露评估

二级评估在一级评估的基础上, 对于其风险较高的情况，进行风险评估。同时，因为药典没有规定海藻中砷的限量规定，故无法对其进行一级风险评估，直接对其进行二级评估。二级评估没有涉及药材的转移因子等问题，所以仅以药材提取前重金属及有害元素的残留量进行评估。以黄连中铅的残留量为例，在二级评估中，公式(1)同样适用于计算每人每周或每月每公斤体重重金属及有害元素的摄入量，但不同的是C值为实际测定值1.888 mg·kg^-1。根据公式(1)每人每月每千克体重铅的摄入量Exp=5×1.888×7/60=1.1 μg·kg^-1。

7.2.3 风险描述

将由公式(1)得出的计算值与铅的健康指导值的10%进行比较，即1.1小于2.5，认为由二级评估得到的黄连中铅的风险较小。

同理，计算川芎中的铅和砷，水蛭中的铅和砷，藻中的铅、镉和砷的每人每周每千克体重摄入量，见表 5。

由表 5统计结果可见，水蛭中的砷，海藻中的铅、镉和砷可能对于部分人群具有一定的风险，因此需要采用更精确的数据进一步评估。

7.3 三级风险评估 7.3.1 危害识别和危害特征描述

铅、镉、砷的健康指导值同“7.1.1”项中所描述。

7.3.2 暴露评估

三级评估对于二级评估风险较高的情况进行评估，同时涉及到药材提取后的转移因子等问题，因此以药材提取后转移到溶液中的重金属及有害元素的残留量进行评估。以水煎煮后海藻中砷的残留量为例，在三级评估中，公式(1)同样适用于计算每人每周或每月每公斤体重重金属及有害元素的摄入量，但不同的是C值为提取后溶液中砷的残留量105.416 mg·kg^-1。根据公式(1)每人每月每千克体重砷的摄入量Exp=12×105.416×7/60=147.6 μg·kg^-1。

7.2.3 风险描述

将由公式(1)得出的计算值与砷的健康指导值的10%进行比较，即147.6大于1.5，认为由三级评估得到的海藻中的砷具有一定的风险。

同理，计算不同提取方式得到的水蛭中的砷，海藻中的铅、镉和砷每千克体重每人每周摄入量，见表 6。由表 6统计结果可见，海藻中的砷可能对于部分人群具有一定的风险。

8 讨论和结语

药材、生产工艺等不同会导致重金属及有害元素的转移率不同。重金属及有害元素在加热回流提取及浓缩过程中只有部分转移到提取溶液中。制定中药重金属及有害元素限量标准，应以风险评估为基础，并兼顾诸多情况：应充分考虑中药不同煎煮及炮制方式等的特点，以及不同元素在同种提取方式转移率不同的特点，同时，应考虑到药材与制剂的不同以及不同剂型给药方式、进入体循环方式不同等因素。

根据风险评估评估的方式，可分为点评估、分布式点评估和概率评估。根据评估的级别可分为4个级别。分级别的风险评估在国际上是一个全新的方向^[10]。本研究首次尝试将分级别的“点评估”策略应用于中药中重金属及有害元素的风险评估，为中药外源性有害残留物的风险评估提供新的思路。一、二级评估的特点为宁可高估风险，因而评估结果较为保守；三级评估，所用数据更加精确，有效利用重金属转移率数据，考虑重金属转移因子等因素进行评估，因此更加接近实际。

在后续研究中，考虑到重金属的形态、价态不同，其毒性不同^[15-17]，建议对砷、汞等不同形态、价态以及不同形态、价态之间的转化进行进一步研究和评估。同时，建议建立不同人群的中药用药模式模型，借鉴国际先进风险评估理念，探索建立更加精确的“分布式点评估”模型和“概率评估”模型，以便在WHO推荐的健康指导值的基础上，制定科学、合理的重金属及有害元素限量标准。