基于時空和風險物視角的辣椒安全風險分級模型研究

王 芳，孫曉紅，林長松，陶光燦*，胡 康

（1 貴陽學(xué)院 生物與環(huán)境工程學(xué)院 貴陽550014 2 貴州醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生與健康學(xué)院 環(huán)境污染與疾病監(jiān)控教育部重點實驗室 貴陽550025 3 貴州理工學(xué)院 貴陽550003 4 中國食品藥品檢定研究院 北京 102629）

辣椒，又名海椒、番椒、辣子，屬茄科辣椒屬[1]。辣椒中富含辣椒素，它是辣椒中的辛辣成分，具有廣泛的活性作用，包括抗癌、抗菌、止痛及降血糖[2-5]等，因此辣椒在食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等方面都得到廣泛的應(yīng)用[6-7]。辣椒是中國最重要的蔬菜及其調(diào)味品[8]。目前，辣椒無論是生產(chǎn)還是消費方面，中國都處于世界第一[9]。

辣椒從種植、生產(chǎn)、流通到餐飲環(huán)節(jié)都會接觸到各種風險，包括食品添加劑超標、微生物污染、摻假摻雜、添加非食用物質(zhì)、農(nóng)藥殘留、重金屬污染及塑化劑污染等[10]。原料環(huán)節(jié)的風險主要來源于種植和儲運過程；土壤中重金屬主要來源于巖石及土壤本底、污水灌溉、農(nóng)業(yè)投入品，辣椒對重金屬的富集能力較強，種植過程中重金屬遷移至辣椒中，進而導(dǎo)致辣椒中重金屬污染；種植過程中，為預(yù)防病蟲草害而施用農(nóng)藥，而部分種植者為了品相和產(chǎn)量會大量使用農(nóng)藥，導(dǎo)致辣椒中農(nóng)藥殘留超標[11]。儲運過程中，由于儲運環(huán)境不合格，導(dǎo)致有害微生物生長，進而污染辣椒。加工環(huán)節(jié)中，為防止辣椒發(fā)生霉變，保證辣椒品質(zhì)，改善辣椒色澤會使用食品添加劑，加工人員未按規(guī)則使用防腐劑或操作不當可能會造成防腐劑超標；企業(yè)為保證辣椒色澤、辣椒品相會違規(guī)使用非食用物質(zhì)，其中包括蘇丹紅、羅丹明B、堿性嫩黃、堿性橙、酸性橙Ⅱ、酸性金黃等[12-13]。在辣椒包裝過程中會使用塑料制品，塑料制品中的塑化劑會遷移至辣椒，造成辣椒中塑化劑污染[10]。加工過程中由于環(huán)境衛(wèi)生不達標，也會造成有害微生物污染。2020年中國辣椒年產(chǎn)量達到1 960 萬t，出口量位居全球第二[14]。保證辣椒質(zhì)量安全顯得尤為重要，這需要一定的人力和物力。為節(jié)約監(jiān)管資源，提高監(jiān)管效率，可將風險分級應(yīng)用于辣椒安全監(jiān)管中[15]。

本研究選擇國家監(jiān)督抽檢數(shù)據(jù)項目中的檢出率、不合格率、合格程度和嚴重程度作為綜合判斷辣椒風險的指標。熵值法常用來評價指標的權(quán)重，本研究利用該方法評價4 個指標的權(quán)重值并計算辣椒的風險值，同時結(jié)合時空分析，探明辣椒中高風險物質(zhì)的演化規(guī)律，為提高辣椒安全風險治理提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源與指標選擇

本研究數(shù)據(jù)來源于國家市場監(jiān)督管理總局和各省、自治區(qū)、直轄市和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團市場監(jiān)管局。2016—2020 年辣椒監(jiān)督抽檢的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包括被抽樣單位、抽樣場所、被抽樣地區(qū)、區(qū)域類型、檢驗項目、檢驗結(jié)果、結(jié)果判定、檢驗依據(jù)等84 項內(nèi)容。根據(jù)研究目的，對84 項辣椒數(shù)據(jù)內(nèi)容進行整理，最終保留抽樣場所、被抽樣地區(qū)、抽樣時間、抽樣環(huán)節(jié)、被抽樣單位區(qū)域類型、檢驗項目、抽樣結(jié)果和抽樣結(jié)果判定8 項內(nèi)容。研究利用熵值法來判斷不合格率、風險物質(zhì)合格程度、檢出率和嚴重程度4 個指標的權(quán)重，并計算各個風險物的風險大小。

1.2 分析方法

研究采用熵值法計算辣椒中風險物的風險值大小，為對風險值進行等級排序?qū)⒗枚嗽瓌t，本研究為探討辣椒中高風險物的時空演變規(guī)律，將采用描述性統(tǒng)計方法進行統(tǒng)計描述，還將利用空間自相關(guān)分析方法探索辣椒中風險等級高以及較高風險物的全國空間分布規(guī)律[16]。

1.3 統(tǒng)計軟件

研究將使用Excel 2019、Geoda1.12.1.179 軟件Arcgis10.2 和Origin 2021 軟件進行數(shù)據(jù)分析和制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 辣椒中風險物質(zhì)檢出情況分析

利用Excel 2019 對2016—2020 年的辣椒監(jiān)督抽檢數(shù)據(jù)進行清洗、去重等處理，最終得到133 365 個樣本有效數(shù)據(jù)，抽檢內(nèi)容包括56 種農(nóng)藥和5 種重金屬兩類物質(zhì)。利用熵值法計算辣椒中各個風險物質(zhì)的不合格率、檢出率、合格程度和嚴重程度權(quán)重；根據(jù)權(quán)重值，計算各個風險物綜合風險值（見表1）。

表1 辣椒中風險物的風險值Table 1 Risk value of risk items in chili peppers

利用二八原則[17]，對辣椒風險物質(zhì)風險值進行分級排序，分為低、較低、中、較高和高風險5 個等級，區(qū)間分別為[0，10%分位數(shù)）、[10%分位數(shù)，40%分位數(shù)）、[40%分位數(shù)，70%分位數(shù)）、[70%分位數(shù)，90%分位數(shù)）和[90%分位數(shù)，100%分位數(shù)]，具體風險等級的范圍見表2。

表2 風險分級數(shù)值范圍表Table 2 The numerical range table of risk ranking

根據(jù)上述分級方法，辣椒風險物分級結(jié)果見表3。風險物中，鎘、硫丹、克百威、鉛、鉻和久效磷是高風險物；氧樂果、砷、噠螨靈、烯酰嗎啉、百菌清、硫線磷、滴滴涕、氟氰戊菊酯、咪鮮胺、氟酰脲、內(nèi)吸磷和增效醚是較高風險物；敵敵畏、甲胺磷、多菌靈、抗蚜威、氟蟲腈、氟氯氰菊酯、馬拉硫磷、2，4-滴、三唑酮、蟲酰肼、六六六、丙溴磷、苯氟磺胺、七氯、代森錳鋅、二氰蒽醌、唑螨酯、三唑醇和氯丹是中風險物；汞、樂果、溴氰菊酯、水胺硫磷、氯唑磷、乙烯利、五氯硝基苯、氰戊菊酯、吡唑醚菌酯、辛硫磷、百草枯、腐霉利、氯氟氰菊酯、聯(lián)苯菊酯、甲霜靈、氯氰菊酯、殺撲磷、倍硫磷和敵百蟲是較低風險物；滅多威、氯菊酯、甲基異柳磷、甲萘威和甲基硫菌靈是極低風險物。

表3 辣椒中風險物風險分級結(jié)果表Table 3 The results table of risk ranking for risk substance in chili pepper

進一步分析發(fā)現(xiàn)，辣椒中風險物不合格項目主要包括重金屬和農(nóng)藥（見圖1），分別占57.50%和42.50%。重金屬風險物不合格項目包括鎘和鉛，分別占82.35%和17.65%；農(nóng)藥風險物不合格項目包括克百威、氧樂果、硫丹、氟蟲腈、丙溴磷、多菌靈、氯唑磷、咪鮮胺和水胺硫磷，分別占34.78%，26.09%，8.70%，8.70%，4.35%，4.35%，4.35%，4.35%和4.35%（見圖2）。

圖1 辣椒不合格項目類別分布情況Fig.1 Distribution of unqualified project categories of chili pepper

圖2 2016—2020 年中國辣椒抽樣檢測不合格項目種類分布情況Fig.2 Distribution of the types of unqualified project in chili pepper sampling test in 2016—2020

圖3 2016—2020 年中國辣椒中重金屬不合格率變化趨勢Fig.3 The trend of unqualified rate of heavy metals of chili pepper in 2016—2020

圖4 2016—2020 年中國辣椒中農(nóng)藥不合格率變化趨勢Fig.4 The trend of unqualified rate of pesticides of chili pepper in 2016—2020

綜上所述，既是較高風險以上，又是不合格項目常出現(xiàn)的風險物中，重金屬重點關(guān)注鎘和鉛，農(nóng)藥關(guān)注克百威、氧樂果、硫丹和咪鮮胺。

2.2 辣椒風險物質(zhì)的時間分布

對2016—2020 辣椒抽檢情況進行時間分析，辣椒不合格情況每年都會出現(xiàn)（見表4），但不合格率波動較小，除了2018 年和2019 年略高于年平均不合格率外，其余年份均低于或等于年平均不合格率，說明辣椒質(zhì)量安全總體呈現(xiàn)良好趨勢。

表4 2016—2020 年辣椒抽檢情況表Table 4 The chili pepper sampling status in 2016—2020

表5 2016—2020 年中國辣椒不合格率抽樣地區(qū)情況表Table 5 Situation of sampling regions for unqualified rates of chili pepper at 2016—2020

2.2.1 重金屬超標時間演變規(guī)律 重金屬不合格主要包括鎘和鉛。2016—2019 年，鎘不合格率呈上升趨勢，從0.33%上升到1.31%，2020 年鎘的不合格率降至0；2016—2020 年，鉛的不合格率呈下降趨勢，從0.52%下降至0%，2017 年和2018 年鉛的不合格率都為0，而2019 年辣椒中再次出現(xiàn)鉛不合格情況，即使鉛不合格率為0，依然需要進一步關(guān)注。

2.2.2 農(nóng)藥殘留超標時間變化規(guī)律 辣椒中農(nóng)藥殘留超標的項目主要有克百威、丙溴磷、多菌靈、氟蟲腈、硫丹、氯唑磷、咪鮮胺、水胺硫磷和氧樂果。2016—2020 年間，丙溴磷、多菌靈、硫丹、氯唑磷、咪鮮胺和水胺硫磷不合格情況只是偶有發(fā)生，水胺硫磷和硫丹僅在2016 年出現(xiàn)不合格情況，不合格率為分別為0.27%和0.52%，丙溴磷在2020年出現(xiàn)不合格情況，不合格率為0.38%，多菌靈、氯唑磷、和咪鮮胺只在2018 年出現(xiàn)不合格情況，不合格率分別為0.15%，0.2%和0.15%；2016—2020 年，氟蟲腈不合格情況發(fā)生在2018 年和2019 年，且不合格率呈下降趨勢，從0.15%降至0.1%；2016—2020 年，克百威不合格率總體呈下降趨勢，從0.26%降至0，2018 年達到最高，為0.73%，而2019 年開始下降；2016—2020 年，氧樂果不合格率總體也呈下降趨勢，從0.38%降至0%。雖然農(nóng)藥總體不合格率呈下降趨勢，但是每年辣椒都會出現(xiàn)農(nóng)藥超標情況，所以農(nóng)藥超標問題仍需關(guān)注。

2.3 辣椒風險物質(zhì)的空間分布

對被抽樣地區(qū)不合格樣品數(shù)據(jù)進行分析，利用arcgis 軟件中4 級相等間隔方法對各地區(qū)辣椒不合格率進行等級劃定，發(fā)現(xiàn)湖北、西藏、山東和上海不合格率較其它地區(qū)高，分別為0.18%，0.14%，0.13%和0.12%，其中湖北省辣椒不合格率是全國最高的地區(qū)，提示流入湖北市場的辣椒需要重點關(guān)注。

2.3.1 空間相關(guān)分析 根據(jù)表3 風險分級結(jié)果，選擇不合格風險物質(zhì)中風險等級高和較高的風險物作為研究對象，包括鎘、鉛、硫丹、克百威、氧樂果、咪鮮胺，探討這些風險物的空間分布規(guī)律。

2.3.1.1 空間自相關(guān)分析 對辣椒中鎘、鉛、硫丹、克百威、氧樂果、咪鮮胺風險物在全國各地的合格率進行整理，全國辣椒中，去除僅在浙江有不合格情況的發(fā)生的咪鮮胺，探討多個地區(qū)辣椒中鎘、鉛、克百威、硫丹和氧樂果的空間相關(guān)性，原假設(shè)H0為全國各地區(qū)辣椒中某風險物合格率空間分布特征為隨機分布。全國辣椒中鎘、鉛、克百威和氧樂果合格率的全局莫蘭指數(shù)分別為-0.0452，-0.0534，-0.065，0.0619，-0.0323（見 表6），P 值（P-value）均大于0.05，表明全國各地區(qū)辣椒中鎘、鉛、克百威和氧樂果合格率不存在全局空間自相關(guān)，而可能存在局部空間相關(guān)性。

表6 2016—2020 年中國辣椒中高風險物合格率全局空間自相關(guān)分析Table 6 Global spatial autocorrelation analysis of the qualification rate of high-risk substances in chili pepper from 2016 to 2020

2.3.1.2 局部空間自相關(guān)分析 2016—2020 全國各地區(qū)辣椒中鎘、鉛、克百威、硫丹和氧樂果合格率局部空間自相關(guān)分析結(jié)果顯示，均未見高高集聚和低低集聚的現(xiàn)象（見表7），高高集聚表示所研究位置大部分被高值包圍，低低集聚表示所研究位置大部分被低值包圍。

表7 2016—2020 年我國辣椒中高不合格風險物合格率局部空間自相關(guān)分析Table 7 Local spatial autocorrelation analysis of qualified rates of high-risk substances in chili pepper in China from 2016 to 2020

2.3.2 抽樣地點 辣椒抽樣地點包括超市、批發(fā)市場、農(nóng)貿(mào)市場、菜市場和其它地方，辣椒不合格情況主要發(fā)生在超市和農(nóng)貿(mào)市場（見圖5），均占35%；其次為批發(fā)市場和菜市場，分別占15%和12.5%。

圖5 2016—2020 年中國辣椒抽樣檢測不合格產(chǎn)品抽樣地點類型情況Fig.5 The situation of sampling site types for unqualified products in chili pepper sampling test from 2016 to 2020

3 討論與結(jié)論

本研究中，辣椒中的高風險物質(zhì)包括鎘、硫丹、克百威、鉛、鉻和久效磷。有研究對鎘生態(tài)風險進行初步評價，加之辣椒對鎘的富集能力很強[18]，認為鎘在辣椒中屬于風險高的物質(zhì)[19]，此結(jié)果與本文研究結(jié)果是相符的。胡毅等[20]對辣椒中農(nóng)藥殘留進行風險排序，農(nóng)藥殘留中硫丹是高風險，與本研究結(jié)果相符，說明本研究的分級模型有一定的可信度。據(jù)本文研究結(jié)果，對辣椒中的重金屬應(yīng)關(guān)注鎘、鉛、鉻和砷4 種風險物質(zhì)。目前，我國辣椒中的殘留農(nóng)藥主要包括有機氯類農(nóng)藥、有機磷類農(nóng)藥、氨基甲酸酯類農(nóng)藥和擬除蟲菊酯類農(nóng)藥[21]，其中有機氯類農(nóng)藥和有機磷類農(nóng)藥大部分被禁用，然而，在現(xiàn)實情況下被禁用的農(nóng)藥仍有檢出。結(jié)合本研究結(jié)果，建議關(guān)注硫丹、克百威、久效磷、氧樂果、噠螨靈、烯酰嗎啉、百菌清、硫線磷、滴滴涕、氟氰戊菊酯、咪鮮胺、氟酰脲、內(nèi)吸磷和增效醚的風險。

對辣椒中不合格風險物進行時間分析，辣椒中重金屬不合格情況每年都會發(fā)生，其中以鎘不合格為主，其次是鉛。辣椒對重金屬的富集能力較強，以鎘富集能力最強[22]。辣椒中的鎘主要來源于土壤，土壤中的鎘來源復(fù)雜，包括在種植過程中使用帶金屬鎘農(nóng)藥和化肥，比如磷肥，生產(chǎn)磷肥的磷礦石中含有重金屬鉻[23]，被鎘污染的大氣隨雨水沉降至土壤中，使用廢水灌溉等途徑。鎘具有生物蓄積性強、毒性持久等特點，攝入過量的鎘會危害生物體，甚至引起生物體致畸、致癌、致突變[24]。2016—2019 年，鎘的不合格率呈上升趨勢；2016—2020 年，重金屬以鎘不合格為主，降低辣椒中鎘不合格率顯得尤其重要。在辣椒種植過程中可以通過調(diào)節(jié)土壤pH 值、土壤陽離子交換量、有機質(zhì)含量、CaCO3含量、質(zhì)地等因素來降低鎘活性，從而抑制其從土壤轉(zhuǎn)移到辣椒作物中，還可通過噴施硒、磷、鋅等物質(zhì)抑制辣椒對鎘的吸收或轉(zhuǎn)移[25]，合理施用磷肥；2016—2020 年鉛的不合格情況偶有發(fā)生，人體攝入過量的鉛會影響造血、免疫和神經(jīng)等系統(tǒng)[26]。辣椒中的鉛來源包括使用含鉛農(nóng)藥和化肥導(dǎo)致土壤中的鉛蓄積，含鉛大氣沉降至土壤中導(dǎo)致鉛遷移至辣椒中[27]。降低鉛不合格率可通過降低鉛排放量實現(xiàn)[28]，同時要遵守國家要求禁止施用含鉛農(nóng)藥[29]，以保障辣椒的安全生產(chǎn)。

2019 年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布《禁限用農(nóng)藥名錄》[29]，含禁用農(nóng)藥46 種，部分范圍禁止使用的農(nóng)藥涉及辣椒的有17 種。每年都有辣椒農(nóng)藥超標情況，結(jié)合本研究結(jié)果得出其原因包括：1）施藥人員誤用國家禁止在辣椒中使用的高殘留農(nóng)藥，包括克百威、硫丹、氯唑磷、氧樂果和水胺硫磷等；2）施藥人員對農(nóng)藥知識缺乏，尤其農(nóng)藥用藥間隔規(guī)律和殘留量知識的缺乏，造成不能正確控制農(nóng)藥用量，致可使用的農(nóng)藥超標[30]；3）手動噴灑農(nóng)藥是農(nóng)民種植辣椒過程中最主要的施藥方式，這種施藥方式導(dǎo)致“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象嚴重，無法正確把握農(nóng)藥的使用量，進而導(dǎo)致辣椒種植過程農(nóng)藥超標；4）高毒、高殘留農(nóng)藥因成本低廉常作為生產(chǎn)商首選，而高毒、高殘留的農(nóng)藥易導(dǎo)致辣椒中農(nóng)藥超標；5）政府監(jiān)管懲罰力度不夠，監(jiān)管體系不全面，多個政府部門管理，各部門標準不一，導(dǎo)致管理混亂，效率低下[31]。為降低辣椒中農(nóng)藥超標現(xiàn)象，在辣椒種植過程中可選擇風送式靜電噴霧技術(shù)等先進技術(shù)作為農(nóng)藥的施藥方式。企業(yè)或政府可舉辦農(nóng)藥相關(guān)專業(yè)知識的培訓(xùn)，以提高農(nóng)民農(nóng)藥施用的知識，引導(dǎo)其選擇低毒、低殘留、易降解的農(nóng)藥，督導(dǎo)其杜絕使用克百威、硫丹、氯唑磷、氧樂果和水胺硫磷等國家禁止使用的農(nóng)藥，同時在施藥過程中注意丙溴磷、多菌靈、氟蟲腈和咪鮮胺等農(nóng)藥的施用量。統(tǒng)一的管理標準和完善的監(jiān)管制度是保障辣椒質(zhì)量安全的基石，政府需加強這方面的統(tǒng)籌，同時加大對違規(guī)相關(guān)人員的處罰力度[32]。

從空間上分析辣椒不合格率結(jié)果，全國需重點關(guān)注流入湖北、西藏、山東和上海4 個地區(qū)的辣椒質(zhì)量安全。抽樣場所需要重點關(guān)注超市和農(nóng)貿(mào)市場辣椒質(zhì)量的安全情況。因本研究數(shù)據(jù)來自市場監(jiān)管部門，該部門主要對流通環(huán)節(jié)食品進行監(jiān)督抽檢，抽檢數(shù)據(jù)涉及生產(chǎn)環(huán)節(jié)較少，故未將生產(chǎn)環(huán)節(jié)納入對比研究。

辣椒風險在各生產(chǎn)流通環(huán)節(jié)都存在，而每個風險的等級不同，可借助國家每年抽樣檢測數(shù)據(jù)來計算辣椒風險物風險值，利用二八原則確定辣椒風險的風險等級，制定每年風險分級表。根據(jù)分級表抓住下年度監(jiān)管工作的重點，進行更高效、更有針對性的管理。企業(yè)也可通過辣椒危害物風險分級結(jié)果，高效管理，確保辣椒產(chǎn)品質(zhì)量安全。

本研究依據(jù)2016—2020 年市場監(jiān)管部門辣椒監(jiān)督抽檢數(shù)據(jù)進行風險分級，缺乏生產(chǎn)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，未形成原料、生產(chǎn)、流通到餐飲環(huán)節(jié)全產(chǎn)業(yè)鏈條的分析結(jié)果。在今后的研究中，應(yīng)整合農(nóng)業(yè)、衛(wèi)生、海關(guān)等政府部門監(jiān)督抽檢的數(shù)據(jù)，加強全產(chǎn)業(yè)鏈條的風險分級研究。需要特別說明的是，本研究主要利用不合格率、檢出率、嚴重程度和合格程度進行風險評價，存在一定的局限性。風險分級還應(yīng)考慮其它靜態(tài)、動態(tài)的指標[15]，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，集成風險分級涉及的時間、空間、主體的數(shù)據(jù)，加強數(shù)據(jù)的開放共享和分析應(yīng)用，提高食品安全分級管理的靶向性和時效性[15]。