農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染與安全性

朱智偉

(中國水稻研究所，浙江杭州 310006)

農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染與安全性

朱智偉

(中國水稻研究所，浙江杭州 310006)

重金屬是農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全主要風險因子之一，受到廣泛的關注．對重金屬毒性與控制、主要污染源進行客觀描述，分析了重金屬污染下農(nóng)產(chǎn)品的生物效應．

農(nóng)產(chǎn)品;重金屬;食品安全

重金屬是相對密度在5以上的金屬，天然金屬元素有54種的相對密度都大于5，其中有的屬于稀土金屬，有的劃歸了難熔金屬，最終在工業(yè)上真正劃入重金屬的為銅、鉛、鋅、錫、鎳、鈷、銻、汞、鎘和鉍等10種金屬元素．

金屬元素廣泛存在于自然界，是生命活動的基礎，作為酶的核心，對生理活動起到調(diào)節(jié)作用．農(nóng)產(chǎn)品是生命體或其中的一部分，也必須有金屬元素來維系生命活動．重金屬微量或痕量存在對人體機體功能有調(diào)節(jié)作用或無害的，但過量會產(chǎn)生危害．根據(jù)環(huán)境中重金屬的含量和農(nóng)產(chǎn)品對重金屬的吸收能力，通過風險評估，國家將鉛、鎘、汞、砷、鉻、鋁、硒和稀土納入食品污染物管理，并制定了相應的限量要求［1］;國際食品法典委員會(CAC)將鉛、鎘、砷、汞、甲基汞、錫等納入食品污染物管理．

由于重金屬在自然界廣泛存在，人類對自然資源利用的加劇，工業(yè)發(fā)展初期低成本、低利用的粗放型資本積累模式生產(chǎn)，加劇了重金屬對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的污染．《2011中國環(huán)境狀況公報》指出“隨著農(nóng)村經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化、城鄉(xiāng)一體化進程的不斷加快，農(nóng)村和農(nóng)業(yè)污染物排放量大，農(nóng)村環(huán)境形勢嚴峻．突出表現(xiàn)為部分地區(qū)農(nóng)村生活污染加劇，畜禽養(yǎng)殖污染嚴重，工業(yè)和城市污染向農(nóng)村轉移．”因此，農(nóng)業(yè)環(huán)境污染帶來的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題一直受到高度關注．

1 重金屬的毒性

人體含有60多種元素，除鈉、鉀外，多數(shù)金屬為微量元素，在人體內(nèi)的含量真是微乎其微，如鋅含量為33 mg/kg，鐵為60 mg/kg．根據(jù)科學研究，到目前為止，已被確認與人體健康和生命有關的必需微量元素有18種，即有鐵、銅、鋅、鈷、錳、鉻、硒、碘、鎳、氟、鉬、釩、錫、硅、鍶、硼、銣、砷等．其中，銅、鋅、錫、鎳、鈷為重金屬，硒和砷被國家納入環(huán)境污染物，因此，要辨證地看待重金屬的毒性．

1.1 砷的毒性及控制

砷俗稱砒霜有劇毒，對人有治療哮喘、惡瘡、頑癬等作用，對畜禽有抗病和加速生長的作用［2］．砷的形態(tài)有多種，主要砷化合物的半致死量 LD50(mg/kg)分別為亞砷酸鹽，14;砷酸鹽，20;三氧化二砷，34.5;一甲基砷酸(MMA)，700 ～1 800;二甲基砷酸(DMA)，700 ～2 600;砷膽堿(AsC)，6 500;砷甜菜堿(AsB)，大于10 000．老鼠LD50(mg/kg)毒性分類為:≤1，極性毒;1～50，高毒;50～500，中等毒;500～5 000，輕毒性;5 000～15 000，幾乎無毒;＞15 000，無害．AsC和AsB被認為無毒的［3］．CAC對無機砷進行風險評估，得出人體周最大允許攝入量(PTWI)為0.015 mg/kg體重．根據(jù)食品不同特性，我國規(guī)定無機砷在0.05～1.5 mg/kg，總砷在0.1～1.0 mg/kg;CAC規(guī)定在0.01～0.5 mg/kg(CAC，CODEXSTAN193，CODEXGENERAL STANDARD FOR CONTAMINANTS AND TOXINS IN FOOD AND FEED．Adopted 1995．Revised 1997，2006，2008，2009．Amended 2010．)．

1.2 鎘的毒性及控制

鎘是有害元素，主要鎘化合物對小鼠的LD50(mg/kg)分別為:氧化鎘，72;硫酸鎘，88;氯化鎘，150;硝酸鎘，100;硫化鎘，1 160;硒磺酸鎘，2 425．鎘化合物屬中等毒性，CAC對鎘進行風險評估，得出PTWI為0.007 mg/kg體重．根據(jù)食品不同特性，我國規(guī)定鎘限量在0.05～1.0 mg/kg;CAC規(guī)定在0.003 ～2 mg/kg．

1.3 鉛的毒性及控制

鉛是有害元素，主要鉛化合物對大鼠的LD50(mg/kg)分別為:三乙基鉛，11;四乙基鉛，15;三甲基鉛，26;醋酸鉛，130;一氧化鉛，450．鉛化合物屬高毒至中等毒性，CAC對鉛進行風險評估，得出PTWI為0.025 mg/kg體重．根據(jù)食品不同特性，我國規(guī)定鉛限量在0.05～5.0 mg/kg;CAC規(guī)定在0.01 ～2 mg/kg．

1.4 汞的毒性及控制

汞是非人體必須的元素，痕量對人體細胞有改進作用，可促進肝細胞生長，對皮膚也有改善作用．主要鉛化合物對小鼠的LD50(mg/kg)分別為:氯化汞，6;苯基汞鹽，13.2;乙酸汞，23.9;氯化甲基汞，38.5;硫酸汞，40;氯化亞汞，210．汞化合物為高毒至中等毒性，CAC對鉛進行風險評估，得出PTWI為0.005 mg/kg體重．根據(jù)食品不同特性，我國規(guī)定總汞限量在0.01～0.05 mg/kg，甲基汞在0.5～1.0 mg/kg;CAC規(guī)定在0.001～0.1 mg/kg．

1.5 硒的毒性和控制

硒是人體的必須元素，缺硒會直接導致人體免疫能力下降，臨床醫(yī)學證明，人類的40多種疾病都與人體缺硒有關，如癌癥、心血管病、肝病、白內(nèi)障、胰臟疾病、糖尿病、生殖系統(tǒng)疾病等．主要硒化合物對小鼠的LD50(mgSe/kg)分別為:硒酸鈉，15;酵母硒，37．硒化合物屬高毒性．根據(jù)食品不同特性，我國規(guī)定硒限量在0.03～3.0 mg/kg．由于硒是人體必需元素，CAC未將其列入污染物控制，正在修訂的國家標準，擬將硒轉入營養(yǎng)強化劑管理．

2 農(nóng)產(chǎn)品中重金屬的主要污染源

從農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)境看，農(nóng)產(chǎn)品中重金屬污染源主要來自于自然環(huán)境、工礦釋放、投入品使用．

2.1 自然環(huán)境

所有的農(nóng)業(yè)土壤均是由礦物質(zhì)和一定的有機質(zhì)組成的，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的第一階段，植物依賴于這一環(huán)境，土壤重金屬本底是農(nóng)產(chǎn)品重金屬的主要來源．我國金屬礦產(chǎn)資源品種齊全，儲量豐富，分布廣泛．已探明儲量的礦產(chǎn)有54種．資源比較豐富的有，如汞、稀土、鉛等．鎘的豐度不高，但它與很多礦伴生，在我國分布很廣．自然界通過物種適應性選擇，保留下來的具有抗重金屬的能力，因此，土壤本底值高會使農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量偏高，不會出現(xiàn)嚴重超標現(xiàn)象．

2.2 工礦釋放

礦產(chǎn)開采，礦藏暴露使得伴生的重金屬擴散．礦石選冶，廢去的低品位礦渣以及產(chǎn)生的粉塵，往往帶有較高濃度的重金屬，對周邊地區(qū)形成污染帶．因此，多數(shù)金屬礦山，特別是露天開采礦山普遍存在重金屬污染問題［4］．礦業(yè)廢棄地尤其是有色金屬礦業(yè)廢棄地一般都含有大量的重金屬，其中以尾礦和廢棄的低品位礦石的重金屬含量最高［5］．礦業(yè)主要在山區(qū)，生態(tài)條件差，種養(yǎng)殖農(nóng)產(chǎn)品較難，對農(nóng)產(chǎn)品的重金屬污染影響不大，但洗礦水和雨水控制不好，對河流周邊的農(nóng)產(chǎn)品有一定的影響．

此外，煤電廠、陶瓷廠、磚瓦廠、土法冶煉廠等產(chǎn)生粉塵，電鍍廠、電池廠、電子產(chǎn)品回收處理廠產(chǎn)生的廢水，都含有較高濃度的重金屬，未經(jīng)處理直接排放對周邊農(nóng)產(chǎn)品的重金屬污染有較大的影響，甚至會出現(xiàn)嚴重超標現(xiàn)象．

2.3 投入品使用

農(nóng)業(yè)使用的肥料、飼料、農(nóng)獸藥等投入品也含有一定量的重金屬．來源于礦產(chǎn)的磷肥和鉀肥，會伴有鎘、鉛、砷等，根據(jù)《湖南省洞庭湖區(qū)生態(tài)地球化學調(diào)查評估報告》中對寧鄉(xiāng)等6個研究區(qū)的鎘輸入土壤的途徑分析:來自灌溉水的鎘輸入約為每畝0.013 g，而來自磷肥的為每畝0.11 g．適量的重金屬元素會提高畜禽抗病和肉品質(zhì)量，在飼料中添加銅、鉻、鋅、砷等的制劑在世界各國較為普遍，這帶來了畜禽產(chǎn)品重金屬污染以及畜禽糞便對農(nóng)田生產(chǎn)環(huán)境的重金屬污染．農(nóng)藥中也有一些重金屬制劑如甲基硫砷、波爾多液等．農(nóng)業(yè)投入品使用必須按程序獲批，經(jīng)過田間試驗，正常使用是不會帶來污染問題的．在目前農(nóng)業(yè)從業(yè)人員素質(zhì)下，仍有潛在風險，因此，20世紀70年代我國就禁用了有機汞，目前也禁用砷、鉛類農(nóng)藥(中華人民共和國農(nóng)業(yè)部公告第199號，2002-06-05．)，獸藥禁用了汞制劑(中華人民共和國農(nóng)業(yè)部公告第193號，2002-04-09．)．

3 重金屬污染中農(nóng)產(chǎn)品的安全性

導致人體中毒的安全事件，主要發(fā)生在礦廠及周邊，由吸入粉塵或飲用水污染所致．日本富山縣“痛痛病”主要是河流鎘污染引起．農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染對人體的安全性，目前尚未有定論．通過食物攝入重金屬一般是慢性中毒，從流行性病學角度，目前尚未有重金屬中毒的地方?。畯亩纠韺W角度，所有毒理試驗均用重金屬的化合物，沒有重金屬在生物體結合體的毒理試驗數(shù)據(jù)，相對接近的砷膽堿和砷甜菜堿幾乎無毒．因此，在農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染安全性問題研究上，應考慮“預警作用”、“沙濾效應”和“生物飽和度”．

預警作用:農(nóng)產(chǎn)品也是生物體，雖然不同農(nóng)產(chǎn)品對重金屬的耐受性不一樣，但不是無限的．在人類食物鏈中農(nóng)產(chǎn)品位于前端，比人更近一步接觸重金屬．如日本富山縣“痛痛病”事件中，首先發(fā)現(xiàn)水稻生長異常，廣西龍江鎘污染導致大批魚死亡．

沙濾效應:從生物的本能來看，對外界的刺激都有應急反應機能．就動物而言，主要通過排泄和組織蓄積來減少重金屬對自身的傷害，一般情況下動物的肝、腎、肺和骨頭重金屬含量較高，而主要食用的肌肉部分相對較低．就植物而言，主要通過根系吸收植株體內(nèi)，因此，具有吸收能力是前提．植物會按生理需求，科學合理在組織中分布．如水稻從根部吸收鎘并輸送到各組織器官，過量的鎘將以無機鎘形式沉積在細胞壁上，一般根系的鎘含量是莖干的100倍、籽粒的1 000倍［6］．生物對重金屬的沙濾效應大大減少了農(nóng)產(chǎn)品主要食用部分的污染風險．

生物飽和度:重金屬含量較高的生物，必有一種或多種物質(zhì)來控制重金屬，保障自己的生存，當超過這些物質(zhì)的控制能力時，生物生長出現(xiàn)異常，人類食用也會出現(xiàn)中毒現(xiàn)象．從目前研究看，鎘在植物體內(nèi)主要以谷甘光肽集合物形式傳輸，含硫蛋白高的農(nóng)產(chǎn)品鎘含量偏高．香菇、姬松茸鎘含量較高，卻都是保健品，具有抗癌作用．

4 結束語

從質(zhì)量安全角度看，農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染尚未上升到危及人體健康程度，與生物物質(zhì)結合的重金屬毒性遠低于重金屬化合物，存在痕量或微量的重金屬對人體無害．從開展研究的角度看，應當從生物的預警作用、沙濾效應和生物飽和度著手，來構建農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的生態(tài)、可持續(xù)生產(chǎn)體系和健康的消費方式．

［1］衛(wèi)生部．GB 2762—2005食品中污染物限量［S］．北京:中國標準出版社，2005．

［2］徐云杰．砷及砷制劑的應用［J］．廣東飼料，2010，19(10):23-24．

［3］張普敦，許國旺，魏復盛．砷形態(tài)分析方法進展［J］．分析化學，2001，29(8):971-977．

［4］王英輝，陳學軍，趙艷林，等．鉛鋅礦區(qū)土壤重金屬污染與優(yōu)勢植物累積特征［J］．中國礦業(yè)大學學報，2007，36(4):487-493．

［5］黃銘洪，駱永明．礦區(qū)土地修復與生態(tài)恢復［J］．土壤學報，2003，40(2):161-167．

［6］劉侯俊，梁吉哲，韓曉日，等．東北地區(qū)不同水稻品種對Cd的累積特性研究［J］．農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2011，30(2):220-227．

(責任編輯:王 寬)

Heavy Metal Contamination in Agricultural Products and Food Safety

ZHU Zhi-wei
(China Natioanl Rice Research Institute，Hangzhou 310006，China)

Heavy metal contamination is a major risk for the food safety of agricultural products．In this paper，Toxity，control，and origin of heavy metal contamination in agricutral products were described，and the biological effects of metal contaminated agricultral products were analyzed．

agricultural products;heavy metal;food safety

TS201.6

A

1671-1513(2012)05-0016-03

2012-09-08

朱智偉，男，研究員，主要從事農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與標準方面的研究．

編者按:與食品中殘留的農(nóng)藥、獸藥等有毒有害化學物質(zhì)帶來的食品安全問題相比，有毒重金屬對人體的傷害更加隱蔽，且進入人體后無法代謝或代謝困難．重金屬對人體造成的影響是緩慢和長期的，對食品中重金屬污染的防治極具重要性．本期專家論壇邀請了3位專家，從重金屬對食品的污染和危害、風險評估、檢測技術等方面進行闡述．希望通過政府監(jiān)管部門和專業(yè)技術機構專家的建議、辦法、策略，能為真正有效地控制食品中重金屬污染問題，確保食品安全提供幫助．