食品中重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)評估及其檢測技術(shù)

摘 要：隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，食品中重金屬污染問題引起了廣泛關(guān)注。重金屬污染物不僅影響食品安全，也對公眾健康構(gòu)成了潛在威脅。通過對食品樣品中的重金屬含量進(jìn)行檢測和分析，可以明確重金屬對人體健康的潛在風(fēng)險(xiǎn)。對食品中的重金屬污染進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估，對于保障食品安全、維護(hù)公眾健康具有重要意義，不僅能夠幫助政府和相關(guān)部門制定更加有效的食品安全標(biāo)準(zhǔn)和管理措施，還能提高公眾對食品安全的認(rèn)知，從而采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施，減少重金屬暴露風(fēng)險(xiǎn)。本文論述了各種檢測技術(shù)的效率和準(zhǔn)確性，并提出了降低安全風(fēng)險(xiǎn)的建議，旨在為食品安全監(jiān)管提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：重金屬污染；食品安全；風(fēng)險(xiǎn)評估；檢測技術(shù)

Risk Assessment and Detection Techniques for Heavy Metal Pollution in Food

QIN Jingbo1， MIAO Chunyu2

（1.Standard Sci-Tech Innovation （Qingdao） Pharmaceutical Technology Co.， Ltd.， Qingdao 266000， China;

2.Qingdao HR-QAU Inspection Co.， Ltd.， Qingdao 266000， China）

Abstract： With the acceleration of industrialization and the increasing severity of environmental pollution， the problem of heavy metal pollution in food has attracted widespread attention. Heavy metal pollutants not only affect food safety， but also pose a potential threat to public health. By detecting and analyzing the heavy metal content in food samples， the potential risks of heavy metals to human health can be identified. Risk assessment of heavy metal pollution in food is of great significance for ensuring food safety and maintaining public health. It can not only help the government and relevant departments formulate more effective food safety standards and management measures， but also enhance public awareness of food safety， so as to take appropriate preventive measures and reduce the risk of heavy metal exposure. This article discusses the efficiency and accuracy of various detection technologies， and proposes suggestions to reduce safety risks， aiming to provide scientific basis and technical support for food safety supervision.

Keywords： heavy metal pollution; food safety; risk assessment; detection technology

重金屬由于其持久性、生物富集性和潛在的毒性，已成為全球性的環(huán)境污染問題。食品作為人們直接攝入的物質(zhì)，其安全性對公眾健康至關(guān)重要。食品中的重金屬污染不僅來源于環(huán)境本身，如土壤、水體和空氣，還可能來源于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中使用的農(nóng)藥和肥料、食品加工和包裝過程中的污染，以及儲存和運(yùn)輸過程中的交叉污染。隨著社會對食品安全問題的重視，食品中的重金屬污染問題引起了政府、研究機(jī)構(gòu)和公眾的廣泛關(guān)注。重金屬如鉛、汞、鎘和砷等，即便是極低濃度的長期攝入也可能對人體健康造成嚴(yán)重危害，包括神經(jīng)系統(tǒng)損害、腎功能損害、生殖系統(tǒng)問題以及增加患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)等[1]。因此，對食品中的重金屬污染進(jìn)行科學(xué)、準(zhǔn)確的風(fēng)險(xiǎn)評估，以及開發(fā)高效、靈敏的檢測技術(shù)，對保障食品安全、維護(hù)公眾健康具有重要意義。

1 重金屬污染對人體健康的影響

重金屬污染直接威脅到人們的身體健康與生活質(zhì)量。隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，重金屬通過各種渠道進(jìn)入環(huán)境，最終積累在食品中，通過食物鏈影響人們的身體健康。重金屬元素包括鉛、汞、鎘和砷等，它們在自然界中的分布相對廣泛，但在人體內(nèi)高濃度積累會導(dǎo)致嚴(yán)重的健康問題。鉛暴露對兒童尤為危險(xiǎn)，可能導(dǎo)致發(fā)育遲緩、學(xué)習(xí)障礙甚至智力下降。汞，特別是甲基汞，可以損害神經(jīng)系統(tǒng)，影響大腦發(fā)育，對孕婦和兒童影響較大。鎘的積累會損害腎臟功能，長期暴露還可能引起骨質(zhì)疏松。砷的攝入與多種皮膚問題、心血管疾病甚至癌癥有關(guān)。隨著人們對食品安全的關(guān)注日益增加，對食品中重金屬污染的監(jiān)測和評估技術(shù)的需求也隨之上升，這既是保護(hù)人們身體健康的需要，也是推動環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容[2]。

2 食品中重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)評估方法

2.1 風(fēng)險(xiǎn)評估的基本原理

風(fēng)險(xiǎn)評估作為一種科學(xué)方法，旨在量化和描述某一風(fēng)險(xiǎn)因素對公眾健康可能造成的負(fù)面影響。針對食品中的重金屬污染，這一過程涉及幾個關(guān)鍵步驟：識別存在于食品中的重金屬污染物、評估這些污染物對人體健康的潛在危害，以及估計(jì)人群暴露于這些污染物的程度。在進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估時，通常會收集和分析數(shù)據(jù)，以確定某種重金屬在特定食品中的存在程度及其變化范圍。然后評估污染物進(jìn)入人體后可能導(dǎo)致的健康效應(yīng)，深入理解這些物質(zhì)如何在體內(nèi)分布、代謝和排出，以及它們?nèi)绾斡绊懭梭w的生物過程。

風(fēng)險(xiǎn)評估的最終目標(biāo)是為政策制定者提供科學(xué)依據(jù)，幫助他們制定控制或減少食品中重金屬污染的策略和措施，從而確保公眾健康[3]。通過風(fēng)險(xiǎn)評估，可以確定哪些重金屬污染物是優(yōu)先控制的目標(biāo)，以及需要采取哪些預(yù)防措施來減輕這些污染物對人體健康的潛在影響。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)評估的意義

（1）風(fēng)險(xiǎn)評估為公共衛(wèi)生政策的制定和管理措施的優(yōu)化提供了科學(xué)依據(jù)。通過對重金屬污染的系統(tǒng)分析，政策制定者可以更加精確地識別公共衛(wèi)生的優(yōu)先領(lǐng)域。這有助于目標(biāo)化地分配資源，制定針對性的干預(yù)措施以及有效地立法和制定規(guī)則，確保食品安全，保護(hù)消費(fèi)者免受潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)。

（2）風(fēng)險(xiǎn)評估強(qiáng)調(diào)了基于證據(jù)的決策過程。在風(fēng)險(xiǎn)管理中，決策的每一步都應(yīng)建立在可靠的數(shù)據(jù)和科學(xué)分析之上。通過對食品中重金屬污染的定量分析，風(fēng)險(xiǎn)評估能夠揭示不同污染物的危害，識別最脆弱的人群，以及估算在不同管理策略下健康風(fēng)險(xiǎn)的潛在變化。這種方法有助于確保決策過程既透明又有責(zé)任感，同時提高了公眾對食品安全政策的信任和接受度。

（3）風(fēng)險(xiǎn)評估在食品安全領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用不僅能夠識別和管理潛在風(fēng)險(xiǎn)，還具有推動國家食品安全風(fēng)險(xiǎn)評估科學(xué)體系建立的重要作用。通過系統(tǒng)地分析和評估食品中的重金屬污染等風(fēng)險(xiǎn)，可以為相關(guān)政策的制定和實(shí)施提供科學(xué)、量化的依據(jù)。這一過程鼓勵了從政策制定者到科學(xué)研究人員，再到食品生產(chǎn)和加工業(yè)者之間的跨學(xué)科合作，確保了食品安全管理措施的有效性和適宜性。隨著風(fēng)險(xiǎn)評估方法的不斷發(fā)展和完善，可以促進(jìn)食品安全領(lǐng)域內(nèi)最新科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)進(jìn)步的應(yīng)用，推動食品安全管理向更加科學(xué)化、精準(zhǔn)化的方向發(fā)展。這種科學(xué)體系的建立還有助于提高公眾對食品安全問題的認(rèn)識和理解，增強(qiáng)消費(fèi)者對食品安全體系的信心。

3 食品中重金屬污染的檢測技術(shù)

3.1 原子吸收光譜法

原子吸收光譜法（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS）是檢測食品中重金屬污染的常用技術(shù)，它依靠測量樣品中的元素在特定波長下吸收光的能力進(jìn)行定量分析。AAS技術(shù)特別適用于鉛、鎘、汞等重金屬的測定。檢測過程中，樣品被引入一個高溫火焰或石墨爐中，使樣品中的金屬元素蒸發(fā)并形成原子蒸氣。這些原子蒸氣通過特定波長的光時，部分光被原子吸收，光的吸收量與樣品中元素的濃度成正比。通過比較樣品光的吸收強(qiáng)度與已知濃度標(biāo)準(zhǔn)樣品的吸收強(qiáng)度，可以準(zhǔn)確地測定樣品中的重金屬含量。

AAS具有高度的特異性和靈敏度，已成為檢測低至微克每升（μg·L-1）水平的重金屬的理想選擇。此外，這種方法操作相對簡單，分析速度快，適合批量樣品的快速分析。但AAS對樣品的前處理要求較高，需要將樣品中的金屬元素完全轉(zhuǎn)化為適合測量的形態(tài)，可能會涉及復(fù)雜樣品的消解過程；AAS在測量單一元素時非常準(zhǔn)確，但在同時測定多種元素方面具有一定的局限性。盡管如此，原子吸收光譜法因其在重金屬檢測中的高準(zhǔn)確度和可靠性已廣泛應(yīng)用于食品安全檢測領(lǐng)域。

3.2 電感耦合等離子體質(zhì)譜法

電感耦合等離子體質(zhì)譜法（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS）是一種具有高靈敏度、多元素分析能力的檢測技術(shù)，已廣泛用于食品中微量及痕量重金屬污染的準(zhǔn)確測定。ICP-MS技術(shù)通過生成高溫的等離子體來電離樣品中的元素，并利用質(zhì)譜儀對這些電離后的元素離子進(jìn)行質(zhì)量分析。等離子體的高溫環(huán)境確保了幾乎所有元素都能被有效電離，從而允許對樣品中的多種金屬元素進(jìn)行同時檢測。

ICP-MS的主要優(yōu)勢在于其出色的靈敏度和極高的檢測速度，能夠在極低的濃度級別（達(dá)到百萬億分之一）檢測金屬元素，已成為研究和監(jiān)測環(huán)境樣品、食品以及其他復(fù)雜基質(zhì)中痕量和超痕量元素的強(qiáng)有力工具。此外，ICP-MS能夠提供關(guān)于樣品中元素同位素的信息，這對于某些應(yīng)用來說是非常有價值的，如用于食品來源的追溯、污染的來源分析以及食品中添加劑的鑒定等。盡管ICP-MS在操作上要求較高，包括復(fù)雜的樣品準(zhǔn)備和昂貴的設(shè)備維護(hù)成本，但其在食品安全檢測中提供的高精確性和靈敏度使其成為一個不可或缺的工具。通過這種技術(shù)，能夠更好地評估食品中重金屬的安全性，從而確保消費(fèi)者安全。

3.3 X射線熒光光譜分析技術(shù)

X射線熒光光譜（X-Ray Fluorescence，XRF）分析技術(shù)能夠非破壞性地分析食品樣品中的重金屬含量。該技術(shù)基于物質(zhì)被X射線輻射激發(fā)時，原子內(nèi)部電子會被激發(fā)到更高能級，激發(fā)態(tài)電子返回到低能態(tài)時會發(fā)出特有能量的X射線熒光。這些熒光的能量特征和強(qiáng)度可以用來確定樣品中元素的種類和含量。XRF技術(shù)因其快速、無須復(fù)雜樣品前處理的特點(diǎn)而在食品安全檢測領(lǐng)域中得到應(yīng)用。使用XRF進(jìn)行食品中重金屬檢測的顯著優(yōu)勢之一是其非破壞性，能夠保證樣品的完整性。此外，XRF可以實(shí)現(xiàn)對食品樣品的快速篩查，已成為食品安全監(jiān)管中快速響應(yīng)的有效工具。它能夠在短時間內(nèi)分析大量樣品，提供即時的檢測結(jié)果[4]。

雖然XRF在多元素分析和操作便利性方面表現(xiàn)出色，但其在檢測低濃度元素時的靈敏度可能低于其他技術(shù)，如ICP-MS。因此，XRF更適用于初步篩查和高濃度元素的檢測。此外，對于某些元素，可能需要特定的校正曲線和標(biāo)準(zhǔn)，以確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。盡管存在這些限制，XRF分析技術(shù)仍然是食品安全檢測中的一個重要工具，特別是在需要快速分析大量樣品以進(jìn)行初步篩查時。通過建立全面的食品安全監(jiān)測體系，同時聯(lián)合XRF和其他更高靈敏度的分析技術(shù)，能夠有效保障公眾健康。

3.4 電化學(xué)方法

電化學(xué)方法具有操作簡便、成本低廉、高效等優(yōu)點(diǎn)，在食品中重金屬污染的檢測領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。電化學(xué)方法依賴于重金屬離子在電化學(xué)反應(yīng)中的行為，通過測量電流、電壓或電阻的變化來定性和定量地分析食品樣品中的重金屬含量。在電化學(xué)分析中，當(dāng)重金屬離子在電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)時，會引起電流的變化，這種變化與重金屬的濃度密切相關(guān)，可實(shí)現(xiàn)對重金屬的有效檢測。電化學(xué)檢測技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是其對低濃度污染物的高靈敏度，已成為跟蹤食品中痕量重金屬污染的理想選擇。此外，電化學(xué)方法通常不需要復(fù)雜的樣品預(yù)處理或昂貴的設(shè)備，降低了分析成本，使得食品的現(xiàn)場快速檢測成為可能[5]。

例如，使用電化學(xué)方法檢測食品樣品中鉛的含量時，可以利用差分脈沖陽極溶出伏安法（Anodic Stripping Voltammetry，DPASV）進(jìn)行檢測。將含有待測樣品的溶液放置在含有工作電極（如鉛膜覆蓋的玻碳電極）、參比電極和輔助電極的電化學(xué)池，通過施加一個適當(dāng)?shù)呢?fù)電位（如-1.2 V相對于飽和甘汞電極），使溶液中的Pb2+在工作電極上還原成金屬Pb。這一過程可以表示為

Pb2++2e-→Pb

隨后，電位逐漸變化，使得電極表面的金屬Pb再次氧化成Pb2+，釋放電子。氧化過程導(dǎo)致產(chǎn)生電流，可以通過差分脈沖伏安法進(jìn)行測量。鉛的再氧化過程可以表示為

Pb→Pb2++2e-

通過測量氧化過程中產(chǎn)生的電流峰，可以定量分析樣品中鉛的含量。電流峰的大小與樣品中鉛的濃度成正比，通過與已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品比較，可以精確地測定出未知樣品中鉛的含量。

盡管電化學(xué)方法在食品中重金屬污染檢測中具有明顯的優(yōu)勢，但它們也面臨一些挑戰(zhàn)，如電極污染、信號干擾以及在復(fù)雜食品基質(zhì)中的應(yīng)用等。因此，持續(xù)的研究和技術(shù)創(chuàng)新是確保這些方法在實(shí)際應(yīng)用中的有效性和可靠性的關(guān)鍵。通過不斷優(yōu)化電化學(xué)傳感器的設(shè)計(jì)和性能，電化學(xué)方法有望在食品安全領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用，為保護(hù)公眾健康提供有力的技術(shù)支持。

4 結(jié)語

食品中重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)評估及其檢測技術(shù)是確保公眾健康安全的重要環(huán)節(jié)。通過精確的檢測技術(shù)能夠定量分析食品中的重金屬含量，從而評估其對人體健康的潛在風(fēng)險(xiǎn)。風(fēng)險(xiǎn)評估的意義不僅在于識別和量化風(fēng)險(xiǎn)，還在于提供科學(xué)依據(jù)來指導(dǎo)風(fēng)險(xiǎn)管理和政策制定，確保食品安全法規(guī)的有效性和適應(yīng)性。通過風(fēng)險(xiǎn)評估，可以推動我國食品安全風(fēng)險(xiǎn)評估的科學(xué)體系的建立和完善，提高食品安全管理的科學(xué)性、精確性和前瞻性。

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作者簡介：秦敬波（1984—），男，山東菏澤人，本科，工程師。研究方向：食品檢測技術(shù)、食品安全風(fēng)險(xiǎn)控制。