当前环境中重金属污染对食品安全的威胁_论文

食品科学系毕业论文

论文题目：当前环境中重金属污染对食品

安全的威胁

毕业生姓名陈炜强

毕业生学号109550105007

毕业生班别09食品安监（5）班

专业名称食品药品监督管理

所属系食品科学系

指导老师李银花老师

论文提交日期2012年4月29日

当前环境中重金属污染对食品安全的威胁

【摘要】近年来，环境中重金属（类金属）污染造成的食品安全问题逐渐增多。重金属中毒对机体的危害是多系统、多器官、多指征和不可逆的。重金属具有富集性，很难在环境中分解，可以直接威胁人类的健康。重金属的生物系半衰期较长，如人肾皮质镉为10-30年。重金属通过食物链的层层积累富集，必然会对人类的健康和生存构成极大地威胁。在当前环境中重金属污染日益严重的情况下，食品安全必然要面对严峻的考验。

【目的】通过对重金属的认识、重金属对人体的主要危害、当前环境中重金属污染状况、有毒重金属对食品的污染途径以及应对重金属引起食源性疾病的措施等方面的数据和资料收集，从中了解重金属在“重金属——环境——食物——人”中的迁移，以便提高人们的食品安全意识，加强环境保护，维护人体健康。

【方法】数据收集、综合文献

【结果】当前环境中重金属的污染已到了刻不容缓的地步。工业革命以来，人类

过度地掠夺矿产资源，使生态环境遭受严重破坏，逐步积累的污染恶果正进入突

发性、连锁性、区域性爆发的阶段。重金属污染是一场正在发生的灾难，而作为

人类生存的基础——食品，更是首当其冲。

【结论】为了人类的可持续发展，必须对工业生产和人们日常生活所造成的重金

属污染加以控制，对已被污染的环境和生态系统加以修复，加强食品的质量管理，

确保人们的生命财产安全。

【关键词】重金属环境污染食品污染人体健康危害

0. 前言

“民以食为天，食以安为先”。2012年2月1日的广西龙江的镉污染事件，是中国重金属污染事件的又一案例。近年来，仅发生的镉污染事件，就有2005年的广东北江韶关段镉严重超标事件，2006年的湘江湖南株洲段镉污染事故，2009年的湖南省浏阳市镉污染事件。至于其它重金属污染事件，仅“血铅超标”事件，就已涉及陕西、安徽、河南、湖南、福建、广东、四川、湖南、江苏、山东等省。2011年4月，“雀巢”、“喜宝(Hipp)”、“活乐(Holle)”、“欧格妮(O rganix)”等9种知名品牌婴儿辅食被曝含有毒重金属。2011年10月苏泊尔质量门事件。近年来，一系列重金属污染和重金属食品安全事件向人们敲响了警钟，重金属已经日益严重威胁到人们的生存健康。重金属的中毒途径有皮肤、消化道和呼吸道。重金属主要通过空气(呼吸)、水、食物和直接接触体表等各种媒介来进入人体，如通过皮肤进入人体。如果环境没有被严重污染，重金属一般是通过食物和消费品的消费进入人体的。民以食为天，可是现在的“天”破了。重金属从土壤到植物再到动物的转移以及从水到藻类到浮游动物再到鱼类的转移，是人

体暴露于重金属通过食物链的关键部件之一。[1]

1.重金属的概述

重金属原义是指比重（相对纯水密度）大于5的金属，如金(Au)、银(Ag)、汞(Hg)、铜(Cu)、铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)等。对什么是重金属目前尚无严格的定义，化学上根据金属的密度把金属分成重金属和轻金属，常把密度大于4.5g/cm3的金属称为重金属。如：金、银、铜、铅、锌、镍、钴、铬、汞、镉等大约45种。有些重金属通过食物进入人体，干扰人体正常生理功能，危害人体健康，被称为有毒重金属。这类金属元素主要有：汞、镉、铬(Cr)、铅、砷(As)、锌(Zn)、锡(Sn)等。其中，砷本属于非金属元素，但根据其化学性质，又鉴于其毒性，一般将其列在有毒重金属元素中。根据这些重金属元素对人类的危害不同，又将它们区分为中等毒性(Cu、Sn、Zn等)和强毒性元素(Hg、As、Cd、Pb、Cr等)。2.金属元素与人体健康

人的身体是由化学元素组成的，占人体总重量万分之一以下的元素称为微量元素，微量元素又可分为必需微量元素、非必需微量元素和有害微量元素。目前公认的必需微量元素有铁（Fe）、铜、锌、钴、锰、铬、钼、镍、钒、锡、硒、碘、氟，共14种元素。可能必需的微量元素有：锶、铷、砷及硼。那些生物学作用还不明确，又没有发现其明显毒性的元素，称为非必需微量元素。一些重金属元素如镉、汞、铅和非金属砷等是有害微量元素、这些划分是相对的。人体内必需微量元素过量时，也会造成危害。有害微量元素的浓度很低或形成特殊的化学态势时，也不会产生毒性作用。[2]微量元素对于机体正常代谢和生长发育必不可少，也不能被其他任何元素所完全取代。微量元素缺少或过剩，就会破坏机体的生理平衡，人体就会患各种疾病。[3]

3.重金属对人体的危害

重金属对人的危害主要包括：①慢性中毒：重金属污染环境后，由于受到稀释作用，浓度较低，因此主要引起慢性中毒，如汞污染引起的水俣病，镉污染引起的痛痛病等。②致癌作用：金属致癌潜力受其晶体结构、粒子大小、表面电荷的影响，也与其氧化状态，跨膜能力和对DNA的作用有关。③致畸作用：汞和铅均可以引起胎儿畸形。一些动物实验表明，砷、镉、汞、铅、镍等对动物有致畸作用。④对免疫功能的影响：铅、镉可使动物对革兰氏阴性细菌感染的抵抗力降低。⑤变态反应与炎症：镍可引起接触性皮炎、肺炎，五氧化二钒可引起迟发性呼吸器官变态反应，铬可引起眼结膜炎、支气管哮喘、接触性皮炎等。[4,5]

3.1铅：

铅对人体各系统和器官均有一定的毒害作用，包括神经系统、心血管系统、消化系统、生殖系统、泌尿系统、免疫系统、酶系统、骨骼系统等方面。大脑作为铅毒敏感的靶器官之一。幼儿大脑对铅污染更为敏感，严重影响儿童的智力发育和行为。如果长期接触铅不仅会影响儿童的记忆力、语言运动能力和学习能力，甚至能引起永久性、不可逆的脑损伤。大脑内微量的铅蓄积即可引起神经系统的功能障碍，严重时还可引起中枢神经细胞退行性改变，导致脑病。动脉中铅过量经证实可以导致心血管病死亡率增高。贫血和溶血也是铅对心血管系统急性和慢性中毒的重要临床表现。铅对消化道黏膜和胃黏膜有直接的毒性作用。另外，铅对男性的生殖功能有间接影响。此外铅可使血清免疫球蛋白的含量降低，白细胞数减少，白细胞吞噬能力下降，进而减弱机体的免疫能力。铅还会破坏酶系统，加快人体衰老。铅对儿童的生长发育影响极大。儿童体内铅含量水平高会导致身体矮小、体重减轻、胸围减少等症状。[6,7,8,9,10]我国食品重金属残留限量国家标准规定铅含量最高（豆类）为0.8μg/mL，鲜乳为0.05μg/mL。

3.2砷：

砷在环境中由于受到化学作用和微生物作用，大都以无机砷和烷基砷的形态存在。不同形态的砷，其毒性相差很大,如氧化砷是剧毒品，海带中的砷却无毒性。三价砷化合物的毒性大于五价砷化合物，砷化氢和三氧化二砷（俗称砒霜）毒性最大。口服三氧化二砷5-50mg即可中毒，60-100mg即可致死。砷中毒是一个以皮肤损害为主的全身性疾病。可以累及人体的皮肤、呼吸、泌尿、心血管、神经、造血系统等。砷作为类金属，对身体很多长期接触砷，会引起细胞中毒，有时会诱发恶性肿瘤，特别是无机砷是皮肤癌与肺癌的致癌物质。砷还能透过胎盘损害胎儿。生产过程和环境污染导致的急性砷中毒较为罕见，而生活性急性砷中毒较常见，如误食砷污染的食品、误饮砷污染的饮料或误服含砷农药等引起的急性砷中毒。[2,4,11]我国食品重金属残留限量国家标准规定，砷含量最高（粮食）为0.7mg/kg，鲜乳为0.2μg/mL。

3.3汞：

汞是全身性读物，除中枢神经系统、肾脏及口腔病变外，通过对动物实验或接触人群的调查所观察到的变化有生殖功能异常、汞毒性皮炎、汞毒性免疫系统功能障碍等。液体汞（指纯汞）在胃肠道不易吸收，一般未见引起中毒。同时无机汞不易被吸收，一般不易造成肝、肾的损害。在短期内摄入大量无机汞盐或误食含汞物质可引起急性汞中毒。有机汞中的苯基汞和烷氧基汞，在体内易降解为汞离子，其毒理作用类似于无机汞化合物。而烷基汞，如甲基汞、乙基汞、丙基汞等则属高神经毒物质。汞通过食物链的传递而在人体蓄积，蓄积于体内最多的部位为骨髓、肾、肝、脑、肺、心等。汞对人体的神经系统、肾、肝脏等可产生不可逆的损害。汞对组织有腐蚀作用，与蛋白质结合，形成疏松的蛋白化合物。汞元素在世界的某些地方，已成为大众健康的公害，如日本水俣市发生的水俣病和1972年伊拉克发生误食甲基汞处理的小麦种子制成的面包而发生大规模中毒

事件[5,6]。汞在我国蔬菜中的检出率较高，应引起足够重视。我国现行食品卫生标准和无公害食品规定的最低限量为0.01mg/kg。

3.4镉：

镉对人体的伤害主要有急性中毒和慢性中毒。镉的急性中毒主要表现在镉对胃肠粘膜有刺激作用，故口服镉化合物可引起呕吐，并可引起腹泻、休克和肾功能障碍。而骨软化症、轻度贫血和高血压则是镉慢性中毒的表现。镉进入体内可损害血管，导致组织缺血，引起多系统损伤；镉还可干扰铜、钴、锌等微量元素的代谢，阻碍肠道吸收铁，并能抑制血红蛋白的合成，还能抑制肺泡巨噬细胞的氧化磷酰化的代谢过程，从而引起肺、肾、肝损害。镉是人体非必需且有毒元素，可能具有致癌、致畸、骨质疏松、睾丸损害、和致突变作用。20世纪60年代日本的“痛痛病”事件就是由环境中镉污染引起的。[5,6]我国食品重金属残留限量国家标准规定的镉含量：水果为0.03 mg/kg，蔬菜、禽蛋为0.05 mg/kg。

4.当前环境中重金属污染状况

金属元素是地壳岩石中的天然组成成分。有的地区由于岩层、土壤或地下水中某种金属元素含量过高，对人体产生不良影响，导致在该地区地方病的发生。如某些地区由于碘含量过高，导致当地居民患高碘性地方性甲状腺肿；有的地区由于土壤和饮水中含硒过高，引起居民地方性硒中毒；有的地区由于地下水含砷过高，当居民打井取水供饮食用时，导致地方性砷中毒的发生。然而，对环境造成严重金属元素污染的主要原因是人类的生产活动。采矿、冶炼、使用金属的工业生产过程、施用农药（包括,Pb，Hg，Cd，As 等）以及煤、石油等燃料燃烧（排放出,PB，V,Ni 等金属）等，都可通过废水、废气、废渣将金属元素及其化合物排放到环境中，造成金属污染。[5]铅金属主要出现在铅矿开采与冶炼，熔铅作业，化工行业和造船业电焊、电缆制造，电视机及灯泡、罐头的小锡焊加工和使用过程中。而铅化合物主要分布在蓄电池、陶瓷、油漆、颜料、釉质、橡胶硫化促进剂等，其中使用最广的莫过于四乙基铅。四乙基铅一度广泛使用作为添加剂在汽油，以提高燃料的辛烷值，以防止发动机内发生震爆，从而能够使用更高的压缩比率，藉以提高汽车发动机效率和功率。80年代以来，随着汽车的增加和含铅汽油的大量使用，汽车排铅正成为城市铅污染的主要来源，从1985—1995年的10年之间，我国累计有15813t铅排人大气、水体等自然环境中，并且主要集中在大城市．调查显示，北京市大气中的铅80％来自于汽车尾气。[6,12]环境中镉的主要污染源是电镀、采矿、冶炼、燃料、电池和化学工业等排放的废水。镉化合物还可以出现在杀虫剂、杀菌剂、颜料、油漆和荧光粉等制造业中。截至2009年6月世界上每年生产的镉大约为2万t。镉在电镀、颜料、塑料稳定剂、Ni-Cd电池工业、电视显像管制造的应用上已日益增加。随着采矿、冶炼精炼和电镀工业的不断发展，大量的含镉废水排入河流造成镉的污染。自20世界初发现镉以来，镉的产量逐年增加，镉污染现状在中国已相当严峻，每年由工业废弃物排放到环境中的镉总量约600余t，加之对废电池回收工作的重视度不够，从而大大增加了环境镉污染的机会。[6]煤含 Ce、Cr、Pb、Hg、Ti 等金属 , 石油中含有相当量的 Hg (0.02- 30mgkg- 1)。[13]目前普遍认为，全球人为源每年约向大气排放2100t汞，其中气态单质汞、活性气态汞和颗粒汞的释放量分别为1480t、480t和140t。中被公认是全球大气汞排放最多的国家之一，目前学术界初步估算认为，我国人为源的大气汞排放量在500—700吨/年。在过去

100年中，月20万t的汞释放到大气中，目前仍有3500t左右的汞存在在大气中。从工业时代的1850年开始至2000年，全球人为活动向环境排放砷量逐年增加，至2000年以累计达到453t左右。[6]

5. 有毒重金属对食品的污染途径

食品中的重金属主要源自然环境和生产加工环节。前者是由于环境污染或某些植物对金属元素有特殊的亲和力，后者主要是由原料、生产设施材料、食品的盛装（包装）容器和添加剂有关。另外含重金属农药的使用也可以导致食品中重金属含量超标。[6]

5.1环境污染：

进入环境中的金属可在环境中发生迁移、浓集与转化。金属主要是以溶液或悬浮液的形式进入土壤，通过水在环境中迁移转运，同时也可以通过复杂的食物链（网）进行转移。一般来说，进入土壤的重金属主要停留在土壤的上层，然后通过植物根系的吸收并迁移到植物体内，也可以随水流等向土壤下层移动。金属通过食物链在生物界迁移转运的过程中，还可逐级浓集放大。在食物链中，处于起始位置的是生产者，其在金属浓集过程中起着重要作用。如水生藻类，它们的细胞分裂和生长非常迅速，易从水中摄取金属盐类，加之藻类没有排泄器官，使吸收的金属长期蓄积于体内。陆生植物由土壤中吸收金属盐类，再通过水介质运送到叶和果实，水分蒸腾后，金属可在体内蓄积。从此可见，环境中浓度很低的重金属，经过食物链的逐级转移浓集，以“植物-动物（肉、内脏、蛋、乳等）-人”的方式进入人体，大大提高了人对金属的接触量，从而增加了有毒金属对人体健康的潜在危害性。[4,5]

5.2植物对金属元素有特殊的亲和力

植物对污染物的吸收是一个复杂的过程，一方面，它受环境因子，如气温、pH、土壤质地、有机质含量等的影响。另一方面，污染物本身的性质也会对植物的吸收产生很大的影响。如重金属的种类、价态、存在形式等。作物吸收的铅绝大部分累积于根部，转移到茎叶的很少。如胡萝卜、生菜中铅含量较其他蔬菜高。污染物半衰期也直接影响植物对污染物的吸收，随着半衰期的延长，植物对污染物的吸收能力亦增大。此外，植物的不同生长时期和生长期的长短也对污染物的吸收有重要的影响。另外，不同植物种类对污染物的吸收差异很大。[4,6]

5.3原料、生产设施材料、食品的盛装（包装）容器和添加剂

食品工业中水解时，使用不纯的盐酸和质量不纯的食品添加剂容易造成砷污染。采用电镀（含镉）的容器、蓄水池及水管或者污染水源是饮料（包括水）中高镉含量的主要原因。饮用电镀杯装的水而造成镉中毒的事例也曾有报道。食品与容器、机械、管道接触和磨擦，会造成微量的金属元素掺入食品中，引起污染。我国《GB 9684-2011 食品安全国家标准不锈钢制品》中规定食品级不锈钢的主体材料、非主体材料、感官要求和理化指标（重金属迁移指标）。使用不符合要求的不锈钢亦有可能导致食品中重金属含量超标。陶瓷上的彩釉含铅，溶出的铅含量与所盛放食品的酸碱度、烹调温度和时间有关。20世纪60年代日本发生的“森永奶粉砷中毒”事件，是因为磷酸氢二钠稳定剂中含砷化物杂质所致。[6]

5.4重金属农药的使用

绝大多数的农药为有机化合物 ,少数为有机—无机化合物或纯矿物质 ,个别农药在其组成中含有 Hg、As、Cu、Zn 等重金属元素。磷肥含有镉，其施用面广而且量大，可造成土壤、作物和食品的严重污染。[13]砷在自然界分布很广，动、植物机体中都含有微量的砷。农田用水的污染和含砷农药的广泛使用，是农作物受污染的主要来源。含砷农药的使用，使农作物含砷量和从土壤中吸收砷的量加大。如随着西力生消毒种子进入土壤的 Hg 为 6 - 9g/hm2;在农业地区 ,特别是在西方国家的家庭园林中 ,由于经常施用含As 农药 ,土壤中 As 的残留量明显增加 ,美国的密执安州土壤中 As 含量达到 112mg/kg据报道，海水含砷为2-30ng/kg，而工业城市毗邻的沿海水域可达140-1000ng/kg。砷在我国大部分地区的蔬菜中检出率近100%。[6,13,14,15]

6.应对重金属引起食源性疾病的措施

应对重金属对食品的污染要:①源头上把关，严格控制工业“三废”的排放和城市生活垃圾（电池、汞温度计、废旧电子产品等）的随便弃置。减少对农业环境的污染；②推广和普及土壤重金属污染修复技术，利用工程措施、化学修复、物理化学修复、生物修复、农业生态修复等修复技术对受重金属污染的土壤进行修复；③强化食品安全质量管理，运用法律、经济和必要的行政手段强化食品安全管理，加快推行标准化生产，完善食品安全控制体系、食品质量安全预警和食品安全追溯体系，把防止食品污染作为立法的重要领域，并纳入法制化轨道；④加强食品安全教育，指导消费者在选购食品过程中注意相关标志，比如QS、无公害、绿色食品等标志，尽量选购正规厂商的产品，提高公众食品安全意识和防范意识。[6,13,]

7.结论

随着全球经济社会发展，工业化进程加快，以及过去发展积累和遗留下来的历史问题的影响，重金属污染日益严重，已成为世界各国高度关注的环境热点之一。可是发达国家与发展中国家之间对“重金属污染”的防治存在明显的差距。发达国家工业化革命时间较早，经历了工业化革命带来一系列环境污染问题，对重金属污染防治有先进的技术，完善的监控网络和严谨法律法规。先对于此，发展中国家对重金属污染的防治明显滞后。另一方方面，发展中国家为谋求发展，引进发达国家的高污染产业。而在发展中国家内部，又是发达地区向欠发达地区转移高污染技术、废物。重金属污染问题在发展中国家尤其突出。中国多地已出现由重金属污染饮用水和食品的“癌症村”。重金属造成江、河、湖泊的水质污染，及其通过灌溉引起的土壤污染，进而导致蔬菜、水果、大米、水产品中重金属含量超标，同时上述食品中的重金属并不能通过水洗、浸泡、加热、烹炒等人们常用的方法来减少，因为重金属是通过水和土壤在整个生长过程中逐步渗入食品中的，并不存在于表面，所以通常的办法是无效的。重金属在“重金属——环境——食物——人”中的迁移已严重威胁着人类的生存和发展。为了人类的可持续发展，必须对工业生产和人们日常生活所造成的重金属污染加以控制，对已被污染的环境和生态系统加以修复，加强食品的质量管理，确保人们的生命财产安全。

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