重金属对食品的污染及其危害

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2013/07/25

私聊

食品重金属及有害元素检测

1、概述
重金属是指密度在5×10-3kg/m3以上的金属，如金(Au)、银(Ag)、汞(Hg)、铜(Cu)、铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)等。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)。
食品中的有毒重金属元素，一部分来自于农作物对重金属元素的富集，另一部分则来自于食品生产加工、贮藏运输过程中出现的污染。重金属元素可通过食物链经生物浓缩，浓度提高千万倍，最后进入人体造成危害。进入人体的重金属要经过一段时间的积累才显示出毒性，往往不易被人们所察觉，具有很大的潜在危害性。
2、有毒重金属对食品的污染
2.1铅和砷
铅在自然界分布甚广，是工业生产中的一种重要原料。自工业革命以来，全世界铅的产量逐年增加。工业用铅可分为金属铅和含铅化合物两大类，进入环境的铅主要是含铅化合物。含铅排放物除小部分可以回收利用外，其余均通过各种途径进入环境，造成污染和危害。铅在生活中应用也十分广泛，如彩釉陶瓷，印有彩色画面的图书，塑料制品，搪瓷，马口铁食品的焊锡，汽油中的抗爆剂等都含有铅。
铅及其化合物侵入人体的途径，主要是呼吸道，其次是消化道，完整的皮肤不能吸收。铅通常以蒸气、烟尘及粉尘形态进入，一般说，吸入的铅70%-75%仍随呼气排出，仅30%-50%吸收人体内［1］。铅通过消化道进入人体，主要来自在作业场所进食和饮水。日常生活食物、饮料中每天摄入铅量约300mg。对目前国内蔬菜中重金属污染的资料进行研究分析表明，蔬菜中的Pb污染问题非常突出［2］。我国食品中重金属污染主要是铅污染，通过膳食计算，我国各年龄段铅的摄入量偏高，特别是儿童已经达到PTWI(每周耐受摄入量)的105.6%-109.7%，说明我国食品中铅的含量偏高［3］。
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。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%［4］。粮食、水果、蔬菜、肉、乳、蛋、鱼类及其制品、茶叶等食品均有检出，有的超过食品安全卫生标准［5］。
2.2汞和镉
汞极易于由环境中的污染物通过各种途径对食品造成污染，直接影响人们的饮食安全，危害人体的健康。汞是蓄积作用较强的元素，主要在动物体内蓄积。湖泊、沼泽中的水生植物、水产品易蓄积大量的汞。上世纪五十年代后期，农业上使用含汞杀螨剂以来，汞对土壤、自然水系、大气的污染日益严重。工厂排放含汞的废水，是水体污染的主要来源。我国生活饮用水水质卫生标准规定汞不超过0.001mg/L。镉是最常见的污染食品和饮料的重金属元素。镉可通过环境污染、生物浓缩和含镉化肥的使用而致食品污染。我国水稻、蔬菜等农作物中镉的检出率较高，超标现象严重［6］。对成都地区蔬菜样品检测结果表明，Pb和Cd是该地区蔬菜中的主要污染元素，它们的超标率分别为22%和29.4%，Hg和As的检出率均为100%［7］。对昆明市蔬菜及其土壤中重金属含量水平调查发现，超过土壤环境质量标准值［8］二级标准值的样品占85.71%［9］。
2.3 锡
锡与有机烃基结合而形成的有机金属化合物称为有机锡。有机锡早期用作抗菌剂、农业杀虫剂、除草剂。后来有机锡化合物作为高效防污剂，而广泛应用于防除海洋污损生物，有助于提高船舶航速。防污损涂料中常用的有机锡化合物为三丁基锡（简称TBT）和三苯基锡（简称TPT）。其中TBT是迄今为止人类引入海洋环境中的有机或无机污染物中分布广泛、毒性最强的化合物之一。有机锡化合物对环境，尤其是对海洋生态环境的污染越来越严重。有机锡对贝类和鱼类有致畸作用，还影响海洋生物的神经传递系统，造成神经错乱。
3、有毒重金属污染来源
未经处理的工业废水、废气、废渣的排放，是汞、镉、铅、砷等重金属元素及其化合物对食品造成污染的主要渠道。大气中的重金属主要来源于能源、运输、冶金和建筑材料生产所产生的气体和粉尘。除汞以外，重金属基本上是以气溶胶的形态进入大气，经过自然沉降和降水进人土壤。农作物通过根系从土壤中吸收并富集重金属，也可通过叶片从大气中吸收气态或尘态铅和汞等重金属元素。据研究，蔬菜中Pb含量过高与汽车尾气中Pb污染有很大的关系［10,11］。作物中积累的重金属可通过食物链进入人体而给人们健康带来潜在危害［12］。
农业上施用的农药和化肥是造成食品污染的另一渠道。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］。长期使用含Pb、Cd、Cu、Zn的农药、化肥，如磷矿粉、波尔多液、代森锰锌等，也将导致土壤中重金属元素的积累［14,15］。有机汞农药含苯基汞和烷氧基汞，在体内易分解成无机汞化合物。目前我国已禁止生产、进口和使用有机汞农药，除拌种常用的醋酸苯汞、氯化乙基汞外，各国都已禁止使用有机汞农药。但民间剩余的农药，仍有间断使用的，应引起重视。
在食品加工过程中使用的机械、管道等与食品磨擦接触，会造成微量的金属元素掺入食品中，引起污染。贮藏食品的大多数金属容器含有重金属元素，在一定条件下也可污染食品。另外，重金属元素还会随部分食用药物进入人体，产生危害。当前，国际上进口中药材和中成药国家对中药材和中成药中重金属的含量提出了严格要求［16］。
4、有毒重金属对人体的危害
在这几种有毒重金属中，铅对人体的危害最大，其次是砷和汞。铅对人体各系统均有毒害作用，主要病变在神经系统、造血系统和血管方面。神经系统方面，早期可出现高级神经机能障碍，晚期则可造成器质性脑病及神经麻痹［1,17］。对造血系统，主要是铅干扰血红素的合成而造成贫血。铅对儿童的生长发育影响极大。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。儿童血液中铅的含量超过0.6μg/mL时，就会出现智能发育障碍和行为异常。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。研究表明，皮蛋中含铅量较高，易于超标［5］。
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。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。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。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0.2 μg/mL［2］。
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［18］。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。
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、致畸和致突变作用，特别是上个世纪60年代研究人员提出了镉污染与日本“痛痛病”的因果关系后，环境镉污染与公众健康的关系日益受到人们的关注［19,20］。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。
人类若长期摄取有机锡，有毒物质将在人体内积累，达到一定浓度就会表现出慢性毒性效应。日本从上个世纪60年代后期开始，在近海渔业和海水养殖中使用有机锡防污涂料，到80年代就发现了污染问题。人们一旦大量食用了被污染过的鱼虾、贝类，就会发生行走功能障碍和肝脏方面的疾病。
控制重金属对食品的污染首先要从源头上把关，严格控制工业“三废”和城市生活垃圾对农业环境的污染。其次，加快推行标准化生产，加强农产品质量安全关键控制技术研究与推广，加大无公害农产品生产技术标准和规范的实施力度。第三，加强食品安全监督与检验，强化质量管理，完善食品安全检验检测体系。另外，还要加强食品安全教育，提高公众环保意识，加强群众监督，共同保护自然生态环境，维护人体健康。

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