农产品重金属污染与安全性

朱智伟

(中国水稻研究所，浙江杭州 310006)

农产品重金属污染与安全性

朱智伟

(中国水稻研究所，浙江杭州 310006)

重金属是农产品质量安全主要风险因子之一，受到广泛的关注．对重金属毒性与控制、主要污染源进行客观描述，分析了重金属污染下农产品的生物效应．

农产品;重金属;食品安全

重金属是相对密度在5以上的金属，天然金属元素有54种的相对密度都大于5，其中有的属于稀土金属，有的划归了难熔金属，最终在工业上真正划入重金属的为铜、铅、锌、锡、镍、钴、锑、汞、镉和铋等10种金属元素．

金属元素广泛存在于自然界，是生命活动的基础，作为酶的核心，对生理活动起到调节作用．农产品是生命体或其中的一部分，也必须有金属元素来维系生命活动．重金属微量或痕量存在对人体机体功能有调节作用或无害的，但过量会产生危害．根据环境中重金属的含量和农产品对重金属的吸收能力，通过风险评估，国家将铅、镉、汞、砷、铬、铝、硒和稀土纳入食品污染物管理，并制定了相应的限量要求［1］;国际食品法典委员会(CAC)将铅、镉、砷、汞、甲基汞、锡等纳入食品污染物管理．

由于重金属在自然界广泛存在，人类对自然资源利用的加剧，工业发展初期低成本、低利用的粗放型资本积累模式生产，加剧了重金属对农业生产环境的污染．《2011中国环境状况公报》指出“随着农村经济社会的快速发展，农业产业化、城乡一体化进程的不断加快，农村和农业污染物排放量大，农村环境形势严峻．突出表现为部分地区农村生活污染加剧，畜禽养殖污染严重，工业和城市污染向农村转移．”因此，农业环境污染带来的农产品质量安全问题一直受到高度关注．

1 重金属的毒性

人体含有60多种元素，除钠、钾外，多数金属为微量元素，在人体内的含量真是微乎其微，如锌含量为33 mg/kg，铁为60 mg/kg．根据科学研究，到目前为止，已被确认与人体健康和生命有关的必需微量元素有18种，即有铁、铜、锌、钴、锰、铬、硒、碘、镍、氟、钼、钒、锡、硅、锶、硼、铷、砷等．其中，铜、锌、锡、镍、钴为重金属，硒和砷被国家纳入环境污染物，因此，要辨证地看待重金属的毒性．

1.1 砷的毒性及控制

砷俗称砒霜有剧毒，对人有治疗哮喘、恶疮、顽癣等作用，对畜禽有抗病和加速生长的作用［2］．砷的形态有多种，主要砷化合物的半致死量 LD50(mg/kg)分别为亚砷酸盐，14;砷酸盐，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;砷胆碱(AsC)，6 500;砷甜菜碱(AsB)，大于10 000．老鼠LD50(mg/kg)毒性分类为:≤1，极性毒;1～50，高毒;50～500，中等毒;500～5 000，轻毒性;5 000～15 000，几乎无毒;＞15 000，无害．AsC和AsB被认为无毒的［3］．CAC对无机砷进行风险评估，得出人体周最大允许摄入量(PTWI)为0.015 mg/kg体重．根据食品不同特性，我国规定无机砷在0.05～1.5 mg/kg，总砷在0.1～1.0 mg/kg;CAC规定在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 镉的毒性及控制

镉是有害元素，主要镉化合物对小鼠的LD50(mg/kg)分别为:氧化镉，72;硫酸镉，88;氯化镉，150;硝酸镉，100;硫化镉，1 160;硒磺酸镉，2 425．镉化合物属中等毒性，CAC对镉进行风险评估，得出PTWI为0.007 mg/kg体重．根据食品不同特性，我国规定镉限量在0.05～1.0 mg/kg;CAC规定在0.003 ～2 mg/kg．

1.3 铅的毒性及控制

铅是有害元素，主要铅化合物对大鼠的LD50(mg/kg)分别为:三乙基铅，11;四乙基铅，15;三甲基铅，26;醋酸铅，130;一氧化铅，450．铅化合物属高毒至中等毒性，CAC对铅进行风险评估，得出PTWI为0.025 mg/kg体重．根据食品不同特性，我国规定铅限量在0.05～5.0 mg/kg;CAC规定在0.01 ～2 mg/kg．

1.4 汞的毒性及控制

汞是非人体必须的元素，痕量对人体细胞有改进作用，可促进肝细胞生长，对皮肤也有改善作用．主要铅化合物对小鼠的LD50(mg/kg)分别为:氯化汞，6;苯基汞盐，13.2;乙酸汞，23.9;氯化甲基汞，38.5;硫酸汞，40;氯化亚汞，210．汞化合物为高毒至中等毒性，CAC对铅进行风险评估，得出PTWI为0.005 mg/kg体重．根据食品不同特性，我国规定总汞限量在0.01～0.05 mg/kg，甲基汞在0.5～1.0 mg/kg;CAC规定在0.001～0.1 mg/kg．

1.5 硒的毒性和控制

硒是人体的必须元素，缺硒会直接导致人体免疫能力下降，临床医学证明，人类的40多种疾病都与人体缺硒有关，如癌症、心血管病、肝病、白内障、胰脏疾病、糖尿病、生殖系统疾病等．主要硒化合物对小鼠的LD50(mgSe/kg)分别为:硒酸钠，15;酵母硒，37．硒化合物属高毒性．根据食品不同特性，我国规定硒限量在0.03～3.0 mg/kg．由于硒是人体必需元素，CAC未将其列入污染物控制，正在修订的国家标准，拟将硒转入营养强化剂管理．

2 农产品中重金属的主要污染源

从农产品的生产环境看，农产品中重金属污染源主要来自于自然环境、工矿释放、投入品使用．

2.1 自然环境

所有的农业土壤均是由矿物质和一定的有机质组成的，在农业生产的第一阶段，植物依赖于这一环境，土壤重金属本底是农产品重金属的主要来源．我国金属矿产资源品种齐全，储量丰富，分布广泛．已探明储量的矿产有54种．资源比较丰富的有，如汞、稀土、铅等．镉的丰度不高，但它与很多矿伴生，在我国分布很广．自然界通过物种适应性选择，保留下来的具有抗重金属的能力，因此，土壤本底值高会使农产品重金属含量偏高，不会出现严重超标现象．

2.2 工矿释放

矿产开采，矿藏暴露使得伴生的重金属扩散．矿石选冶，废去的低品位矿渣以及产生的粉尘，往往带有较高浓度的重金属，对周边地区形成污染带．因此，多数金属矿山，特别是露天开采矿山普遍存在重金属污染问题［4］．矿业废弃地尤其是有色金属矿业废弃地一般都含有大量的重金属，其中以尾矿和废弃的低品位矿石的重金属含量最高［5］．矿业主要在山区，生态条件差，种养殖农产品较难，对农产品的重金属污染影响不大，但洗矿水和雨水控制不好，对河流周边的农产品有一定的影响．

此外，煤电厂、陶瓷厂、砖瓦厂、土法冶炼厂等产生粉尘，电镀厂、电池厂、电子产品回收处理厂产生的废水，都含有较高浓度的重金属，未经处理直接排放对周边农产品的重金属污染有较大的影响，甚至会出现严重超标现象．

2.3 投入品使用

农业使用的肥料、饲料、农兽药等投入品也含有一定量的重金属．来源于矿产的磷肥和钾肥，会伴有镉、铅、砷等，根据《湖南省洞庭湖区生态地球化学调查评估报告》中对宁乡等6个研究区的镉输入土壤的途径分析:来自灌溉水的镉输入约为每亩0.013 g，而来自磷肥的为每亩0.11 g．适量的重金属元素会提高畜禽抗病和肉品质量，在饲料中添加铜、铬、锌、砷等的制剂在世界各国较为普遍，这带来了畜禽产品重金属污染以及畜禽粪便对农田生产环境的重金属污染．农药中也有一些重金属制剂如甲基硫砷、波尔多液等．农业投入品使用必须按程序获批，经过田间试验，正常使用是不会带来污染问题的．在目前农业从业人员素质下，仍有潜在风险，因此，20世纪70年代我国就禁用了有机汞，目前也禁用砷、铅类农药(中华人民共和国农业部公告第199号，2002-06-05．)，兽药禁用了汞制剂(中华人民共和国农业部公告第193号，2002-04-09．)．

3 重金属污染中农产品的安全性

导致人体中毒的安全事件，主要发生在矿厂及周边，由吸入粉尘或饮用水污染所致．日本富山县“痛痛病”主要是河流镉污染引起．农产品重金属污染对人体的安全性，目前尚未有定论．通过食物摄入重金属一般是慢性中毒，从流行性病学角度，目前尚未有重金属中毒的地方病．从毒理学角度，所有毒理试验均用重金属的化合物，没有重金属在生物体结合体的毒理试验数据，相对接近的砷胆碱和砷甜菜碱几乎无毒．因此，在农产品重金属污染安全性问题研究上，应考虑“预警作用”、“沙滤效应”和“生物饱和度”．

预警作用:农产品也是生物体，虽然不同农产品对重金属的耐受性不一样，但不是无限的．在人类食物链中农产品位于前端，比人更近一步接触重金属．如日本富山县“痛痛病”事件中，首先发现水稻生长异常，广西龙江镉污染导致大批鱼死亡．

沙滤效应:从生物的本能来看，对外界的刺激都有应急反应机能．就动物而言，主要通过排泄和组织蓄积来减少重金属对自身的伤害，一般情况下动物的肝、肾、肺和骨头重金属含量较高，而主要食用的肌肉部分相对较低．就植物而言，主要通过根系吸收植株体内，因此，具有吸收能力是前提．植物会按生理需求，科学合理在组织中分布．如水稻从根部吸收镉并输送到各组织器官，过量的镉将以无机镉形式沉积在细胞壁上，一般根系的镉含量是茎干的100倍、籽粒的1 000倍［6］．生物对重金属的沙滤效应大大减少了农产品主要食用部分的污染风险．

生物饱和度:重金属含量较高的生物，必有一种或多种物质来控制重金属，保障自己的生存，当超过这些物质的控制能力时，生物生长出现异常，人类食用也会出现中毒现象．从目前研究看，镉在植物体内主要以谷甘光肽集合物形式传输，含硫蛋白高的农产品镉含量偏高．香菇、姬松茸镉含量较高，却都是保健品，具有抗癌作用．

4 结束语

从质量安全角度看，农产品重金属污染尚未上升到危及人体健康程度，与生物物质结合的重金属毒性远低于重金属化合物，存在痕量或微量的重金属对人体无害．从开展研究的角度看，应当从生物的预警作用、沙滤效应和生物饱和度着手，来构建农产品质量安全的生态、可持续生产体系和健康的消费方式．

［1］卫生部．GB 2762—2005食品中污染物限量［S］．北京:中国标准出版社，2005．

［2］徐云杰．砷及砷制剂的应用［J］．广东饲料，2010，19(10):23-24．

［3］张普敦，许国旺，魏复盛．砷形态分析方法进展［J］．分析化学，2001，29(8):971-977．

［4］王英辉，陈学军，赵艳林，等．铅锌矿区土壤重金属污染与优势植物累积特征［J］．中国矿业大学学报，2007，36(4):487-493．

［5］黄铭洪，骆永明．矿区土地修复与生态恢复［J］．土壤学报，2003，40(2):161-167．

［6］刘侯俊，梁吉哲，韩晓日，等．东北地区不同水稻品种对Cd的累积特性研究［J］．农业环境科学学报，2011，30(2):220-227．

(责任编辑:王 宽)

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

朱智伟，男，研究员，主要从事农产品质量安全与标准方面的研究．

编者按:与食品中残留的农药、兽药等有毒有害化学物质带来的食品安全问题相比，有毒重金属对人体的伤害更加隐蔽，且进入人体后无法代谢或代谢困难．重金属对人体造成的影响是缓慢和长期的，对食品中重金属污染的防治极具重要性．本期专家论坛邀请了3位专家，从重金属对食品的污染和危害、风险评估、检测技术等方面进行阐述．希望通过政府监管部门和专业技术机构专家的建议、办法、策略，能为真正有效地控制食品中重金属污染问题，确保食品安全提供帮助．