食品中重金属污染的风险评估及其检测技术

摘 要：随着工业化进程的加快和环境污染的日益严重，食品中重金属污染问题引起了广泛关注。重金属污染物不仅影响食品安全，也对公众健康构成了潜在威胁。通过对食品样品中的重金属含量进行检测和分析，可以明确重金属对人体健康的潜在风险。对食品中的重金属污染进行风险评估，对于保障食品安全、维护公众健康具有重要意义，不仅能够帮助政府和相关部门制定更加有效的食品安全标准和管理措施，还能提高公众对食品安全的认知，从而采取适当的预防措施，减少重金属暴露风险。本文论述了各种检测技术的效率和准确性，并提出了降低安全风险的建议，旨在为食品安全监管提供科学依据和技术支持。

关键词：重金属污染；食品安全；风险评估；检测技术

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

重金属由于其持久性、生物富集性和潜在的毒性，已成为全球性的环境污染问题。食品作为人们直接摄入的物质，其安全性对公众健康至关重要。食品中的重金属污染不仅来源于环境本身，如土壤、水体和空气，还可能来源于农业生产过程中使用的农药和肥料、食品加工和包装过程中的污染，以及储存和运输过程中的交叉污染。随着社会对食品安全问题的重视，食品中的重金属污染问题引起了政府、研究机构和公众的广泛关注。重金属如铅、汞、镉和砷等，即便是极低浓度的长期摄入也可能对人体健康造成严重危害，包括神经系统损害、肾功能损害、生殖系统问题以及增加患癌症的风险等[1]。因此，对食品中的重金属污染进行科学、准确的风险评估，以及开发高效、灵敏的检测技术，对保障食品安全、维护公众健康具有重要意义。

1 重金属污染对人体健康的影响

重金属污染直接威胁到人们的身体健康与生活质量。随着工业化进程的加快，重金属通过各种渠道进入环境，最终积累在食品中，通过食物链影响人们的身体健康。重金属元素包括铅、汞、镉和砷等，它们在自然界中的分布相对广泛，但在人体内高浓度积累会导致严重的健康问题。铅暴露对儿童尤为危险，可能导致发育迟缓、学习障碍甚至智力下降。汞，特别是甲基汞，可以损害神经系统，影响大脑发育，对孕妇和儿童影响较大。镉的积累会损害肾脏功能，长期暴露还可能引起骨质疏松。砷的摄入与多种皮肤问题、心血管疾病甚至癌症有关。随着人们对食品安全的关注日益增加，对食品中重金属污染的监测和评估技术的需求也随之上升，这既是保护人们身体健康的需要，也是推动环境可持续发展的重要内容[2]。

2 食品中重金属污染的风险评估方法

2.1 风险评估的基本原理

风险评估作为一种科学方法，旨在量化和描述某一风险因素对公众健康可能造成的负面影响。针对食品中的重金属污染，这一过程涉及几个关键步骤：识别存在于食品中的重金属污染物、评估这些污染物对人体健康的潜在危害，以及估计人群暴露于这些污染物的程度。在进行风险评估时，通常会收集和分析数据，以确定某种重金属在特定食品中的存在程度及其变化范围。然后评估污染物进入人体后可能导致的健康效应，深入理解这些物质如何在体内分布、代谢和排出，以及它们如何影响人体的生物过程。

风险评估的最终目标是为政策制定者提供科学依据，帮助他们制定控制或减少食品中重金属污染的策略和措施，从而确保公众健康[3]。通过风险评估，可以确定哪些重金属污染物是优先控制的目标，以及需要采取哪些预防措施来减轻这些污染物对人体健康的潜在影响。

2.2 风险评估的意义

（1）风险评估为公共卫生政策的制定和管理措施的优化提供了科学依据。通过对重金属污染的系统分析，政策制定者可以更加精确地识别公共卫生的优先领域。这有助于目标化地分配资源，制定针对性的干预措施以及有效地立法和制定规则，确保食品安全，保护消费者免受潜在的健康风险。

（2）风险评估强调了基于证据的决策过程。在风险管理中，决策的每一步都应建立在可靠的数据和科学分析之上。通过对食品中重金属污染的定量分析，风险评估能够揭示不同污染物的危害，识别最脆弱的人群，以及估算在不同管理策略下健康风险的潜在变化。这种方法有助于确保决策过程既透明又有责任感，同时提高了公众对食品安全政策的信任和接受度。

（3）风险评估在食品安全领域内的应用不仅能够识别和管理潜在风险，还具有推动国家食品安全风险评估科学体系建立的重要作用。通过系统地分析和评估食品中的重金属污染等风险，可以为相关政策的制定和实施提供科学、量化的依据。这一过程鼓励了从政策制定者到科学研究人员，再到食品生产和加工业者之间的跨学科合作，确保了食品安全管理措施的有效性和适宜性。随着风险评估方法的不断发展和完善，可以促进食品安全领域内最新科学发现和技术进步的应用，推动食品安全管理向更加科学化、精准化的方向发展。这种科学体系的建立还有助于提高公众对食品安全问题的认识和理解，增强消费者对食品安全体系的信心。

3 食品中重金属污染的检测技术

3.1 原子吸收光谱法

原子吸收光谱法（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS）是检测食品中重金属污染的常用技术，它依靠测量样品中的元素在特定波长下吸收光的能力进行定量分析。AAS技术特别适用于铅、镉、汞等重金属的测定。检测过程中，样品被引入一个高温火焰或石墨炉中，使样品中的金属元素蒸发并形成原子蒸气。这些原子蒸气通过特定波长的光时，部分光被原子吸收，光的吸收量与样品中元素的浓度成正比。通过比较样品光的吸收强度与已知浓度标准样品的吸收强度，可以准确地测定样品中的重金属含量。

AAS具有高度的特异性和灵敏度，已成为检测低至微克每升（μg·L-1）水平的重金属的理想选择。此外，这种方法操作相对简单，分析速度快，适合批量样品的快速分析。但AAS对样品的前处理要求较高，需要将样品中的金属元素完全转化为适合测量的形态，可能会涉及复杂样品的消解过程；AAS在测量单一元素时非常准确，但在同时测定多种元素方面具有一定的局限性。尽管如此，原子吸收光谱法因其在重金属检测中的高准确度和可靠性已广泛应用于食品安全检测领域。

3.2 电感耦合等离子体质谱法

电感耦合等离子体质谱法（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS）是一种具有高灵敏度、多元素分析能力的检测技术，已广泛用于食品中微量及痕量重金属污染的准确测定。ICP-MS技术通过生成高温的等离子体来电离样品中的元素，并利用质谱仪对这些电离后的元素离子进行质量分析。等离子体的高温环境确保了几乎所有元素都能被有效电离，从而允许对样品中的多种金属元素进行同时检测。

ICP-MS的主要优势在于其出色的灵敏度和极高的检测速度，能够在极低的浓度级别（达到百万亿分之一）检测金属元素，已成为研究和监测环境样品、食品以及其他复杂基质中痕量和超痕量元素的强有力工具。此外，ICP-MS能够提供关于样品中元素同位素的信息，这对于某些应用来说是非常有价值的，如用于食品来源的追溯、污染的来源分析以及食品中添加剂的鉴定等。尽管ICP-MS在操作上要求较高，包括复杂的样品准备和昂贵的设备维护成本，但其在食品安全检测中提供的高精确性和灵敏度使其成为一个不可或缺的工具。通过这种技术，能够更好地评估食品中重金属的安全性，从而确保消费者安全。

3.3 X射线荧光光谱分析技术

X射线荧光光谱（X-Ray Fluorescence，XRF）分析技术能够非破坏性地分析食品样品中的重金属含量。该技术基于物质被X射线辐射激发时，原子内部电子会被激发到更高能级，激发态电子返回到低能态时会发出特有能量的X射线荧光。这些荧光的能量特征和强度可以用来确定样品中元素的种类和含量。XRF技术因其快速、无须复杂样品前处理的特点而在食品安全检测领域中得到应用。使用XRF进行食品中重金属检测的显著优势之一是其非破坏性，能够保证样品的完整性。此外，XRF可以实现对食品样品的快速筛查，已成为食品安全监管中快速响应的有效工具。它能够在短时间内分析大量样品，提供即时的检测结果[4]。

虽然XRF在多元素分析和操作便利性方面表现出色，但其在检测低浓度元素时的灵敏度可能低于其他技术，如ICP-MS。因此，XRF更适用于初步筛查和高浓度元素的检测。此外，对于某些元素，可能需要特定的校正曲线和标准，以确保分析结果的准确性。尽管存在这些限制，XRF分析技术仍然是食品安全检测中的一个重要工具，特别是在需要快速分析大量样品以进行初步筛查时。通过建立全面的食品安全监测体系，同时联合XRF和其他更高灵敏度的分析技术，能够有效保障公众健康。

3.4 电化学方法

电化学方法具有操作简便、成本低廉、高效等优点，在食品中重金属污染的检测领域中应用广泛。电化学方法依赖于重金属离子在电化学反应中的行为，通过测量电流、电压或电阻的变化来定性和定量地分析食品样品中的重金属含量。在电化学分析中，当重金属离子在电极表面发生氧化还原反应时，会引起电流的变化，这种变化与重金属的浓度密切相关，可实现对重金属的有效检测。电化学检测技术的主要优点是其对低浓度污染物的高灵敏度，已成为跟踪食品中痕量重金属污染的理想选择。此外，电化学方法通常不需要复杂的样品预处理或昂贵的设备，降低了分析成本，使得食品的现场快速检测成为可能[5]。

例如，使用电化学方法检测食品样品中铅的含量时，可以利用差分脉冲阳极溶出伏安法（Anodic Stripping Voltammetry，DPASV）进行检测。将含有待测样品的溶液放置在含有工作电极（如铅膜覆盖的玻碳电极）、参比电极和辅助电极的电化学池，通过施加一个适当的负电位（如-1.2 V相对于饱和甘汞电极），使溶液中的Pb2+在工作电极上还原成金属Pb。这一过程可以表示为

Pb2++2e-→Pb

随后，电位逐渐变化，使得电极表面的金属Pb再次氧化成Pb2+，释放电子。氧化过程导致产生电流，可以通过差分脉冲伏安法进行测量。铅的再氧化过程可以表示为

Pb→Pb2++2e-

通过测量氧化过程中产生的电流峰，可以定量分析样品中铅的含量。电流峰的大小与样品中铅的浓度成正比，通过与已知浓度的标准样品比较，可以精确地测定出未知样品中铅的含量。

尽管电化学方法在食品中重金属污染检测中具有明显的优势，但它们也面临一些挑战，如电极污染、信号干扰以及在复杂食品基质中的应用等。因此，持续的研究和技术创新是确保这些方法在实际应用中的有效性和可靠性的关键。通过不断优化电化学传感器的设计和性能，电化学方法有望在食品安全领域发挥越来越重要的作用，为保护公众健康提供有力的技术支持。

4 结语

食品中重金属污染的风险评估及其检测技术是确保公众健康安全的重要环节。通过精确的检测技术能够定量分析食品中的重金属含量，从而评估其对人体健康的潜在风险。风险评估的意义不仅在于识别和量化风险，还在于提供科学依据来指导风险管理和政策制定，确保食品安全法规的有效性和适应性。通过风险评估，可以推动我国食品安全风险评估的科学体系的建立和完善，提高食品安全管理的科学性、精确性和前瞻性。

参考文献

[1]韩俊德，吴茵茵，周标.我国食品镍污染及膳食暴露风险评估的研究进展[J].预防医学，2023，35（12）：1048-1052.

[2]彭天舒，郭春景，李丽娜，等.杂粮重金属污染及其风险评价方法[J].农学学报，2023，13（7）：75-79.

[3]谢瑜媚，李鑫，田稳，等.竹笋重金属污染与膳食风险评估及有效阻控研究[J].食品与发酵工业，2024，50（3）：383-392.

[4]李丽丽.食品中常见的重金属污染及检测技术研究进展[J].现代食品，2023，29（22）：124-127.

[5]董诗诗，郑园，常利民.电化学传感器在食品检测中的应用探析[J].中国食品工业，2024（1）：89-91.

作者简介：秦敬波（1984—），男，山东菏泽人，本科，工程师。研究方向：食品检测技术、食品安全风险控制。