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重金属如何进入人体

2011-02-28  3gzylon

重金属如何进入人体


日期:2011-02-22 作者:张田勘 来源:文汇报


 

 

 

重金属通过各种途径进入大气、水体和土壤  

             

    □张田勘
    
    土壤重金属污染问题日益严重,成为当今世界面临的主要环境问题之一,越来越受到环境和土壤科学研究者的关注。农田土壤中的重金属通过在作物体内富集进入食物链,对人畜健康构成了威胁,治理农田土壤重金属污染迫在眉睫。但与此同时,当这类公共卫生事件出现时,准确、适时地作出科学的解释也十分必要。为此,本刊特约请专家就重金属是如何进入人体、摄入重金属超标食物后可能产生哪些症状、我们如何在日常生活中有所防范等问题做出解答。
    
    重金属主要通过空气(呼吸)、水、食物和皮肤接触进入人体。如果环境没有严重污染,重金属一般是通过食物和消费品的消费进入人体的。因此,从目前人们几种常见的消费形式,主要是稻米、烟草、水产品和蔬菜等的消费途径,可以了解重金属进入人体的方式,以及重金属对人体的危害,从而有针对性地采取一些防范措施。
    
分类与危害
    
    尽管现在对重金属的区分还没有严格的定义,但化学上可根据金属的密度把金属分成重金属和轻金属。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、锰等大约45种。对人和环境有害的重金属主要有,汞、镉、铅、铬以及类金属砷等,它们的生物毒性比较显著。此外,铜和锰等也对人体有害。
    
    重金属不能被生物降解,相反却能在食物链的生物放大作用下,成千百倍地富集,最后进入人体。重金属在人体内能和蛋白质及酶等发生强烈的相互作用,使它们失去活性,也可能在人体的某些器官中累积,造成慢性中毒。
    
    重金属对人体造成伤害各有不同。比较常见的有——
    
    铅  可以伤害人的脑细胞,有致癌致突变等作用,可影响儿童智力正常发育,主要使其脑回变浅,智力低下。
    
    汞  可以造成大脑、神经、肝、肾等的破坏,表现为头痛、头晕、肢体麻木和疼痛、肌肉震颤、运动失调、焦虑、不安、思想不集中、记忆力减退、精神压抑等。此外,汞还会导致肝炎、肾炎、蛋白尿、血尿和尿毒症等。
    
    铬  对人体的毒害为全身性的,对皮肤有刺激作用,引起皮炎、湿疹、气管炎、鼻炎和变态反应,并有致癌作用。
    
    砷  砷及其化合物进入人体可蓄积于肝、肾、肺、骨骼等部位,特别是在毛发、指甲中贮存。砷主要是与细胞中的酶系统结合,使许多酶的生物作用受到抑制失去活性,造成代谢障碍。砷要经过十几年甚至几十年的体内蓄积才发病。砷慢性中毒主要表现为末梢神经炎和神经衰弱,皮肤色素高度沉着和皮肤高度角化,发生龟裂性溃疡。急性砷中毒多见于消化道摄入,主要表现为剧烈腹痛、腹泻、恶心、呕吐,抢救不及时可造成中毒者死亡。
    
    镉  进入人体的镉主要累积在肝、肾、胰腺、甲状腺和骨骼中,可引起骨痛病。此外,镉可造成贫血、高血压、神经痛、骨质松软、肾炎和分泌失调等病症。镉的急性中毒以呼吸系统损害为主,镉的慢性中毒以引起肾小管病变为主的肾脏损害,亦可引起其他器官的损害。
    
日本的“痛痛病”
    
    2007年,南京农业大学农业资源与生态环境研究所教授潘根兴的研究团队在全国六个地区(华东、东北、华中、西南、华南和华北)县级以上市场随机采购大米样品100多个,随后进行了检测。检测结果表明,抽查稻米样品的10%存在镉超标。2008年4月,潘根兴的研究小组又从江西、湖南、广东等省农贸市场随机取样63份,实验结果证实样品的60%以上大米镉含量超过国家限值。
    
    而早在2002年,农业部稻米及制品质量监督检验测试中心曾对全国市场稻米进行安全性抽检就得出了相似的结果,稻米中超标最严重的重金属是铅,超标率28.4%,其次就是镉,超标率10.3%。
    
    尽管稻米被多种重金属污染,而且中国尚未发生大量的因吃了重金属污染稻米而患病的患者,但是重金属污染稻米早在国际上已有先例,其中最著名的就是被世界卫生组织列为世界8大公害之一的日本的“痛痛病”。
    
    横贯日本中部的富山平原有一条清水河叫神通川,并用这条河的水灌溉两岸肥沃的土地。因此,神通川两岸的人民世世代代喝的是这条河的水和用这条河的水浇灌出来的水稻。但是,三井金属矿业公司在这条河的上游设立了神冈矿业所,建成炼锌工厂,把大量污水排入神通川。早在1931年,神通川两岸的人就出现过一种怪病,患者全身各处疼痛,从腰、手、脚的关节疼痛慢慢扩到身体各部位神经痛和全身骨病。患者不能行动,呼吸困难,最后发展为骨骼软化、萎缩和骨折,直到不进饮食,衰竭死亡。有一名患者打了一个喷嚏,全身多处发生骨折。另一名患者全身骨折达73处,身长为此缩短了30厘米。
    
    直到1961年,医学研究人员才查明,神通川两岸骨痛病患者与三井金属矿业公司神冈炼锌厂的废水有关。该公司把炼锌过程中未经处理净化的含镉废水排放到神通川中。两岸居民又用这种污染了的水灌溉农田,结果农田、稻米和鱼虾中的镉都大大超标。农田中的镉含量高达(7~8)μg/g,稻米镉含量高达(l~2)μg/g。在长年累月吃含镉稻米、鱼虾和饮用含镉水的多重作用下,人群中出现大量的骨痛病。由于患者疼痛难忍,不停地呻吟,呼叫疼痛,因而把这种病俗称为“痛痛病”。“痛痛病”在当地流行20多年,造成200多人死亡。
    
    现在,中国的镉污染稻米引起疼痛的疾病尚处在进一步诊断阶段。镉污染严重的广西桂林思的村,有一些不明骨痛原因的村民。他们说,医院不能诊断清楚他们的病,他们只好自称“软脚病”。但是,不少村民尿镉严重超标,身体出现非正常的疼痛症状,如果按日本“痛痛病”相关诊疗标准,可以说是有了初期症状。现在的情况是,尽管研究人员的调查表明中国抽查的稻米中10%的样品镉超标,但是还没有谁能拿出直接证据证明村民的疼痛病与食用含镉大米有关,也无法证明与土地污染有关,也没有医院下此结论。所以现在只能说村民的病是疑似“痛痛病”初期症状。
    
    日本的“痛痛病”是重金属镉污染稻米和饮水的一个极为惨痛的教训,世界各国都在汲取这一教训。通过诉讼,受到镉污染之害的日本人都得到赔偿。受害者的医疗费用均为污染事件的制造者三井公司支付,同时该公司还要支付受害者的生活费用,其中还包括受害者每个月洗温泉的经费。
    
    此外,为了不让含镉的田地和水再毒害公众,日本富山县实施了一个“客土”计划。这个计划是日本研究人员在1975年向日本政府提出的治理污染土地的方法,主要做法是,把镉土埋到25厘米深的地下,置换土壤。由于这一计划并非是全面改造土壤,被污染的土壤仍然埋在地下,所以叫“客土”计划。该计划的经费大约是420亿日元,其中三井公司承担约40%,其余的由中央和地方政府承担。
    
    日本的前车之鉴,不可不察。如果中国从现在起未雨绸缪,避免日本的“痛痛病”在中国出现,也许还来得及。
    
烟草与重金属吸入
    
    烟草是现今人们消费的一种既非食物又非饮料的特殊消费品,但是,这种消费品与食物一样含有重金属。原因在于,烟草像植物和动物食品一样,在生长和加工过程中会富集环境中的重金属。
    
    2010年10月7日在澳大利亚悉尼召开的第九届亚太烟草或健康会议上,加拿大研究人员公布的一项研究结果表明,中国13个牌子的卷烟检测出含有重金属,其中含有的铅、砷和镉等重金属成分含量与加拿大产香烟相比,最高超出3倍以上。
    
    烟草中的重金属来源是多方面的。产烟区大气、降水、地表水及土壤中的重金属含量是烟草吸附重金属的重要来源。此外,烟叶种植中的种子、农药、化肥、农家肥等也是重金属的来源。除了烟叶中含有的重金属外,卷烟在加工过程中也会引入重金属污染物,如加工过程中使用的香精、香料及机械接触等。不同的加工工艺也会影响卷烟成品中重金属的最终含量。例如,当土壤中加入的铅浓度为0~2500mg/kg时,烟草对土壤中的铅具有较强的吸收性,并可残留在作物的各个部位,这便成为烟草中重金属的重要来源。
    
    不过,烟草中的重金属进入人体与食物中的铅进入人体是经由不同的渠道,前者是经由呼吸系统,并且通过高温的作用而大量进入人体,而后者是经由消化系统,因而经由前者进入人体的重金属的剂量大于后者。
    
    当然,不同的重金属通过吸烟进入人体的量是不同的。研究人员经测试后发现,在吸烟过程中,香烟中的砷和铅挥发性较小,通过烟头及过滤嘴的吸附,对主动吸烟者及被动吸烟者的危害较小。但是汞和镉的挥发性较大,通过香烟的过滤嘴吸附量较小,因而对主动吸烟者及被动吸烟者可造成较大危害。
    
    另外,由于香烟燃烧中心部位温度高达800℃~900℃,燃烧的边缘温度也达到了300℃~400℃,在高温的帮助下,烟草中的重金属可变成烟尘和雾(气溶胶),直接由呼吸道进入人体内,对主动和被动吸烟者都造成极大伤害。而且肺部吸收的重金属比胃肠道吸收的重金属高好几倍,对人造成的危害也更大。
    
食物中的重金属
    
    人们从食物中吸收重金属主要是从海(水)产品和蔬菜中吸收,而海产品和蔬菜也是从环境,主要是从水体、土壤和空气中吸收并富集重金属后,由人吃下这些食品而产生日积月累的效果,最终可能导致重金属中毒和致癌。
    
    现在,鱼和贝类已成为重金属铜、锌、铅、镉、汞、砷的重要来源。不同的水产品中的重金属含量是不同的。研究人员发现,生活在水体上、中层的鱼类鱼体中的重金属积累量,主要取决于水中的重金属浓度,而底栖鱼类的重金属集累则取决于水和沉积物中的重金属浓度。以铜、锌、铅、镉为例,它们在鱼类、甲壳类、头足类(如章鱼、乌贼、鹦鹉螺、枪乌贼等)和贝类等不同动物类群体中的含量不一。铜的含量依次为,头足类>甲壳类>贝类>鱼类;锌、铅、镉的含量则依次为,头足类>贝类>甲壳类>鱼类;绝大部分海洋动物体中重金属平均含量依次为:锌>铅>铜>镉。
    
    蔬菜中的重金属也是比较多的,原因也在于蔬菜可以富集空气、水和土壤中的重金属,而且不同的蔬菜富集重金属的量是不同的。以镉为例,蔬菜可分为高富集、中富集和低富集镉三种类型。第一种是镉高富集蔬菜,以叶菜类最大;中富集蔬菜以果菜类为主;低富集蔬菜以根菜及豆类为主;镉富集最小的蔬菜是瓜类,几乎没有超标现象。
    
    例如,研究人员对成都地区蔬菜的检测表明,镉富集浓度(污染浓度)的蔬菜依次为:菠菜>芹菜>大白菜>韭菜>黄瓜>油菜>花菜>番茄>甘蓝。其中菠菜和芹菜的镉超标最高。对合肥市蔬菜的检测表明,镉富集浓度依次为葱蒜类>叶菜类>根茎类>豆类>茄果类>瓜类。此外,不同的研究结果也表明,芹菜和莴笋对镉具有较强的吸收富集能力,这两种蔬菜镉的超标也最高。
    
    另外,即使是同一种蔬菜,不同的部位富集重金属的浓度也不一样。例如,菠菜中的镉含量大小依次为菜叶>根>茎秆;青菜中镉的含量为菜叶>茎秆;芹菜的茎和叶蓄积镉的能力差异更大,叶比茎的富集系数高出3.3倍。因此,菜叶相对蔬菜其他部位对镉和其他重金属的富集能力更强。
    
相关链接  消费者如何自我保护
    
    科学消费、尽量减少金属通过食品进入机体,不失为一种有效的对策。例如,戒烟不仅能远离重金属,还能避免烟草中其他毒素毒害自己和他人。而对于蔬菜消费,要按照重金属富集程度由低到高的次序来选择,即从瓜果类、根菜、豆类到叶菜类。同一种蔬菜,要先吃和多吃茎秆,少吃和不吃菜叶。当然,如果是绿色食品,则所有蔬菜和同一蔬菜的不同部分都可以消费,在购买农产品时,除了要尽量选择无公害产品外,还要注意吃菜品种的多样化,避免单一重金属的过量摄入。
    
    至于水产品,要按鱼类、甲壳类、贝类和头足类的次序来消费,因为它们依次是重金属含量递减的产品。而同一种产品,如鱼类,一般不要吃鱼卵,更不要吃脂肪。对于江南美味大闸蟹,也要忍痛割爱蟹卵。如此,可以把食品中的重金属污染减少到最低程度。
    
六种食物对抗各种污染
    
    牛奶驱铅  牛奶所含的蛋白质成分能与体内的铅结合成可溶性化合物,不但阻止人体对铅的吸收,还可促进铅的排泄。
    
    海带抗辐射  海带的提取物可减轻同位素、射线对机体免疫功能的损害,并抑制免疫细胞的凋亡,从而具有抗辐射作用。
    
    小米抗噪声  在噪声环境中,人体内的B族维生素消耗很大,应多食富含B族维生素的食物,如小米、燕麦、玉米等。
    
    血豆腐抗粉尘  猪血、鸡鸭血中的血浆蛋白,经胃酸和消化酶分解后,可产生解毒、滑肠的物质,并与入侵人体的粉尘、有害金属微粒发生反应,变成不易被人体吸收的物质,从消化道排出体外。
    
    黑木耳抗镉  慢性镉中毒会造成人体肾脏损害,或引起骨骼疾病。黑木耳含有的植物胶质,可吸附通过消化道进入体内的镉,使其排出体外。
    
    大蒜抗亚硝胺  长期进食腌制、熏烤制品是消化道恶性肿瘤的主要危险因素,而大蒜对亚硝胺的合成有明显的抑制作用。
    
寻找“吃”毒植物
    
    土壤的植物修复技术因其安全、廉价而成为世界上该领域研究和开发的热点。植物修复就是筛选和培育超富集植物,利用植物把土壤中的有毒重金属元素吸收起来,再将植物收获,回收植物中的重金属物质。植物修复既能大量减少土壤中的重金属污染,又为回收利用重金属资源提供了可能。
    
    中科院地理所环境修复中心在国家高技术研究发展计划(863计划)的支持下,自1997年起与中科院地理所、中山大学、中科院南京土壤所等20多家科研机构合作,开展系列研究。1998年,该中心在中国境内首次发现了砷的超富集植物——蜈蚣草,它对砷的吸附量高达22630ppm,超过普通的植物上千倍。之后,南京土壤所的专家通过溶液培养和土培实验,又发现了遏蓝菜和一种蕨类植物对锌有较强的吸收能力。将这类“超级植物”种植在相应的重金属污染区,如铜锌矿的周边,就可以大大降低土壤中的重金属含量。
    
    目前,我国已找到十多种能消除镉的“超级植物”,只要把它们种在轻度污染的土壤里,一年左右就能把镉含量控制在标准范围内。
    
    美国快餐业巨头麦当劳公司去年6月宣布召回至少1330万个印有动画电影《怪物史莱克Ⅳ》图案的玻璃杯。这些玻璃杯表面可能含有对人体有害的重金属镉。
    
    麦当劳公司表示,上述被召回的玻璃杯中,1200万在美国销售,至少130万在加拿大销售。这些杯子分别印有梦工厂3D动画大片《怪物史莱克Ⅳ》中4个角色的图案,每个售价约两美元。

重金属污染源有哪些


日期:2011-02-22 作者: 来源:文汇报
                     

    重金属的来源非常广泛,传统上可以分为工业来源和农业来源。随着我国城市化进程的加快,一些有别于以往的为城市所特有的污染来源也随之产生。重金属来源如下:
    
    工业来源:工业能源大都以煤、石油类为主,它们是环境中汞、铅、镉、铬、砷等重金属污染的主要来源。在采矿、选矿、冶炼、锻造、加工、运输等工业生产过程中会产生大量的重金属污染。排放的废水、废渣等直接进入水体及土壤中,废气中的重金属经沉降也进入土壤等环境中,从而使得环境中重金属浓度严重超标。
    
    农业来源:在农业生产中,污水灌溉、农药、劣质化肥等的不合理使用是重金属污染的重要途径。以磷肥为例,生产磷肥的磷矿石成分复杂,含有较多的重金属如锌、铬、镍、铜、镉、铅等,因此如不合理的使用,劣质化肥中的重金属杂质会直接导致土壤污染。
    
    城市来源:城市日益变成重金属污染的重要来源之一,污染过程主要包括污水处理中产生污泥的堆放、垃圾渗滤液的泄漏、含铅汽油的使用以及汽车交通等。污水处理厂产生的污泥中含有大量的重金属,如不经处理直接排放或者灌溉,会对土壤环境造成二次污染。城市垃圾在焚烧过程中产生的飞灰及堆放填埋过程中产生的渗滤液中的重金属通常也会严重超标。含铅汽油的燃烧是城市铅污染的一个重要来源,汽车轮胎添加剂中使用的锌也导致城市土壤的锌污染。
    
    环境事故污染:近年来突发性的环境污染事件骤增,其中重金属污染的案例占很大比例。突发性的环境事件会导致重金属在短时间内高浓度地进入环境,从而产生严重的污染。

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