农业重金属污染

重金属污染主要来源于工业。 工业能源大都以煤、石油类为主,它们是环境中汞、镉、铅、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、废气、废渣等直接进入大气、水体及土壤等环境中,从而使得环境中重金属浓度严重超标。 土壤、大气、水体中的重金属由作物吸收直接蓄积在作物体内;水体中的重金属则可通过食物链在生物中富集,如鱼吃草,大鱼吃小鱼。 环境中的重金属通过各种渠道都可对农产品造成严重的污染,进入人体后在人体内蓄积,引起人体急性或慢性中毒。

(一)重金属对农产品的污染及毒害作用

1.汞的污染

(1)污染途径。 未经净化处理的工业“三废”排放后造成河川海域等水体和土壤的汞污染。 水中的汞多吸附在悬浮的固体微粒上而沉降于水底,使底泥中含汞量比水中高7~25倍,且可转化为甲基汞。 环境中的汞通过食物链的富集作用导致在农产品中大量残留。

(2)对人体的危害。 甲基汞进入人体后分布较广。 对人体的影响取决于摄入量的多少。长期食用被汞污染的农产品,可引起慢性汞中毒的一系列不可逆的神经系统中毒症状,也能在肝、肾等脏器蓄积并透过人脑屏障在脑组织内蓄积。 还可通过胎盘侵入胎儿,使胎儿发生中毒。 严重的造成妇女不孕症、流产、死产或是初生婴儿患先天性水俣病,表现为发育不良,智力减退,甚至发生脑麻痹而死亡。

中国国家标准规定各种食品中汞含量(以汞计)不得超过以下标准:粮食0．02mg/kg,薯类、果蔬、牛奶0．014mg/kg,鱼和其他水产品0．3mg/kg(甲基汞为0．2mg/kg),肉、蛋(去壳)、油0．05mg/kg,肉罐头0．1mg/kg。

2.镉的污染

(1)污染途径。 镉也是通过工业“三废”进入环境,例如目前丢弃在环境中的废电池已成为重要的污染源。 土壤中的溶解态镉能直接被植物吸收,不同的作物对镉的吸收能力不同,一般蔬菜含镉量比谷物籽粒高,且叶菜根类高于瓜果类蔬菜。 水生生物能在水中富集镉,其体内浓度可比水体含量高4500 倍左右。 据调查非污染区贝介类含镉量为0．05μg/kg,而在污染区贝介中镉含量可达420μg/kg。 动物体内的镉主要经食物、水摄入,且有明显的生物蓄积倾向。

(2)对人体的危害。 镉也可在人体内蓄积,长期摄入含镉量较高的农产品,可患严重的“痛痛病”(亦称骨痛痛),症状以疼痛为主,初期腰背疼痛,以后逐渐扩至全身,疼痛性质为刺痛,安静时缓解,活动时加剧。 镉对体内Zn、Fe、Mn、Se、Ca的代谢有影响,这些无机元素的缺乏及不足可增加镉的吸收及加强镉的毒性。

中国国家标准规定各类食品中镉的含量(以镉计)不得超过以下标准:大米0．2mg/kg,面粉和薯类0．1mg/kg,杂粮0．05mg/kg,水果0．03mg/kg,蔬菜0．05mg/kg,肉和鱼0．1 mg/kg,蛋0．05mg/kg。

3.铅的污染

(1)污染途径。 铅在自然界中分布很广,通过排放的工业“三废”使环境中铅含量进一步增加。 植物通过根部吸收土壤中溶解状态的铅,农作物含铅量与生长期和部位有关,一般生长期长的高于生长期短的,根部含量高于茎叶和籽实。 在加工过程中,铅可通过生产用水、容器、设备、包装等途径进入农产品。

(2)对人体的危害。 食用被铅化物污染的农产品,可引起神经系统、造血器官和肾脏等发生明显的病变。 患者可查出点彩红细胞和牙龈的铅线。 常见的症状有食欲不振、胃肠炎、口腔金属味、失眠、头痛、头晕、肌肉关节酸痛、腹痛、腹泻或便秘贫血等。

中国国家标准规定各类食品中铅最大允许含量为(以铅计)冷饮食品、蒸馏酒、调味品、罐头、火糖、豆制品等1．0mg/kg,发酵酒、汽酒、麦乳精、焙烤食品、乳粉、炼乳等0．1mg/kg,松花蛋3．0mg/kg,色拉油0．1mg/kg。

4.砷的污染

(1)污染途径。砷在自然界广泛存在,砷的化合物种类很多,但As2O3是剧毒物质。化工冶炼、焦化、染料和砷矿开采后的废水,废气、废渣中的含砷物质污染水源、土壤等环境后再间接污染农产品。 水生生物特别是海洋甲壳纲动物对砷有很强的富集能力,可浓缩高达3300倍。 用含砷废水灌溉农田,砷可在植株各部分残留,其残留量与废水中砷浓度成正比。 农业上由于广泛使用含砷农药,导致农作物直接吸收和通过土壤吸收的砷大大增加。

(2)对人体的危害。 由砷污染农产品或受砷废水污染的饮水而引起中毒,急性中毒主要表现为胃肠炎症状,中枢神经系统麻痹,四肢疼痛,意识丧失而亡。 慢性中毒表现为植物性神经衰弱症、皮肤色素沉着、过度角化、多发性神经炎、肢体血管痉挛、坏疽等症状。

中国国家标准规定各类食品中砷最大允许含量标准为(以砷计,mg/kg):粮食0．7mg/kg,果蔬、肉、蛋、淡水鱼、发酵酒、调味品、冷饮食品、豆制品、酱腌菜、焙烤制品、茶叶、糖果、罐头、皮蛋等均为0．5mg/kg,植物油0．1mg/kg,色拉油0．2mg/kg。

5.铬的污染

(1)污染途径。 铬是构成地球的元素之一,广泛地存在于自然界。 含有铬的废水和废渣是环境铬污染的主要来源,尤其是皮革厂、电镀厂的废水、下脚料等含铬量较高。 环境中的铬可以通过水、空气、土壤的污染而进入生物体。 目前农产品中铬污染严重主要是由于用含铬污水灌溉农田。 据测定,用污水灌溉的农田土壤及农作物的含铬量随污灌年限及污灌水的浓度而逐渐增加。 作物中的铬大部分在茎叶中。 水体中的铬能被生物吸收并在体内蓄积。

(2)对人体的危害。 铬是人和动物所必需的一种微量元素,人体中缺铬会影响糖类和脂类的代谢,引起动脉粥样硬化。 但过量摄入会导致人体中毒。 铬中毒主要以六价铬引起,它比三价铬的毒性高100倍,可以干扰体内多种酶的活性,影响物质的氧化还原和水解过程。小剂量的铬可加速淀粉酶的分解,高浓度则可减慢淀粉酶的分解过程。 铬能与核蛋白、核酸结合,六价铬可促进维生素C的氧化,破坏维生素C的生理功能。 近来研究表明,铬先以六价的形式渗入细胞,然后在细胞内还原为三价铬而构成“终致癌物”,与细胞内大分子相结合,引起遗传密码的改变,进而引起细胞的突变和癌变。

(二)重金属污染的控制措施

1.健全法律法规,消除污染源,防止环境污染

建立健全工业“三废”的管理制度。 废水、废气、废渣必须按规定处理后达标排放。 对于生活垃圾,要进行分类回收,集中进行无害化处理。 只有消除污染源,才能有效控制有害重金属的来源,使其对农产品安全的影响减少到最低限度。

2.加强化肥、农药的管理

化肥特别是鳞、钾、硼肥以矿物为原料,其中含有某些有害元素,如磷矿石中,除含五氧化二磷外,还含有砷、铬、镉、钯、氟等。 垃圾、污泥、污水用作肥料施入土壤中,也含某些重金属。 要合理安全使用化肥和含重金属的农药,减少残留和污染,并制定和完善农药残留限量的标准。

3.对农业生态环境进行检测和治理,禁止使用重金属污染的水灌溉农田。 随着工农业生产的发展,重金属对土壤和农作物污染问题越来越严重。 由于重金属污染具有生物放大作用,微量毒性效应,隐蔽性和滞后性、累积性和复合性等特点,且农作物直接参与食物链循环,因此重金属在农作物中的积累势必影响到人类健康与安全。

4.制定各类农产品中有毒有害重金属的最高允许限量标准,并加强监督检测工作。 GB 18406—2001《农产品安全质量》四项系列标准规定农产品中有毒有害重金属等的最高限量,或最大残留量。 但由于对有毒有害物质的毒性认识存在局限以及有毒有害物质测试方法研究不够,因此标准所覆盖的农产品品种及有毒有害物质数量很有限。