农产品重金属污染危害及检测

农产品重金属污染危害

及检测

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农产品重金属污染、危害及检测

摘要

近年来食品安全问题日益突出，现代工农业和交通运输的发展迅猛，使得农产品中的重金属含量急剧增加，同时也导致了人体内重金属的蓄积量不断升高，重金属污染问题日趋严重。重金属对人体的危害是多系统、多器官和不可逆的，严重危害人类健康。本文介绍了农产品重金属污染状况，分析了农产品重金属污染的主要来源，阐述了农产品重金属污染的危害，最后提出了几种农产品重金属污染的检测方法，为农产品重金属污染的防范提供了参考。

关键词：农产品；重金属；污染来源；检测

前言

农产品与我们的生活息息相关，农产品质量安全受到农产品产地土壤、运输的影响。当前，我国农产品重金属污染情况相当严重，进而引发了粮食与食品安全等一连串问题，最终影响到人民群众的身体健康以及生命安全，已经成为了对我国农业可持续发展的一个重要的影响因素。应积极探索重金属污染和来源与检测方法，及时有效地掌握和控制农产品受重金属污染的情况。

1 农产品重金属污染的现状与危害

1.1 农产品重金属污染的现状

在农业生产的过程中，土壤中的重金属会对于农产品的产量以及质量造成很大的影响，一般而言，将相对密度在5以上的金属成分称为土壤重金属，在农业生产的过程中，常见的土壤重金属包括汞、铅、铬、镍、铜、锌、坤等，这些重金属元素的来源很多，包括了农药化肥的不合理使用、工业污水的随意排放以及矿产开采过程中的污染泄露和工业废弃物的随意堆积等这些都会导致农产品产地土壤重金属污染[1-2]。

根据相关的调查统计发现，目前全世界范围内都存在不同程度的农产品产地土壤重金属污染。据统计，全世界平均每年排放 Hg 约 1.5 万 t、Cu340 万 t、Pb500 万 t、Mn1500 万 t、Ni100 万 t，这些污染物因为得不到相应的处理，往往会通过水循环系统而进入到土壤中，导致土壤重金属含量急剧超标[3]。

目前，我国重金属污染趋势越来越严重，对我国农业的发展产生了极大的影响，对人们的身体状况也产生了很大的负面影响。近年来，国内由于土壤重金属污染而直接或间接导致的人体重金属污染事件频频出现，屡见不鲜。我国的实际国情是要用不到世界9%的耕地养活超过22%的世界人口，同时由于环境问题不断凸显，土地面积不断缩减[4-5]。在大多数的农村地区和贫困地区，其食物主要依靠当地供给。但是据统计，中国每年有1200 万吨粮食受土壤重金属污染，造成损失每年可达 200 亿元人民币。

1.2 农产品重金属污染的危害

重金属原义是指比重大于 5 的金属（一般来讲密度大于 4.5 克每立方厘米的金属），包括金、银、铜、铁、铅等。对什么是重金属，其实目前尚没有严格的统一定义，在环境污染方面所说的重金属主要是指汞（水银）、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显着的重元素。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。微量重金属也可产生毒性效应，一般重金属的毒性范围在 1～10mg/L 之间，毒性较强的汞、镉等重金属，产生毒性的范围在 0.01～0.001mg/L之间[6]。

重金属污染，不仅仅威胁着化工厂周边的人群，这个“隐形杀手”在不知不觉中侵蚀着我们的躯体。我们和我们的后代，正在承受牺牲环境，盲目发展经济带来的严重后果。且由于重金属污染已经渗透到生活中的每一个环节，我们几乎无处可逃，别无选择。重金属因为对生态质量有明显的影响而成为环境中一种主要的污染源，人类活动会导致环境中重金属污染增加。重金属污染由于其难降解性、易于积累且滞留时间长等特点而成为环境污染治理中的一个棘手难题[7]。

2 农产品中重金属污染来源分析

农产品的主要重金属污染源有两个：一是环境因素，如空气、水、覆土材料、栽培基质等被重金属污染，或其本身就含有一定量的重金属；二是内部因素，农产品自身具有一定的富集重金属的能力，造成农产品产品的食用危害；三是加工和运输途径中的重金属污染。

2.1 空气

冶金、采矿、化工等是大气中的重金属粉尘污染的主要来源，另一重要重金属来源为石油燃烧以及汽油防爆燃烧排气等。公路附近生长的农产品受污染较大，如 Garica et al[8]发现鸡腿菇（https://www.360docs.net/doc/9c18918110.html,atus）中 Pb 含量最高可达 6.51mg/kg，并且 Pb 含量与环境污染的相关性显着，建议把鸡腿菇作为一种生物指示器，用于检测环境中 Pb 污染。Demirbas[9]对采集自黑海东部的 18 个农产品品种进行检测，其中铅含量最高为生长在公路边的簇生黄韧伞（H.fasciculare），铅含量为6.88mg/kg。由于环境污染对农产品中重金属的含量影响较大，所以其栽培场所应远离工厂附近和公路，避免排放的工业废气等有害物质被子实体所吸附。

2.2 水

水是农产品生长发育的关键因素。富含有害重金属的工业废弃物的大量排放，以及化肥、农药、除草剂等的过度使用，导致水资源得污染加剧，可能造成有害物质如镉、铅、汞等重金属超标，同时水也是病原微生物的主要污染源之一[10]。Michelot et al[11]研究表明，在空气污染很少的地区，水体或土壤成为农产品中重金属的主要污染源。

2.3 土壤

重金属离子在土壤中，多数以活性较低的形态存在，少数以能影响土壤微生物的代谢活性的有效态形式存在。如 Cd 在土壤中有可交换态、离子态、吸附态、难溶络合物和化学沉淀态等形态，其中水溶性和交换态 Cd 对农产品危害最大[12]。影响土壤中重金属形态的因素主要有重金属本身的含量和性质、土壤组成及环境条件。研究表明，有机土的富镉能力最强，其次为粘土，砂质土最不容易吸附镉。

2.4 内部因素和运输污染

内部因素主要是部分农产品对某些重金属具有一定的吸收能力，使子实体能够富集栽培料中微量的重金属，同时农产品在加工过程中，加工设备、卫生环境、包装物、添加物、贮运工具和运输环境，都可能造成食用菌的重金属污染。如含铅器皿在加工、贮运过程中使用，造成铅的污染等[13]。

3 农产品中重金属的检测

3.1 光谱法

光谱法是对农产品重金属含量进行检测的常用方法之一，具有较高灵敏度。缺点是操作流程较为繁复，整个分析过程需要耗费较长时间，同时对仪器的要求也相对较高，

因而实践中需要耗费大量的分析成本。在光谱法运用实践中，紫外可见光光度法是当前运用最为普遍的一种测试方法。光谱法不适用于快速检测现场农产品重金属含量[14]。3.2 新型检测技术

3.2.1 生物传感器法

生物传感器方法的主要工作原理是综合金属离子和固定于电极材料中的特异性蛋白，对蛋白结构进行改变，同时利用灵活的电容信号传感器进行定量检测，以此了解农产品中重金属的变化。近些年，人们通过对生物传感器进行开发和利用，从而检测水溶液中毒性化合物的含量。决定生物传感器使用情况的因素主要分为两个方面：一是生物活性，二是环境。由于生物传感器法存在着时间方面的制约，使用寿命较短，因而其使用和发展都受到局限[15]。

3.2.2 酶抑制法

酶抑制法的原理是利用重金属离子及酶活性中心的甲硫基发生反应，使其自身的结构和性质发生改变，导致酶活力降低，进而对重金属进行检测。酶抑制法直接将显色剂颜色以及吸光度、电导率的变化，通过光电信号放大、显示，从而建立起重金属浓度以及酶系统改变所对应的数学关系。这种检测方法主要应用于对环境、食品中的重金属进行定性检测[16]。

3.2.3 免疫分析法

免疫分析是一种具有高度特别性以及灵敏度的分析方法。通过利用免疫分析方法对重金属离子进行分析，首先必须完成两方面任务：1）利用合格的络合物对金属离子进行综合，让其确保一定的空间结构存在，进而发生氧化还原反应；2）综合金属离子的化合物反应到载体蛋白中，产生免疫原性。对金属离子化合物进行综合，选择相应的特异性抗体在免疫分析法中尤为重要。

3.2.4 太赫兹光谱法

太赫兹光谱法是一种全新的分析法，作为一种国际前沿科技，其能够对分子内部或分子相互（介于微弱和氢键的内部相互作用之间）的激励进行探测，原理在于激励导致一定震动的产生，进而可以有效地吸收能量。科研人员在对农产品重金属污染进行检测时，已经开始采用这种方法[17]。

3.3 电化学分析法

同光谱法相比，电化学分析法的优势在于更容易实现自动化。然而在农产品重金属快速检测中运用电化学分析法存在不少问题，由于农产品系统较为复杂，因而农产品中产生了一些污染物会导致对普通浆料检测流程产生重要影响，进而影响到检测结果的准确性。这些污染物主要包括：大分子颗粒、有机物、表面活性剂等。在对农产品重金属

检测方法开展研究的过程中，要积极开发更具抗干扰能力以及高灵敏度的电化学传感

器，才能有效推动电化学分析法的可持续发展[18]。

4 结语

近年来，我国农产品土地重金属污染状况越来越严重，严重的影响了人们的饮食健康。为了确保农业安全生产，我国政府加强了对于农产品的重金属污染检测的力度，通

过先进的检测方法来严格的控制好农产品的重金属含量，并且采取合适的方法进行治

理，降低土壤中的重金属含量确保我国农业的正常稳定发展。

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