十三味农业漫谈之（四）重金属的“摇滚”
相信看了上一次十三味老周谈到的“化而不肥”，大家对于现在农业污染中农药与化肥的问题之突出已经有了相当的认识。可是老周却说这个还不够，甚至只是个开始，你会不会又一次惊讶到大喊:我去，不会吧！
很不幸的，老周今天还是要继续给大家往下说，而这一次这位却是更为疯狂的重金属“摇滚”了！
随着中国的快速工业化发展和农药、化肥在农业活动中的广泛应用，近年来，中国农业土壤重金属污染问题其实早已是一个公开的秘密。在一份 2005年到2013年的全国土地调查报告中显示，有19.40%受调查的农田土壤样品受到污染，而主要污染物就是重金属。而土壤中的重金属对人类最直接的影响之一就是对食品安全造成的直接威胁。
大多数普通消费者的食品安全观念大多仅仅限制在农药、化肥残留和食品变质上, 对于土壤重金属污染影响的问题则知之甚少。而且重金属污染具有潜在性, 无明显可见的标识, 普通消费者更是无法从外观上判断农产品或食品是否受重金属污染并避开它。但恰恰是这些重金属有毒物质可以通过各种途径，被摄入人体内部，对人体新陈代谢及健康产生极大的不利影响。
那么到底什么是重金属呢？
重金属，是指相对密度在5以上的金属。原子序数从23(V)至92(U)的天然金属元素有60种，除其中的6种外，其余54种的相对密度都大于5，因此从相对密度的意上讲，这54种金属都是重金属。但是，在进行元素分类时，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10种金属元素：铜、铅、锌、锡、镍、钴、锑、汞、镉和铋。尽管锰、铜、锌等重金属是生命活动所需要的微量元素，但是大部分重金属如汞、铅、镉等并非生命活动所必须，而且所有重金属超过一定浓度都对人体有毒。重金属一般以天然浓度广泛存在于自然界中，但由于人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增多，造成重金属进入大气、水、土壤中，引起严重的环境污染。土壤重金属来源广泛，主要包括污水灌溉、工业废弃物得不当堆置、矿业活动、农药和化肥等。
目前，我国农业土壤重金属污染的总体特征是污染的程度正在逐步加剧，污染的面积逐年扩大，污染源呈现多元化发展趋势。截至 2011 年底，我国受镉Cd、砷As、铬Cr、铅Pb等重金属污染的耕地面积近 2 000 万 hm 2 ，约占耕地总面积1/5。每年被重金属污染的粮食逾1200万吨。重金属污染物在农业土壤中移动性差，滞留时间长，不易被土壤的微生物降解，农业土壤是人类活动影响最强烈的一类土壤，其环境状况直接与人们健康息息相关，农业土壤重金属污染防控和治理刻不容缓。
而重金属沿食物链迁移并在食品中残留和富集,是其进入人类饮食的主要途径。饮食中的重金属来源于空气和土壤两个方面, 其中土壤是一个重要的源头。
土壤重金属污染影响饮食安全的主要途径:
1 土壤中的重金属溶解于地表以及地下水中, 污染水源。
虽然土壤对重金属具有强烈的吸持作用, 但土壤中的重金属仍然有部分通过渗滤和淋溶作用进入地表水及地下水中, 给生活用水带来污染。通过直接饮用受污染的水或食用由受污染水源制成的食物, 给人类健康带来威胁。
2 粮食和蔬菜吸收土壤中的重金属并在可食部分积累。
生活在受重金属污染土壤上的植物, 虽然能够通过根分泌作用等机制不同程度地排斥重金属进入体内, 但这种保护作用并不是牢不可破的, 特别是有些对重金属具有富集作用的作物或品种, 其体内积累了大量的重金属, 并在农作物的可食部分富集, 直接进入食品, 使食品中的重金属浓度超标。
3 富集在植物体内的重金属进入食草动物。
有些植物并不是人类的食物来源, 但却是牛羊、猪等家畜的饲料来源, 通过生物放大作用, 土壤中的重金属通过饲料在动物体内富集, 并进入动物食物中, 使食品受重金属污染。
重金属“五毒”
重金属以汞毒性最大，镉次之，铅、铬、砷也有相当毒害，这些元素被人称之为重金属“五毒”。
一.食品中汞的污染
汞：除职业接触外，进入人体的汞主要来源于受污染的食物，其中以鱼贝类食品的甲基汞污染对人体危害最大。除水产品外，也可通过含汞农药的使用和废水灌溉污染农作物和饲料，造成谷类、蔬菜水果和动物性食品的污染。甲基汞主要侵犯神经系统，特别是中枢神经系统，以肝、肾、脑组织含量最多。甲基汞具有亲脂性和与体内巯基的亲和力强，干扰蛋白质和酶的生化功能。慢性汞中毒主要表现为神经系统症状，而且致永久性的损伤。
二.食品中镉的污染
镉：在一般食品中均能检出镉，其含量范围在0.004～5mg／kg之间，也可通过食物链的富集作用达到很高的浓度。一般来说，海产品、动物性食品镉含量高于植物性食品，而植物性食品中又以谷类、洋葱、豆类、萝卜等蔬菜含 镉较高。镉主要通过食物进入人体，进入人体的镉大部分与低分子硫蛋白结合，形成金属硫蛋白，主要蓄积于肾脏，其次是肝脏。镉对体内巯基酶有较强的抑制作用。主要损害肾、骨骼和消化系统三个部分，特别是肾小管的损害，使再吸收发生障碍，可出现蛋白尿、氨基酸尿和糖尿。另外，镉可使骨钙析出，从尿排出，导致出现负钙平衡，引起骨质疏松。也有研究表明，镉及其化合物对动物和人有一定的致癌、致畸、和致突变的作用。
三.食品中铅的污染
铅：非职业性接触人群体内铅主要来源于食物。进入消化道的铅，由于受到膳食中蛋白质、钙、植酸等因素的影响，仅有5％～10％的铅被吸收，吸收的铅有90％以上沉积于骨骼中。肝、肾、脑组织等也有一定的分布并产生毒作用。中毒主要是慢性损害作用，在临床上表现为贫血、神经衰弱、神经炎和消化系统症状，如面色苍白、头昏、头痛、乏力、食欲不振、失眠、烦躁、肌肉关节疼痛、肌无力、口腔金属味、腹痛腹泻或便秘等。严重者可致铅中毒脑病。儿童较成人敏感，过量铅可影响生长发育，导致智力低下。铅还干扰免疫系统功能。
四.食品中铬的污染
铬：主要来源于劣质化妆品原料、皮革制剂、金属部件镀铬部分，工业颜料以及鞣革、橡胶和陶瓷原料等；如误食饮用，可致腹部不适及腹泻等中毒症状，引起过敏性皮炎或湿疹，呼吸进入，对呼吸道有刺激和腐蚀作用，引起咽炎、支气管炎等。水污染严重地区居民，经常接触或过量摄入者，易得鼻炎、结核病、腹泻、支气管炎、皮炎等。
五.食品中砷的污染
砷：是人体的非必需元素，元素砷的毒性极低，而砷的化合物均有剧毒，三价砷化合物比其它砷化合物毒性更强。砷通过呼吸道、消化道和皮肤接触进入人体，如摄入量超过排泄量，砷就会在人体的肝、肾、肺、子宫、胎盘、骨骼、肌肉等部位蓄积，与细胞中的酶系统结合，使酶的生物作用受到抑制失去活性，特别是在毛发、指甲中蓄积，从而引起慢性砷中毒，潜伏期可达几年甚至几十年，慢性中毒有消化系统症状、神经系统症状和皮肤病变等。砷还有致癌作用，能引起皮肤癌。如果24小时内尿液中的砷含量大于100微克/升就使中枢神经系统发生紊乱，并有致癌的可能。而且如果孕妇体内砷超标还会诱发畸胎。
重金属污染对人群健康的危害是多方面、多层次的, 其造成的生殖障碍, 影响胎儿正常发育, 威胁儿童和成人身体健康, 降低人口身体素质，将是这个世纪危害人类健康的主要杀手。
在之前的农药、化肥篇章中，老周只有建议少用或替代使用。而重金属的污染问题则是需要更专业的科学方法来治理了。以下几种方法是老周找到相关专家学者的研究成果以供农业从业者参考：
1 采用各种生物的、物理的、化学的技术手段修复受污染土壤
对重金属污染土壤的修复最早采用客土、淋洗等物理化学技术。 近年来, 利用生物修复土壤重金属污染成为一种重要的手段, 生物修复技术包括生物提取(如利用重金属超量累积植物提取土壤中的重金属) 、生物挥发(如利用微生物将土壤中的重金属转化并挥发到空气中去) 、生物固定(例如植物根系、土壤微生物、土壤动物等均能够使土壤重金属的有效性降低) 等几个方面。这些技术和手段或者能够使土壤中重金属总量降低, 或者能够使土壤中重金属的有效性降低, 从而减少重金属进入农作物的机会。
2 采用合理的农业耕作措施抑制或避免重金属进入农产品。
受污染土壤中重金属不断受到环境因素和农业措施的影响, 使其在土壤中的有效性受到抑制或促进, 因此能够通过相关的农业措施抑制或避免重金属通过土壤进入食物链。这一措施不仅经济, 而且实用性很强, 容易操作和普及。以我国目前这样的农业生产力水平, 又面临严峻的重金属污染形势,通过选择最能够降低重金属活性的肥料品种, 因地制宜控制其污染, 不失为一种较好的途径。通过选择适当种类和形式的化肥、增施有机肥等农业措施, 合理利用肥料中的阴阳离子、有机质与重金属的交互作用, 抑制和免除作物对重金属的吸收。实践表明, 增施有机肥, 可明显改善土壤理化性状, 增加土壤环境容量, 提高土壤还原能力, 从而可以使铜、镉、铅等重金属在土壤中呈固定状态, 农作物对这些重金属的吸收量相应地减少
3 选育对重金属抗性强吸收少的农作物品种
在污染区种植。在重金属胁迫条件下, 植物可通过根系形态和生理生化的适应性变化机制来调节自身活化和吸收元素的强度。不同作物种类甚至同一作物的不同品种在活化和吸收元素方面都有显著差异, 这些差异反映了植物不同个体的基因潜力。这种差异性的存在使得通过选育既对污染物有较高的抗性、又能保证生物可食性产品具有较高安全性的品质来使食品安全成为可能。为此, 需要了解抗金属作物的抗性机制, 选找抗性强、吸收少的作物品系, 在金属污染区推广种植; 同时研究低吸收的遗传机制及基因定位, 并通过基因工程等分子生物学技术进行遗传育种, 培育出抗性强、吸收少、产量高、品质好的作物品种, 以保证日益严重的金属污染条件下的农业生产
4 调整污染区种植结构。
重金属严重污染区不要种蔬菜和粮食作物, 特别是根菜或叶菜类, 而改为林地或种植对重金属吸收少的经济作物。很多研究表明, 根是植物吸收重金属的主要器官, 大量的重金属分布在根部。但重金属还可以通过导管向上迁移到叶片, 特别是镉等移动性较强的重金属。而籽粒中重金属的浓度相对较低。因此, 通过调整污染区种植结构能够有效减少食品中的重金属污染。
重金属要写的其实还有很多，但这些已不是重点。
老周会与我们的农业专家们讨教关于农药、化肥、重金属的饮食安全对策。既然我们已经生活在这些污染中，那么把这些污染对生活饮食危害降到尽可能最低才是当务之急。
很不幸的，老周今天还是要继续给大家往下说，而这一次这位却是更为疯狂的重金属“摇滚”了！
随着中国的快速工业化发展和农药、化肥在农业活动中的广泛应用，近年来，中国农业土壤重金属污染问题其实早已是一个公开的秘密。在一份 2005年到2013年的全国土地调查报告中显示，有19.40%受调查的农田土壤样品受到污染，而主要污染物就是重金属。而土壤中的重金属对人类最直接的影响之一就是对食品安全造成的直接威胁。
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大多数普通消费者的食品安全观念大多仅仅限制在农药、化肥残留和食品变质上, 对于土壤重金属污染影响的问题则知之甚少。而且重金属污染具有潜在性, 无明显可见的标识, 普通消费者更是无法从外观上判断农产品或食品是否受重金属污染并避开它。但恰恰是这些重金属有毒物质可以通过各种途径，被摄入人体内部，对人体新陈代谢及健康产生极大的不利影响。
那么到底什么是重金属呢？
重金属，是指相对密度在5以上的金属。原子序数从23(V)至92(U)的天然金属元素有60种，除其中的6种外，其余54种的相对密度都大于5，因此从相对密度的意上讲，这54种金属都是重金属。但是，在进行元素分类时，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10种金属元素：铜、铅、锌、锡、镍、钴、锑、汞、镉和铋。尽管锰、铜、锌等重金属是生命活动所需要的微量元素，但是大部分重金属如汞、铅、镉等并非生命活动所必须，而且所有重金属超过一定浓度都对人体有毒。重金属一般以天然浓度广泛存在于自然界中，但由于人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增多，造成重金属进入大气、水、土壤中，引起严重的环境污染。土壤重金属来源广泛，主要包括污水灌溉、工业废弃物得不当堆置、矿业活动、农药和化肥等。
目前，我国农业土壤重金属污染的总体特征是污染的程度正在逐步加剧，污染的面积逐年扩大，污染源呈现多元化发展趋势。截至 2011 年底，我国受镉Cd、砷As、铬Cr、铅Pb等重金属污染的耕地面积近 2 000 万 hm 2 ，约占耕地总面积1/5。每年被重金属污染的粮食逾1200万吨。重金属污染物在农业土壤中移动性差，滞留时间长，不易被土壤的微生物降解，农业土壤是人类活动影响最强烈的一类土壤，其环境状况直接与人们健康息息相关，农业土壤重金属污染防控和治理刻不容缓。
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而重金属沿食物链迁移并在食品中残留和富集,是其进入人类饮食的主要途径。饮食中的重金属来源于空气和土壤两个方面, 其中土壤是一个重要的源头。
土壤重金属污染影响饮食安全的主要途径:
1 土壤中的重金属溶解于地表以及地下水中, 污染水源。
虽然土壤对重金属具有强烈的吸持作用, 但土壤中的重金属仍然有部分通过渗滤和淋溶作用进入地表水及地下水中, 给生活用水带来污染。通过直接饮用受污染的水或食用由受污染水源制成的食物, 给人类健康带来威胁。
2 粮食和蔬菜吸收土壤中的重金属并在可食部分积累。
生活在受重金属污染土壤上的植物, 虽然能够通过根分泌作用等机制不同程度地排斥重金属进入体内, 但这种保护作用并不是牢不可破的, 特别是有些对重金属具有富集作用的作物或品种, 其体内积累了大量的重金属, 并在农作物的可食部分富集, 直接进入食品, 使食品中的重金属浓度超标。
3 富集在植物体内的重金属进入食草动物。
有些植物并不是人类的食物来源, 但却是牛羊、猪等家畜的饲料来源, 通过生物放大作用, 土壤中的重金属通过饲料在动物体内富集, 并进入动物食物中, 使食品受重金属污染。
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重金属“五毒”
重金属以汞毒性最大，镉次之，铅、铬、砷也有相当毒害，这些元素被人称之为重金属“五毒”。
一.食品中汞的污染
汞：除职业接触外，进入人体的汞主要来源于受污染的食物，其中以鱼贝类食品的甲基汞污染对人体危害最大。除水产品外，也可通过含汞农药的使用和废水灌溉污染农作物和饲料，造成谷类、蔬菜水果和动物性食品的污染。甲基汞主要侵犯神经系统，特别是中枢神经系统，以肝、肾、脑组织含量最多。甲基汞具有亲脂性和与体内巯基的亲和力强，干扰蛋白质和酶的生化功能。慢性汞中毒主要表现为神经系统症状，而且致永久性的损伤。
二.食品中镉的污染
镉：在一般食品中均能检出镉，其含量范围在0.004～5mg／kg之间，也可通过食物链的富集作用达到很高的浓度。一般来说，海产品、动物性食品镉含量高于植物性食品，而植物性食品中又以谷类、洋葱、豆类、萝卜等蔬菜含 镉较高。镉主要通过食物进入人体，进入人体的镉大部分与低分子硫蛋白结合，形成金属硫蛋白，主要蓄积于肾脏，其次是肝脏。镉对体内巯基酶有较强的抑制作用。主要损害肾、骨骼和消化系统三个部分，特别是肾小管的损害，使再吸收发生障碍，可出现蛋白尿、氨基酸尿和糖尿。另外，镉可使骨钙析出，从尿排出，导致出现负钙平衡，引起骨质疏松。也有研究表明，镉及其化合物对动物和人有一定的致癌、致畸、和致突变的作用。
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三.食品中铅的污染
铅：非职业性接触人群体内铅主要来源于食物。进入消化道的铅，由于受到膳食中蛋白质、钙、植酸等因素的影响，仅有5％～10％的铅被吸收，吸收的铅有90％以上沉积于骨骼中。肝、肾、脑组织等也有一定的分布并产生毒作用。中毒主要是慢性损害作用，在临床上表现为贫血、神经衰弱、神经炎和消化系统症状，如面色苍白、头昏、头痛、乏力、食欲不振、失眠、烦躁、肌肉关节疼痛、肌无力、口腔金属味、腹痛腹泻或便秘等。严重者可致铅中毒脑病。儿童较成人敏感，过量铅可影响生长发育，导致智力低下。铅还干扰免疫系统功能。
四.食品中铬的污染
铬：主要来源于劣质化妆品原料、皮革制剂、金属部件镀铬部分，工业颜料以及鞣革、橡胶和陶瓷原料等；如误食饮用，可致腹部不适及腹泻等中毒症状，引起过敏性皮炎或湿疹，呼吸进入，对呼吸道有刺激和腐蚀作用，引起咽炎、支气管炎等。水污染严重地区居民，经常接触或过量摄入者，易得鼻炎、结核病、腹泻、支气管炎、皮炎等。
五.食品中砷的污染
砷：是人体的非必需元素，元素砷的毒性极低，而砷的化合物均有剧毒，三价砷化合物比其它砷化合物毒性更强。砷通过呼吸道、消化道和皮肤接触进入人体，如摄入量超过排泄量，砷就会在人体的肝、肾、肺、子宫、胎盘、骨骼、肌肉等部位蓄积，与细胞中的酶系统结合，使酶的生物作用受到抑制失去活性，特别是在毛发、指甲中蓄积，从而引起慢性砷中毒，潜伏期可达几年甚至几十年，慢性中毒有消化系统症状、神经系统症状和皮肤病变等。砷还有致癌作用，能引起皮肤癌。如果24小时内尿液中的砷含量大于100微克/升就使中枢神经系统发生紊乱，并有致癌的可能。而且如果孕妇体内砷超标还会诱发畸胎。
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重金属污染对人群健康的危害是多方面、多层次的, 其造成的生殖障碍, 影响胎儿正常发育, 威胁儿童和成人身体健康, 降低人口身体素质，将是这个世纪危害人类健康的主要杀手。
在之前的农药、化肥篇章中，老周只有建议少用或替代使用。而重金属的污染问题则是需要更专业的科学方法来治理了。以下几种方法是老周找到相关专家学者的研究成果以供农业从业者参考：
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1 采用各种生物的、物理的、化学的技术手段修复受污染土壤
对重金属污染土壤的修复最早采用客土、淋洗等物理化学技术。 近年来, 利用生物修复土壤重金属污染成为一种重要的手段, 生物修复技术包括生物提取(如利用重金属超量累积植物提取土壤中的重金属) 、生物挥发(如利用微生物将土壤中的重金属转化并挥发到空气中去) 、生物固定(例如植物根系、土壤微生物、土壤动物等均能够使土壤重金属的有效性降低) 等几个方面。这些技术和手段或者能够使土壤中重金属总量降低, 或者能够使土壤中重金属的有效性降低, 从而减少重金属进入农作物的机会。
2 采用合理的农业耕作措施抑制或避免重金属进入农产品。
受污染土壤中重金属不断受到环境因素和农业措施的影响, 使其在土壤中的有效性受到抑制或促进, 因此能够通过相关的农业措施抑制或避免重金属通过土壤进入食物链。这一措施不仅经济, 而且实用性很强, 容易操作和普及。以我国目前这样的农业生产力水平, 又面临严峻的重金属污染形势,通过选择最能够降低重金属活性的肥料品种, 因地制宜控制其污染, 不失为一种较好的途径。通过选择适当种类和形式的化肥、增施有机肥等农业措施, 合理利用肥料中的阴阳离子、有机质与重金属的交互作用, 抑制和免除作物对重金属的吸收。实践表明, 增施有机肥, 可明显改善土壤理化性状, 增加土壤环境容量, 提高土壤还原能力, 从而可以使铜、镉、铅等重金属在土壤中呈固定状态, 农作物对这些重金属的吸收量相应地减少
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3 选育对重金属抗性强吸收少的农作物品种
在污染区种植。在重金属胁迫条件下, 植物可通过根系形态和生理生化的适应性变化机制来调节自身活化和吸收元素的强度。不同作物种类甚至同一作物的不同品种在活化和吸收元素方面都有显著差异, 这些差异反映了植物不同个体的基因潜力。这种差异性的存在使得通过选育既对污染物有较高的抗性、又能保证生物可食性产品具有较高安全性的品质来使食品安全成为可能。为此, 需要了解抗金属作物的抗性机制, 选找抗性强、吸收少的作物品系, 在金属污染区推广种植; 同时研究低吸收的遗传机制及基因定位, 并通过基因工程等分子生物学技术进行遗传育种, 培育出抗性强、吸收少、产量高、品质好的作物品种, 以保证日益严重的金属污染条件下的农业生产
4 调整污染区种植结构。
重金属严重污染区不要种蔬菜和粮食作物, 特别是根菜或叶菜类, 而改为林地或种植对重金属吸收少的经济作物。很多研究表明, 根是植物吸收重金属的主要器官, 大量的重金属分布在根部。但重金属还可以通过导管向上迁移到叶片, 特别是镉等移动性较强的重金属。而籽粒中重金属的浓度相对较低。因此, 通过调整污染区种植结构能够有效减少食品中的重金属污染。
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重金属要写的其实还有很多，但这些已不是重点。
老周会与我们的农业专家们讨教关于农药、化肥、重金属的饮食安全对策。既然我们已经生活在这些污染中，那么把这些污染对生活饮食危害降到尽可能最低才是当务之急。
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