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危机中国稻米的镉污染
http://www.100md.com 2011年2月16日
     稻米是超过六成中国人的主食,而现在稻米的重金属污染日渐浮出水面。据《新世纪》周刊报道中的抽样调查显示,中国多地市场上约10%的大米中镉含量超标。镉污染具有一定的隐蔽性但会致慢性中毒和癌症。中国重工业的发展以及农民耕作习惯让重金属污染将取代农药,成为危及粮食安全的潜在杀手。

    

    中国面临严重的镉污染危机

    镉被认为是一种十分危险的环境污染元素,单质镉在自然界中不能稳定存在,其主要存在于硫镉矿和锌矿中。自20世纪初以来,由于镉及其化合物被广泛应用于镍镉电池、颜料、合金,以及电镀、塑料制品等制造环节,镉的产量及用途在不断增加。据统计全世界每年向环境中释放的镉达30000吨左右,其中82%-94%的镉会进入到土壤中。长期摄入被镉严重污染的稻米、蔬菜、水果,饮用含镉量超标的水,都会出现镉慢性中毒的症状。
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    镉污染

    镉(gé ,音隔),CADMIUM,源自kadmia,“泥土”的意思,1817年发现。和锌一同存在于自然界中。它是一种吸收中子的优良金属,制成棒条可在原子反应炉内减缓核子连锁反应速率,而且在锌-镉电池中颇为有用。它的鲜明的硫化物所制成的镉黄颜料,广受艺术家的欢迎。 镉元素主要性质 在自然界中主要成硫镉矿而存在;也有小量存在于锌矿中,所以也是锌矿冶炼时的副产品。

    镉是银白色有光泽的金属,熔点320.9℃,沸点765℃,相对密度8.642。有韧性和延展性。镉在潮湿空气中缓慢氧化并失去金属光泽,加热时表面形成棕色的氧化物层。高温下镉与卤素反应激烈,形成卤化镉。也可与硫直接化合,生成硫化镉。镉可溶于酸,但不溶于碱。镉的氧化态为+1、+2。氧化镉和氢氧化镉的溶解度都很小,它们溶于酸,但不溶于碱。镉可形成多种配离子,如Cd(NH3)、Cd(CN)、CdCl等。镉的毒性较大,被镉污染的空气和食物对人体危害严重,日本因镉中毒曾出现“痛痛病”。
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    生物毒性:镉会对呼吸道产生刺激,长期暴露会造成嗅觉丧失症、牙龈黄斑或渐成黄圈,镉化合物不易被肠道吸收,但可经呼吸被体内吸收,积存于肝或肾脏造成危害,尤以对肾脏损害最为明显。还可导致骨质疏松和软化。

    镉和镉化合物引起的中毒 有急性﹑慢性中毒之分。吸入含镉气体可致呼吸道症状﹐经口摄入镉可致肝﹑肾症状。

    镉不是人体的必需元素。人体内的镉是出生后从外界环境中吸取的﹐主要通过食物﹑水和空气而进入体内蓄积下来。

    镉的吸收和代谢 镉的烟雾和灰尘可经呼吸道吸入。肺内镉的吸收量约占总进入量的25~40%。每日吸20支香烟﹐可吸入镉2~4ug。镉经消化道的吸收率﹐与镉化合物的种类﹑摄入量及是否共同摄入其它金属有关。例如钙﹑铁摄入量低时﹐镉吸收可明显增加﹐而摄入锌时﹐镉的吸收可被抑制。吸收入血液的镉﹐主要与红细胞结合。肝脏和肾脏是体内贮存镉的两大器官﹐两者所含的镉约占体内镉总量的60%。据估计﹐40~60岁的正常人﹐体内含镉总量约30mg﹐其中10mg存于肾﹐4mg存于肝﹐其余分布于肺﹑胰﹑甲状腺﹑睾丸﹑毛发等处。器官组织中镉的含量﹐可因地区﹑环境污染情况的不同而有很大差异﹐并随年龄的增加而增加。
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    进入体内的镉主要通过肾脏经尿排出﹐但也有相当数量由肝脏经胆汁随粪便排出。镉的排出速度很慢﹐人肾皮质镉的生物学半衰期是10~30年。

    镉中毒的临床 镉及其化合物均有一定的毒性。吸入氧化镉的烟雾可产生急性中毒。中毒早期表现咽痛﹑咳嗽﹑胸闷﹑气短﹑头晕﹑恶心﹑全身酸痛﹑无力﹑发热等症状﹐严重者可出现中毒性肺水肿或化学性肺炎﹐有明显的呼吸困难﹑胸痛﹑咯大量泡沫血色痰﹐可因急性呼吸衰竭而死亡。用镀镉的器皿调制或存放酸性食物或饮料﹐饮食中可以含镉﹐误食后也可引起急性镉中毒。潜伏期短﹐通常经10~20分钟后﹐即可发生恶心﹑呕吐﹑腹痛﹑腹泻等症状。严重者伴有眩晕﹑大汗﹑虚脱﹑上肢感觉迟钝﹑甚至出现抽搐﹑休克。一般需经3~5天才可恢复。

    长期吸入镉可产生慢性中毒﹐引起肾脏损害﹐主要表现为尿中含大量低分子量蛋白质﹐肾小球的滤过功能虽多属正常﹐但肾小管的回收功能却减退﹐并且尿镉的排出增加。

    镉作业工人的肺气肿﹑贫血及骨骼改变也有报导﹐但这些改变与镉接触的确切关系尚不能肯定。国外也有报导接触氧化镉的工人前列腺癌发病率较高。
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    镉中毒的防治 吸入大量氧化镉烟雾所致的急性中毒﹐其治疗与一般刺激性气体中毒的处理相同。关键在于防止肺水肿。

    应及早撤离出事现场﹑保持安静﹐卧床休息﹐吸入氧气﹐保持呼吸道畅通﹐可用10%硅酮雾化吸入﹐以消除泡沫﹐肾上腺皮质激素能降低毛细血管通透性﹐宜早期定量使用。限制液体入量﹐给予抗生素防止继发感染﹐急性食入性镉中毒时主要采用对症治疗﹐给予大量补液﹑注射阿托品用来止吐和消除腹痛。

    慢性镉中毒引起肾脏损害者﹐膳食中应增加钙和磷酸盐的摄入﹐供给充足的锌和蛋白质﹐金属络合剂依地酸二钠钙(caNa2EDTA)可增加镉的排出﹐但可加重肾脏的损害﹐目前在急﹑慢性中毒时均不主张使用。有报导口服氮川三乙酸(NTA)能促使镉排出(主要经由粪便)﹐从而降低在体内的蓄积﹐而不损害肾脏功能。

    为了预防镉中毒﹐熔炼﹑使用镉及其化合物的场所﹐应具有良好的通风和密闭装置。焊接和电镀工艺除应有必要的排风设备外﹐操作时应戴个人防毒面具。不应在生产场所进食和吸烟。中国规定的生产场所氧化镉最高容许浓度为0.1mg/m3。
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    镀镉器皿不能存放食品﹐特别是醋类等酸性食品。

    镉污染土壤﹐可造成公害病痛痛病。镉对土壤的污染﹐主要通过两种形式﹐一是工业废气中的镉随风向四周扩散﹐经自然沉降﹐蓄积于工厂周围土壤中﹐另一种方式是含镉工业废水灌溉农田﹐使土壤受到镉的污染。因此为了防止镉对环境的污染﹐必须做好环境保护工作﹐严格执行镉的环境卫生标准。

    在自然界中多以合态存在,含量很低, 中含镉量一般不超过0.003微克/米3,水中不超过 10微克/升,每公斤 中不超过0.5毫克。这样低的浓度,不会影响人体 。镉常与 、铅等共生。环保专家介绍,从天上到地下,镉广泛地存在于 境中。环境受到镉 后,镉可在 体内富集,通过 富集在其它生物休内,进而通过食物、水、 或其他途径,进入人体,当镉的浓度达到一定程度时,就会发生 。同时,镉又是一种有益于人类的 ,广泛应用于电镀工业、化工业、 和 等领域。

    污染来源 20世纪初发现镉以来,镉的产量逐年增加。镉广泛应用于电镀工业、化工业、电子业和核工业等领域。镉是炼锌业的副产品,主要用在 、 或 ,它比其它重金属更容易被 所吸附。相当数量的镉通过 、废水、废渣排入环境,造成污染。污染源主要是 ,以及 冶炼、 和用镉化合物作原料或 的工厂。
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    镉对土壤的污染主要有气型和水型两种。气型污染主要由含镉工业废气扩散并自然 ,蓄集于工厂周围的土壤中,可使土壤中的镉浓度达到40ppm。污染范围有的可达数公里。水型污染主要是铅锌矿的选矿废水和有关工业(电镀、 等)废水排入地面水或渗入地下水引起的。

    工作人员监测水体镉污染程度

    水体中镉的污染主要来自 和工业废水。硫铁矿石制取 和由 矿石制取 时排出的废水中含镉较高,每升废水含镉可达数十至数百微克,大气中的铅锌矿以及有色金属 、 、 制品的焚烧形成的镉颗粒都可能进入水中;用锅作原料的触媒、颜料、塑料稳定剂、合成橡胶硫化剂、 等排放的镉也会对水体造成污染,在城市用水过程中,往往由于容器和管道的污染也可使饮用水中镉含量增加。

    危害和机理 长期食用遭到镉污染的食品,可能导致“ ”,即身体积聚过量的镉损坏 功能,造成体内 从 中流失,久而久之形成 和自发性骨折。长期饮用受镉污染的自来水或地表水,痛痛病成因
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    并用受镉污染的水进行 (特别是 ),会致使镉在体内蓄积,造成 损伤,进而导致 ,周身疼痛,称为“痛痛病”。此外,慢性镉中毒对人体生育能力也有所影响,它会严重损伤Y因子,使出生的婴儿多为女性。

    患痛痛病的儿童

    进入人体的镉,在体内形成镉硫蛋白,通过血液到达全身,并有选择性地蓄积于肾、 中。 可蓄积吸收量的1/3,是镉中毒的靶器官。此外,在 、 、 、 和毛发也有一定的蓄积。镉的排泄途径主要通过 ,也有少量从尿中排出。在正常人的血中,镉含量很低,接触镉后会增高,但停止接触后可迅速恢复正常。镉与含 、 、 的蛋白质分子结合,能使许多 系统受到抑制,从而影响肝、肾器官中酶系统的正常功能。镉还会损伤肾小管,使人出现糖尿、 和氨基酸尿等症状,并使 和 的排出量增加。肾功能不全又会影响 的活性,使骨骼的生长代谢受阻碍,从而造成骨骼疏松、萎缩、变形等。慢性镉中毒主要影响肾脏,最典型的例子是日本著名的公害病──痛痛病,但日本的痛痛病有明显的地区性,其中某些症状(如骨软化)在其他发生慢性镉中毒地区比较少见。慢性镉中毒还可引起 。急性镉中毒,大多是由于在生产环境中一次吸入或摄入大量镉化物引起的。大剂量的镉是一种强的局部刺激剂。含镉气体通过 道会引起 刺激症状,如出现 、 、呼吸困难等。镉从消化道进入人体,则会出现 、胃肠痉挛、 、 等症状,甚至可因肝肾综合症死亡。
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    镉中毒的老人

    从动物实验和人群的 调查中发现,镉还可使 和人的染色体发生畸变。镉的致畸作用和致 作用(主要致 癌),也经动物实验得到证实,但尚未得到人群流行病学调查材料的证实。

    浙江省医学科学院孔庆瑚等,完成的一项环境镉污染对人体健康影响的研究认为,镉污染主要累及肾小管,并可引起 和损害男性泌尿、 ,锌对镉的损伤有保护作用。该项研究最近获得了浙江省医药卫生科技创新一等奖。

    该项研究从1979年开始,涉及外环境污染源、污染途径、污染范围、污染程度、人群的镉摄入量以及对人体健康危害等。研究显示,镉污染途径以水型污染为主(废水→土壤→稻米→人体),米镉含量、人体镉摄入量可反映环境污染程度。

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    被镉污染的大量稻田。据估算,中国仅镉污染的耕地就有8000万亩左右,被镉、砷等污染的耕地近1.8亿亩;黄河水系、淮河干流、滦河的镉超标率都在16%以上

    

    被镉污染的生菜叶子:美国农业部的一项研究表明,水稻是对镉吸收最强的大宗谷类作物,其籽粒镉水平仅次于生菜。

    镉在人体继续导致软骨症周身痛,能引发多种恶性肿瘤

    由水源或食物等引起的镉中毒多为慢性发作,它会引起消化道黏膜的刺激,出现恶心、呕吐、腹泻、腹痛、抽搐等症状,这种经消化道吸收引起的镉慢性中毒最容易损伤人的肾、脾、肝脏等器官,还会引发贫血、生殖功能下降等问题。长期摄入受到镉污染的食品,会造成镉在体内蓄积,导致骨软化症,周身疼痛,被称为“痛痛病”。镉本身也是致癌物之一,能引起肺、前列腺和睾丸的恶性肿瘤。1997年以来,美国毒物及疾病管理局一直将镉列为第6位危害人体健康的有毒物质。
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    镉在人体内潜伏达10到30年,因危害性易被人忽视

    镉污染因其隐蔽性和滞后性往往容易被人忽视。大气污染、水污染和废弃物污染等问题一般比较直观,而土壤污染往往要通过对土壤样品进行分析化验和农作物的残留检测,甚至通过研究对人畜健康状况的影响才能确定。在遭受镉污染的地区,人们通常对于污染状况认识不足,认为只要还能长出粮食,就可以继续种植食用。

    另一方面,短期摄入镉超标食品伤害并不会立即显现。由于进入到人体的镉生物学半衰期长达10到30年,在这期间,摄入的镉将主要在肝、肾部积累,经过数年甚至数十年慢性积累后,人体才会出现显著的镉中毒症状。但此时,土壤已经完全被镉污染破坏。镉污染具有相当大的不可逆性,土壤一旦被污染,对农作物的影响将持续很长一段时间。

    中国近10%耕地被污染含镉量超标26倍,黄河水系超标16%以上

    据估算,中国仅镉污染的耕地就有8000万亩左右,被镉、砷等污染的耕地近1.8亿亩。我国每年由工业废弃物排放到环境中的镉总量约680余吨。在一些重金属污染严重的地区,稻田有效镉含量甚至是国家允许值的26倍。
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    据我国7大水系,26个国控湖泊、水库的监测发现,长江水系的镉污染是仅次于汞的重金属污染物,黄河水系、淮河干流、滦河的镉超标率都在16%以上,26个国控湖泊、水库中都发现了不同程度的镉污染问题。同时,地表饮用水源中的镉污染也仅次于汞的重金属污染物,在对作为饮用水源的城市河流污染物监测中发现,城市河流有18.46%的河段面镉超过III类水体标准,9.23%河段年均值超过III类水体标准。

    污染链:从矿石到稻米

    镉主要与锌矿、铅锌矿、铜铅锌矿等共生。中国快速工业化过程中遍地开花的开矿等行为,使原本以化合物形式存在的镉、砷、汞等有害重金属释放到自然界。这些有害重金属通过水流和空气,污染了中国相当大一部分土地,进而污染了稻米,再随之进入人体。

    
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    中国镉污染地图:其中两广与湖南是镉污染严重的三个地区。有色金属矿产开发、冶炼及其他工业生产排出的废气、废水和废渣都会造成镉污染,农民耕种习惯使用的磷肥也含有一定量的镉。

    

    镉污染的危害最为人所知的是上世纪六十年代日本的水俣病,中国也有类似病症被农民称为痛痛病。

    开矿冶金和磷肥染土壤河流,城市垃圾处理也增加污染

    含有镉等有害重金属的矿藏通常被固定在矿床里,随着矿产被开采,含有镉的重金属也会被释放出来。正常情况下,这些采矿区都建造有尾砂库,但一旦碰到洪水或者其他意外因素,这些尾砂坝或者被冲垮,或者是因高度不够而发生泄漏,带有很高浓度重金属的污水就会污染下游上百公里的河道以及田地。事实上,即使尾砂坝没有问题,开矿对当地土壤的危害依然避免不了,重金属可以通过尾砂库的排水、土壤渗漏等渠道扩散到周围土壤,一个矿区的污染面积可能会达到几百甚至上千平方公里。
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    有色金属矿产开发、冶炼及其他工业生产排出的废气、废水和废渣都会造成镉污染。而我国的耕地大量使用的磷肥中也有相当高的镉含量,因此当这些磷肥进入土壤,也加重了土壤中的镉浓度。此外,城市污泥和垃圾的焚烧也可导致土壤中镉含量增高。

    中国粮食耕种和土地使用特点,难以防范镉污染

    中国粮食耕种和土地使用的特点,令镉污染难以防范和杜绝。中国主要是自耕农种植水稻,现在除少数稻田被极端污染叫停,其他大部分都可再次种植稻米。同时,自耕农以种植稻米为生,当地土地也只适宜于种植水稻,而造成污染的是工矿企业,农民不愿也没有能力承担后果。再加上没有相关的稻米检测机制,被重金属污染的水稻要么自种自吃,要么流向市场。无论谁食用到这些被污染的大米,必然都会对身体健康造成影响。

    水稻是吸收镉最强的谷类作物,又是65%的中国人主食

    65%的中国人以稻米为绝对主食,而美国农业部的一项研究表明,水稻是对镉吸收最强的大宗谷类作物,其籽粒镉水平仅次于生菜。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。结果显示,稻米中镉超标率为10.3%。南京农业大学农业资源与生态环境研究所教授潘根兴在全国六个地区县级以上市场随机采购大米样品91个进行检测,结果也同样表明:10%左右的市售大米镉超标。有人计算,即便稻米达到国家限定的镉含量0.2毫克/千克,中国南方人每日摄入镉的总量也大大超出世界卫生组织推荐的限定额。多位学者认为,未来中国农产品安全问题中,重金属污染将取代农药,成为事故多发地带。
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    发达国家如何应对镉污染

    西方发达国家也曾饱受重金属污染之苦,1955年日本富山县神通川发生闻名于世的痛痛病后,镉污染及其防治引起了世界各国的强烈关注。许多国家从上世纪开始就利用先进的技术与严格的法规进行生态治理,并从中积累了大量经验。

    

    英国是最早提出利用超富集植物清除土壤中重金属污染的国家之一,并首次利用遏蓝菜属植物修复了长期施用污泥导致重金属污染的土地,证实了这一技术的可行性。

    
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    由镉污染受害者自发成立的公民社团,每年都对神冈矿山的镉污染程度进行调查。按公民社团的规定,除了当地居民,国内各领域专家、学者都可申请加入。

    英国:用生化等技术修复土壤,最早用遏蓝菜吸收重金属

    英国是早期工业发展国家,有非常严重的土壤及地下水污染问题。随着经济发展,环境保护意识增强,许多矿区早已停止了开采,但是早年开采遗留下的土壤重金属污染问题依然存在。从20世纪中叶开始,英国就陆续制定相关的污染控制和管理的法律法规。同时进行土壤改良剂和场地污染修复研究。

    英国土地修复技术非常规范,分为物理方法、化学方法、生物修复技术三方面。 英国是最早提出利用超富集植物清除土壤中重金属污染的国家之一,并首次利用遏蓝菜属植物修复了长期施用污泥导致重金属污染的土地,证实了这一技术的可行性。目前,英国已开发出多种耐重金属污染的草本植物用于污染土壤中的重金属和其他污染物的治理,并己将这些开发出来的草本植物推向商业化进程,建立了超富集植物材料库。
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    日本:民众自发组织社团监督矿山,矿业公司每年都发布污染报告

    上世纪六七十年代,日本经历了快速经济增长期,全国各地出现了严重的环境污染事件,被称为四大公害的痛痛病、水俣病、第二水俣病、四日市病,就有三起和重金属污染有关。痛痛病维权的胜利成为日本社会重视环境保护的转折点。此后,由镉污染受害者自发成立的公民社团,每年都对神冈矿山的镉污染程度进行调查。按公民社团的规定,除了当地居民,国内各领域专家、学者都可申请加入。调查团分为水源调查组和土壤调查组,调查团可以检查工厂的每一道工序,包括排污口和污水净化设施。由于公众热情参与,不间断地对企业进行监督,矿业公司每年都作公害报告,主动告知神通川河水的镉污染程度。经过数十年的监督,神通川河水里的镉含量如今已经降低到接近自然水平。

    在土壤污染造成的恶果中,稻米镉污染只是其中的一个方面,在食物链所延伸的任何一个环节,可能都有土壤污染的影子。"有钱的用钱扛,没钱的有命扛",一位明知大米有毒却仍无奈食用的村民如是说。, 百拇医药