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生命公敌——镉
http://www.100md.com 2013年5月19日 科学公园
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     中日韩是世界最大的镉生产国,其中我国的镉生产总量居全世界之首。近日,一则新闻,“广州大米抽检超四成镉超标”,再次引发公众对食品安全危机的严重关注。环境镉污染导致当地居民镉中毒,以及职业因素镉中毒的新闻,早在2003年、2005年就有所报道,某些引发污染的矿业工厂当事人甚至因此被刑拘。但公众对镉污染的关注,主要来自2011年的首例“镉米”新闻报道。原因不言自明,大米是大众的主粮,大米危机,席卷的人群远远大于个别地方的工业污染。要彻底治理环境镉污染,需要政府部门进一步的规范相关企业,并加强执行相关规范制度,投入更多资源治理已经污染的地区和农田,同时在科研政策上,进一步向相关研究领域进行倾斜。笔者认为媒体和大众的持续关注和监督,也是推动镉污染治理不可或缺的要素。只有堵住了源头,并合理治理已经被镉污染的地区,镉米危机或类似的危机才能真正消失。+, http://www.100md.com

    关于镉(Cd)你首先需要知道的1971年?国际环境会议,将镉列为环境污染中最为危险的五大因素之一1972年?联合国粮农组织?(FAO)?与世界卫生组织?(WHO)?联合专家委员会在关于食品污染的毒性报告中指出,Cd是仅次于黄曲霉毒素和砷的食品污染物1984年?联合国环境规划署提出具有全球意义的12种危害物质中Cd?居首位1993年?国际肿瘤研究机构(IARC)将镉正式确定为Ⅰ类致癌物(人类致癌物)。2011年?欧洲委员会颁布的新法规定,从2011年12月起,由塑料制造的物品及混合物,若镉含量以重量计相等或多于0.01%,不得投放市场,并禁止在珠宝和铜焊棒中使用镉。2011年?国务院正式批复《重金属污染综合防治“十二五”规划》此次国家总量控制的重金属主要有五种,即汞、铬、镉、铅和类金属砷。进入人体的镉,半衰期长达12~30年,目前尚无确切有效的特定解毒剂。+, http://www.100md.com

    重金属镉镉,元素周期表排序48,是锌族元素中的一员,在它的旁边就是知名的铜、银和金。镉只比银多了一个电子,就是这个电子让镉的化学性质更加活泼,更容易被氧化为镉离子,这就是镉毒性的根源,因为金属镉本身无毒。+, http://www.100md.com

    由于和锌的性质近似,在自然界中镉常与锌、铜、铅矿伴生,由于其沸点低,含量少,在金属冶炼时极易通过气体的形式而散逸。1817年,一位德国的药剂师、内科医生兼大学教授,在试图纯化当时常用的一种药剂氧化锌时,发现了镉。不过,其时还有其它几位科学家也在自己的研究中发现了镉,因此,这项新元素发现的荣誉,究竟该归功于谁,迄今尚有争议。+, http://www.100md.com

    自上个世纪30~40年代,人们开始大规模工业化生产镉(作为锌矿等冶炼的副产品),主要用途在于作为涂层,防止钢铁锈蚀。到50年代左右,出现了镉黄、镉橙和镉红,这些颜色亮丽的颜料一经问世,迅速受到相关行业的追捧,直到今天也是艺术家们喜欢的颜料。如今更是广泛的被掺入到陶瓷、橡胶、油墨、油漆、塑料、树脂中去进行着色。除此之外,镉作为过渡金属的一员,大规模用于生产镍镉可充电电池,如今虽有更好的锂电池出现,但镍镉电池并未退出市场。

    镉是重金属的一员,当前对重金属的划分,在不同学科领域有不同的方法。在环境污染领域,通常把对生物有明显毒性的金属或类金属元素视为重金属,包括汞、镉、铅、铬、锌、铜、钴、镍、锡、砷等。5i}}&r, 百拇医药

    重金属元素本身或其离子大多对健康有害,其中仅少数为生命所需,如锌、铜、钴等,但即便为人体所需的重金属元素,也只能微量摄入,过量则会导致中毒。虽然重金属元素的毒性各有自己的特性,但其也具有一定的共性,它们的离子形态一般都能和硫元素结合,而维持生命存在的多种重要蛋白质,需要巯基(-SH,一种含硫元素的基团)才有生理功能,一旦巯基被重金属离子结合,则会丧失活性,最终干扰生命系统的稳定,导致生理功能紊乱,严重时会迅速死亡。5i}}&r, 百拇医药

    重金属对人类的伤害,首先来自于对铅、汞和砷的认识,其中汞和砷(代表性化合物砒霜)的毒性实在巨大,很早就为人所知。但铅的毒性则要隐秘许多,如果不是铅在生活中的应用长达7000年,并且应用范围极其广泛,从各种器具到化妆品乃至酒的调味等等。要认识到铅的毒性,恐怕还要更长的时间。事实上,数千年来,铅是否有毒就在持续争论之中。其中,关于一些历史名人(如贝多芬等)的死因,以及罗马帝国是否因过度使用铅而崩溃的热议,最终让铅中毒成为最广为人知的重金属有毒的代表。随着科学技术的发展,铅的急性毒性和慢性毒性的研究日益增多,如铅对儿童智力发育的永久伤害得到充分论证。而向汽油中加入四乙基铅以防爆燃,则引发了超大规模的环境铅污染,让受害者迅速增加,最终,终结了关于铅的一切争议。如今,对环境中铅的监测,已经是衡量重金属污染的一个重要指标。5i}}&r, 百拇医药

    初露狰狞的镉世界上第一例为世人所知的群体性镉中毒事件,发生在日本富山县。该县自1589年左右,开始大规模开采铅、铜和锌,而镉就伴生在这些矿石之中。日俄战争、一战和二战对于金属的需求,进一步刺激该地矿业公司的发展。矿业公司大规模向环境中排放镉,大约自1910年始,一直持续到1945年。该县首例疑似镉中毒病人,则可回溯到1912年。由于镉的排放污染了水源,导致鱼儿大批死亡,同时该地的水稻产量下降。自1931年起,该地许多妇女开始出现一种奇怪的疾病,以剧烈的疼痛症状并伴随严重的软骨症而为世人所知,许多患者被疼痛折磨得只能自杀。5i}}&r, 百拇医药

    经多年的研究和争议后,基本排除了细菌感染和铅中毒等病因。1968年,日本厚生省官员桥本在起草关于痛痛病的厚生省意见时,冒险认定了镉中毒是痛痛病的主因,营养不良是次因。1971年,因痛痛病的极端残酷,使得当年的国际环境会议,将镉列为环境污染中最为危险的五大因素之一。

    在日本发生的这次环境污染导致群体性患病的事件后,引起了各国相关领域科学家对镉中毒的关注,如今,我们已经可以确认,当年日本的痛痛病患者的病因的确是慢性镉中毒,并且对为何重病患者以妇女为主,也有相关研究可以进行解释。1998年和2000年,多位科学家的研究显示,人和动物在缺铁的状态下,机体对镉的吸引会增加。即便在现代环境中,瑞士妇女中也有10~40%的育龄妇女缺铁,而妇女在妊娠期的需铁量会进一步上升,毕竟胎儿体内的运输氧气的红细胞,所需要的铁都只能由母亲提供。这些研究可以解释,为何同处于镉污染地区,摄食被镉污染的食物和饮水,女性的病症比男性严重许多。'y?@&, http://www.100md.com

    镉的毒性当前的研究显示,几乎所有已知的动物、植物的正常生长和发育中都不需要镉,并且环境中的镉会危害它们的生存。唯一的例外来自海洋中的硅藻,它体内的催化碳酸分解为二氧化碳的酶,似乎需要镉才有功能,而其它生物需要的是锌。当然,自然界中本来就存在各种重金属,动物植物也并非对此束手无策,但是任何对策都有一个限度。但我们必须认识到,这些对策针对的是本底水平的低浓度镉(大约为0.01~0.7mg/kg土壤)和其它重金属,如果因各种原因导致环境中的镉浓度增加超过一定程度,镉对生命的毒性就不可避免。当然,不同的物种乃至个体在对镉的耐受性也有重大差异,这也为生物治理镉污染提供了一条可能的途径。'y?@&, http://www.100md.com

    经过数十年持续不断的研究,如今农学界、基础医学和临床医学界等相关学术领域,对于慢性镉中毒的机理;镉在植物中的富集和食物链传递;如何治理镉污染等已经有了一些了解。'y?@&, http://www.100md.com

    进入人体的镉,主要蓄积在肝肾之中。镉中毒会导致慢性不可逆的肾脏损伤。同时镉也会损伤成骨细胞和软骨细胞,并且肾脏损伤导致肾脏对钙磷的重吸收下降,钙磷流失加速,同时妨碍肾脏对维生素D3的代谢——在紫外线作用下,机体可利用胆固醇合成维生素D3,但需要经肝肾进一步转化为1,25-二羟基维生素D3才有活性———导致骨骼进一步受到镉的伤害。因此,镉中毒会导致软骨症、骨质疏松以及骨折,严重的痛痛病患者,甚至咳嗽都会骨折。'y?@&, http://www.100md.com

    镉还能妨碍肝细胞的“解毒”功能,并诱发肝细胞死亡,导致肝功能受损。镉也能抑制免疫系统的重要成员巨噬细胞的吞噬功能并妨碍其灭杀肿瘤细胞。生殖系统也会受到镉的伤害,导致睾丸损伤,因此而有生殖毒性。由于发现了镉还能与雌激素受体作用,在一定程度上模拟雌激素作用,因此镉或许还与乳腺癌的发生有一定关系,至于镉和前列腺癌、肺癌的关系已经比较明确。镉不仅能直接损伤DNA,同时还能干扰细胞对受损DNA的修复,导致染色体畸变,这是镉为何具有致癌、致胎儿畸变的原因。

    镉如何进入人体对于非职业接触镉的普通人,镉主要通过烟草、食物和饮水进入人体。对于未生活在镉超标地区的大多数人而言,摄入镉的主要途径就是烟草和食物(包括味精等使用粮食制造的调味品)。由于镉一旦被吸收入人体,其生物半衰期极为缓慢。有研究认为,蓄积在肾脏的镉半衰期约为10~30年,肝脏中的镉为5~10年。因此,镉成为最容易在生物体内蓄积的毒物,极易通过食物链富集。|95w}qx, 百拇医药

    当今繁荣的物流系统,可将任何产地的蔬菜、水果、粮食等运送往全球各处,当然食品深加工以及饲料行业的原料也可来自全球任意地区。全球一体化事实上已经基本成型,所以即便你未处于镉污染地区,这不代表你所摄入的食物中的镉就不会超标。因为,镉能随着食物链富集,任何一个环节被镉污染,那么终产品中就很可能含有超量的镉,要去除食物中已经存在的镉,几乎是不可能的,代价高昂,宁可销毁它们。|95w}qx, 百拇医药

    不同的植物对土壤中镉的吸收程度有很大差别,其中你首先需要知道的是,烟草是一种特别擅长吸收镉的植物。因种植地区不同,国产烟草中的含镉量为0.5~5mg/Kg,实验显示,在镉污染的土壤中种植的烟草,其含镉量可以高达70mg/Kg。由于镉的沸点低,因此比其它重金属更容易进入烟气之中,而肺吸收镉的效率比消化道强得多。北京军区总医院生殖医学科的研究显示,对正常普通人而言,吸烟者的烟龄以及每日吸烟的数量与血镉浓度高度正相关,同时即便不吸烟的人,只要每日呆在香烟烟雾中15分钟以上,血镉浓度也会明显上升。|95w}qx, 百拇医药

    中国疾病预防控制中心营养与食品安全所,在2000年,采用中国总膳食研究方法,将全国划为4个大区,从中选取12个省、市、自治区作为研究对象。每个省选取2个农村点一个城市点,各随机选取30户居民,共90户居民作为该省膳食的代表,进行膳食调查。相关研究结论在2006年发表。其中关于镉的部分,研究发现北方一区和南方一区水产食品镉超标。北方一区包括黑龙江省、辽宁省、河北省;南方一区为江西省、上海市、福建省。其中辽宁的海蟹(2247.6μg/Kg)、河北的琵琶虾(601.4μg/Kg)、江西的刺蛄(2910.6μg/Kg)、福建的海虾(266μg/Kg)、蛏子(1522.1μg/Kg)和乌贼(418.3μg/Kg)。可以发现,生活在近海以及淤泥中的生物——海蟹、刺蛄、蛏子——镉含量惊人的高。专家因此建议居民,减少甲壳贝类食物的摄入量。|95w}qx, 百拇医药

    2010年,联合国粮农组织和世界卫生组织的食品添加剂联合专家委员会,为了方便总量控制,将镉的耐受摄入量改为“暂定每月耐受摄入量”,标准为每月每千克体重镉的摄入限量为0.025毫克。对于体重为50~80kg体重的人来说,每月的耐受镉摄入量为1.25~2mg。按这个标准,当前我国大米的安全标准不高,规定为0.2mg/Kg,但已经比台湾和日本的0.4mg/Kg要严格。理论上来说,一个80公斤体重的人,在不吃任何其它可能含有镉的食品的情况下,一个月内只需吃超过10公斤这种安全米,就超标了。当然,这是一种夸张的说法,因为多数大米的镉含量是远低于0.2mg/Kg的。|95w}qx, 百拇医药

    如今市场上调和米盛行,但很少有公司像调和油那样公开宣传。理论上说,不同的米口感不同,经适当搭配,完全可以让煮出的饭更适口。但是由于难以监管,如新米配旧米之类事情的发生。民众的广泛疑虑让调和米只能成为某种潜规则,即便公司的初衷的是搭配出更好吃的米。应该销毁的高镉米,如果监管不利,大可和来自其它地区的同品种低镉米甚至微镉米混合,求得一个平均值低于国标的结果。国家制定的国标代表的是可接受的最高限度,如果每种食品中的镉或其它有毒物质,都顶着高限上市,那么大众的总摄入量就会远远超过安全线。因为制定这些标准的时候,并不是按照所有食品中的毒物都顶着最高限,总摄入量也不会超标的方式来制定的。|95w}qx, 百拇医药

    当然,国标的制定会兼顾国情,比如面粉的国标是0.1mg/Kg,比大米更低,原因有二,首先小麦从土壤中吸收的镉就比水稻少,其次全国抽检的结果,绝大多数面粉都合格。就现实情况而言,最好不要只吃大米这一种主粮,每日应适当的用面粉代替部分大米,作为主食。|95w}qx, 百拇医药

    除此之外,研究还发现,镉会影响肠道对锌和钙的吸收,但同时锌和钙也会干扰镉进入机体,因此在膳食中主动加入富含锌和钙的食物,在一定程度上能抵抗食物中的镉。总的来说肉类和乳制品富含锌和钙。合理的荤素搭配,有助于对抗镉。当然前提是不要摄入那些高镉的甲壳贝类等水产品和海产品。另外,也可适当使用加锌的食盐。对于女性而言,重视补铁也能减少镉的摄入。平均而言,女性体内的镉比男性的多,原因也在于普遍性存在的缺铁所致。|95w}qx, 百拇医药

    如果你对自己积累了多少镉有疑惑和怀疑,那么可以通过检查血镉和尿镉的含量来进行判断,血镉由于变化较快,被认为只能用来评估最近一段时间镉的摄入情况,而尿镉含量则被认为可以用来评估数十年来总的镉摄入情况。血镉的正常值低于?10μg/L,尿镉不能超过25μg/L,但尿镉通常应在5μg/L以下。由于镉需要一段时间积累,因此儿童的镉超标,往往代表该地被镉污染,比如空气中的粉尘以及饮水。(三思逍遥)