生态环境与农产品安全.docx

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生态环境与农产品安全

生态环境与农产品安全

　　摘要:

本文分析了生态环境与农产品安全之间的关系,着重阐述了农业生态环境中,5种主要污染物通过各种渠道进入食物链富集的可能性,从而对农产品安全构成的危害,及其最终以食品的方式对人体健康产生的影响。

　　关键词:

生态环境农产品安全食品污染物

　　DOI:

10.3969/j.issn.1672-8289.2010.09.064

　　食品是人类赖以生存和发展的物质基础,而食品的原材料基本来源于农业生产,所以农产品的安全是关系到人类健康和国计民生的重大问题。

正所谓“民以食为天,食以安为先。

”可能引发食品污染的主要是农业生产、农产品加工、运输与贮藏以及最后的烹饪等环节,即是农产品从田头到餐桌的全程。

农业生产的源头污染是造成食物安全的最直接原因。

生产过程中不合理或非法使用的投入品或添加剂等与农产品的安全息息相关。

农业生态环境污染主要是指水、土、气等环境的污染。

对农产品构成污染的主要物质归纳起来有五类:

重金属、有机污染物、生物污染、无机污染物（如硝酸盐、亚硝酸盐、藻毒素）和放射性元素等。

这五类环境污染物质都可能通过食物链,在农产品中富集,进而造成食品污染,影响人类身体健康。

　　为了使食品生产者、消费者对食品安全有更全面的认识,以便更好地采取措施,预防与控制食品污染,本文着重对因农业生态环境污染,通过农产品而进入食物链引起的食品质量安全问题,进行分析与讨论。

　　1.重金属污染

　　在各国提出的重金属污染物中,所列出的重金属主要包括砷、铬、汞、镉、铅、镍、锌、硒、铜等,其中砷与硒为类金属。

在重金属中,除砷、汞和硒的有机化合物容易挥发外,它们和有机物不同,不但不能被微生物分解,相反还可能在生物等各种因素的作用下,形成毒性更强的重金属有机化合物。

因此,重金属一旦进入环境,便具有长期性、不可逆性和毒性放大的特点。

重金属中毒可使人体的肝、脾受损,影响钙质吸收、骨变形,骨折疼痛,影响人的生殖能力,致癌等危害。

水、土中重金属含量主要受土壤背景值与外来污染物的影响。

根据对常见的12种微量元素（As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Mn、Ni、Pb、Se、V、Zn）的平均值后比较分析后得出:

中国土壤环境各主要重金属元素背景值与日本、英国土壤的含量大体相当。

　　自2001年起发布的《广东省海洋环境质量公报》显示,珠江流域及珠江口海域已经连续7年被列为“严重污染区域”。

2009年5月发布的该《公报》指出,广东省珠江流域以及珠江口海域污染面积比2008年增加12.33%。

其中,珠三角地区的重金属污染现象尤其严重,是国内最严重的几个地区之一。

2004年前后,广东省地质局曾做过一次初步调查,当时的结果显示在珠江河口周边区域,受人为污染导致土壤中有毒有害重金属元素污染面积达5500平方公里。

2005年对珠江三角洲近岸海域海洋地质环境的调查也表明,珠江口近岸海域约有95%的海水被重金属、无机氮和石油等有害物质重度污染。

　　分析造成水体、土壤重金属污染的主要原因,是来自工业或城市排放的废水、固体废弃物与干湿沉降以及农业自身的投入品,如农药与肥料。

据报道,全国受重金属污染的地区约占污灌面积的45%,其中比较严重的是汞与镉。

另外,根据调查研究结果发现沿公路两侧0～150m范围内土壤中铅均有不同程度的累积,0～50m范围内累积较为明显,公路旁的水稻田首当其冲,多数稻米铅的含量超出了相关的无公害稻米重金属限量标准（≤0.4mg/kg）。

公路边的茶叶新梢中铅元素含量比距离公路远的茶园茶叶新梢高39%～130%,而公路边的茶园老叶中的铅元素含量要比距离公路远的茶园老叶高40%～159%。

长期施用微量元素高含量的粪便,将导致土壤中微量元素蓄积污染。

国外有用高铜添加剂饲喂动物,生产的粪便作牧草肥料,该草制成干草时,可使绵羊发生中毒（粪中铜的浓度为700～3000mg/kg,干草中为42mg/kg）。

土壤或水体重金属均可能通过食物链富集,进而影响食品安全。

水生生物鱼类对水体中重金属的富集比周围水体环境高1000倍的汞;当水中汞含量达0.001～0.01mg/L时,通过小环境藻―水蚤―金鱼的转移浓缩,35d后鱼体中的汞含量可为水的800倍;一般鱼类含砷1.1mg/kg,砷浓度较高的养殖区的贝类含砷量高达100mg/kg;大海虾含砷可达174mg/kg,小海虾含砷15～40mg/kg。

海水生物对铬有富集作用,其浓缩系数为:

海藻60～1200、无脊椎动物2～9000、鱼类2000。

通过富集和食物链的作用,动物食品中的含铬量比植物食品高,如鱼、猪肉、蛋为0.1～0.5mg/kg,蔬菜和水果均在0.1mg/kg以下。

　　2有机污染

　　工农业生产引起越来越多的有机污染物,如石油烃类、多氯联苯、多环芳烃、含氯溶剂、炸药、农药等进入农业生态环境之中,其中相当数量的有机物具有致畸、致癌、致突变性,这些有机物的大量存在不仅是农作物生产减产绝收,甚至可以通过植物和动物等媒介的作用进入食物链,严重危及人类的生存和健康。

　　难降解有机污染物（简称POPs）也成为持久性有机污染物。

联合国欧洲经济委员会（UNECE）将它们定义为是一类具有毒性,易于在生物体内富集,在环境中能够持久存在,且能通过大气运动在环境中进行长距离迁移,对人类健康和环境造成严重影响的有机化学污染物质。

上世界70年代,联合国环境规划署提出了需要采取国际行动的首批12种POPs,即艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、DDT、氯丹、六氯苯、灭蚁灵、毒杀酚、七氯、PCBs、PCDDs和PCDFs,前9种是农药,PCBs是工业化学品,PCDDs和PCDFs是化学产品的杂质衍生物和含氯废物焚烧的产物。

本世纪初,由联合国环境规划署理事会组织召开的国际文书政府间委员会第五次会议正式通过了禁用12种有机污染物的公约,完成了最后文本的谈判,至今已有150多个国家成为公约签约成员,其中也包括中国。

有机污染物具有干扰人类及野生动物内分泌系统的作用,亦被称为环境内分泌干扰化学物质或环境雌激素。

许多有机污染物是已知和可疑致癌物,如多环芳烃和PCDFs等。

也有大量证据表明,持久性有机污染物降低人与动物的免疫功能,并影响动物的行为等。

持久性有机污染物具有以下特征:

（1）难以降解,具有长期残留性,长期停留在环境中。

（2）POPs是亲脂憎水性化合物,具有生物积累性。

在水和土壤系统中,POPs会转移到固相或有机组织的脂质,代谢缓慢而在食物链中蓄积并逐级放大,最终影响到人类的健康。

（3）POPs具有半挥发性和长距离迁移性。

在环境温度下,POPs蒸发进入大气,并随着温度的变化而发生界面交换,长距离迁移后而沉积。

例如,温度高的低纬度地区,产生的POPs的蒸汽压高;低温的极地等高纬度地区,POPs的蒸汽压低,从蒸汽中分离而沉积到极地等地球表面,导致全球范围的污染传播,表现出所谓的“全球蒸馏效应”和“冷浓缩现象”。

（4）具有高毒性,包括致癌性、生殖毒性、神经毒性、内分泌干扰特性等,严重危害生物体。

当前,在世界绝大多数的江湖水体中都不同程度地受到POPs的污染。

　　3生物污染

　　生物污染的来源主要是病原微生物,如沙门氏菌、大肠杆菌、病毒等。

有关转基因作物基因漂移,可能引发基因污染的问题,目前还存在争议。

众所周知,因食物受病原微生物污染,会引起肠道、呼吸道等疾病,影响人体健康。

近年,随着有机食品发展,增加了有机肥的施用,如果使用未经处理的粪便,对蔬菜、水果等食物将构成新的威胁。

国外对粪便养鱼方式中,鱼受粪便微生物污染状况进行了调查,发现在鱼的肠道内病原菌数量多于皮肤与肌肉,吃食性鱼多于过滤食性鱼。

而国内对粪便养鱼模式大力提倡,鱼的生长及鱼产品是否受粪便微生物污染,目前还缺少相关资料。

未经处理的粪便所带致病微生物在环境中能存活很长时间,甚至在田间施用后仍能生存。

另外,大肠杆菌通过施肥进入土壤环境后,能继续生存并大量繁殖。

不同季节施用牛粪后,不同间隔时间栽种蔬菜,牛粪中标记的沙门氏菌与大肠杆菌对蔬菜根以及叶的污染,如果将未经堆制处理的粪便施用时间与所栽培蔬菜收获期间隔120d以上,可以避免蔬菜根或叶受微生物污染。

对大肠杆菌O157∶H7进行了GFP标记,发现大肠杆菌O157∶H7可以经灌溉水或受污染的土壤进入根系并进入植物体内,污染可食部分。

　　4无机污染

　　4.1硝酸盐和亚硝酸盐

　　硝酸盐因容易在人体内转化成亚硝酸盐,并合成致癌的化学物质亚硝胺,引起消化道癌症。

同时亚硝酸盐可将血液中低铁血红蛋白氧化为高铁血红蛋白,使之失去输氧能力,使人体（特别是婴幼儿）缺氧。

因此,国内外都认为人体摄入的硝酸盐应加以限制。

蔬菜是容易积累硝酸盐的作物。

据报道,人们每天摄入的硝酸盐约80%来自蔬菜。

　　蔬菜中硝酸盐含量高低受多种因素的影响。

首先因蔬菜种类不同有很大的差别,在相同条件下,一般是叶菜类>根菜>瓜类>豆类>茄果类>葱蒜类,且与氮肥用量、氮肥种类,氮肥是否配合磷钾肥施用,以及氮肥施用后到收获时间有关。

由于人们对蔬菜中硝酸盐含量的禁忌,加上绿色食品肥料使用准则中禁止使用硝态氮肥,硝态氮肥便成为人们集中攻击的目标。

目前世界上许多国家生产的氮肥品种中,硝酸铵约占氮肥品种总量的30%以上,而我国仅占3%。

从国外进口的复（混）合肥料中,硝态氮约占50%。

在美国,施用氮肥以液体的氮溶液为主,不论是有压氮溶液还是无压氮溶液,在多数品种中铵态氮和硝态氮肥约各占一半。

另外,蔬菜为喜硝态氮肥作物,在喜硝态氮作物上施用硝态氮肥有明显的增产作用。

铵态氮量超过50%时,洋葱产量显著下降。

而菠菜对铵态氮更敏感,在硝态氮100%的条件下,产量最高。

氮肥的形态在土壤中转化很快,即氮肥以铵态氮的形式施入土壤,当条件适宜时,在数天内或十几天内大部分可能转化成硝态氮。

因此,要减少与控制蔬菜作物中硝酸盐含量,必须合理施用氮肥以及掌握合理的氮、磷、钾肥及无机肥与有机肥间的施用比例。

　　4.2蓝藻毒素

　　蓝藻毒素的污染主要集中在淡水水体中,水体的富营养化,导致蓝藻水华的普遍发生,而蓝藻会产生多种毒素,如微囊藻毒素、节球藻毒素等。

根据毒素的作用方式,可分为肝毒素（如微囊藻毒素,MC）、神经毒素（如类毒素）、皮肤刺激物或其他毒素,其中MC是强促癌素。

蓝藻毒素可能经食物链生物富集,从而对自然生态系统和公众健康造成不利影响。

蓝藻毒素可通过食物链而富集,MC可以在浮游动物、淡水贻贝、蚌和鱼体富集,提示毒素存在食物链传递的可能性。

脆弱象鼻、短尾秀体和近邻剑水蚤等浮游动物体内,可蓄积相对较高浓度的MC―LR、MC―RR和MC―YR[75～1387μg/kg（干质量）]。

蓄积量最高的脆弱象鼻可能是传递至较高营养级生物的途径。

贻贝在MC达40～60μg/L的水中生活15d,体内毒素平均浓度可达70μg/g。

贻贝个体的毒素总量约在70～280μg/g之间,其中肝脏MC浓度最高,占总量的40%,肠道、生殖腺、肾和连接组织亦有少量检出。

推测滤食性动物能够富集MC,并将其传递给高营养级生物。

湖泊浮游植物与蚌毒素含量呈正相关,而且在浮游植物未检出毒素时蚌仍可测出,MC等量分布于蚌的内脏、鳃腺和肌肉组织,在被其他生物摄食的同时,毒素由水生和陆生食物链传递。

沿海捕捞、人工喂养的鲑鱼肌肉中,及患严重肝病的鲑鱼肝脏均可检出毒素。

用ELISAKIT方法对植物组织进行检测,发现有藻毒素存在,这可能存在对人体健康危害的风险。

国外有人连续3年对靠近城市的一个鱼塘中的浮游生物以及鱼的肝脏与肌肉组织中的藻毒素进行每两周一次分析,发现在鱼的肝脏以及肌肉组织中,藻毒素的含量基本接近或超过了WHO规定的标准（0.04μg/kg?

d）。

　　5.放射性污染

　　天然放射性物质在自然界中分布很广,其中鱼贝类等水产品对某些放射性核素具有很强的富集作用,经常导致食品中放射性核素的含量超出标准。

核工业的发展、核技术的广泛应用以及工农业和能源交通和医疗卫生事业的核应用导致人类周围环境的放射性元素的本底值的不断增加,对人类健康影响最大的放射性核素主要有40K、226Ra、210Po、131I、90Sr、89Sr、137Cs等。

放射性污染主要是通过大气、水体、土壤等途径污染农作物、水产品、饲料等,并经过农产品进入食物链,通过食物链危害人类健康。

农业上的施肥措施也影响到作物对90Sr、137Cs的吸收,缺氮土壤中施氮肥,可增加作物根系的生长和根系的密度,从而间接地增加作物对放射性核素的吸收量。

根系密度越大,作物累积的137Cs就越多,由于90Sr、137Cs与Ca和K元素的生物地球化学性质极为相似,所以在土壤中大量的施用K肥或者P肥都会导致放射性核素与营养元素之间的竞争性阳离子交换位点,从而抑制作物对137Cs的吸收。

　　作者简介:

　　林美金,女,讲师、工程师;研究方向为食品安全与营养卫生及食品检测、食品加工等。

　　陈海健,男,讲师;研究方向为仪器分析、环境保护及分析化学等。