安全生产_某食品原料生产环境与食品安全

食品原料生产环境与食品安全 第一节环境污染物 环境一般专指有机体周围的生存空间 生态学的环境是指生物生活周围各种自然因素的总和 包括大气 水 土壤和其他生物等 地球上的环境 自然环境 是指地球的本来面目 或者是人为干扰比较轻的区域 越来越小 人工环境 指经过人为改造后所形成的次生环境 越来越大 是指食品原料在生产过程中所处的空间及大气因素 土壤因素等 食品原料的生产环境 一 环境污染与环境污染物 一 环境污染环境污染是指人类活动所引起的环境质量下降而对人类及其他生物的正常生存和发展产生不良影响的现象 当物理 化学和生物因素进入大气 水体 土壤 其数量 浓度和持续时间超过了环境的自净能力 以致破坏了生态平衡 影响了人体健康 这就造成了环境污染 产生的原因 主要是资源的浪费和不合理使用 使有用的资源变为废物进入环境而造成 环境污染的特征 1 环境污染一般是浓度低 持续时间长 而且多种污染物同时存在 联合作用于人和其他生物 2 环境污染物在环境中是通过生物的或物理化学的作用进行转化 增毒 降解或富集 从而改变原有的性状和浓度 产生不同的危害作用 3 环境污染物可通过大气 水体 土壤和食物链等多种途径对人体产生长期影响 而且受影响的对象广泛 整个人群 包括胎儿 二 环境污染物 环境污染物是指污染环境的物质 根据污染物在环境中存在的位置和进入环境的途径可将环境污染物分为以下三类 1 大气污染物主要有 有害气体 二氧化硫 氮氧化物 一氧化碳 碳氢化物 光化学烟雾和卤族元素等 颗粒物 粉尘和酸雾 气溶胶等 大气污染物主要来源 燃料燃烧 工业生产 固定的大气污染源 往量大而集中 交通运输 汽车 火车 飞机等 属于流动的污染源 具有小型分散 数量众多 流动频繁等特点 排出的污染物总量也很可观 污染源复杂 种类繁多 各地区水体污染物的类型和危害程度有较大的差异 对食品安全性有影响的水污染物有三类 2 水体污染物 无机有毒物 各类重金属 汞 铅 镉 铬等 和氰化物等 有机有毒物 包括苯酚 多环芳烃 多氯联苯和有机农药等 病原体 主要包括病毒 病菌和寄生虫等 3 土壤污染物 污染物质与大气和水体中的很多相同 种类常常与所处的环境相关联 且种类复杂 土壤污染的发生途径 农作物施肥 农药施用和污灌 土壤作为废物 垃圾 废渣和污水等 的处理场所 使大量的有机和无机的污染物质进入土壤大气或水体中的污染物质的迁移和转化进入土壤 来源于医院等的废弃物造成的生物型污染 土壤中的致病菌 可以通过直接或间接接触把疾病传染给人或动物 二 环境污染与人类的关系 在与环境进行物质和能量交换时 人体所需的物质和能量 大部分是通过人和环境之间的复杂的食物链 网 而获得的 环境污染物影响人类主要是影响人类摄入的食物和吸入的空气 大气污染物直接影响任何动物的呼吸 对生物的生存构成危害 大气 水体和土壤污染可直接影响动植物的生长 从而对动物和人的食物安全构成威胁 三 环境污染与食品安全 由环境污染物造成的食品安全性问题 主要针对动植物 即食品的原料 的生产过程 天然的动植物食品原材料一般较少含有有害物质 但在这些动植物的生长过程中 由于呼吸 吸收 或摄食 饮水而使环境污染物进入或积累在动植物体内 从而影响食品的安全 未受污染的环境 自然环境 也可能存在食品安全性问题 随着科学技术的发展和自然资源的大量开发使用 过去隐藏在地壳中的元素大量进入人类环境 据估计全世界每年进入人类环境的汞约1万t 其中自然污染和人为污染各占一半 铅有400万t 其中从汽油中放出的四乙基铅有80万t 镉有2万t 此外 大量有机化合物也随化学工业进入人类环境 造成水源 大气 土壤和食物等广泛性污染 从而引起食品的安全性问题 一 自然环境与食品安全 自然环境是指天然形成 并未受人为活动影响或影响较小的环境 一般来说 自然环境存在着许多有利于人体健康的因素 人类可获得清洁而安全的空气 水和食品 然而 地球化学元素分布的不均匀性 使某一地区的水体或土壤中某些元素过多或过少 从而引起某些特异性疾病 地方病 缺碘 甲状腺肿大和克汀病 主要表现为生长发育落发 痴呆和聋哑 缺硒 克山病和大骨节病 克汀病患儿 触目惊心的大骨节病 阿坝若尔盖县包座乡卓塘村有400多人 其中有200多人都是大骨节病人 地球结构原因的元素过多而导致的地方病 主要为元素的慢性中毒 如地方性氟病 慢性砷中毒和慢性硒中毒等 这与由于污染而引起环境元素过多系统产生的效果相同 尽管这些过多的元素产生方式或来源不同 但二者主要经食物和水进入人体 造成对人体的危害 地氟病 地方性氟病又称地方性氟中毒 是由于环境中氟含量过高 进入人体内的氟过多 蓄积而引起的全身慢性氟中毒 在儿童主要表现为牙齿出现斑釉 即氟斑牙 成人表现为四肢 脊柱关节持续性酸痛 功能障碍 即氟骨症 俗称 糠骨症 大黄牙 或 干勾牙 发病人群轻者牙齿黄黑 裂碎脱落 重者背驼腰弯 丧失劳动力和生活自理能力 地氟病是一种世界性的地方病 主要分布在南北美洲的东北部 欧洲和亚洲东部的湿润地区 例如英格兰的加的夫 爱丁堡 牛津 伦敦等城市 我国的氟中毒分布很广 除上海市外 其他各省 市 自治区均有不同程度的氟中毒流行 全国共查出近1000个县中71000多个自然村有氟中毒发病 受威胁的人口达727万多 氟斑牙患者达2100多万人 氟骨症患者100多万人 砷中毒 1972年日本因砷污染奶粉造成1 2万余婴幼儿急性中毒 死亡达130余例 我国某地冶炼企业由于大量超标排放废水 废气 导致1963 1970和1978年三次发生大规模居民急性砷中毒事件 患病总人数超过1万人次 在我国调查的公害危害中 环境砷污染引起的慢性中毒病例最多 1987 1989年曾对某地冶炼企业及乡镇企业砷污染区4848例居民检查 结果慢性砷中毒440例 患病率9 1 1994年湖南雄黄矿对附近居民的调查表明 慢性砷中毒167例 其患病率为25 77 广东连南在土法炼砷停止多年仍存在环境污染 据1993年调查显示 慢性砷中毒168例 患病率达21 65 此外 砷化物的致癌作用已为国际癌症研究所肯定 具有潜伏期较长的远期效应 1968年曾报告过台湾西南沿海地区居民 因长期饮用高砷水导致皮肤癌增加 在40421居民中发现皮肤癌428例 湖南雄黄矿区职工1971 1982年间诊断肺癌22例 占同期恶性肿瘤的44 砷除可引起皮肤癌及肺癌外 还有报道可引起肝 食管 肠 肾 膀胱等内脏肿瘤和白血病 二 人工环境与食品安全 人工环境是指在人类活动影响下 其中的物质交换 迁移和转化 能量 信息的传递都发生了重大变化的环境 三废 废气 废水 废渣 污染日渐明显 人工环境对食品安全性的影响因素 按环境因素的性质可分为三类 物理性 放射性废弃物如核爆炸 核泄漏及辐射化学性 成分复杂 种类繁多 仅在美国登记的化学物质已达到700多万种 不仅具有急性 慢性毒性 而且还具有致突变 致癌 致畸等远期效应 危及后代健康 生物性 细菌 真菌 病毒和寄生虫等 环境污染是环境对食品安全性影响的主要原因 而人工环境恶化对食品安全性的影响 是研究环境与食品安全性的关系时应重点解决的问题 三 进入食物链的环境污染物的种类 按污染物的性质 分为 化学性污染物物理性污染物生物性污染物 按污染物在环境中存在的位置 分为 大气污染物水体污染物土壤污染物 按污染物性质 来源和进入食品的方式 分为 1 无机普通污染物 包括酸 碱和一些无机盐类 如硫酸盐 氯化物 硝酸盐等 铵盐 钾盐 硝酸盐 磷酸盐等可作为化肥 使用不当 会造成污染 2 无机有毒污染物 包括汞 镉 铅 砷 铬 镍及氰化物 氟化物等 可能损害食品的品质 造成残留 3 有机有毒污染物 包括苯 多环芳烃 酚类及有机氯 有机磷农药 多氯联苯等 可能会影响食品原料的质量 4 放射性污染物 包括铀 铯 锶等的污染和核电站泄露 核爆炸产生的放射性污染物 5 生物性污染物 包括病原菌 病毒和寄生虫等的污染 可能造成疾病 从而影响食品的安全 四污染物在环境中的迁移 转化 蓄积 绝大多数有机污染物属于挥发性物质 因此可以通过挥发进入到大气中 从而对大气造成危害 大气再进一步作用于食品原料或作用于人 从而最终对人体的健康造成危害 由于浓度梯度的存在 就将使有机污染物产生扩散 如从土壤中迁移或逸入空气中 或被生物吸收迁出土体之外 进而最终对大气 水体 生态系统和人类的造成极大的危害 一 污染物在环境中的迁移扩散 二 污染物在环境中的转化 主要是指水中的碳水化合物 蛋白质 脂肪等有机污染物 在微生物作用下最终分解为简单的无机物质的过程 由于在分解过程中需要消耗大量的氧气 因此势必造成水中溶解氧的减少 从而影响鱼类和其他水生生物的正常活动 因此需氧污染物成为水体中的污染物之一 1 碳水化合物 多糖 二糖 葡萄糖 丙酮酸有氧情况下 丙酮酸 乙酰辅酶A 三羧酸循环 水 二氧化碳无氧条件下 丙酮酸 有机酸 如乳酸 醇 酮2 脂肪 甘油 脂肪酸分别分解为丙酮酸醋酸有氧条件下丙酮酸醋酸 水 二氧化碳无氧条件下丙酮酸醋酸 有机酸3 蛋白质 氨基酸 氨 亚硝酸 硝酸 三 污染物在生物体内的蓄积 一是各种藻类 菌类和各种原生动物等 低等动植物 主要靠体表直接吸收 二是高等植物 主要靠根系吸收 叶表面和茎表面也有一定的吸收能力 三是大多数动物 主要靠吞食 生物体吸收环境中的物质的途径 水溶性污染物 易分解 经代谢作用很快排出体外 脂溶性污染物 性质稳定 脂溶性强 被摄入动物体内后即溶于脂肪 很难分解排泄 随着摄入量的增加 在体内不断蓄积 1 生物浓缩 生物富集 1 定义是指生物机体或处于同一营养级上的许多种生物从周围环境中蓄积某种元素或难分解的化合物 使生物体内该物质的浓度超过环境中的浓度的现象 其程度由浓缩系数来表示 浓缩系数 是指生物体内某种物质的浓度与周围环境中该物质的浓度的比值 2 影响生物浓缩大小的因素 同一种生物对不同物质的浓缩系数会有很大差别同一种物质 结构不同 浓缩系数也会不同同一种生物对同一类而不同分子量的化合物 其浓缩系数也有很大差别物质或元素的价态 以及在介质中的溶解度等 对浓缩系数也都有直接影响 与物质本身的性质有关 与生物的情况有关 生物种类不同 代谢机能不同 在同样条件下 对同一种物质的浓缩系数也会不同生物的不同器官对同一种物质的浓缩能力也往往不同生物体的不同发育阶段及其生理特性等对浓缩能力也有直接影响 与环境因素有关 3 研究意义 生物浓缩的研究对于阐明物质或元素在生态系统中的迁移转化规律 评价和预测污染物进入环境后可能造成的危害 以及利用生物对环境进行监测和净化等 均有重要意义 这种研究还可为确定污染物的环境容量及制订环境标准提供科学依据 2 生物积累 1 定义是指生物在整个代谢活跃期 通过吸收 吸附 吞食等各种过程 从周围环境中蓄积某种物质 以致随着生长发育 使这些物质的蓄积随该生物体的生长发育而不断增多 生物积累程度也用浓缩系数表示 2 研究意义 生物机体对化学性质稳定的物质的积累性可作为环境监测的一种指标 用以评价污染物对环境的影响 研究污染物在环境中的迁移转化规律 对某种特定元素来说 某些生物种类比同一环境中的其他种类有特别强的积累能力 常被称为 积累者生物 例如褐藻能大量积累锶 地衣能积累铅 水生的蓼属植物能积累DDT 这些生物可以作为指示生物 甚至可以作为重金属污染的生物学处理手段 3 生物放大 1 定义指某些在生态系统中 由于高营养级生物以低营养级生物为食物 某种物质在生物机体中的浓度随着营养级的提高而逐步增大的现象 生物放大一词是专指具有食物链关系的生物说的 如果生物之间不存在食物链关系 则用生物浓缩或生物积累来解释 2 生物放大与食物链 在生态系统中 根据生物间的食物关系 可将食物链分为四类 一是捕食性食物链 它是以植物为基础 后者捕食前者 如青草 野兔 狐狸 狼 虎 二是碎食性食物链 指的是以碎食物为基础形成的食物链 如树叶碎片及小藻类 虾 蟹 鱼 食鱼的鸟类 三是寄生性食物链 是以大动物为基础 小动物寄生到大动物上形成的食物链 如哺乳类 跳蚤 原生动物 细菌 过滤性病毒 四是腐生性食物链 指的是以腐烂的动植物尸体为基础 然后被微生物所利用 在生态环境中 由于食物链的关系 一些物质如金属元素或有机物质 可以在不同的生物体内经吸收后逐级传递 不断积聚浓缩 或者某些物质在环境中的起始浓度不很高 通过食物链的逐级传递 使浓度逐步提高 最后形成了生物富集或生物放大作用 3 有害物质的放大作用 4 消除生物放大的危害 在源头上下功夫 减少对环境的污染通过培植或发现对污染物有较高降解效能的菌株 植物 用于对土壤 水 肥的净化处理 如 美国专 吃 对环境有害的化学物质的酵母和细菌菌株经特定有机化合物驯化的活性污泥超富集植物 如遏蓝菜和蜈蚣草 超富集植物 Hyperaccumulator 定义最早由Brooks等于1977年提出 以Ni超富集植物为例 植物体内Ni累积量大于1000mg kgDW Dryweight 就称为超富集植物 完善后的定义 植物叶片或地上部分 干重 中所含重金属含量高于根部或地下部分 且分别含Cd达到100mg kgDW Co Cu Ni Pb达到1000mg kgDW Mn Zn达到10000mg kgDW以上的植物称为超富集植物 遏蓝菜 遏蓝菜对重金属具有很强的积累能力 分别可累积30000mg kgDWZn 14000mg kgDWCd 4700mg kgDWNi 因此被人们应用于重金属污染土壤的植物修复中 但由于该植物生物量小 而被广泛作为一种模式植物来进行重金属富集机制研究 蜈蚣草 在自然条件下 蜈蚣草一般生长在含As50 4030mg kg的土壤中 甚至能在含As量高达23400mg kg的矿渣中正常生长 在实验室盆栽条件下 能在含1500mg kg砷酸钠土壤中正常生长 可见 蜈蚣草对As的耐性极强 典型案例湖南 建立了世界上第一个砷污染土壤植物修复基地修复前 湖南郴州苏仙区邓家塘乡因砷污染导致600多亩稻田弃耕 2人死亡 400多人集体住院 诱发严重纠纷和暴力冲突 曾引起国务院高度重视 中央电视台 焦点访谈 专门报道 修复后 在田间种植条件下 蜈蚣草叶片含砷量高达0 8 有力证明了蜈蚣草在砷污染土壤的治理方面具有极大的应用潜力 广西 建立污染土地的植物修复示范工程修复前 广西环江县因洪灾造成超过5000亩农田土壤被严重污染 部分土壤甚至寸草不生 这已成为广西当前最突出的环境问题 修复后 建立污染土地的植物修复示范工程 目前已种植超富集植物进行土壤重金属污染修复试验 取得初步成效 第二节大气污染物与食品安全 一 大气污染及污染物来源大气污染是指人类活动向大气排放的污染物或由它转化成的二次污染物在大气中的浓度达到有害程度的现象 主要来源为矿物燃料 如煤和石油等 燃烧和工业生产 大气污染物有几十种之多 大气污染物的来源 常见空气污染物及其来源 按照物理化学性质可分为两大类 有害气体 以气体状态存在于大气中 如二氧化碳 氰化氢 氮氧化物等 灰尘烟雾类 以固体或液体微粒散浮在空气中 如煤烟 煤尘 光化学烟雾等 其中主要的污染物有 碳氢化合物 HxCx 一氧化碳 CO 氮氧化物 NOX 硫氧化物 SOX 颗粒状污染物等 大气污染物进入人体的途径 二 大气污染物对人体的危害 大气污染对人群健康的危害 1950年11月21日 在墨西哥波查 里加镇 一所工厂由于硫化氢泄漏 造成灾害 有22人死亡 320人被送进医院 1964年日本富山市因工厂氯气管道破裂 氯气外溢污染大气 发生急性氯气中毒 患者533人 住院43人 1930年12月的比利时马斯河谷烟雾事件1952年12月英国伦敦烟雾事件1984年12月印度博帕尔事件 1 引起急 慢性中毒 1952年12月5 8日 一场灾难降临了英国伦敦 地处泰晤士河河谷地带的伦敦城市上空处于高压中心 一连几日无风 风速表读数为零 大雾笼罩着伦敦城 又值城市冬季大量燃煤 排放的煤烟粉尘在无风状态下蓄积不散 烟和湿气积聚在大气层中 致使城市上空连续四五天烟雾弥漫 能见度极低 在这种气候条件下 飞机被迫取消航班 汽车即便白天行驶也须打开车灯 行人走路都极为困难 只能沿着人行道摸索前行 伦敦烟雾事件 由于大气中的污染物不断积蓄 不能扩散 许多人都感到呼吸困难 眼睛刺痛 流泪不止 伦敦医院由于呼吸道疾病患者剧增而一时爆满 伦敦城内到处都可以听到咳嗽声 仅仅4天时间 死亡人数达4000多人 就连当时举办的一场盛大的得奖牛展览中的350头牛也惨遭劫难 一头牛当场死亡 52头严重中毒 其中14头奄奄待毙 2个月后 又有8000多人陆续丧生 这就是骇人听闻的 伦敦烟雾事件 酿成伦敦烟雾事件主要的凶手有两个 冬季取暖燃煤和工业排放的烟雾是元凶 逆温层现象是帮凶 当时持续几天的 逆温 现象 加上不断排放的烟雾 使伦敦上空大气中烟尘浓度比平时高10倍 二氧化硫的浓度是以往的6倍 整个伦敦城犹如一个令人窒息的毒气室一样 可悲的是 烟雾事件在伦敦出现并不是独此一次 相隔10年后又发生了一次类似的烟雾事件 造成1200人的非正常死亡 直到70年代后 伦敦市内改用煤气和电力 并把火电站迁出城外 使城市大气污染程度降低了80 骇人的烟雾事件才没在伦敦再度发生 1984年12月3日凌晨 印度中央邦首府博帕尔市的市民和郊区农民 在睡梦中突然感到呼吸困难 全身难受 两眼疼痛 直淌眼泪 全家 全村的人都骚动起来 秩序大乱 不少人以为城市遭到原子弹袭击 或发生了大地震 哀叹世界末日已经降临 后来人们知道是附近一家农药厂漏出了毒气 就慌忙外逃 然而 不少人在逃跑途中双目失明 一头栽倒在路旁 再也爬不起来了 在大街上 道路旁 牛和狗以及其他牲畜在痛苦中挣扎 印度博帕尔事件 根据印度政府公布的数字 在毒气泄漏后的头3天 当地有3500人死亡 不过 印度医学研究委员会的独立数据显示 死亡人数在前3天其实已经达到8000至1万之间 此后多年里又有2 5万人因为毒气引发的后遗症死亡 还有10万当时生活在爆炸工厂附近的居民患病 3万人生活在饮用水被毒气污染的地区 据悉 博帕尔毒气泄漏事件迄今陆续致使超过55万人死于和化学中毒有关的肺癌 肾衰竭 肝病等疾病 20多万博帕尔居民永久残废 当地居民的患癌率及儿童夭折率也因为这次灾难远比印度其它城市高 原因 博帕尔一家农药厂 在生产 西维因 农药过程中 有40吨液态甲基异氰酸盐泄漏所造成的 杀人 元凶是甲基异氰酸盐的挥发性 腐蚀性气体 氰酸 它对脑膜有强烈的刺激性 大量吸入后 几分钟内即可死亡 西维因农药对人畜是无毒害的 一般使用浓度下对害虫具有触杀兼胃毒作用 对棉铃虫有杀卵作用 对鸟类和鱼类都较安全 是杀虫剂中较好的品种 世界上只有两家工厂生产 博帕尔农药厂是其中之一 而这两家工厂均属于美国碳化物公司 但是 在生产合成 西维因 时 它的中间原料 甲基异氰酸盐是剧毒品 这次毒气泄漏是工厂忽视环境保护 玩忽职守所造成的 2 暴露部位及呼吸系统急慢性炎症增加 许多大气污染物 SO SO NO H SO4气溶胶 飘尘等 均可对眼 呼吸道粘膜产生直接刺激作用 使眼结膜炎和呼吸道炎症等疾患的发病率增加 降低肺通气功能 如鼻炎 咽炎 支气管炎 哮喘 肺气肿以及其他呼吸系统疾病的发病率增加 3 空气污染对人群免疫功能的影响4 空气污染的致癌作用近数十年来 由于工业化的发展 大量排放废气污染空气 工业发达国家肺癌死亡率急剧上升 污染大气中的致癌物主要是多环芳烃化合物 三 国内外大气污染概况 国外大气污染经历了三个时期 煤烟的污染 早期二氧化硫污染 二战后 石油代替煤光化学烟雾时期 汽车排出的废气对大气污染 二十世纪六十年代以后 汽车的大量使用 1 国外概况 美国洛杉矶光化学烟雾事件 从上世纪40年代初开始 从夏季至早秋 只要是晴朗的日子 城市上空就会出现一种弥漫天空的浅蓝色烟雾 使整座城市上空变得浑浊不清 这种烟雾使人眼睛发红 咽喉疼痛 呼吸憋闷 头昏 头痛 1943年以后 烟雾更加肆虐 以致远离城市100千米以外的海拔2000米高山上的大片松林也因此枯死 柑橘减产 仅1950 1951年 美国因大气污染造成的损失就达15亿美元 1955年 因呼吸系统衰竭死亡的65岁以上的老人达400多人 1970年 约有75 以上的市民患上了红眼病 这就是最早出现的新型大气污染事件 光化学烟雾污染事件 洛杉矾在20世纪40年代就拥有250万辆汽车 每天大约消耗1100吨汽油 排出1000多吨碳氢化合物 300多吨氮氧化合物 700多吨一氧化碳 另外 还有炼油厂 供油站等其他石油燃烧排放 这些化合物被排放到阳光明媚的洛杉矶上空 制造出了一个毒烟雾工厂 2 国内概况 我国城市大气主要污染物是颗粒物 其次是二氧化硫 煤烟型污染 我国几乎所有的城市降尘都超过了卫生标准 1 总悬浮物 TSP 是指能悬浮在空气中 空气动力学当量直径小于100微米的颗粒物 包括附在灰尘上的铅 铝 铁 细菌 四 主要的大气污染物及其危害 总悬浮物的危害沉降在植物表面 严重影响了叶片承担的生理过程 从而影响植物的生长 对农作物来说直接造成减产 悬浮物上附着的重金属 细菌等 最终沉降在土壤中 通过土壤进入植物体 在植物体内富积 从而影响农作物品质 PM10 能悬浮在空中 空气动力学直径不大于10微米的颗粒物 PM10是一个科学概念 会长期悬浮在空气里面 PM10已经成为中国监测空气里面灰尘多少的指标 主要是PM10上可以存在细菌 霉菌和所有的重金属 可吸入颗粒物 PM5 如果颗粒物的直径小于5微米 那么PM5会进入肺部 但是人看不到 PM5就是可以吸入的颗粒物 人直接吸进去以后会造成危害 PM2 5 美国率先倾向于测试空气里面小于2 5微米的颗粒物 这个颗粒物就是进入肺以后直接通过肺的毛细血管进入血液的颗粒物 所以世界环境组织认为PM2 5的危害可能更能反映空气污染的程度 主要来源 道路交通扬尘 建筑施工工地扬尘 裸露地面 工业粉尘和锅炉的燃烧 PM10粗粒子主要来源包括道路交通扬尘 物料堆放和运输以及粉碎和研磨工艺 PM2 5细粒子主要来自燃料燃烧过程以及居民的烧煤和烧柴过程 二氧化硫 氮氧化物和挥发性有机物等气态污染物在大气中发生反应也能生成PM2 5 可吸入颗粒物的来源 来源 大气中SO2主要来自含硫燃料的燃烧及冶金 硫酸制造等工业过程 人为排放中 煤燃烧 60 石油燃烧和炼制 30 种类 主要有SO2 SO3 H2S H2SO4 亚硫酸盐及硫酸盐 还有含量极低的氧硫化碳 COS 二硫化碳 CS2 等 主要来源 矿物燃料的燃烧 有机物的分解和燃烧 海洋及火山活动等 含硫化合物是大气中最重要的污染物之一 特别在我国 能源结构仍以燃煤为主 大气往往出现煤烟型污染 SO2是酸雨的主要前体物 而H2S在大气中则可被氧化成SO2 2 二氧化硫 无色 有刺激性气味 能刺激人的眼睛 损伤呼吸器官 损坏植物叶子 抑制作物生长 酸沉降 酸雨 酸雾 酸雪 SO2对于农作物的影响跟它是酸性气体有关 主要是伤害植物的叶片 植物不同的生长期对二氧化硫不同的浓度敏感 二氧化硫的危害 种类 N2O NO NO2 NH3 HNO2 HNO3和氨盐 其中NO和NO2统称为总氮氧化物 是大气中最重要的污染物之一 它能参与酸雨及光化学烟雾的形成 而N2O是温室气体 二氧化氮对植物的伤害跟二氧化硫类似 3 氮氧化合物 酸雨 酸雨通常是指pH小于5 65的酸性降水 包括雨 雪和雾 酸雨的形成机理非常复杂 大气中的SO2和NOX是酸雨物质的主要来源 经过大气化学反应转化成硫酸 硝酸等 再以酸性降雨的形式返回地球表面 对植物 陆地生态系统和水生生物产生了有害的影响 另外酸雨的形成还与土壤的性质有关 酸雨的现状 酸雨起始于19世纪中叶 相继出现在英国 美国 瑞典 挪威等一些工业化国家 最近十多年来危害日趋严重 不仅范围在继续扩大 而且酸度在不断增加 在欧洲和北美大约有500 1000万km2的地区遭受酸雨危害 在美国和加拿大东部地区降水平均pH为4 2 多数雨水pH为3 5 4 5之间 我国1982年全国酸雨普查结果 pH 5 6酸雨一半以上发生在城市 几乎全部发生在长江以南 其中以西南的重庆和贵阳地区最为严重 两个地区降水pH的平均值约为4 1 最低值为3 0 酸雨对食品安全性的影响 对水生生态系统的影响 使水酸化 影响鱼类的繁殖 导致鱼的含汞量增加 对陆生生态系统的影响 土壤酸化 重金属等元素转化为可溶性化合物 含量增加 对植物毒性很强 在地壳中广泛而大量存在 凡使用的矿石中含有氟的工厂 如铝厂 钢铁厂 玻璃厂和陶瓷厂都有氟排出 具体种类 包括氟化氢 氟化硅 氟硅酸和氟化钙微粒等 其中以氟化氢为代表 4 氟化物 氟化物的危害 氟具有在生物体内积累的特点 植物体内的含氟量比空气中氟的浓度高百万倍之多 大部分农作物通过叶片上的气孔可直接吸收空气中的氟化物 氟化物在植物中蓄积程度因环境 大气 水 土壤 中含量 植物品种 植物年龄和叶龄不同而不同 山茶科植物 枯叶 老叶 幼叶 蔬菜 果实 3 4 苯并芘二恶英 五 食品中大气污染物的控制 1 健全法制法规 预防大气污染2 采用新技术 控制大气污染3 搞好绿化 防治大气污染 由于人类活动排放的污染物进入河流 湖泊 海洋或地下水等水体 使水和水体底泥的物理 化学性质或生物群落组成发生变化 从而降低了水体的使用价值 这种现象称为水体污染 污染水体的物质称为水体污染物 第三节水体污染物与食品安全 我国每年排放废水约310亿t 其中工业废水占77 生活污水占23 随着废水排出的有毒有害物质13万t左右 全国27条主要河流中 有15条受到比较严重的污染 有的河段成了鱼虾绝迹的 死水 美国每天排放废水4亿t 全国主要河流几乎全道污染 五大湖皆成毒湖 日本在20世纪60年代由于饮水和食物中汞 镉等有毒物质的严重污染 发生了 水俉病 和 骨痛病 痛痛病 痛痛病是首先发生在日本富山县神通川流域的一种奇病 因为病人患病后全身非常疼痛 终日喊痛不止 因而取名 痛痛病 亦称骨痛病 生病后 病人骨质疏松 骨胳萎缩 关节疼痛 曾有一名患者 打了一个喷嚏 竟使全身多处发生骨折 另一患者最后全身骨折达73处 身长为此缩短了30厘米 病态十分凄惨 痛痛病在当地流行20多年 造成200多人死亡 通过十几年的流行病学 临床 病理以及动物实验等方面深入细致的研究工作 证实 痛痛病 是由镉引起的慢性中毒 镉进入人体后首先使肾脏受损 继而引起骨软化症 在妊娠授乳 内分泌失调 老年化和钙不足等诱因作用下而发病 原因神通川上游某铅锌矿的含镉选矿废水和尾矿渣污染了河水 使其下游用河水灌溉的稻田土壤受到污染 产生了 镉米 人们长期食用 镉米 和饮用含镉的水而得病 从而 痛痛病 被定为日本第一号公害病 一 水体污染物的种类 污染源复杂 污染物种类繁多 地区差异 1 从对食品安全的影响把水体污染物分为三类 1 无机有毒物 包括各类重金属和氰化物等 2 有机有毒物 苯酚 多环芳烃 有机农药等 3 病原体 生活污水 禽畜饲养场 医院废水等 1 工业废水主要来自冶金 化工 轻工三大部门的钢铁厂 炼油厂 各类化工厂 电镀厂 造纸厂 印染厂 合成纤维厂 焦化厂 煤气厂等酸 碱 各种油类 各种金属如砷 汞 铅 铬 镉 镍 锌 铜等 以及硫化物 氰化物 氟化物 各种有机物如酚 甲酚 二甲苯 多氯联苯 农药等 2 按来源分 2 生活污水 有机物 蛋白质 脂肪 糖 尿素 洗涤剂等 无机物 氮 硫 磷 钾 硫酸盐 氯化物 泥沙等 多种微生物 细菌 肠道致病菌 肠道病毒 结核杆菌和各种寄生虫卵等 3 农牧业污水 化肥 农药 矿物质 有害物质与病原体 4 其它随大气扩散的有毒有害物质通过重力沉降和降雨过程等途径污染水源 生活垃圾 工业固体废弃物直接排入江河及其在堆放时雨水淋洗或渗出液都可污染地面水或地下水 我国水污染情况 污染类型为有机污染 主要污染物为氨氮 高锰酸钾指数 耗氧量 和挥发酚 石油 城市地面水普遍污染严重 并呈恶化趋势 污水灌溉概况 利用现状 我国大规模地主动利用污水进行灌溉开始于1957年 世界各地已有近百年历史 有利影响 缓解工农业争水问题节肥增产效果明显环境保护作用 不利影响 对土壤的污染对农业的影响对健康的影响 二 水体污染物对食品安全的影响 主要是通过污水中的有害物质在动植物中累积而造成的 如镉米 另外 污水中的有害物质在植物体内积累达到对人畜产生危害时 对作物本身的产量和外观性状仍无明显影响 因而容易被人忽视 一 酚类污染物 主要来源于含酚废水 如焦化厂 煤气厂 煤气发生站 炼油厂 木材干馏 合成树脂 合成纤维 染料 医药 香料 农药 玻璃纤维 油漆 消毒剂 化学试剂等工业废水 当水中的含酚量达到0 022mg kg时 即可产生令人生厌的臭味 灌溉水中过量的酚 会在粮食蔬菜中蓄积而使其带有酚臭味 酚对植物的影响表现在 低浓度酚促进庄稼生长 而高浓度抑制生长 各种作物的对酚忍耐能力不同 小麦 大米 耐200mg L 黄瓜 5mg L 酚对水产品的影响 严重影响水产品的产量和质量 浓度高时引起鱼类大量死亡 二 氰化物 来源 电镀 焦化 煤气 冶金 化肥和石油化工等排放的工业废水 性质 挥发性强 易溶于水 有苦杏仁味 是一种能抑制多种金属酶活性 抑制生物呼吸作用的剧毒物质 0 1g即可使人致死 植物对之有较高的耐受力 污灌无明显积累 影响鱼 贝 藻类的呼吸作用 0 3 0 5mg L时 可使鱼致死 世界卫生组织规定鱼的中毒限量 游离氰 CN 为0 03mg L 我国规定一般地面水和渔业水体中 游离氰的浓度不得超过0 05mg L 三 石油污染物 石油污染物来自油田和炼油厂的工业废水 炼油废水不仅对作物的生长产生危害 还会影响食品的品质 油臭味 废水中含石油10mg L以下 基本不影响作物的生长发育 石油废水能对水生生物产生较严重的危害 高浓度时 能引起鱼虾死亡 特别是幼鱼 幼虾 原因 生物被石油污染物覆盖造成窒息而死亡 生物体与油污染物接触中毒而死 降低生物体对传染病的抵抗力 油污染物中致癌成分或遗传变异部分进入生物体 产生潜在威胁 生物食物链 网 的某一中间环节遭受损害所产生的影响等 四 芳香烃 芳香烃包括苯及其同系物 在化工 合成纤维 塑料 橡胶 制药 电子和印刷等苯的制造和使用行业 都会严生含苯的废水和废气 特别是炼焦和石油废水中 苯的同系物含量很高 苯影响人的神经系统 中毒轻者可出现头晕 无力和呕吐等症状 严重者可失去知觉 甚至死亡 用含苯的废水浇灌作物 不仅使粮食和蔬菜的品质下降 而且可造成苯在粮食和蔬菜中残留 如用苯含量为25mg L的污水灌溉的黄瓜不仅淡而无味 含糖量下降8 并带有涩味 且其涩味随着废水中苯含量浓度的升高而加重 五 污灌中的重金属 污水灌溉是指经过一定处理的生活汽水 工业废水或生活和工业混合污水灌溉农田 牧场等 重金属对植物的危害常从根部开始 然后再蔓延至地下部 受重金属影响 植物侧根发育受阻 妨碍氮 磷 钾的吸收 使作物的叶黄化 茎秆矮化 不同种类植物具有不同的耐受性 草类 谷物 蔬菜不同作物对重金属的吸收和累积也有明显差异 蔬菜 小麦和大米 果类 重金属对水生生物的毒性 重金属本身毒性及转化后的毒性 如汞的甲基化作用等 食物链的生物放大作用 三 食品中水体污染物的控制 1 加强管理2 控制污染3 宣传教育 第四节土壤污染物与食品安全 土壤污染是指人类活动产生的有害物质进入土壤 当其含量超过土壤本身的自净能力 并使土壤的成分 性质发生变化 降低农作物的产量和质量 并危害人体健康的现象 土壤的自净作用是指土壤被污染后 由于土壤的物理 化学和生物化学等的作用 在一定时间后 各种病原微生物 寄生虫卵 有机物质和有毒物质等 逐渐达到无害化的程度 土壤自净能力是有限的 有害物质进入土壤 如果其数量超过土壤自净能力的限度 就会在土壤里累积 使土壤的物理化学性质发生变化 从而影响作物生长 并使有害物质在农作物内残留或积累 当进入土壤的污染物不断增加 致使土壤结构严重破坏 土壤微生物和小动物就会减少或死亡 这会使农作物的产量明显降低 收获的作物体内毒物残留量很高 影响食用安全 按污染来源和性质可分为 1 水体型污染2 大气型污染3 农业型污染4 固体废弃物型污染 一 土壤污染物的种类 土壤污染的特点 隐蔽性和潜伏性不可逆和持久性累积性危害严重 难治理 二 土壤污染物对食品安全的影响 一 土壤中重金属对植物的影响 性质汞俗称水银 银白色液态金属 金属汞具有易蒸发特性 易溶于硝酸 可溶于类脂质中 与金 银 镉等形成合金 称汞齐 对环境污染最主要的甲基汞 1 汞 环境汞污染 1 来源 工业上含汞废水和汞农药 2 应用 应用很多 其用途在3000种以上 主要是作为催化剂 3 危害 排入大气 土壤中的汞 最终都可能转到水体中去 甲基汞 汞与甲基汞的吸收 分布排泄与蓄积 1 吸收 通过呼吸道 消化道和皮肤侵入人体 2 分布 无机汞进入血液后 大部分分布于血浆中 在人体内主要分布于肾脏 其次是肝脏和脾脏 甲基汞绝大部分存在于红细胞内 除蓄积于肾 肝等脏器外 且可通过血脑屏障在脑组织内蓄积 3 排出 无机汞 主要从肾脏排出甲基汞 大部分经胆汁从肠道排出 慢性甲基汞中毒 水俉病1953年日本水俣市含汞废水 汞在水体中经微生物作用生成甲基汞 甲基汞易在鱼 贝壳等海产品体内富集 体内形成很高浓度的甲基汞 人或动物食用了含有甲基汞的海产品 引起甲基汞中毒 至1974年 日本的水俣病有1400余人 据日本媒体报道 在水俣市及其他地区 目前仍有尚未被发现的水俣病患者 生长于土壤中的植物一般不能富集汞 植物中甲基汞含量也很低 但当土壤含汞量达0 5mg kg时 植物中汞吸收量就增加 当达到4mg kg时 就能增加食物链中汞含量 表现出植物对土壤汞的较高的积累性 另外 毒性大的有机汞更易于为植物所吸收 汞 特别是有机汞 对人体的危害很大 最常见的汞污染食品主要为水产品 我国对食品中汞允许残留量 mg kg 以Hg计 的规定为 粮食 或成品粮 0 02 豆类 薯类 果蔬 0 01 牛乳及乳制品 0 01 肉 蛋 油 0 05 鱼和其他水产品 0 3 其中甲基汞 0 2 汞的环境卫生标准 我国规定环境中汞的最高允许浓度为 居住区大气0 0003mg m3车间0 01mg m3地面水0 001mg L生活饮用水0 001mg L工业废水排放标准0 05mg L 预防措施 不向环境中排放汞 对已知被甲基汞污染地区 应根据污染程度限制捕捞或禁止食用鱼贝 制订甲基汞摄入量控制标准 2 镉 cadmium 1 性质 呈银白色 略带淡兰色光泽 比重8 65 质软 富有延展性 熔点320 沸点767 2 来源 镉在自然界中多以硫镉矿存在 并与锌 铅 铜 锰等矿共存 所以在这些金属的精炼过程中都可排出大量的镉 根据报道 地壳中含镉量为5ppm 土壤中为0 5ppm 水中为0 01 10ppb 3 用途 镉的用途很广 在塑料 颜料 试剂等生产中 多用镉为原料或催化剂 镉的来源及用途 环境镉污染 1 大气镉污染主要来自锌冶炼厂的废气 2 水的镉污染含镉工业废水含镉矿碴的污染 3 土壤镉污染气型污染水型污染 通过污水灌溉农田 肥料污染 镉的吸收 分布和排泄 吸收 通过消化道和呼吸道吸收进入人体分布 可分布到全身各个器官 主要分布于肾 肝 其次为脾 胰腺 甲状腺等排出 主要从粪 尿中排出 经口摄入者80 以上经粪排出 20 随尿排出 一般无污染的土壤镉含量小于1mg kg 但土壤被镉污染后 能明显积累镉 不同植物对镉的积累具有明显差别 玉米 胡萝卜 番茄 莴苣 青椒等在镉浓度很低 甚至在0 1mg kg 时 都能摄入一定量的镉 当某些作物中含镉量较高时 在外观上与含镉量正常者并无明显之区别 如莴苣叶 即使其中的含镉高达668mg kg 在外观上也很难识别 但对食用者来讲是不安全的 镉在人体中具有高积累性 因此食品中镉的允许量较严格 我国规定食品的容许量限制在0 03 0 2mg kg之间 镉的环境卫生标准 我国规定车间空气中氧化镉的最高容许浓度为0 1mg m3 地面水和生活饮用水为0 01mg L 工业废水为0 1mg L 日本规定大米中镉含量不得超过0 3mg kg 镉一旦排入环境就很难消除 因此最重要的预防措施是含镉废水的处理 不用含镉废水灌溉农田 防治措施 3 砷及其化合物 1 性质砷元素 不溶于水和强酸 因此几乎没有毒性砷的化合物 三氧化二砷 As2O3 即砒霜 毒性极大硫化砷 As2S2 即雄黄 难溶于水 故急性毒性低三硫化砷 As2S3 即雌黄 难溶于水 故急性毒性低三氯化砷 AsCl3 毒性很大砷化氢 AsH3 毒性极大 砷及其化合物的理化性质及用途 2 主要用途 脱毛剂 三硫化砷脱色剂 三氧化二砷颜料 硫化砷 三硫化砷农药 砷酸铅 砷酸钙等 环境砷污染 1 天然环境中的砷各种含砷矿藏 2 人为污染的来源开采 焙烧 冶炼含砷矿 以及生产含砷产品的过程中 产生大量的含砷 三废 使用砷化物和含砷制品而造成污染 食品生产过程中使用了含砷杂质的化合物 可直接污染食品 砷化物在体内的代谢 1 吸收 主要从消化道 呼吸道 皮肤摄入 2 分布 砷进入体内后 95 99 存在于红细胞内与血红蛋白结合 随后迅速分布到全身组织和器官 主要贮存于肝 肾 脾 胃肠道 肺等部位 3 排出 主要通过肾脏经尿排出体外 砷中毒典型事件 台湾西南沿海地区 50年来长期饮用深井水 含砷量达0 5 2 5ppm 据当地调查皮肤癌发病率达1 06 50岁以上居民皮肤癌患者高达10 除有上述慢性砷中毒症状外 下肢皮肤变黑 产生坏疽 当地又称为 黑脚病 砷可在植物中发生残留 水稻 小麦不同发育期的农作物对砷的敏感性有差异 砷浓度过高时 会导致农作物的死亡 砷对人体的毒性很大 有机砷毒性较低 无机砷表现为剧毒 我国对食品中砷的允许量限制0 1 0 7mg kg 砷对农作物及人的影响 砷的环境卫生标准 我国规定 居民区大气中砷日平均最高容许浓度为0 003mg m3车间空气为0 3mg m3地面水和生活饮用水为0 05mg L工业废水排放标准为0 5mg L粮食中砷含量不得超过0 7mg kg 4 铅 理化性质及用途 1 性质蓝灰色金属 比重11 34 熔点327 沸点1740 加热至400 500 有大量铅蒸气逸出 铅蒸气在空气中可迅速氧化成氧化亚铅 Pb2O 并凝集为烟尘 随着溶铅温度升高 逐步