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生活污水总汞排放量这里发生了什么

2019-03-04 18:11:40

近日,北京大学联合其他机构的一项研究发现:一些传统藏药汞超标严重,吃一片藏药摄入的甲基汞需要180天以上才能代谢干净。消息一出即引起热议。这么高的汞含量从何而来?汞对人体有哪些危害?果壳邀请了论文作者之一、北京大学城市与环境学院博士生于铖浩来对这项研究作出详细介绍。

本文来自公众号:果壳(Guokr42),:Ent、luna、东风,作者:PKUArcturus,头图来自:。

昨天,我们的研究团队在《环境科学与技术》期刊发表了一篇论文,在微博上引发了很多人的惊讶。西藏,这个平日被大家视为世外净土的地方,原来一直经历着严重的汞污染,作为中国的一个自治区,人均总汞摄入量超出美国、日本、挪威等地的几百到几千倍;而这些污染的主要来源和其他地方的汞污染不同,不是来自鱼也不是稻米,不是因为开采汞矿也不是化工厂排放污水,而是来自人们千百年来一直在吃的传统藏药。

藏区汞污染来自于藏药?

我们研究者曾经也以为青藏高原是相对不受汞污染的,然而此前的一项针对生活污水的研究却意外发现,无论是总量还是人均,西藏的生活污水当中总汞排放量均达到了全国高峰。

生活污水和人们日常生活息息相关,它里面污染物浓度高,相关人群遭受的污染很可能也高。(事实上,这个思路已经让研究者开发了检测污水中毒品的技术,并且用在了实际的禁毒工作中了。)

在之前,我们一直认为,我国的食源性汞摄入主要来自于稻米以及鱼类。这次的研究,从发现西藏生活污水当中的高浓度开始,我们就预感到,西藏地区的人体汞摄入,一定会有新的来源。毕竟一方面,西藏的食物类型和其他地区差别较大(藏民没有食用鱼类的习惯,甚至在宗教上倾向于不吃鱼;而大米的消费量,也远低于其他地区);另一方面,西藏因工业发展相比我国其它地区相对落后,工业排放污染物排放相对较少。

我们发现,这一项汞的来源,就在于藏药。

西藏总汞和甲基汞的生命周期图 | 参考文献[1]

初步估算,2015年一年里,西藏居民从藏药里摄入了4500千克的总汞,以及12千克的甲基汞;而从其他食物里,只摄入了0.67千克总汞和0.61千克甲基汞。这些汞里,有21千克总汞和12千克甲基汞停留在了人体内。

来自藏药的汞,无论是摄入的量还是累积的量,都非常高。尤其是总汞,大概是其他食源性摄入的倍以上。考虑到人吃藏药本身数量很少,远低于其他食物类别,却有这样高的汞摄入量,无疑是相当惊人的。而甲基汞虽然比例相对不高,但总量也颇为可观,已经超过了世界上大部分其他地区。

藏药中的汞,是从哪里来的?

藏药中大量使用朱砂(硫化汞),从而带来了大量的总汞摄入;除此以外,由于藏药的制作流程不少涉及机密,我们暂时无法得知其中的甲基汞来源。值得强调的是,尽管无机汞进入人体后有转化为甲基汞的途径,但是朱砂的生物可利用性相对较低,因此并不是所有摄入的总汞都会产生显著的健康损失。

目前仍不知道藏药中具体无机汞形态,也暂不清楚有多少汞能被人体吸收、会对人体造成什么危害。但无论如何,由于总量巨大,仅仅吃下1粒藏药,人体就要花180天才能把体内汞降低到吃药之前的水平。总体来看,目前暂缺对藏药汞添加量的规定;因此,我们建议,我们建议未来仍需加强对藏药的研究、补充对藏药汞用量的限定、以及寻找其它药引代替汞在藏药中的使用。

但是我们怎么会想到去研究藏药的汞与生活污水呢?其实,这和汞自身的特性是分不开的。

汞有多大毒性?

汞有毒,这件事情大家都知道。但是,你要问“汞有多大毒性”,这个问题就没法简单回答了——因为作为金属元素,它可能是单质,也可能身处各种化合物里,毒性是不一样的。

历史上的汞中毒案例是水俣病,这个案例里主要的汞形态是来自鱼的甲基汞,而甲基汞是常见形态里对人危害的形式了。所以研究里会关注两个重要的量:一个是所有的汞加起来有多少(总汞),另一个就是其中有多少甲基汞。

顺便说,因为汞是重金属元素,所以它的毒性是没法彻底消灭的。如果是敌敌畏或者六六六这种有机物,那么只要想办法把它们分解,比如变成水和二氧化碳,那就能消灭污染;汞就不行——一个汞原子怎样化学反应都是一个汞原子,也不可能挨个让它们进行核反应。也因此,研究汞的存在形态是至关重要的。

汞怎么接触到人的呢?

当然再怎么毒,碰不到人也没关系;好比说氰化钾毒性很强,但基本只在侦探小说里出场,日常生活没有机会遇到它也不需担心。所以汞作为污染物,重点不是有多少,而是我们接触了多少。这种“接触”,一般在环境科学里面我们称为“暴露”。

汞广泛分布在我们所接触的空气、水、土壤等不同介质之中,但是进入人体主要通过的是食物途径——当然某些场景下例如打碎温度计时候,还会有一部分呼吸道进入,但这是例外了。

从全球的研究整体来看,主要的汞摄入来自鱼类食物,尤其是海洋肉食性鱼类(也就是说食物链上比较高级的鱼类)。例如下图,吉林松原人群的汞摄入97%来自吃鱼。

吉林松原人群汞摄入来源分布

但是在我国,鱼类食物类型和国外有着很大不同。我国常见鱼类一般为养殖水产,且大多是淡水鱼,还往往不是食物链上比较高的肉食性鱼类。反过来,由于大米含汞其实也不很低,而且食用量巨大,我国人群还有一个重要汞摄入来源就是稻米。例如我国贵州某汞矿区,72.7%的汞来自大米,鱼则只有0.4%:

贵州某处汞矿区人群汞摄入来源分布 | 参考文献[2]

整体来看,我国的汞食物摄入主要来自大米以及鱼类;具体哪个为主,要看你的食谱,以及你所在的区域——大米当中的汞源和其产地的土壤汞含量关系很大。

吃进汞之后发生了什么?

人类通过食用鱼或者其他食物,通过肠道吸收汞;汞进入血液,分布在不同的脏器,然后排泄,其中一部分通过头发排出体外,一部分通过粪便等进入生活污水。

生活污水总汞排放量这里发生了什么

一方面,甲基汞(可以穿过血脑屏障)直接作用于成人的中枢神经系统造成损害;另一方面,甲基汞(穿过胎盘)还会出现母婴传递,影响胎儿的中枢神经系统。也就是说,甲基汞对中枢神经的损害,在其发育完全之前以及完全之后,都会发生——其结果,就是智力衰退,以及更严重的意识模糊、认知障碍、增加患心脑血管疾病风险等。

如果要直接的测量一个人的汞暴露量,那么很明显,选择血液是的——但是这在操作上有一定难度。不过有幸的是,头发中汞的含量整体来看和血液成正比,相比直接测量血汞,发汞是一个相对容易测量的量。以下即是一例:

图 | 参考文献[3]

吃多少汞会有危险?

对于甲基汞这类有毒物质,经过一系列毒理学以及流行病学研究,我们会得到一些“环境基准”值,具体到这里,可以叫做“无影响阈值”,简单来说,就是认为低于这个浓度的甲基汞对人体没有健康风险。

通过我们测得的发汞浓度(不是一个简单的平均值,而是人群当中的浓度分布),结合汞的毒性数据(无影响阈值),我们可以计算人群的汞风险(即超过无影响阈值的概率)。以下就是一例,注意,这里的风险计算仅针对儿童。(甲基汞对成人的神经系统也有风险,但此处不计入计算。)

图 | 参考文献[4]

一般认为,在10^-5以下的风险大多情况下可以接受。整体来看,我国的甲基汞风险处于可控范围,松原、舟山等地区海鱼食用量较高从而带来了较高风险,而贵州汞矿区风险则主要来源于稻米(贵州汞矿区的汞浓度整体来看远高于全国均值)。对于这些地区的居民,合理改善膳食结构是一个有必要的行为;当然对于贵州来说,如何治理好汞矿区以及其土壤污染,也是一个重要的议题。

汞会去哪里呢?

既然汞的总量几乎是一定的,关键就在于汞在什么地方、是什么形态。打个比方,如果在你家里一定要放一瓶毒药,那安全的方式就是把它锁在柜子里;而汞如果能被锁在极地冻土、海底沉积物、偏远高山等无人居住也少有动植物的地方,那对人类当然是件好事。(类似的是,在修复被重金属污染的土壤的时候,常用的思路也是把重金属元素“固定”成为不可利用的状态。)因此,目前汞研究的重要领域,就在于北极、海洋、青藏高原。

而这,就是藏药“偶然”成为我们的研究对象的原因之一;它的环境污染风险,也因此得以被发现。

怎么躲避汞风险?

当然,对于不使用藏药的人群而言,不用担心这项汞摄入来源。不过,还是值得注意这么几点:

a.谨慎食用鱼类,尤其是野生、海水、肉食鱼类。虽然野生食物——无论是鱼类还是其他动物——一方面价格较高,另一方面“口感”可能较好,但是其体内的污染物风险都会远高于养殖肉类。除了汞以外,类似DDT等有机污染物也会有明显的食物链放大效果,因此食用食物链等级较高的动物肉制品时候,尤其注意这一项。单就鱼类来说,鲨鱼、马林鱼、旗鱼等肉食性鱼类,应尽量避免。(如果想知道更加具体的关于每种海鲜的建议,可以参考美国EPA(环境保护部)的公告[5])

b.谨慎使用来源不明的药品以及日化用品。藏药不是一个孤例,汞化合物在各个时代可能都因为其某些属性被广泛应用于各类生活用品,例如朱砂颜料、汞法炼金、汞补牙、甘汞电极等等。随着时代演进技术进步,这些逐一遭到淘汰。相信如果你购买市面上正规产品,不用担心这项,但是来源不明的药品、化妆品就不好说了。

c.大米蔬菜等项不必过于担心,只要不是身处土壤汞污染严重的地区,汞的风险都不值得我们改变自己的膳食结构(相比之下,铅的风险可能更值得关注)。

d.孕期以及哺乳期孕妇请尤其注意,尽量减少上述鱼类摄入量,从而降低对胎儿的可能风险。

参考文献:

[1]Traditional Tibetan Medicine Induced High Methylmercury Exposure Level and Environmental Mercury Burden in Tibet, ChinaMaodian Liu, Yipeng He, Zofia Baumann, Chenghao Yu, Shidong Ge, Xuejun Sun, Menghan Cheng, Huizhong Shen, Robert P. Mason, Long Chen, Qianggong Zhang, and Xuejun Wang

[2].仇广乐. 贵州省典型汞矿地区汞的环境地球化学研究[D]. 中国科学院研究生院(地球化学研究所), 2005.

[3].沈路路, 胡建英, 董兆敏,等. 中国部分地区汞暴露对儿童健康风险评价[J]. 中国环境科学, 2009, 29(12):.

[4]沈路路, 胡建英, 董兆敏,等. 中国部分地区汞暴露对儿童健康风险评价[J]. 中国环境科学, 2009, 29(12):.

[5].美国EPA(环境保护部)的公告:

本文来自公众号:果壳(Guokr42),:Ent、luna、东风,作者:PKUArcturus,北京大学城市与环境学院环境地理学系2016级博士生于铖浩,主要研究方向为黄河流域入海汞通量以及黄渤海海域汞物质平衡。

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