科普丨邱定蕃院士：重金屬與健康

科普丨邱定蕃院士：重金屬與健康

【有色金屬系列期刊創(chuàng)刊75周年專輯】礦冶科技集團有限公司邱定蕃院士在重金屬與健康方面的研究進展。論文題目為：重金屬與健康，發(fā)表在《有色金屬（冶煉部分）》2024年第11期。

引文格式：邱定蕃.重金屬與健康[J].有色金屬（冶煉部分）,2024(11):1-4. QIU Dingfan.Heavy Metals and Health[J].Nonferrous Metals (Extractive Metallurgy),2024(11):1-4.

01 研究進展

人們提起重金屬對人類健康的影響，猶如談虎色變,我認(rèn)為大可不必?；\統(tǒng)論述重金屬對人體的影響并不科學(xué),至少是不精準(zhǔn)?，F(xiàn)在已知某些重金屬對人的健康影響,具有正反兩方面。科學(xué)家有必要認(rèn)真研究，人們?nèi)粘＝佑|的重金屬是如何影響人類的健康,和如何避免它們的負(fù)面影響。畢竟社會發(fā)展和人類生存,離不開這些重金屬。冶金學(xué)家、醫(yī)學(xué)家和環(huán)境學(xué)家的共同責(zé)任,是確保重金屬對人類健康的負(fù)面影響最小,而社會經(jīng)濟又得以可持續(xù)發(fā)展。

1 重金屬定義

我國習(xí)慣將金屬分為兩大類:即黑色金屬和有色金屬。我們的前輩傅崇說先生認(rèn)為:“有色金屬包括除鐵、錳、鉻以外的近七十種金屬,分為重、輕、稀貴四個大類”[];陳國發(fā)先生將黑色金屬(鐵、錳、鉻)之外的金屬稱為有色金屬,將有色金屬分為重金屬輕金屬、貴金屬和稀有金屬,其中重金屬是指比重大于5 g/cm’的那一類金屬!。楊重愚先生對輕金屬的定義是“通常是指比重小于3.5(鋇的比重)的金屬,包括鋁、鎂、鈹和堿金屬及堿土金屬,有時也包括鈦(4.5)及半金屬的硼和硅”[3]。也有學(xué)者將密度大于 6.6 g/cm'的一類金屬歸于重金屬[]。百度對重金屬的定義是“密度在 4.5 g/cm'以上的金屬。原子序數(shù)從 23 至 92,共 60 多種,其中 54 種>4.5”不同時期諸多學(xué)者對金屬的分類略有差異,但在定義“重金屬”時都是根據(jù)密度(早期多用比重)來劃分的,所以“重金屬”不應(yīng)成為“污染”或“有毒”的代名詞。

2 重金屬影響人體健康的兩面性

2022年生態(tài)環(huán)境部明確重點防控的重金屬污染物是鉛、汞、鎘、鉻、砷、鉈和銻,并對鉛、汞、鎘、鉻和砷五種重點重金屬污染物排放量實施總量控制5]我過去多次在不同會議中提出，所謂“重金屬污染”的提法并不確切,理由如下:容易使人認(rèn)為只要是重金屬就有毒性,其實在40多種重金屬中,有毒有害的只是少數(shù)，人們最常用的鐵，就是最大的“重金屬”。所以,不能打擊一大片;并非因為金屬重才有毒,如輕金屬鈹,有人將它稱之為“毒王”。此外有學(xué)者將砷劃為半金屬而不在金屬之列,將砷與其它幾個金屬并列為重金屬也值得推敲。與其將“重金屬”作為污染物的代名詞，不如用“有毒有害的元素”更為合適。我曾與幾位環(huán)境專業(yè)的院士、專家討論過,得到的回答是,我的觀點“有道理”。

毫無疑問,對鉛、汞、鎘、鉻和砷五種重點污染物排放量實施總量控制是對的，雖然目前它們對人體健康的影響研究還不充分，但在許多報道中已表明了這些污染物對人體健康的嚴(yán)重危害。

二十世紀(jì)六、七十年代,日本報道過的骨痛病和水俁病就是鎘和汞造成的。橫穿日本中部富山平原的神通川,被上游的鉛鋅冶煉廠的廢水污染，含鎘廢水流入農(nóng)田,居民吃了“鎘米”,喝了含鎘河水,使鎘中毒的骨痛病得以蔓延。經(jīng)對患者尸體解剖，有人骨折達(dá) 73 處之多。

汞可以通過呼吸道進入人體，并被血液彌散到全身各器官。汞中毒的癥狀是頭痛易怒,顫栗、四肢失去感覺,視力模糊、肌肉萎縮、運動失調(diào)、語言障礙等。日本熊本縣水俁灣和新瀉縣兩個地區(qū)汞中毒造成多人死亡,就是早期的例證6]此外,像鉛、砷、鉻污染和近期網(wǎng)絡(luò)上關(guān)于鉈中毒的報道,也使人們對有害元素更為關(guān)注。

與此相對應(yīng)的是,我還可以舉出許多對人體健康至關(guān)重要的重金屬元素。鐵是最大的重金屬,鐵對人體的功能表現(xiàn)在許多方面,鐵參與氧的運輸和儲存。紅細(xì)胞中的血紅蛋白是運輸氧氣的載體;鐵是血紅蛋白的組成成分,與氧結(jié)合,運輸?shù)缴眢w的每一個部分;古人以銀筷驗證食物中是否有毒,銀與砒霜(Asz0;)、山奈(NaCN)接觸變黒[??，F(xiàn)代科技進步,砒霜含硫很少,銀筷難以驗毒,但銀離子殺菌能力強,已有實驗證實。重金屬鉍具有抗菌作用，,治療胃潰瘍癥狀,鉍元素可以在胃液pH 值的條件下,形成氧化鉍膠體沉淀,保護胃部,有助于治療胃潰瘍。重金屬鈷是生產(chǎn)腺苷鈷胺(維生素B12)的核心元素。據(jù)醫(yī)生說,它參與體內(nèi)紅細(xì)胞的合成,用于治療貧血、神經(jīng)炎等多種神經(jīng)疾病,防止老年癡呆。重金屬鋅是人體不可缺少的微量元素。近期有一本暢銷書“終結(jié)阿爾茨海默病”美國人戴爾多年研究表明，如果體內(nèi)銅鋅比值比較高,也是可能患阿爾茨海默病的條件之一,應(yīng)服用吡啶羧酸鋅和硫辛酸等,以提高鋅水平[8]。至于與砷同為半金屬的硒(也有學(xué)者因其密度為4.8而將其歸人重金屬),是健康養(yǎng)生的明星微量元素,而被眾多媒體吹捧。

我們在關(guān)注一些重金屬污染(目前認(rèn)定的是少數(shù)幾個)的同時,也應(yīng)了解一些重金屬對人體健康的有益作用。不宜在社會上造成重金屬都有毒害的錯誤認(rèn)知,我曾看到一個電視媒體在論述某地發(fā)生癌癥時,認(rèn)為“重金屬砷”是元兇,而同時又對“鋅”在防癌的作用大加稱贊，只是此時對鋅不再冠以“重金屬”帽子,其實鋅才是產(chǎn)量位列鐵、銅之后的典型重金屬。

3 需要研究的方向

對有毒有害污染物的防治,有太多的問題值得我們?nèi)ド钊搜芯?如果不花大力氣去研究,其結(jié)論可能是“似是而非”的。

1)有毒有害污染物分類

我曾與清華大學(xué)著名環(huán)境教授傅國偉先生討論過,并就“重金屬污染”問題有所共識。他當(dāng)即送我一本“中國環(huán)境管理”雜志,刊登了他關(guān)于“第一類污染物”和“第二類污染物”的分類建議!,我認(rèn)為傅先生的分類更為合適。

2)有毒有害污染物資源化或無害化在生產(chǎn)過程中,不可避免會產(chǎn)生有毒有害污染物,如果能部分資源化和剩余物無害化，這是最理想的方式,現(xiàn)在大家也在努力。

這部分的論述很多，在此不再贅述

3)有毒有害污染物進人三廢的極限值和形態(tài)當(dāng)不可能實現(xiàn)污染物全部資源化或無害化時，研究這些污染物進人三廢中的極限值就顯得有現(xiàn)實意義。在保護環(huán)境和生產(chǎn)活動兩者之間取得平衡才可能使社會經(jīng)濟得以可持續(xù)發(fā)展。

另一個重要研究課題是污染物的形態(tài)，并非簡單的污染物中有害元素的含量就可以說明危害的程度,實際上同一元素不同形態(tài)對環(huán)境的危害大相徑庭。如元素銀無明顯毒性,甚至有消毒功能,但硝酸銀、氧化銀、過氯酸銀、烷基銀卻毒性較強"?。又如單質(zhì)砷不溶于水,進入機體后幾乎不被吸收就排出，害處不大，三價砷對細(xì)胞毒性最強，五價砷毒性較弱。所以光是設(shè)定三廢中有害元素含量充許值還不夠,還要說明它們的形態(tài)。

4)它們是如何通過水、動植物進人人體的有報道鎘通過水進入稻米，人吃了稻米才發(fā)生中毒。我記憶中,東京大學(xué)曾花了六年時間才搞清楚鎘、汞是如何進人人體,并產(chǎn)生毒害的(此處聲明:也許我記憶有錯)。在廢渣中有害元素在什么條件下溶于水中,如何污染河流、湖泊或地下水,不同地域,不同地理環(huán)境,影響程度差別很大。

5)它們在人體內(nèi)的生物化學(xué)及其影響

不同形態(tài)的元素進入人體后的化學(xué)反應(yīng)，以及對人體健康的影響就更為復(fù)雜了。我看到的報道只論述了結(jié)果,有的中毒了，有的有益于健康,但很少看到列出生物化學(xué)反應(yīng)，以及這些反應(yīng)或反應(yīng)生成物對人體的危害。我相信這是非常復(fù)雜的研究課題,不可能一蹴而就,可能需要長期沉下心來的科研人員深入研究，才能真正搞清楚。在此之前，人們只能粗淺地了解真相。

要真正解決有害污染物對環(huán)境的影響(包括所謂重金屬污染),有太多的研究課題需要我們?nèi)ネ瓿?以上的論述可能只是其中的一小部分。特別要強調(diào)的是,必須有冶金、化工、環(huán)境、醫(yī)療衛(wèi)生和管理等不同專業(yè)的人員緊密合作,通過長期不懈的努力，才可能實現(xiàn)在清潔的環(huán)境中,我們的社會、經(jīng)濟得以可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)束語

將“重金屬”作為污染物的代名詞是不適宜的既要關(guān)注有毒有害元素的含量，也要關(guān)注這些元素的形態(tài),適量的一定形態(tài)的重金屬元素對人體健康是有益的,為實現(xiàn)社會、經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,需要冶金、化工、環(huán)境、醫(yī)療衛(wèi)生和管理等不同專業(yè)的人員緊密合作,在有毒有害污染物的分類、資源化或無害化、進人人體的途徑,以及它們在人體內(nèi)的生物化學(xué)反應(yīng)及其影響的極限值和形態(tài)等方面進行深入研究,才可能實現(xiàn)我們的社會、經(jīng)濟得以可持續(xù)發(fā)展。

02專家簡介

邱定蕃，1941年10月生，有色金屬冶金專家，1999年當(dāng)選中國工程院院士。1962年畢業(yè)于南昌大學(xué)，1990年通過國家留學(xué)考試，赴加拿大Queens’University學(xué)習(xí)和研究（高級訪問學(xué)者）。曾任北京礦冶研究總院副院長、黨委書記，中國工程院化工、冶金與材料學(xué)部副主任，中國有色金屬學(xué)會副理事長。

邱定蕃長期從事有色金屬冶金、化工冶金的研究與開發(fā)。二十世紀(jì)八十年代初，帶領(lǐng)團隊成功研發(fā)出沸騰焙燒-萃取分離鎳、鈷、銅技術(shù)，在國內(nèi)首次實現(xiàn)工業(yè)化；主持研究的加壓浸出分離與提取銅鎳鈷方法，推動我國鎳鈷工業(yè)取得重要進展；研究發(fā)明的礦漿電解新技術(shù)，實現(xiàn)了金屬的一步提取。他是我國較早提出建設(shè)資源循環(huán)型社會的建議，并從事學(xué)術(shù)和工程研究的學(xué)者之一;在有色金屬資源循環(huán)領(lǐng)域和有色工業(yè)綠色低碳、環(huán)境保護方面有較深的研究。在國內(nèi)外發(fā)表學(xué)術(shù)論文100余篇，出版學(xué)術(shù)專著3部，主編4部，培養(yǎng)博士生16名。先后獲國家或省部級科技獎勵17項，包括國家發(fā)明二等獎一項（排名第一）、國家科技進步二等獎一項（排名第一）和國家科技進步一等獎一項（排名第二），2004年獲中國工程院光華工程科技獎，2006年獲何梁何利科技進步獎，多次擔(dān)任國際、國內(nèi)學(xué)術(shù)會議主席。