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(tuán)有限公司邱定蕃院士在重金屬與健康方面的研究進(jìn)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(jìn)展

人們提起重金屬對(duì)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(duì)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(duì)人的健康影響,具有正反兩方面?？茖W(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(huì)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(duì)人類健康的負(fù)面影響最小,而社會(huì)經(jīng)濟(jì)又得以可持續(xù)發(fā)展。

1 重金屬定義

我國(guó)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(gè)大類”[];陳國(guó)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(duì)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(shí)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(duì)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(shí)期諸多學(xué)者對(duì)金屬的分類略有差異,但在定義“重金屬”時(shí)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(diǎn)防控的重金屬污染物是鉛、汞、鎘、鉻、砷、鉈和銻,并對(duì)鉛、汞、鎘、鉻和砷五種重點(diǎn)重金屬污染物排放量實(shí)施總量控制5]我過去多次在不同會(huì)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(shí)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?yàn)榻饘僦夭庞卸?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(gè)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(diǎn)“有道理”。

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

二十世紀(jì)六、七十年代,日本報(bào)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(duì)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(jìn)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(yùn)動(dòng)失調(diào)、語言障礙等。日本熊本縣水俁灣和新瀉縣兩個(gè)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(bào)道,也使人們對(duì)有害元素更為關(guān)注。

與此相對(duì)應(yīng)的是,我還可以舉出許多對(duì)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(duì)人體的功能表現(xiàn)在許多方面,鐵參與氧的運(yùn)輸和儲(chǔ)存。紅細(xì)胞中的血紅蛋白是運(yùn)輸氧氣的載體;鐵是血紅蛋白的組成成分,與氧結(jié)合,運(yùn)輸?shù)缴眢w的每一個(gè)部分;古人以銀筷驗(yàn)證食物中是否有毒,銀與砒霜(Asz0;)、山奈(NaCN)接觸變黒[?。現(xiàn)代科技進(jìn)步,砒霜含硫很少,銀筷難以驗(yàn)毒,但銀離子殺菌能力強(qiáng),已有實(shí)驗(yàn)證實(shí)。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(hù)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(guó)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?cè)陉P(guān)注一些重金屬污染(目前認(rèn)定的是少數(shù)幾個(gè))的同時(shí),也應(yīng)了解一些重金屬對(duì)人體健康的有益作用。不宜在社會(huì)上造成重金屬都有毒害的錯(cuò)誤認(rèn)知,我曾看到一個(gè)電視媒體在論述某地發(fā)生癌癥時(shí),認(rèn)為“重金屬砷”是元兇,而同時(shí)又對(duì)“鋅”在防癌的作用大加稱贊，只是此時(shí)對(duì)鋅不再冠以“重金屬”帽子,其實(shí)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(duì)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(guó)偉先生討論過,并就“重金屬污染”問題有所共識(shí)。他當(dāng)即送我一本“中國(guó)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(huì)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(jìn)人三廢的極限值和形態(tài)當(dāng)不可能實(shí)現(xiàn)污染物全部資源化或無害化時(shí)，研究這些污染物進(jìn)人三廢中的極限值就顯得有現(xiàn)實(shí)意義。在保護(hù)環(huán)境和生產(chǎn)活動(dòng)兩者之間取得平衡才可能使社會(huì)經(jīng)濟(jì)得以可持續(xù)發(fā)展。

另一個(gè)重要研究課題是污染物的形態(tài)，并非簡(jiǎn)單的污染物中有害元素的含量就可以說明危害的程度,實(shí)際上同一元素不同形態(tài)對(duì)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(qiáng)"?。又如單質(zhì)砷不溶于水,進(jìn)入機(jī)體后幾乎不被吸收就排出，害處不大，三價(jià)砷對(duì)細(xì)胞毒性最強(qiáng)，五價(jià)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(dòng)植物進(jìn)人人體的有報(bào)道鎘通過水進(jìn)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(shí)間才搞清楚鎘、汞是如何進(jìn)人人體,并產(chǎn)生毒害的(此處聲明:也許我記憶有錯(cuò))。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?cè)谌梭w內(nèi)的生物化學(xué)及其影響

不同形態(tài)的元素進(jìn)入人體后的化學(xué)反應(yīng)，以及對(duì)人體健康的影響就更為復(fù)雜了。我看到的報(bào)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(duì)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(zhǎng)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(duì)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(qiáng)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(zhǎng)期不懈的努力，才可能實(shí)現(xiàn)在清潔的環(huán)境中,我們的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)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(duì)人體健康是有益的,為實(shí)現(xiàn)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)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(jìn)人人體的途徑,以及它們?cè)谌梭w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(jìn)行深入研究,才可能實(shí)現(xiàn)我們的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)得以可持續(xù)發(fā)展。

02專家簡(jiǎn)介

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

邱定蕃長(zhǎng)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(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出沸騰焙燒-萃取分離鎳、鈷、銅技術(shù)，在國(guó)內(nèi)首次實(shí)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(dòng)我國(guó)鎳鈷工業(yè)取得重要進(jìn)展；研究發(fā)明的礦漿電解新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了金屬的一步提取。他是我國(guó)較早提出建設(shè)資源循環(huán)型社會(huì)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(hù)方面有較深的研究。在國(guó)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(guó)家或省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)17項(xiàng)，包括國(guó)家發(fā)明二等獎(jiǎng)一項(xiàng)（排名第一）、國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)一項(xiàng)（排名第一）和國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)一項(xiàng)（排名第二），2004年獲中國(guó)工程院光華工程科技獎(jiǎng)，2006年獲何梁何利科技進(jìn)步獎(jiǎng)，多次擔(dān)任國(guó)際、國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)會(huì)議主席。