重金属在化学和环境科学中通常指密度较大、原子量较高的金属或类金属元素。尽管定义并不完全统一,但通常以密度大小为标准,密度大于4.5g/cm3的金属一般被称为重金属,包括金、银、铜、铁、汞、铅、镉等。除了密度大的共性外,各种重金属都有着不同的理化性质,其中汞、镉、铅、铬等重金属有着显著的生物毒性。
在工业化的早期,重金属在工业中被广泛应用,例如铅酸蓄电池、防辐射铅板、水银温度计、含镉颜料等,如果排放或者废弃程序不当,很容易通过多种途径流入到环境中,例如工业废水直接排入河流,沉积于底泥,被鱼类吸收;燃煤释放的汞蒸气可远距离传输,随降雨进入土壤;重金属还易黏附在土壤颗粒上,被植物根系吸收。所以重金属对环境和生物多样性有着很强的破坏性,而且持续时间长,不容易降解,同时会随着食物链进入人体。重金属对人体的破坏是全方位的,主要有以下几个方面。
一、与生物分子结合,破坏功能。重金属离子(如Pb2?、Hg2?、Cd2?)易与人体内的蛋白质、酶、DNA等关键分子结合,导致其结构或功能异常,例如铅(Pb)干扰血红素合成酶,导致贫血;镉(Cd)和砷(As)可诱发氧化应激,导致DNA突变,增加癌症风险。
二、干扰必需金属的吸收与代谢。镉(Cd)和铅(Pb)可竞争性抑制钙(Ca)、铁(Fe)、锌(Zn)的吸收,导致骨质疏松或贫血。
三、神经毒性。甲基汞(MeHg)和铅(Pb)能通过血脑屏障,直接损伤神经元。汞破坏微管结构,影响神经传导。铅干扰神经递质(如多巴胺、谷氨酸)释放。低剂量铅暴露即可导致儿童认知能力下降。
四、器官特异性蓄积与损伤。镉(Cd)进入人体后会蓄积于近端小管,导致肾功能衰竭。砷(As)能引发肝脏脂肪变性和纤维化。铅(Pb)替代钙沉积,长期潜伏后释放入血。
五、致癌性。镍(Ni)可以通过表观遗传修饰激活致癌基因,砷(As)能干扰DNA修复机制,这些对DNA的直接或间接影响都会大大增加患癌风险。
重金属既是现代文明的基石,也是潜伏在环境和健康中的“隐形杀手”。目前工业界正寻求更安全的替代方案,例如在电镀行业推广无铬工艺,同时加强铬回收管理以减少污染风险,但是重金属在电子、冶金、化工等行业仍然不可或缺,短时间内还有很多应用,所以我们在生活中要提高对重金属的警惕性,对废旧电子产品、金属器具等含有重金属的物品要进行回收处理,有害垃圾(旧电池、荧光灯等)要投入到指定垃圾箱中,减少对含有重金属产品的使用,选择无铅汽油或电动汽车,避免购买含铅含汞的电池。只有通过科学认知、严格监管和公众参与,才能实现经济发展与生态安全的平衡。
·黄科宣·