关注有机砷添加剂的污染和危害——走绿色畜牧业发展之路
丁 娜，刘明春
（沈阳农业大学畜牧兽医学院，辽宁 沈阳 110161）
    砷（As）自古就被认为是有毒物质，它的常见形式是As2O3，俗称“砒霜”，自古以来就被严格控制。在大众的认识中，As应该离我们的日常生活很远，很难接触到。但实际上，随着饲料添加剂有机砷在我国畜禽业的广泛应用，As正在悄悄潜入我们的生活，危害着我们的健康。所以，我们应该全面警惕As的污染。As污染对我们主要有两方面的威胁：一是对水和土壤的污染；二是由于水、土壤和空气的污染而危害人们的健康。


    1 饲料添加剂有机胂的环境行为


    有机砷制剂是一种在畜牧业中被广泛应用的饲料添加剂。主要有阿散酸和洛克沙砷这两种形式。它们既可以刺激动物生长提高增重，又可抗菌、抗球虫，还能提高饲料利用率，降低养殖成本，因此具有良好的经济效益。所以，在我国应用十分广泛。那么有机砷又是如何逐渐进入我们的日常生活中的呢？


    有机砷化合物进入动物机体后，先是以五价As形式存在，之后五价As被还原成三价As，三价As在酶作用下进一步甲基化和二甲基化，最终代谢成甲砷酸和二甲基次砷酸等甲基化产物迅速随尿排出体外。这些化合物对畜禽基本没有毒性，但是进入环境后，能通过多种作用转化为迁移能力更强、毒性更大的化合物，从而对环境造成污染。As在动物体内的半衰期很短，一般仅为0～30 ｈ，全部排泄则需2～３ d。而且，有机砷只有少部分会被机体吸收，大部分是以原型形式排出体外的。没有被吸收的砷制剂大部分直接随着粪便进入环境。进入环境中的砷制剂一部分随着动物粪尿进入土壤，另一部分直接进入水体。进入土壤的As，通过各种作用，最终有3种去向：一部分直接进入水体；绝大部分As通过吸附一沉淀等理化作用滞留在土壤中；还有一部分由生物吸收而进入生物体内。水体中的As可通过饮水直接损害人的健康。土壤中过量的As可抑制植物根系的活性，阻碍对水分、氨、磷、钾、镁、钙等养分的吸收和运输。土壤中的As可以通过植物蓄积，最终经食物链对人体健康造成威胁。据报道土壤中含砷量每升高1 mg/kg，甘薯块中砷含量即上升0.28 mg/kg。照此推算，不到1年上述土壤所产甘薯的含砷量就会超过国家食品卫生标准。
    因此，在饲料中使用有机砷做饲料添加剂，就会使土壤和水中的As含量大幅增加，从而对环境造成了巨大的潜在危害。


    2 As污染的现状。


    据世界卫生组织官员公布，日前全球至少有 5 000多万人口正面临着地方性 As 中毒的威胁，其中大多数为亚洲国家，而中国正是受 As 毒危害最为严重的国家之一。已有澳大利亚、孟加拉国、印度、中国、日本、美国等多个国家报道了地下水、地表水、土壤受 As污染，如孟加拉国大约 600 ~ 1 000 万口水井中的大多数含 As 较高，含量近 2 mg/L，预计有20 ~27万人因饮用含As污染的水而死于癌症。美国于2001年1月推行了新的饮用水 As 标准：从20 μg/L降至10 μg/L，而我国目前的饮用水标准中 As 仍然是50 μg/L。


    近年来，我国的台湾、新疆、内蒙、西藏、云南、贵州、山西、吉林等10个省(区)30多个县(旗)均发现饮水高砷区。我国的湖南、云南、广西、包括湖北一些地区也面临着严重的 As 污染问题。全世界首先报道因As而患上地方病的就是我国贵州省、湖南省、四川省等地区，且其中广西、湖南两省受到 As 污染的土壤至少有上千平方公里。可见，我国所面对的砷污染的状况已很不乐观，已有大面积的水源和土壤受到污染。而我国本身淡水资源就十分不足；人均可用耕地面积更是远远落后于世界人均耕地面积。并且，由于近年来的经济发展，耕地面积正逐步减少，As对耕地的污染大大冲击了我国原本就较少的可耕种良田数量，亦将威胁到我国的粮食安全。更为可怕的是As 在土壤中的滞留时间预计为1 000~3 000 年。因为As具有较强的生理生化活性，在土壤中As形态的转化又是一个很复杂的过程，涉及多方面的因素（受土壤理化性质、微生物动物及植物的复合影响）。这就大大增加了消除土壤中As的难度。


    而水体中的As则更加难以消除。目前在海洋和淡水水体的生物体内发现大约 48 种 As 的有机化合物，而在土壤中仅发现大约 16 种 As 的有机化合物。因为水体中生物体内吸收或富集的 As总量整体上高于陆生生物。所以As进入水体，还会影响各类水产品的养殖。


    另外，煤的燃烧和Cu 的冶炼也可导致不同程度的大气污染。全世界因煤的燃烧向大气中排放 As 量达 6 240 t，而因 Cu 的冶炼竟会排放高达12 800 t。
3 As对健康的影响。


    大多数无机砷和有机砷化合物都是白色或无色粉末，不挥发也无异味，而且多数没有特殊气味。因此，人们通常意识不到As可能就存在于我们的食物、水和空气中。
3.1 As对皮肤的影响 从流行病学的调查中发现，如果饮食中长期含有As，则皮肤会产生较明显变化。比如肤色变暗，手掌、足底、躯体上会出现小“鸡眼”或“疣”。而“鸡眼”最终可能会发展成皮肤癌。


    3.2 As对心血管系统的影响 大量的研究表明，经口接触As化物会对人体的心血管系统有影响。As的摄入会改变心肌去极化（QT间期延长，非特异性ST段改变），从而引发心律失常，缺血性心脏病。还会引发其他心血管系统疾病，比如高血压，血管壁增厚和血栓。


    3.3 As对呼吸系统的影响 As对呼吸系统的损害是最为严重的。人体在吸入As后，其鼻腔和咽喉的黏膜会受到刺激，这可导致咽喉炎，支气管炎，鼻炎。经动物试验研究表明，吸入砷化物后，会产生的临床症状包括啰音，呼吸用力和呼吸器官肥大。而一次性食入≥8 ㎎/㎏的无机砷，就可能引发严重的呼吸系统疾病，比如呼吸性窘迫、出血性支气管炎和肺水肿。而长期低剂量吸入As可能会导致轻微呼吸道症状，如咳嗽、多痰、流鼻涕、喉咙痛，人们接触的剂量达到0.03～0.05 ㎎/㎏·d的时候，就会出现以上症状。如果持续接触较长时间，还可引发支气管炎及其后遗症(支气管扩张，支气管肺炎)。经试验证明：对雌性小鼠喷洒As2O3烟雾，3 h后发现其肺的杀菌活性与三氧化二砷烟雾的浓度关系密切。 浓度越大，活性越低。据推测，这一方面是因为As2O3对肺泡巨噬细胞造成损伤，降低了肺的杀菌活性；另外一个原因，可能是由于As2O3会增加呼吸器官对细菌病原体的敏感性。 如果每周都吸入As2O3 1～4次，就会出现这样的结果。另有试验表明：动物气管内对吸入的无机As会产生免疫应答反应。


    3.4 As对神经系统的影响 机体摄入As可引发周围神经病变。根据流行病学调查发现，在农药厂或冶炼厂工作的工人因为会长期接触到无机砷，神经系统病变的发病率增高，并且神经传导速度也可能会发生改变。一项病例报告显示，28年长期接触As 0.31 mg/m3 砷就会出现这种病变；但是大多数研究报告中并没有指出造成人体吸入砷造成神经学效应损害的确切浓度。冶炼厂的工人周围神经病变的临床发病率约为43%，显著高于普通人群的12%。人体如果每天食入大于等于2 ㎎/㎏的As，就会引发包括头痛、嗜睡、精神混乱，产生幻觉、痉挛和昏迷等症状。饮食中含0.03～0.1 ㎎/㎏·d的砷化物，就会引发周围神经病变，其症状由最初的手脚发麻，有针刺感，逐渐演变为肌肉无力、腕下垂或脚踝下垂，机体敏感度下降，反射行为发生改变。即使之后不再接触到As化物，已发生的病变也只有部分可恢复，并且恢复缓慢。一些研究机体在接触较低剂量的报告指出，长期接触As 0.004~0.006 ㎎/㎏·d会引发疲劳、头痛、抑郁、眩晕、失眠、恶梦、和麻木。


    3.5 As的致癌性 另据报道食入As，会增加肝脏、膀胱、肾、前列腺及肺部患癌症的风险。卫生署和人类服务部(国立)已确定，无机As是已知的人体致癌物；国际癌症研究机构(1987)就已确定，无机砷可致癌。美国环保署也将无机砷划分为已知的人类致癌物质。有愈来愈多证据显示，长期接触As很可能导致膀胱癌、移行细胞癌、呼吸系统恶性肿瘤。大鼠饲喂DMA 剂量为0.14 ㎎/㎏·d或更多，就会显著提高其膀胱癌的发病率。


    3.6 As的遗传和发育毒性 机体吸入或食入As对孕妇或胎儿的危害尤其大。因为As可透过胎盘到达胎儿组织。甚至在母乳中也可找到小剂量的As。动物的研究数据显示，As可能引发两性生殖器官的变化，比如减少器官重量，增加生殖组织的炎症反应；还可透过动物胎盘形成致癌物，影响胎儿发育。兔和雌性小鼠在妊娠期食入DMA，胎儿会出现畸形唇，出生重下降，骨化延迟，死胎率增加。进一步研究发现，在妊娠期接触过As的胎儿，在出生后对As的敏感性显著高于其他正常胎儿。人体长期饮用含As的饮用水或饮食中长期含As，会出现流产率上升，死产，早产，婴儿出生体重不足等症状。利用大气扩散模拟和多重回归分析，将接触的As浓度，种族，产妇年龄，活胎率作为考虑的几个变量。


    4 控制As污染，发展绿色农业


据张子仪（1997）报道，一个万头猪场按美国FDA允许使用砷制剂添加量使用砷制剂，每年至少将向环境中排放125 kg As，若将这些排泄物施用在133.3 hm2的土地上，16年就有可能使土壤中含As量增加1倍。地下水的含As量也将相应提高。而在我国，很多地区的添加量要高于美国FDA的使用剂量。这就加剧了As对土壤、水源的污染速度。令据世界卫生组织公布，澳大利亚现已有多个 As含量超过1 000 mg/kg 的污染地区，而澳大利亚正是个畜牧业高度发达的国家。


    目前，全世界都在关注As的污染问题。美国最大的家禽生产商泰森食品公司于2004年停止使用含砷添加剂。而欧盟早就宣布禁用含砷的饲料添加剂。世界家禽消费巨头麦当劳也顺应时势，要求他们的供应商不使用含砷的饲料添加剂喂养家禽。


    5 结语


    目前在我国，有机砷制剂仍然作为促生长剂被广泛应用。而我国又是畜牧大国，养猪业和养鸡业规模庞大，可以预料由猪鸡排泄物向环境中排放的As的数量是巨大的。但因为其良好的经济效益，立刻将有机砷这种饲料添加剂驱逐出畜牧业生产是不现实也是不理智的。但是，从长久来看，饲料添加剂有机砷退出历史舞台已成为必然趋势。既然不能立刻禁止有机砷的使用，那么，面对As污染的严峻现实，我们要做好三方面工作：一方面，要鼓励畜牧业研发人员尽快推出可以替代有机砷的新型无害、无污染的绿色饲料添加剂。另一方面，在仍然使用有机砷的地区，要多做宣传，尽量做到科学合理的应用。对这类地区的畜禽粪便要做好处理工作，防止As进一步污染水源和土壤，以防加大污染的进程。最后，面对已经造成的As污染，要科学治理，防止其扩散，并积极寻求清除办法。目前，很多国内外研究机构都在从事消除As污染的研究工作。相信在不久的将来，一定可以找出治理As污染的办法来。
    现在，全社会都在提倡保护环境，走可持续发展之路。与国民餐桌密切相关的畜牧业生产更是要开创出一条科学的绿色农业之路。这样才能保证人民大众活得安心，吃的放心。