综述：受威胁的海藻：全球视角下的重金属暴露及其对公共卫生的影响

海藻因营养丰富、具药用价值备受关注，但重金属污染（如铅、砷等）因人类活动（工业废水、农业径流）和自然事件（火山爆发、森林火灾）加剧，导致生物富集并威胁人类健康。研究揭示不同藻类对重金属的吸收差异显著，需建立统一安全标准、加强监测及公众教育以平衡营养与风险。

Mahima Ranjan Acharjee|Shariqul Islam|Hrishika Barua|Arafat Islam Shuvo|Mohammad Himel Mahamud

渔业学院水产养殖系，孟加拉国查特戈尔兽医与动物科学大学，查特戈尔4225

摘要

海藻以其富含营养的生化成分、矿物质含量、抗氧化剂和高价值的药用成分而广为人知，并被认为对胃肠道和心血管健康有益。尽管全球对海藻的需求很大，但由于人为活动（如农业径流、石油泄漏、工业和家庭废物排放）以及自然事件（包括火山排放、野火和大气尘埃），海藻中的重金属污染程度逐渐增加。海藻中重金属的积累引发了人们对健康不良影响的担忧，包括激素失衡、神经递质功能障碍、胃肠道紊乱、免疫功能障碍和骨质疏松症。本综述研究了不同海藻物种中的重金属含量，强调了全球范围内的证据、人类接触海藻的途径以及潜在的健康风险。虽然海藻具有多方面的营养价值，但缺乏统一和特定物种的安全标准规定，这突显了制定监管框架的紧迫性。实施允许的金属限量、定期监测、提高意识以及进一步研究以确定安全消费阈值是保护公众健康和保持海藻营养价值的必要手段。

引言

海藻是多细胞且肉眼可见的藻类，常见于海洋环境中（Al Ashwal & Abdelbary, 2021）。它们被广泛用作食物来源，特别是在亚洲国家，并因其含有蛋白质、脂质、碳水化合物、维生素和矿物质等各种营养成分而受到全球欢迎。这些海藻还是多不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸的良好来源（Rawiwan et al., 2022）。此外，海藻还可用于治疗碘缺乏症、胃肠道疾病、控制体重和心血管疾病（Tacon et al., 2024）。由于海藻的多功能性，它们被广泛应用于制药、化妆品和农业行业（Polat et al., 2023）。然而，海藻中重金属的生物累积（即化学物质或有毒物质在生物体内逐渐积累）已成为全球性问题，因为各种污染物通过自然现象和人为活动排放到水环境中。这些污染物包括重金属、微塑料、多氯联苯等，其中重金属对沿海地区尤为严重（Rose, 2023）。

重金属是水环境中自然存在的成分，但工业化和其他人为活动（如城市化）会增加其浓度（Agarwal et al., 2022）。在沿海地区建立的拆船业也会加剧重金属污染。结果，海滩土壤和海水受到船舶废弃物和废料的污染（Ali et al., 2022）。陆地或农业径流也是水中有害重金属的另一个来源。最常见的重金属有铬（Cr）、镉（Cd）、汞（Hg）、铅（Pb）、镍（Ni）、铜（Cu）、铁（Fe）、锌（Zn）和砷（As）（Wang et al., 2022）。然而，这些元素在生物学功能上有所不同：铁（Fe）、锌（Zn）、铜（Cu）和锰（Mn）等必需微量元素对正常的代谢和生理过程至关重要，而非必需/有毒金属如铅（Pb）、镉（Cd）、汞（Hg）和无机砷（As）即使暴露量低也可能导致健康问题。因此，饮食中的金属暴露可能带来双重风险，食物在提供重要营养的同时也可能成为有毒元素的潜在来源，这取决于污染程度和消费模式（Lučić et al., 2022; Savić et al., 2025）。

已经进行了多项研究来评估不同海藻物种中的重金属含量。例如，从威尼斯泻湖收集的7种海藻（Ulva rigida、Gracilaria gracilis、Porphyra leucosticta、Grateloupia doryphore、Undaria pinnatifida、Fucus virsoides 和 Cystoseira barbata）显示铅的含量在1.6 μg/g到2.6 μg/g之间，砷的含量在7 μg/g到242 μg/g之间（Caliceti et al., 2002）。此外，一项针对72个欧洲和亚洲来源的海藻样本（8个属）的定量研究评估了其中20种重金属的含量。在欧洲采集的样本中检测到最高的铝（Al）含量（22.95 mg/kg），而在亚洲海藻中铁（Fe）（86.87 mg/kg）、锌（Zn）（21.35 mg/kg）和砷（As）（11.22 mg/kg）的含量最高。在三种不同类型的海藻中，褐藻（Phaeophyta）中的碘（354.53 mg/kg）和总砷（6.76 mg/kg）含量最高，而绿藻（Chlorophyta）中的镉（0.93 mg/kg）、铜（3.21 mg/kg）、锌（18.12 mg/kg）和钒（1.30 mg/kg）含量最高。然而，绿藻（Chlorophyta）中含有高水平的铝（34.10 mg/kg）、铬（0.30 mg/kg）和银（0.07 mg/kg），这表明不同物种在金属生物累积方面存在差异（Filippini et al., 2021）。图1展示了不同海藻物种中重金属的生物累积模式和吸收机制，强调了污染物通过复杂途径被藻类组织吸收和储存的过程。

重金属具有毒性、危险性和不可生物降解性，会对水生生物和人类造成严重危害（Sall et al., 2020）。虽然某些重金属如砷（As）、镉（Cd）、铅（Pb）对人类有害，但有些重金属对水生生物和人体是必需的（Fe、Zn、Cu）（Mitra et al., 2022）。通过食用海鲜或水生食物，有毒重金属可以在人体内积累（Shahsavani et al., 2017）。在鱼类中，重金属会在鳃、肝脏、肾脏和肌肉等组织中积累，导致氧化应激、呼吸障碍、代谢活动紊乱、繁殖困难以及骨骼生长受阻（Taslima et al., 2022）。除了这些健康问题外，这些有毒金属在人体内还会引发一系列健康问题，包括神经系统疾病、儿童发育迟缓、免疫毒性、癌症（尤其是肺部、膀胱和皮肤癌）以及心血管疾病（Abera & Adimas, 2024; Elvevoll et al., 2022）。通过可持续的水产养殖实践可以减少海鲜中的生物累积。此外，先进的分析工具对于监测水生生态系统和海鲜中的重金属水平至关重要。收获后的加工技术也可以降低金属残留并减轻相关健康风险（Jacobsen et al., 2023）。最重要的是，提高公众意识和国际合作对于促进安全食用海鲜和实施统一政策以解决这一严重问题至关重要（Marcharla et al., 2024）。

尽管对水环境中重金属污染进行了大量研究，但仍迫切需要全面了解重金属积累的程度和影响，特别是在全球范围内因其营养和药用价值而被越来越多消费的海藻中。本综述旨在通过综合不同地理区域中各种海藻物种中重金属的存在和分布的最新发现来填补这一知识空白。它强调了通过食用海藻暴露于重金属的潜在途径，并评估了相关的健康风险。此外，本综述强调了制定标准化安全法规和监测框架的紧迫性，以确保海藻作为功能性食品的可持续利用。本综述通过将特定地区的污染热点与物种水平的生物累积模式、人类暴露相关性和监管差距整合在一个全球框架内，区别于现有文献。

方法论

本研究采用综合叙述性综述的方法，整合了关于海藻中重金属污染和生物累积的全球证据，及其对人类暴露和公共健康的影晌，以及与海藻食品安全和可持续利用相关的缓解策略和监管框架。综述方法旨在整合不同地理区域和海藻分类单元的发现，同时批判性地讨论报告的金属浓度的差异。

全球重金属污染状况

重金属是指一类原子密度高的金属和类金属，通常超过4 g/cm³，至少比水密五倍（Paul, 2017）。虽然重金属可以来自自然和人为来源，但许多研究表明，自然因素（如岩石风化和火山排放、野火、大气尘埃）的影响通常不如人为因素显著（Hanfi et al.,

污染热点地区

海藻中的重金属含量在全球范围内存在差异，某些地区的污染水平明显更高。图3展示了主要海藻生产沿海地区的重金属污染热点分布，并总结了主要的人为污染源，包括工业排放、城市污水、农业径流和石油泄漏。

不同海藻物种中报告的污染水平总结

由于海藻的生化组成和细胞壁特性，可食用海藻中重金属的生物累积水平因分类群和物种而异（Malea & Kevrekidis, 2014）。在三种类型的海藻中，红藻（Rhodophyta）积累重金属的速度低于其他两类，即褐藻（Phaeophyta）和绿藻（Chlorophyta）（Chakraborty et al., 2014）。一项针对这三类海藻（13个物种）的比较研究

食物网中的转移和人类健康风险

近年来，铜（Cu）、锌（Zn）、铁（Fe）、铅（Pb）、汞（Hg）和镉（Cd）等潜在有毒元素对海洋环境的影响日益受到关注，这些元素可能对生物造成伤害（Torres et al., 2012; Arisekar et al., 2021）。沿海地区由于人为活动（如石油泄漏、船只停泊、农业径流等）的影响，海洋生物多样性受到严重影响

不良健康影响

重金属污染是一个重大的全球环境问题（Foday Jr et al., 2021）。这些重金属在空气、水、土壤和其他环境介质中广泛分布，这是由于采矿、化石燃料燃烧、农业、火山爆发、岩石风化和工业活动等人造和自然活动造成的（Jaishankar et al., 2014）。

缓解策略和安全管理

有效的策略包括选择无污染的地点、选择重金属积累率较低的物种、采用处理技术以及制定监管措施，这些都是确保食品安全和可持续海藻种植的重要措施。图6展示了一个涵盖无污染地点的总体框架。海藻中重金属的积累水平因物种的形态特征和生化特性而异

未来方向

尽管可食用海藻越来越被认为是有价值的功能性食品，但现有证据表明，它们积累有毒金属的能力在不同分类单元、物种和地理热点地区存在显著差异，从而造成了不均匀的饮食暴露风险。在将实验室发现与实际条件联系起来方面仍存在重大差距，因为受控实验可能无法完全捕捉到金属吸收的复杂生态驱动因素，如季节性变化

CRediT作者贡献声明

Mohammad Himel Mahamud：撰写——审稿与编辑、验证、数据管理。Arafat Islam Shuvo：撰写——审稿与编辑、验证、数据管理。Hrishika Barua：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、可视化。Shariqul Islam：初稿撰写、可视化、数据管理。Mahima Ranjan Acharjee：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、可视化、监督、调查、概念化

未引用的参考文献

Foday Jr et al., 2021.

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

本研究未生成或分析新的数据。所有信息均基于先前发表的文献。

写作过程中使用生成式AI和AI辅助技术的声明

在准备这项工作时，作者使用了Quilbot、Grammarly和ChatGPT进行语法校正。使用这些服务后，作者根据需要对内容进行了审阅和编辑，并对出版物的内容负全责。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的报告。