1.1.3　稀土元素對環境和健康的影響

在現代生活水平提高的同時，科學技術的革新也增加了人體對有毒元素的攝入風險，導致了相應的健康問題。自然環境中各種有毒無機物、有機物和金屬有機物的污染是當今世界上最嚴重的問題之一。導致環境污染的元素中也包括稀土元素，需要更深入地研究以便了解它們對人類健康的影響。環境科學家一直在研究如鉛、鎘、汞和鈾等有毒微量元素的致病原因。而且像稀土元素和鉑族元素等許多過去不常使用的其他元素，如今也越來越多地在新材料、新產品的生產中被頻繁使用，生產中的工業廢料如果處理不當就會向底層土壤和地下水中釋放大量稀土元素、鉑族元素及其他有毒元素。稀土元素在富含F- 、Cl- 、、、、離子的溶液中流動性更好，大量稀土元素通過磷肥等進入了農業土壤。如今，使用電感耦合等離子體質譜（ICP- MS）和高分辨率電感耦合等離子體質譜（HR-ICP- MS）等分析技術有助于提高我們對這些金屬在近地表環境中的反應性、遷移性、生物利用度和健康效應的理解。稀土元素也正在通過不同的路徑進入自然環境中，特別是那些與地表水和地下水有關的路徑，因此可能會污染環境和危害人類健康。在自然條件下，從地下水和大氣中只能獲得少量稀土元素，但稀土元素開采量的增加提高了其在環境中的含量，并為稀土元素在生物積累上（植物、動物和人類）創造了幾條新途徑。稀土元素的含量在地表水和地下水中差別很大，并且主要取決于當地地質條件。然而，任何國際衛生組織都沒有提供飲用水中稀土元素的最大可接受限度值，也沒有關于其對人類健康的毒性的足夠數據。2013年，Al-Rimawi等[11]在巴勒斯坦西南岸的地下水樣本中觀察發現稀土元素和其他幾種金屬的濃度非常高。他們對此表示了擔憂，因為這些元素中的大多數并沒有最高可接受限度的規定，也沒有足夠的數據來表明其對人類健康的毒性程度。不過，Sneller等[12]對飲用水中不同稀土元素的最大允許濃度作了報告，詳見表1-3。

表1-3　幾種常用儀器分析技術測定的飲用水中稀土元素的檢出限及最大允許濃度（MPC）

注：—代表不可用。HR-ICP- MS：Satyanaryanan等[13].（2018a，b）；ICP-TOF- MS：Balaram等[14].（2013b）；ICP- MS：Balaram，Rao[15]（2003）；LA-ICP- MS： Maruyama等[16].（2016）；ICP- OES：Amaral等[17]（2017）；INAA：Oliveira等[18].（2003）；MP-AES：Varbanova，Stefanova[19]（2015）；LIBS：Cremers，Radziemski[20]（2006）；XRF：Nakayama，Nakamura[21]（2005）；MPC （飲用水中的最大允許濃度極限）：Sneller等[12]（2000）。

歐洲和美國已經發現了一種污染主要與釓（Gd）有關。Gd一般作為對比劑應用于磁共振成像（MRI）中。隨尿液從人體中排出后，它幾乎可以不受影響地通過廢水處理廠進入水生系統。因此，越來越多的數據表明，在衛生保健系統高度發達的國家，從人口稠密的城市地區排放的河流預計會呈現巨大的Gd含量。包括歐洲、美國、亞洲和澳大利亞，全世界范圍內都發現了這種釓異常現象。德國明斯特大學的研究人員調查了通過廢水排放而帶到環境中的釓基造影劑的去向，并追蹤到了德國幾個水廠的加工飲用水。另一方面，一份19世紀舊金山灣的Gd和稀土元素總量記錄表明，這些元素的含量已大幅增加。

在美國、印度、馬來西亞和巴西等國，稀土礦的頻繁開采和生產活動已經對環境和人類健康造成了影響。切割、鉆孔、爆破、運輸、儲存和加工等采礦活動會向空氣和周圍水體釋放帶有稀土元素、其他有毒金屬和化學物質的粉塵，這些粉塵除了會影響人類之外，還會影響當地的土壤、野生動植物和植被。而且，開采更多的稀土元素意味著帶來更多的環境退化和危害人類健康等問題，因為如果不采取適當的監測和保護措施，廢物處理區受風化的影響，一些含有大量放射性元素的稀土礦物，例如鈾和釷，它們會對空氣、水和土壤造成污染。而其中另一個重要問題是某些礦石具有放射性。盡管稀土元素釋放到環境中所帶來的污染問題越來越為人們所熟知，但稀土元素在各種現代技術中的應用仍然在不斷增長。對于人體暴露于稀土元素和其潛在健康影響的研究大部分依靠礦山工人和其他經常接觸稀土元素或其產品的人，他們暴露于稀土元素的概率通常遠高于一般人群。

電子行業每年產生的電子垃圾高達4100萬噸，伴隨著消費者數量增加的同時設備壽命也由于消費者對最新、最好的產品的需求而縮短，這一現象使電子垃圾在2018年已經達到了4850萬噸。Lange等[22]研究了巴西圣保羅州車輛廢料場土地表層中的幾種重金屬和稀土元素，發現稀土元素的質量分數均遠高于參考值。據觀察大多數元素的存在熱點是車源。此外，由于大量傾倒含有稀土元素的電子垃圾而造成的底層土壤和地下水污染也越發嚴重。

目前，我們對稀土元素于人類健康及人類活動水平的不利影響、生物地球化學、稀土循環過程和毒理學效應的認識存在重大差距，今后需要更多的研究來確定人為來源、轉移機制、生物積累及其環境行為以盡量減少稀土元素對人類健康的危害。因此，采用新的公共政策和開發更有效的處理技術將決定稀土元素今后對水生系統的影響程度。由于稀土元素在農業和醫學中的廣泛應用，對稀土元素的毒理學特性需要進行更多的研究以準確評估這些元素對人類健康的影響。