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铝元素对人体有害吗?毒性真有这么大?

相信很多人在初中时都背过一个口诀:氧硅铁钙,钠钾镁氢钛。这是地壳中的化学元素按照丰度排名的前十位。提问中的排在第三位,将近 10%,这就意味着,我们随手抓起一把土,其中不含铝的几率基本是零。常用的陶瓷,基本都是烧制成型的硅铝酸盐,铝合金也已经发明出来一百多年了,生活中接触到铝的机会远比我们想象中更多,正如题主在问题描述中提到的,包括磷酸铝凝胶在内的一些含铝化合物甚至常用来入药。

地球上的生物,免不了要和这些很常见的化学元素打交道,人类也是如此,有事没事都会接触铝,所以从逻辑上来说,铝不应该会有什么危害,否则我们走不到今天。

不过,这不是说这个问题就没意义了,因为让人好奇的一点是,既然自然界这么多铝,怎么人体没有把它用作微量元素呢?会不会还是有问题?这么反向思考一下下,事情就不简单了,就好比那句经典的话:你要是好人,那他怎么打你不打我呢?

正因为此,关于铝的一些形形色色的说法就出现了,但基本都是捕风捉影,目前并没有可靠的证据能说明铝对人体有害。

日常接触铝和老年痴呆没什么关系

在有关铝和人体之间的爱恨情仇中,提得最多的就是铝会诱发老年痴呆。

老年痴呆是个俗名,科学上称之为阿兹海默症或阿尔兹海默症(Alzheimer Disease,简称 AD)。到现在为止,我们只知道它是一种神经疾病,年老的人更多发,体现出来的症状就是神经退化,严重的患者甚至不认识日夜相伴的家人。

到目前为止,关于阿兹海默症到底怎么形成的,争议还很大,尽管我们现在都知道这是蛋白质折叠过程出现了偏差,却找不到具体的病因是什么。

既然病因都不知道,为什么不少人还是会谈铝色变,一下子就想到老年痴呆?

从我掌握的信息来看,最有可能是对科学信息的理解问题。

在生物医药领域,会有一种使用氯化铝诱发小鼠阿兹海默症并用于实验的方法[1],这很容易让人理解成,氯化铝就是阿兹海默症的元凶。实际上,科学家早在 1911 年就已经提出了这样的假说[2]

但是,这个理解是很不正确的。

首先,研究人员发现,这个结果实属巧合,因为老鼠和兔子的脑神经与人脑并不相同,它们脑部能够与铝发生反应的结构,在人体中并不存在[3]。(不必抬杠问老鼠兔子为什么没演化出有效防止铝侵害的途径,它们的寿命和繁殖能力用不上这个技能。)

其次,当然也是更为直接的证据,阿兹海默症患者的基数很大,目前全世界共有 4,600 万并患者,在对他们血清中的铝含量进行的研究发现,有的结果认为铝的含量更高,有的认为更低,更多的研究表示找不到关系[4]。基本上就是,想要什么结果都可以拟合出来,但是理性一点说,我们只能说是一无所知。

最后还有一个问题,用知乎金句就能解答:撇开剂量谈毒性都是耍流氓。

虽然阿兹海默症的基数很大,但是工作中接触大量铝的人,基数就不那么大了。从这个样本出发,流行病学可以得出结论,这些职业会比一般人更容易出现神经疾病。同理,我说氯化铝对老鼠起作用,对人体未必会起作用,但是你让我直接喝氯化铝溶液,我肯定也不敢喝,因为这些研究,都是在远超正常剂量的基础上发生的。打个比方,杨白劳是喝卤水死的,里面的金属元素主要就是钠、镁、钙,都是人体必需的元素,我们会觉得它们有害吗?显然不会,但是喝多了,结果就不一样了。

所以,我们现在仍然不能把阿兹海默症归因于铝。别说因果性了,纯粹从研究结果来看,相关性都有些牵强。

不过,除了阿兹海默症以外,还有一些研究认为铝有其他一些毒性,比如它可能会引起乳腺癌。

巧合的是,乳腺癌又是一种多因素的疾病,和阿兹海默症一样很难归因。相关的报道是有一些,但是对这些研究进行统计后发现,结果并不能系统性地重现[5]。不考虑研究作假的情形,其实就是无法排除其他因素,相当于连环杀人案抓到一个嫌疑,但是案件还是继续发生。所以,这些研究结论的参考价值有多大,也还是要打个问号。

因为铝在自然界实在太普遍,所以不管我们的意愿如何,铝都已经是我们身体中的微量元素,长期以来都被纳入“非必需微量元素”那一栏。

不过,我曾在一篇回答里贴过一张元素周期表:

在这张表中,铝甚至被列入一种有限证据有益的元素。

话说回来,铝没有成为人体中的必需微量元素,原因有很多,比如硅铝酸盐岩石的稳定性高而溶解度低,因此铝不能像钙、镁那样被稳定地摄入。地壳丰度排第二的硅,在人体中也没发挥什么核心的作用,背后的原因都差不多。

但是,毕竟人类从数百年前的老祖先开始就是靠脑子吃饭,铝和硅一样,经常会随着食物一起被摄入,我们的身体也有代谢它的途径,不会让它在体内持续累积,从而保证安全的界限。

铝的摄入方式值得注意

尽管如此,对于铝,我们并不是就可以完全放任不管了,因为我们一直在说的前提都是,正常情况下使用铝或含铝的物品

那么何谓不正常的摄入方式?

比如前面提到,流行病学的研究发现从事铝业的人会有神经相关的职业病。但是,也有研究发现,这些神经相关的疾病中,铝并不是明确和阿兹海默或者帕金森症等某个特定的病相关联[6],更广义来说,是不是一定和神经疾病相关,也说不准,毕竟和肺部疾病也有关系。也就是说,对于长期高剂量暴露的情况,这更像是一种扫射,并没有什么针对性。

实际上,这和铝之间的关系也不大,而是吸入粉尘造成。这种情况也不只是从事和铝相关的人会有,我们知道有一种常见的职业病叫“硅肺病”,以前因为翻译的问题也叫“矽肺病”,其实是二氧化硅粉尘引起的。二氧化硅可是人畜无害吧?但是因为采矿的过程中,它变成细小粉尘并被吸入肺部了,就会引起肺纤维化。

所以,针对这类问题,我们需要注意的,是采取一些防护措施[7],避免工作中吸入过量的含铝粉尘,危害就是可控的。

另外还有一点,避开一些直接食用的情况。

比如我们都知道,传统的油条是用明矾和小苏打作为发泡剂做成的。明矾的成分是水合硫酸铝钾,与小苏打充分接触后,可以让它产生二氧化碳,油条就蓬松了。

实际上,在这个反应中,明矾也就是起到了酸的作用,换个柠檬酸、酒石酸一样可以,没有必要非得用它。

此外,在自来水还没普及的时候,明矾还是一种很好的水处理剂,因为它在水中会形成胶体,吸附水中的微小颗粒与细菌,只不过这么处理之后,水中的含铝量也会提升,要是作为饮用水,最终就会直接摄入。

像上面这些情况,生活中都是应该避免的。当然,因为含铝的食品添加剂还有好几种,我们国家也有规定,要求食品中铝的残留量不要超过 100 mg/kg,这么算下来,油条一般也不超标。

生活中也离不开铝

除了粉尘和直接食用以外,生活中一般接触到铝的机会,就没什么值得担心了。想想看,直接吃都很难超标,更别说只是通过皮肤接触或者通过食物间接接触了。

何况,铝给我们带来的好处太多,我们想离也离不了。正如前面一直在说的,从古到今,从陶瓷到铝合金,我们的生活根本就没有离开过铝元素。

到了现代,电力、飞机、汽车这些工业领域就不说了,光是食品领域,铝都是人类进步的阶梯。

比如罐头作为一种食物储存的方式,最早是用玻璃坛子密封,相传是因为拿破仑为了保障法军的后勤才推广开来。玻璃坛子的密封性不错,但是一来太重,二来易碎,三来透光,并不是很理想。不过,这种储存的思路还是可行的,后来就有了锡罐、铁罐以及镀锡铁罐等方案,其中镀锡铁也叫马口铁,至今还有一些应用。

即便如此,这些方案也都有缺陷,比如锡既不耐热也不耐寒,而铁又太容易生锈。真正让罐头包装流行起来的,还得说铝,因为在这个领域,铝的优势太明显了:密度小,比强度大,做成的薄壁铝罐非常轻便。相比于锡,它的熔点高得多,也不会因为低温而被冻坏。而且,铝的表面会发生钝化,形成致密的氧化物薄膜后就不容易被腐蚀,这一点初中生都学过。

所以,我们现在能喝到各种易拉罐饮料,没有铝,那是不敢想象的。

食品包装的发展,背后离不开科学理论的贡献,人们逐渐意识到,氧气和微生物是很多食物变质的元凶,而微生物的生存条件之一就是水。

很幸运,铝的气密性相当不错,薄薄的一层就能阻隔氧气和水的侵扰。这样一来,不只是易拉罐饮料,很多其他材质的饮料包装也悄悄地用铝作为辅助,比如著名的利乐包,牛奶用得比较多,本质上就是纸盒加了铝箔,隔绝氧气靠的就是铝。

还有很多固体食品也用了铝包装,除了绝氧以外,隔水也是重要的因素,比如巧克力外层一般都用铝箔,那些靠充氮气保护的薯片、坚果就更别提了,不然就这些食品的赏味期,怕是出不了工厂就已经变味了。还有,我最近囤了不少奶粉,以备不时之需,但奶粉也容易变质,如果没有内包装的铝,估计囤了也白囤。

不仅工业产品,我们家庭厨房里也离不开铝。比如烧烤用的锡纸,其实极少会用到锡,绝大多数都是铝箔纸。锡的熔点就两百多度,真用来烹饪还不都烤化了?

而且铝箔还有个妙用,就是用作保鲜膜。

比如初夏季节,杨梅自然是极好的水果。

但是杨梅吧,也有两个毛病,其一是招果蝇,虽然不影响食用,但总归心里不太舒服,其二就是吃多了牙会倒。所以我一般会用点糖渍一下,冷藏一宿再吃,有这渗透压,果蝇也不能翻天。

但是,这也不能敞着口冷藏吧,肯定得盖个保鲜膜。

寻常的保鲜膜是 LDPE,也就是低密度聚乙烯,透气性相对较强,寻常食物也就罢了,这杨梅富含花青素(颜色的来源)、维生素 C、植物多酚等一大票怕被氧化的成分,加上糖渍的时候,它们难免会从细胞内渗出来,让它们跟氧气接触,最后就是吃了个寂寞。

所以,铝箔就可以派上用场了,把碗包个严严实实,氧气也没辙。

你说这还不靠谱啊,本身杨梅就容易变质,还放了糖,不怕细菌滋生吗?

当然怕啊,所以我也稍微奢侈了一点,用的是铝钛箔,就是铝和钛的合金。看我们最开始的十大元素排名,钛也位列其中。这些年,钛基本就是高科技的象征,从飞机到潜水器再到人造关节,都离不开它。只不过,很少有人意识到,钛其实还有很重要的民生价值。

瞅瞅这个“鲜的蕊了”出的铝钛箔,最强调的特点就是“抗菌”。

钛的表面也有一层致密的氧化膜,所以钛的耐腐蚀能力很强,这点毋庸置疑。而这层保护膜还有生物价值,就是能够避免细菌滋生[8],这其实也是钛合金能够用在人造关节的一个重要原因。

铝钛合璧,绝氧和抑菌的要求都实现了,对杨梅这种娇贵的食物来说再合适不过。

所以,不管是食品工业的包装还是家用保鲜,铝都已经是我们生活中离不开的一种材料,它的优势也很难被取代。

综合来说,对人体有没有害这个问题,我们还是得从实际出发。日常生活接触各种含铝制品,没有证据能说明这有什么危害。反过来,铝对我们的优质生活的保障可是实打实的,特别是在食物保鲜方面。有了铝,当然还有钛的功劳,我们可以少吃一些变质或者营养成分损失的食物,这不比担心铝的危害重要多了!

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