從汙染源上看，食品安全危害因素一般可分為三大類，即生物危害、化學危害、物理危害。
生物危害主要指生物（尤其是微生物）本身及其代謝過程、代謝產物（如毒素）、寄生蟲及其蟲卵和昆蟲對食品原料、加工過程和產品的汙染。
微生物危害包括細菌危害、真菌危害、病毒危害。細菌危害為細菌及其產生的毒素，包括沙門氏菌、葡萄球菌、肉毒梭狀芽孢杆菌、蠟狀芽孢杆菌、致病性大腸杆菌、結腸炎耶爾森菌、副溶血性弧菌、單核細胞增生李斯特氏菌等，其中葡萄球菌產生腸毒素，肉毒梭狀芽孢杆菌產生外毒素及內毒素，而結腸炎耶爾森菌產生外毒素，副溶血性弧菌產生溶血毒素等；真菌危害主要包括真菌及其毒素、有毒蕈類，主要致病菌包括黃曲黴、雜色曲黴、寄生曲黴、圓弧青黴、擴展青黴、鮮綠青黴、麥角黴等，所產生的毒素主要有黃曲黴毒素、赭曲黴毒素、單端孢黴烯族化合物（脫氧雪腐鐮刀菌烯醇）、雜色曲黴素、展青黴素、桔青黴素等；病毒危害主要有肝炎病毒、諾瓦克病毒、類諾瓦克病毒以及腸炎有關的病毒。食品微生物汙染指標主要有菌落總數、大腸菌群、致病菌等。寄生蟲為永久或暫時生活在其他動物（此處主要為人體）的體內或體表，獲取營養，並損害宿主的低等動物，食品中常見的寄生蟲有囊蟲、旋毛蟲、弓形體等。
化學危害通常指種植或養殖、收獲、加工、儲藏和銷售過程中摻入到食品或原料中的有毒化學物質所引起的危害，包括環境汙染物、農藥殘留、獸藥殘留、有毒金屬元素、違法添加物、超量的食品添加劑、包裝遷移物、化學清潔劑、食品加工過程中形成的有毒有害化學物質等。環境汙染物有有毒金屬元素如鉛、鎘、汞、砷、鉻、鎳、銻、鉈等，有機汙染物如多環芳烴（苯並芘）、二英等；農藥殘留主要有殺蟲劑、殺菌劑、除草劑、植物生長調節劑等；獸藥殘留主要包括抗生素類藥物、磺胺類藥物、呋喃類藥物、抗寄生蟲類藥物、激素類藥物等；農藥殘留、獸藥殘留、有毒金屬、有毒汙染物超過國家標準規定的限值，就會對人的身體健康造成危害。違法添加物主要是不法廠商在食品中添加國家法規允許添加範圍之外的物質，如三聚氰胺、克倫特羅、蘇丹紅等；食品添加劑主要包括著色劑、抗氧化劑、防腐劑、乳化劑等22類，違法超量使用會對人體造成危害；食品加工過程中形成的汙染物有丙烯酰胺、N-亞硝基化合物、三氯丙醇等，超過限量標準會對人體造成各種損害。
物理危害為可能使人致病或致傷的任何非正常的物理因素。常見的物理危害有玻璃、金屬、棉紗、塑料或放射性物質等。
從汙染過程上看，食品安全危害因素主要有環境汙染、農業種植業、養殖業的源頭汙染；食品加工過程中的違法添加物、超量使用食品添加劑以及加工過程本身形成的汙染物，微生物引起的食源性疾病等；儲藏運輸過程中食品包裝的有毒遷移物等。所以以下主要從這幾個方麵進行具體分析。
8.2.1環境汙染
三廢排放造成了大氣、水體、土壤的環境汙染，是引起食品安全的主要原因之一。大氣的主要汙染物為二氧化硫、氟化物、臭氧和乙烯，氮氧化物會傷害植物，但毒性較小；氯、氨和氯化氫會對植物產生毒害，一般由泄漏事故引起，危害範圍局限在一定範圍內，危害影響有限；氟化物可通過食品鏈危害人體健康。水汙染對農業影響較大，在我國的廢水組成中，工業廢水占62%，生活汙水占38%，其中工業廢水中主要有酚類化合物、苯類化合物、重金屬等有毒有害物質，這些物質汙染了農產品因而進入了人們的食品鏈，引起了嚴重的食品安全問題。土壤汙染主要為農業上大規模使用化肥、農藥、農膜，造成農產品重金屬、氮氧化物、高氟化合物、農藥汙染進入食物鏈；另外就是三廢排放對土壤造成的汙染。環境對食品安全的影響主要是化學性汙染，包括有毒重金屬元素和有機化合物。
8.2.1.1有毒金屬元素汙染
有毒重金屬化合物主要包括鉛、鎘、汞、砷、鉻、錫、鎳、鋅、鋇、銻、鉈等，也包括鋁、鈹等輕金屬元素。人體攝入的重金屬，不僅其本身直接具有毒性，而且可在人體微生物作用下轉化為毒性更強的金屬化合物，如汞的甲基化作用。另外其他生物也可以從環境中攝取重金屬，經過食物鏈的生物放大作用，在生物體內成千上萬倍的富集，並隨食物進入人體而造成慢性中毒。一般認為重金屬的中毒機理是：重金屬離子與蛋白質分子中的巰基、羧基、氨基、咪唑基等形成重金屬配合物，可產生使酶阻斷或使膜變性等生理毒害作用。重金屬形成的化合物在體內不易分解，半衰期較長，有蓄積性，可引起急性或慢性中毒反應，還可能產生致畸、致癌和致突變作用。重金屬汙染物中以鉛、鎘、汞、砷等元素對食品安全的影響最大，所以這些重金屬的限量標準是國內外食品中有害物質限量標準的重要內容。
在自然界中，鉛多以氧化物和鹽的形式存在，大多難溶於水。工業汙染中鉛的汙染主要來源於鉛礦的開采及冶煉，蓄電池、交通運輸、印刷、塑料、塗料、焊接、陶瓷、橡膠、農藥等很多行業均使用鉛及鉛的化合物，這些含鉛物質以各種形式形成三廢排放到環境中造成汙染。據新華網2009年8月13日報道，陝西鳳翔縣長青鎮東嶺集團冶煉公司環評範圍內兩個村莊731名兒童接受血鉛檢測後，確認615人血鉛超標，其中166人屬於中度、重度鉛中毒，需住院排鉛治療。
汞是室溫下唯一液態金屬，在室溫下具有揮發性，在自然界中主要有遊離汞和化合汞兩大類，汞化合物又分為無機汞和有機汞，有機汞毒性比無機汞大。汞化合物可用於電氣儀表、化工、製藥、造紙、油漆、顏料等工業，這些工業形成的三廢造成大量的汞進入環境，用含汞廢水養殖則可導致水產品汞汙染，而用含汞廢水灌溉則造成農產品汞汙染。魚貝類是汞最主要的汙染食品，水中的無機汞在重力作用下伴隨顆粒物沉降到海底或河湖底的汙泥中，汙泥中的微生物通過體內甲基鈷氨酸轉移酶，使無機汞轉變為能溶於水的甲基汞或二甲基汞，滲透到浮遊生物體內。而有機汞直接被吸收進入浮遊生物，所以無論無機汞還是有機汞，均有可能因為魚類攝食浮遊生物或呼吸作用使汞進入魚貝類生物體，進入人的食物鏈，對人體造成損害。
鎘廣泛存在於自然界，但自然本底水平較低，所以自然界中存在的鎘進入食物鏈影響人類健康的可能性較小。但是由於鎘作為原料或催化劑生產塑料、顏料和化學試劑，也可因為其很強耐腐蝕性和耐摩擦性能，用作不鏽鋼、雷達、電視機熒光屏的原料，鎘還是製造原子核反應堆控製棒和電鍍生產的重要材料，因此重工業比較發達的城市鎘汙染比較嚴重。
砷是一種半金屬元素，元素砷和砷的硫化物幾乎無毒，As3+比As5+毒性大，所以三價砷化合物AsH3和As2O3的毒性最大。砷的汙染主要來自於以下幾個方麵：①砷礦和含砷其他礦的開采和金屬冶煉過程中，礦井水和礦渣的排放；②涉及砷及其化合物化工生產過程中的三廢排放，煤和石油中也含有微量的砷，在燃燒排入大氣，這些含砷三廢汙染農產品而進入食物鏈；③海洋生物能成千上萬倍地富集砷，所以在蝦、貝類及某些海藻中砷的含量特別高，海洋生物中的砷大部分以有機砷的形式存在；④砷是地殼的組成成分，某些地區砷可轉移到植物食品中。
8.2.1.2有機物汙染［16］
在化工有機合成、垃圾焚燒或含有機化合物物質燃燒等過程中，會產生各種有毒有機化合物，汙染大氣、水體或土壤，進入食物鏈，危害人類健康。多環芳烴(polycyclic aromatic hydrocarbon，PAH)是含有兩個或兩個以上的苯環的碳氫化合物，苯環與苯環之間有兩種連接方式，一種是稀環化合物，即苯環與苯環之間各由一個碳原子相連，如聯苯、聯三苯等；另一種是稠環化合物，即相鄰的苯環至少有兩個共用碳原子的化合物如萘、蒽、苯並芘等。多環芳烴由煤、石油、煤焦油、煙草和一些有機化合物的熱分解或不完全燃燒過程中產生，形成“三廢”，汙染了農產品或水體，從而進入食物鏈，其中有些化合物有較強的致癌性。食品加工過程中多環芳烴主要產生於大分子物質的裂解、熱聚，在食品煙熏、燒烤過程中，苯並芘的含量大幅度提高；另外設備、管道和包裝材料的汙染也是造成加工食品多環芳烴含量增高的原因。
二英是由1個或2個氧原子連接2個被氯取代的苯環組成的三環芳香族有機化合物，包括多氯二苯並二英（PCDDs）和多氯二苯並呋喃（PCDFs）共210種同類物。二英不會天然生成，主要由城市垃圾和工業固體廢物焚燒時生成，含氯化學品及農藥生產過程伴隨產生，在造紙過程中由氯氣漂白過程中產生，二英產生後排入大氣、水體、土壤可直接進入人體或通過汙染食品鏈進入人體。二英能幹擾人體正常激素功能，幹擾人體的內分泌係統和生殖係統，具有不可逆的致畸、致癌、致突變作用。可引起發育初期的胎兒死亡、器官破壞、發育遲緩和生殖缺陷等。
8.2.2農業種植業、養殖業的源頭汙染
農業種植、養殖過程中投入品的汙染是食品安全問題發生的重要環節。農業投入品包括各種農業生產資料，如化肥、農藥、獸藥、種子、飼料等，農業投入品特別是農藥、獸藥使用不當，甚至違法使用高毒高殘留農藥，會在農產品中形成超標準的農藥、抗生素、激素等殘留，嚴重影響農產品及其加工食品的安全水平。
8.2.2.1農藥殘留是農業種植業的主要汙染原因
農藥殘留是指任何由於使用農藥而在食品、農產品和動物飼料中出現的特定物質，包括農藥和農藥衍生物，如農藥轉化物、代謝物、反應產物以及雜質。農藥殘留超過了一定量就會對人畜產生不良影響或通過食物鏈對生態係統和人體造成危害。為了保證合理使用農藥，控製汙染，保障公眾身體健康，需要製定允許農藥殘留於農作物及食品的最大限量，即最大農藥殘留限量。目前全世界實際生產和使用的農藥品種達五六百種，大量使用的有一百多種，主要為化學農藥，包括有機氯類，如滴滴涕、六六六、艾氏劑、毒殺芬、氯丹、七氯等；有機磷類，如氧化樂果、敵百蟲、敵敵畏、甲胺磷、久效磷、對硫磷、馬拉硫磷、甲拌磷、甲基對硫磷等；有機汞類，如西力生、賽力散等；氨基甲酯類，如速滅威、甲萘威等。我國是世界上農藥生產和消費第一大國，2007年農藥總產量173.1萬t［17］，高毒殺蟲劑主要有甲胺磷、甲基對硫磷、氧樂果、久效磷、對硫磷、甲拌磷等，農藥殘留量非常嚴重，平均每畝施用931.3g，比發達國家高出一倍，而蔬菜和瓜果的用藥量高出糧食作物1～2倍。農藥施用後在土壤中的殘留量為50%～60%，已經長期停用的六六六在土壤中的檢出率仍然很高。根據農業部組織的調查數據，一些名特優農副產品中，有機磷檢出率為100%，六六六檢出率為95%，超標率為2.4%。在全國16個省的檢查結果中，蔬菜、水果農藥總檢出率為20%～60%，總超標率為20%～45%。中國科學院南京土壤研究所於2000年在太湖流域水稻土壤的研究中發現，太湖流域的農田土壤中，15種多氯聯苯檢出率為100%，六六六、滴滴涕的超標率分別為28%和24%［18］。高毒農藥極少量接觸就會引起中毒或死亡，所以2007年我國開始停止甲胺磷、對硫磷、甲基對硫磷、久效磷、磷胺這5種高毒有機磷殺蟲劑的生產；中低毒性的農藥接觸多時，若搶救不及時，也可導致死亡。農藥殘留引起的人畜中毒死亡事件時有發生，1994年我國農藥中毒人數已超過10萬人，其中由於食物農藥殘留引起的中毒人數占到一半以上。更為嚴重的是許多低濃度的農藥對人體的影響是慢性的、長期的。
殘留農藥的毒性主要有兩個方麵，一為神經毒性，包括急性神經毒性、遲發性神經毒性和慢性神經毒性；二為遺傳毒性、生殖毒性、致畸和致癌作用。
8.2.2.2獸藥殘留是養殖業的主要汙染原因
獸藥殘留是指食用動物使用抗生素類或激素類等藥物後，任何食用部分中的原型化合物或其代謝產物、藥物有關雜質的殘留，主要包括抗生素類藥物、磺胺類藥物、呋喃類藥物、抗寄生蟲類藥物、激素類藥物等。獸藥殘留是影響動物源食品安全的主要因素之一，國內外都製定了抗生素最大殘留限量，即食用動物用藥後產生的允許存在於食物表麵或內部的該藥物殘留的最高量。
抗生素具有抑製或殺滅其他病原微生物的作用，是人類抗感染性疾病治療的主要手段。作為獸藥用於動物疾病預防、降低死亡率和促生長，在畜牧業生產中大量應用。但如果不按照食品衛生法規和抗生素使用標準，濫用抗生素，其本身或代謝產物就會在動物體中過量積累，人們食用後就會造成人體器官與組織的病變，同時還會導致感染微生物的耐藥性。
8.2.3食品添加劑存在的問題與違法添加非食用物質
8.2.3.1食品添加劑是食品工業的重要組成部分
食品添加劑是指為改善食品品質和色、香、味，以及為防腐和加工工藝的需要而加入食品中的化學合成或者天然物質，營養強化劑、食品用香料、膠基糖果中基礎劑物質、食品工業用加工助劑也包括在內。根據食品添加劑功能，常見的食品添加劑有：酸度調節劑、抗結劑、消泡劑、抗氧化劑、漂白劑、膨鬆劑、膠基糖果中基礎劑物質、著色劑、護色劑、乳化劑、酶製劑、增味劑、麵粉處理劑、被膜劑、水分保持劑、營養強化劑、防腐劑、穩定劑和凝固劑、甜味劑、增稠劑、食品用香料、食品工業用加工助劑，還有其他類別，目前我國食品添加劑有22類1812種［19］。近年來食品工業的迅猛發展，帶動了食品添加劑產業的快速發展，2008年全國食品添加劑行業主要產品產量達到586萬t，比2007年增長了11.8%，銷售額達到582億元，比2007年增長10%。企業的規模也有了明顯提高，2008年銷售額超過10億元的企業數有15家，超過1億元的有100餘家。食品添加劑的品種和數量不斷增加，食品添加劑的科技水平不斷提高，特別是新型天然食品添加劑開發速度明顯加快，品種和產量增加很快，如針對細菌的生物防腐劑乳酸鏈球菌素產值從20世紀90年代初的空白發展到今天近3億元的產值，而抗真菌的納他黴素產值也在快速增長，新型生物防腐劑多聚-ε-賴氨酸也即將投產；食品抗氧化劑維生素E、迷迭香酸、茶多酚，食品著色劑紅曲紅，食用香精香蘭素等的銷售量也在迅速增加。食品添加劑產業的發展也帶動了食品工業的快速發展，如鹹味香精產業的發展帶動了方便麵、肉製品、調味品產業的發展，而新型乳化劑增稠劑也帶動了牛奶業和飲料業的發展。食品工業已經離不開食品添加劑。
8.2.3.2食品添加劑存在的問題與違法添加非食用物質
盡管食品添加劑促進了食品工業的發展，但是食品添加劑一直是食品安全問題爭論的焦點，主要原因有兩點：第一，食品添加劑的安全是食品安全最重要的影響因素，食品添加劑已是食品工業重要的組成部分，幾乎存在於所有食品中，盡管食品添加劑的添加量很少，但影響麵非常大，如果食品添加劑存在食品安全問題，就會廣泛地影響到使用該食品添加劑的下遊食品；第二，大量的食品安全事件都被誤認為是食品添加劑造成的，許多食品添加劑的有害報道導致了公眾對食品添加劑的信任危機，許多國家尤其是發達國家的公眾認為食品添加劑是“壞東西”。實際上直接由食品添加劑引起的食品安全問題是非常少的，中國有影響的食品安全事件沒有一件是食品添加劑造成的，所謂的“食品添加劑”引起的食品安全問題更多的是不法生產者違法使用非食用物質引起的。從大量發生的這些食品安全事故來看，除了原來傳統的那些食源性食品安全事故和食物中毒以外，其餘食品安全事故中80%都是屬於食品中人為非法添加有毒、有害物質引起的。在食品生產中，不法生產者為了牟取暴利，不顧消費者的安危，達到以假亂真、以次充好的目的，采用違法化學品提高食品的色、香、味、形或防腐抗氧功能，因為違法添加的非食用物質的作用與食品添加劑的作用類似，有的甚至比正規食品添加劑的效果更好，所以消費者往往誤認為是食品添加劑引起的食品安全問題。實際上在食品添加劑的標準中是找不到如蘇丹紅、三聚氰胺、甲醛等化學物質的，這些非法添加物與食品添加劑沒有任何關係。以上兩點原因將食品安全與食品添加劑緊密的聯係在一起，前者是真正的原因，而後者卻不是。由於消費者往往將違法使用非食用物質與食品添加劑聯係在一起，為了方便起見，將這一類問題與食品添加劑食品安全問題放在一起討論。概括起來，涉及食品添加劑食品安全問題的原因主要有三種情況：①違法使用非食用物質；②超量、超範圍使用食品添加劑；③使用不合格的食品添加劑。
8.2.3.2.1違法使用非食用物質
違法使用非食用物質是重大食品安全事件第一原因。這些化學物質不在食品添加劑目錄的範圍內，所以不能叫食品添加劑，違法使用非食用物質的目的主要是掩蓋食品加工工藝的缺陷、降低生產成本，具體表現為：
（1）彌補食品加工工藝和儲藏條件簡陋帶來的食品保質期短的問題如使用工業化學品用於防腐、抗氧化，在水產品中使用孔雀綠、甲醛就是為了在非常簡陋的存放條件下延長水產品的保質期而非法添加的。實際上列入食品添加劑使用目錄的食品防腐劑都是有選擇性的作用於微生物的，在規定的使用範圍和使用劑量下對人體沒有毒副作用。食品防腐劑的使用隻有和良好的食品加工、包裝和保藏條件結合在一起，在一定的時間範圍內使用，才能達到較好的保藏效果；而不配合其他嚴格的食品加工、包裝和保藏手段，僅憑在國家標準的範圍內采用食品防腐劑是不能完全達到防腐效果的。不法分子違法添加的非食用物質的作用機製為非選擇性的抑製或殺滅一切生物，如甲醛的作用是與蛋白質和多肽的氨基端作用而使蛋白質凝固，蛋白質是一切生物體維持生命活動的基礎，所以甲醛對人體也是有害的。不法商人使用甲醛保存水產品，在粗放的食品加工、包裝和保藏條件下就可以達到較好的保存效果，同時成本低廉，這就是為什麼不法生產者經常使用此類非食用物質保存食品的目的。
（2）使用假原料冒充食品真原料不法分子鑽國家檢驗標準不完善的漏洞，使用假原料代替真原料，以達到降低原料成本的目的，如三鹿嬰幼兒奶粉中非法添加的三聚氰胺原是一種用途廣泛的基本有機化工中間產品，最主要的用途是作為生產三聚氰胺甲醛樹脂（MF）的原料。由於中國現行的原料奶收購標準沿用的還是《生鮮牛乳收購標準》（GB6914-86）。其中蛋白質含量檢驗方法仍然使用“凱氏定氮法”，通過測出含氮量來估算蛋白質含量，三聚氰胺［N（CN）3］中的氮的含量達到61%，而奶粉蛋白質中的氮的含量為6%左右，不法分子在奶粉和牛奶中違規添加三聚氰胺，蒙混通過國家檢測機構的檢測，使用三聚氰胺假蛋白冒充牛奶原料中的真蛋白質，以達到降低原料成本的目的。
（3）使用差原料冒充“好”原料用礦物油拋光大米，可以使劣質大米的外觀看上去晶瑩剔透，用來冒充優質大米，賣出高價，從而達到牟取暴利的目的。為了改善食品的色澤，不法分子使用“吊白塊”（一種化工原料，學名甲醛次硫酸氫鈉）改善米粉、粉絲、腐竹口感和外觀等等也是為了蒙騙消費者。著名的蘇丹紅事件就是非法添加了對人體有致癌作用的化學染料引起的，由於食品添加劑標準允許使用的天然色素和合成色素的顏色和穩定性都沒有蘇丹紅的顏色鮮亮和穩定性好，且價格較貴，所以不法分子在添加蘇丹紅後一方麵可以使食品的色澤更加美觀，另一麵也可以降低成本。實際上這些問題都是不法分子為了謀取不法利益而漠視人民的身體健康和生命安全所為。
瘦肉精是一類藥物的統稱，最常見的瘦肉精名叫“鹽酸克倫特羅”，是一種作用極強的β2受體激動劑，曾用於支氣管哮喘，因其對心髒的副作用大，故已棄用。其他類似藥物還有沙丁胺醇(Salbutamol)和特布他林(Terbutaline)等，但它在豬體內代謝與人不同，豬可大量吸收及耐受並大量沉積於肝、肺、腎中卻不會中毒，而且還促進豬的骨骼肌（瘦肉）蛋白質合成和減少脂肪沉積，可明顯增加瘦肉率。人體對瘦肉精敏感，會出現頭暈、惡心、手腳顫抖、心跳，甚至心髒驟停致昏迷死亡，特別對有心律失常、高血壓、青光眼、糖尿病和甲狀腺機能亢進等疾病的患者有極大危害。