我國稻田鎘污染現狀·危害·來源及其生產措施

摘要 介紹了我國稻田鎘污染的現狀，綜述了稻田鎘污染的危害及其來源，并從選擇鎘低積累的水稻品種、合理施用肥料、水分調控、控制稻田鎘污染和選擇非鎘污染稻田等方面提出了降低稻田鎘污染的生產措施。

關鍵詞 水稻；鎘污染；生產措施

中圖分類號S511文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）30-10540-03

基金項目國家科技支撐項目（2011BAD16B01）；湖南省科技重大專項（2013FJ1008）。

作者簡介羅瓊（1989-），女，湖南岳陽人，碩士研究生，研究方向：作物高效栽培與生理生態。*通訊作者，教授，博士后，從事水稻栽培與遺傳育種研究。

水稻是我國主要的糧食作物，約占糧食作物的38%，其種植面積也最大，已達到0.3億hm2，約占糧食作物的27%；同時稻米也是我國的主要口糧，在全國居民口糧消費結構中約占65%[1-4]。水稻生產在我國糧食生產中占有十分重要的地位，而稻米則在我國口糧中占有舉足輕重的地位。因此，提高水稻產量的同時，更要提高水稻質量，改善稻米品質，以確保糧食安全。水稻鎘污染日趨嚴重，已成為不容忽視的食品安全問題，所以需要引起各界各部門高度重視。為此，筆者介紹了我國土壤及稻米鎘污染現狀，綜述了稻田鎘污染的危害及其來源，并提出了降低稻田鎘污染的生產措施，以期為控制我國稻田鎘污染提供借鑒。

1我國土壤及稻米鎘污染現狀

目前根據統計，我國受鎘、鉛、鉻等重金屬污染的耕地面積將近2 000 萬hm2，約占總耕地面積的20%，我國平均每年被重金屬污染的糧食達1 200 萬t，造成直接經濟損失超過200 億元[5]。其中重金屬鎘污染問題相對突出。據統計，20 世紀90 年代初我國鎘污染耕地面積達1.3 萬hm2，涉及11 個省（市）的25 個地區[6]。而近幾年統計，我國鎘污染農田面積達到28.0萬hm2，年產鎘超標農產品數量超過150 萬t[7]，短短20年就使得我國鎘污染農田面積增加約20倍，足見我國稻田鎘污染日趨嚴重。以湖南省為例，湖南省既是我國雙季稻生產大省，也是我國的有色金屬生產之鄉。據統計，1998 年湖南省被重金屬污染的稻田面積已增至1.13萬 hm2，占全省稻田面積的0.45%，而且具有加重趨勢[8]。近年來，根據湖南省農業環境質量監測和重金屬污染專項調查表明，湖南省被污染的耕地面積已占全省總耕地面積的2370%，還有25%左右的農田大氣污染和27%左右的農田灌溉水污染，主要污染物為鎘、鉛等重金屬。例如，2006 年1月株洲市新馬村發生震驚全國的鎘污染事件，有2 人因不明原因死亡，150 名村民經檢驗被判定為慢性輕度鎘中毒[9]。

2稻田鎘污染的危害

世界衛生組織已將重金屬鎘確定為食品污染物，并將其定為優先研究的對象。聯合國環境規劃署也將鎘列為12種具有全球性意義的危險化學物質中的第1位危險物質，由此可見鎘污染在全球范圍內的影響及重視[10-13]。鎘是一種對動植物均具有很強毒性的重金屬。對于植物，鎘通過損傷植物呼吸作用、光合作用和營養代謝等使植物表現出養分和水分的吸收受抑制、根系生長受阻礙、呼吸強度和光合強度下降、碳水化合物代謝失調及其他一系列生理代謝紊亂，從而強烈抑制植物生長，使得生長量和產量下降，甚至導致植物死亡[14-20]。在鎘脅迫條件下，該種毒害作用隨鎘濃度的上升而加劇，并存在顯著的鎘耐性基因型差異[21-22]。鎘還會導致籽粒和植株中營養元素的改變，通過影響細胞質膜的透性從而影響一些營養元素的積累和吸收[23-24]。對于動物和人，主要是通過進食食物，食物中的鎘元素在動物和人身體中聚集吸收從而產生危害。鎘毒害不僅影響身體本身的鈣、磷吸收代謝，造成骨痛等疾病，而且影響造血系統，引發貧血、造成腎損害腎功能紊亂等，從而引發糖尿、蛋白尿、氨基酸尿、肺氣腫以及高血壓等病癥，嚴重者甚至引起突變、畸形和癌癥[25-27]。

3稻田鎘污染的來源

大氣降塵、污水灌溉、污泥農用及農業施肥已成為稻米鎘污染的主要污染源。環境中的鎘進入農業環境后被水稻植株吸收并向地上部分遷移，富集在稻米中，從而造成稻米鎘污染。

3.1大氣降塵機動車輛排放以及工礦業生產的粉塵和氣體含有大量含鎘污染物，它們進入大氣后會通過雨水淋洗或重力沉降等方式輸入稻田土壤，通過水稻植株吸收后累積在稻米中。通過該種途徑進入稻米中的鎘含量一般會隨著與污染源距離的增大而降低。據報道，在日、英、法等一些工業化國家，農作物籽粒中的鎘有 50%以上來自大氣降塵[28-29]。可見，大氣降塵已成為老工業區稻米等農作物籽粒鎘污染的主要來源。

3.2污水灌溉和污泥農用隨著我國工業的迅速發展，污水灌溉和污泥農用已逐步成為稻田鎘污染的又一重要來源。污水灌溉是使用經過一定處理的工商業廢水灌溉稻田。近年來，我國污水的排放量日益增加，處理不當或未處理的廢水排入環境中，導致稻田用水中鎘含量增加，污染稻田土壤，威脅稻米質量與安全。據報道，日本富山市出現的骨痛病（又名痛痛病）原因之一就是由于當地居民食用了經含鎘廢水灌溉的農田生產的稻米引起的[30-32]。污泥農用是一種土壤改良措施，是將養分含量豐富的污泥施用于農田。作為土壤改良劑的的污泥，常含有大量的鎘、汞、鉛、砷等重金屬污染物。因此，污泥農用在改良農田土壤的同時也使鎘等重金屬含量升高，對糧食安全構成威脅[33]。

3.3含鎘肥料的施用除大氣降塵、污水灌溉和污泥農用外，以磷肥為主的各類含鎘農用化肥的長期不合理施用也使稻米鎘污染日趨嚴重。農用化肥中的鎘、汞、砷、鋅等重金屬含量一般較高，尤其是鎘。據文獻報道，含磷肥料中鎘含量最高可達 174 mg/kg，若長期施用，可造成農田土壤中鎘嚴重超標，污染糧食作物。據報道，以磷肥為主的各類含鎘化肥的過度施用導致全球 66 000 hm2的農田土壤遭到鎘污染，由此造成的糧食污染達120 萬t[34-37]。可見，含鎘肥料的施用已成為農作物籽粒鎘污染的重要來源之一。

4降低稻田鎘污染的生產措施

4.1鎘低積累水稻品種的選育據報道[38]，在浙江省所種植的水稻，其稻米中鎘積累的品種間差異達4倍以上，而且在秈稻和粳稻之間鎘積累也存在顯著差異。這些顯著的基因型差異為選育優良的低鎘品種提供了有力條件。因此，可通過研究選擇低積累、低吸收的水稻品種，還可通過選擇籽粒部分低鎘、鎘能固定在水稻根莖部的品種降低水稻鎘污染，改善水稻品種品質。

4.2控制稻田鎘污染和選擇非鎘污染稻田土壤是水稻生長的根本，因此稻米鎘污染的最根本原因是土壤受到鎘污染，土壤中鎘積累增加，從而引起水稻鎘積累增加。因此，要降低水稻鎘污染的根本途徑就是防止稻田鎘污染，控制稻田鎘污染。通過選擇在未被鎘污染的稻田進行稻米生產，并加強監控與管理，防止鎘污染源進入稻田，從而生產出低鎘稻米。

4.3水分調控稻田通過水淹可抑制水稻對鎘的吸收，使籽粒和莖葉中的鎘積累量下降，從而有效減少水稻鎘積累量。淹水能夠減少水稻鎘積累其原因是，淹水不僅使土壤的還原性提高，而且使土壤中的還原性物質增加，從而使土壤中還原性物質與鎘結合，不僅減少了根系對鎘的吸收，而且降低了鎘的生物有效性，使得植株中鎘的積累量下降。因此，可通過科學調控稻田中的水分來實現低鎘積累。

4.4合理施用肥料合理施用肥料是通過影響土壤pH、帶入競爭離子、結合基團，并促進水稻生長、影響地上部和根系的代謝等過程，減少對鎘的吸收與積累。因此，可通過合理施用肥料來降低稻田鎘污染，當然，不能施用含鎘的肥料，以防鎘進入土壤中，從而降低稻田鎘污染。

4.5使用石灰調控土壤pH鎘的活性與pH息息相關，pH越高，鎘的活性越弱，所以可在稻田中施用石灰等物質來調節稻田中的pH，通過提高稻田中的pH降低稻田中鎘的活性。研究表明，在鎘污染的土壤上施用石灰，一般每公頃土壤施用750 kg，可使土壤中重金屬有效態鎘含量降低15%左右，使水稻、小麥籽粒、玉米籽實和白菜中鎘含量分別下降55.9%、50.0%、21.0%和43.0%[39-40]。

4.6施用有機肥施用有機肥不僅可改良土壤性狀，提高土壤肥力，對于鎘污染的稻田，施用有機肥還可降低鎘的生物有效性。因此，可通過科學施用有機肥來降低鎘的生物有效性，減少水稻鎘積累含量，但在施用有機肥時要防止含鎘物質混雜施入。

4.7施用微肥施用微肥是因為作物對鎘、鐵、錳、鋅、硅等礦質元素的吸收存在共同的途徑，當土壤中某種重金屬對土壤污染較嚴重且含量較高時，則可利用另一種濃度低、對作物危害較輕、對作物生長有利的微量元素拮抗該重金屬[41-47]。因此，可通過科學施用鐵肥、鋅肥、硅肥等微肥來降低水稻鎘污染。

4.8避免進行高鹽含量的水或污水灌溉高鹽含量的水或污水灌溉是將經過一定處理的生活污水、工業廢水和商業污水來灌溉稻田。隨著經濟和城市工業化的快速發展，許多工業化工廠沒有采取一定的措施，就直接將含有鎘離子的工業廢水排入河流從而直接或間接地流入稻田，污染水稻。因此，要采取相關措施治理污水排灌，避免鎘污染源，從而逐步改善稻田鎘污染現狀，降低鎘積累。

5結語

水稻是我國主要的糧食作物，對稻田及水稻鎘污染問題進行研究具有十分重要的意義。對于上述降低稻田鎘污染的生產措施，還需不斷地全面深入研究，利用科學的方法逐步改善稻田鎘污染現狀。

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