如何把鎘阻擋在稻米之外

李禾

如何把鎘阻擋在稻米之外

李禾

據統計，我國約有重度鎘污染耕地220萬畝，除湖南外，還分布在廣東、廣西、湖北和江西等地。2013年鎘大米事件被廣泛報道，對湖南等地糧食生產和銷售帶來巨大沖擊。但上述地區都休耕治理是不現實的，如何才能既確保糧食安全、農民增產增收，又解決鎘大米問題？

2015年，中國農業科學院啟動了“我國南方地區稻米重金屬污染綜合防控”項目，集成中國農科院環保所環境危害因子風險評估團隊等 11個協同創新團隊、相關企業1年多研究，以及在湘潭等地大田試驗，初步確定典型重金屬污染區域主要鎘（Cd）污染特征和來源，發現影響水稻對鎘吸收轉運的關鍵通道，發現微生物在鎘環境中能非常快速適應相關污染，并進化出有效適應機制等。

找到水稻鎘來源和遷轉規律

“國內外對從土壤中移出鎘做了很多研究，比如用清洗、化學藥品中和等物理、化學和生物辦法，但都存在治理成本高、周期長等問題。”農業部環保科研監測所研究員劉仲齊說。

劉仲齊形象地把傳統“從土壤中移出鎘”辦法比喻成西醫“動切除手術”。“其實，大家要的是達標、安全的大米。即使農田土壤鎘超標，只要不進入稻米中就行了，就像人可以‘帶著癌細胞’健康生活。我們采用類似中醫的辦法，像防止癌細胞病變一樣阻止環境中鎘進入稻米。”

想阻止鎘進入稻米，就要找到鎘的來源和遷轉規律。據“我國南方地區稻米重金屬污染綜合防控”項目研究證實，大氣沉降、污水灌溉、土壤鎘本底值較高、肥料和農藥等化學投入品等是稻米中鎘的主要來源。田間試驗發現，早稻品種遺傳背景對稻米鎘含量有極其顯著影響；晚稻灌漿期蒸發量大，稻米鎘超標率更為嚴重，秋季耕層土壤中的鎘富集是導致晚稻鎘超標的主因。耕地土壤中鎘含量處于動態變化中，受降雨量、灌溉、深層土壤中鎘含量等因素影響，土壤環境質量標準不能保證稻米質量。

在遷轉規律方面，研究首次發現，水稻體內廣泛存在的非選擇性陽離子通道是影響大多數水稻品種鎘吸收轉運的關鍵通道。

“作物對元素的吸收存在多種通道。如鉀、鈣離子屬作物生長必需元素，它們有專門通道優先進入，這像高鐵、快速公交BRT；對于一些不是急需的元素，就從非選擇性陽離子通道進入，這類似于公交車，鎘是作物不需要、甚至是有害的元素，它主要是搭了公交便車進入植物體的。”劉仲齊說，陽離子通道對水稻幼苗根系鎘積累量的貢獻率為 38.8%～53.5%，對地上部分的鎘積累量貢獻率高達93.5%。

研究和田間試驗還發現，水稻穗軸和旗葉是稻米鎘的直接來源，根系、葉鞘等營養器官是稻米鎘的間接來源。土壤中鎘含量與根系中鎘積累量高度線性相關，與稻米中鎘含量沒有顯著線性關系；大氣沉降通過增加葉片中的鎘，進而顯著影響稻米中的鎘含量。

葉面調理劑等抑制輸送通道活性

“根據稻米生長特點，鎘來源和通道，我們需要做的是把鎘阻擋在穗軸和旗葉、葉鞘和根系等營養體中。”劉仲齊說。

于是，項目組采用抑制水稻灌漿期陽離子共用通道活性為目標的葉面調理劑。大田試驗證明，通過使用這些特定的葉面調理劑，能使晚稻中鎘含量下降30%～50%。

此外，還研究出的高效吸附鎘離子微生物制劑、海泡石和坡縷石，使鎘不進入作物根系。“我們從湘潭等地重金屬污染農田中篩選得到耐鎘細菌和植物促生菌混合配比制成微生物制劑，還從貴州牛角塘地區的鎘鋅礦附件采集了約20份重度鎘污染的土壤樣品，發現一些可高效吸附鎘離子的微生物。這些微生物細胞表面有鎘離子結合蛋白，能直接鰲合吸附環境中的鎘離子，減少游離鎘離子量，以達到降低稻米中鎘離子的目的。結果表明，該微生物工程菌可吸附約 60%的鎘離子。”劉仲齊說，來自生產廢渣的海泡石、坡縷石可顯著降低酸性稻田土壤中可溶性鎘含量，降幅達40%～70%，使中輕度鎘污染稻田生長的水稻糙米中鎘含量降低到0.2 mg/kg的國家標準。”劉仲齊說，這些原理和方法，不但對治理鎘有效，對其他重金屬污染治理也有借鑒和啟示作用。

加工碾去高鎘蛋白

中國農科院農產品加工所副書記趙俊輝說，解決稻米鎘污染問題，除產業前端的土壤污染治理、低富集品種篩選、栽培灌溉技術治理外，還可根據稻米籽粒中鎘結合機理，通過脫鎘精加工，把稻米富集鎘部位去除，從而達到食品安全。

“研究發現，淀粉占稻谷總營養物質的 73.34%，蛋白質占7.89%。但淀粉結合總鎘的10.86%，蛋白質結合 54.81%，蛋白質是稻米中鎘元素最重要的結合物質，濃度約為淀粉的50倍，而球蛋白中鎘含量最高。”趙俊輝說，可采用不同碾米時間和精度降低鎘含量。研究表明，隨著碾米時間延長，大米中鎘含量降低，鎘含量低于0.288 mg/kg糙米通過碾米加工可獲達標大米產品；也可通過淀粉提取，制作成米線、營養強化再造米等，降低鎘獲得安全食品。?

（摘自《科技日報》2016年7月14日5版）