“鎘大米”的現狀、危害及修復方法簡述

◎ 劉 斌，黎天勇，蔡揚堯

（云浮出入境檢驗檢疫局綜合技術服務中心，廣東 云浮 527300）

鎘是重金屬元素中的一種，一般與鋅等礦藏共存，在冶金、塑料、電子等行業中有著重要作用。隨著科技的發展，加上治理方法仍未完善，鎘污染在電鍍業、冶煉廠、礦石開采等作為副產物出現，一部分以廢氣粉塵形式沉降于周圍土壤；一部分以污水形式污染周圍水體，最后間接污染土壤。據統計全球每年向環境中排放的鎘總量達到3萬t左右，其中約85%進入土壤，從而污染水源和農作物[1]。大米是我國，尤其是南方大部分省份的主要糧食作物之一，65%的中國人以稻米作為絕對主食[2]。而近年來大米鎘超標的問題日益嚴峻，調查顯示，市場在售大米的鎘超標率高達10.3%[3]。

1 大米中鎘污染的來源

國內大米中鎘的污染主要來自3方面：①工業生產。工業生產過程中排出的廢氣、廢水、廢渣。②農業生產。農藥的不合理使用。③礦產開發。有色金屬礦產的開發、冶煉。據美國農業部的研究表明，水稻是對鎘吸收最強的大宗谷類作物，其籽粒鎘水平僅次于生菜[2]，水稻籽實中鎘含量與土壤中鎘含量成正相關，水稻根系正常生理功能受土壤中鎘濃度的影響，鎘濃度過高，會導致根系細胞受損，使鎘向地上部轉移受阻[4]。結合我國土壤中鎘污染現狀，可以認為大米中鎘的污染主要來源于種植土壤的污染。

2 大米中鎘污染的現狀

我國耕地鎘污染調查于20世紀70年代中后期開展，相關報告顯示，1980年我國受鎘污染的耕地面積為0.93萬hm2，到2003年增長了42.5%，達1.33萬hm2，其中有11處污灌區土壤鎘含量達到生產“鎘米”的程度[5-6]。隨著社會經濟的高速發展，工農業生產亦達到了前所未有的規模，而鎘污染的問題也日益加劇。工業產生的“三廢”進入大氣和江河湖泊，最終通過沉降等方式污染土壤；一些化肥、農藥中也含有鎘，過量無節制地使用也導致土壤受到了污染。2000年農業部環境監測系統檢測了我國14個省會城市共2 110個樣品，檢測數據顯示，蔬菜中鎘等重金屬含量超標率高達23.5%。2014年《全國土壤狀況調查公報》顯示，全國耕地土壤點位超標率為19.4%，其中最為嚴重的是鎘污染，點位超標率達7%。南方土壤污染重于北方；長三角、珠三角和東北老工業基地等區域土壤污染問題較為突出，西南、中南地區土壤重金屬超標范圍較大；鎘污染物含量分布呈現從西北到東南、從東北到西南方向逐漸升高的態勢。

早在2007年，就有研究顯示市場在售大米的鎘超標率高達10.3%[3]。2010年，雷鳴等在湖南抽取了112份大米和稻谷樣本進行砷、鉛、鎘等重金屬含量檢測，結果顯示鎘含量超標率為36%，鎘含量均值為0.28 mg·kg-1，超出0.2 mg·kg-1的國家標準，而衡陽市場大米樣本中，鎘含量最高達3.7 mg·kg-1，是國家標準18.5倍[7]。但仍未能在社會上引起足夠的反響。直至2013年，媒體曝出湖南萬噸鎘超標大米流向廣東，鎘大米才得到了社會的廣泛關注。據廣州市食品藥品監督管理局《2013年第一季度廣州市餐飲環節監督抽檢情況通報》顯示米及米制品共抽檢了18個批次，8個批次不合格，其中5個來自湖南，不合格率為44.4%，不合格項目為鎘超標。2014年，有關機構對陜西漢中74份大米進行鎘含量檢驗，不合格率達55.4%，其中最高超標7倍[8]。2017年，第三方檢測機構結果顯示，志愿者從江西九江港口街鎮兩個村收集的土壤及稻谷樣品中，其中一份土壤（約25 cm深）重金屬鎘含量為1.98 mg·kg-1，超出GB 15618-1995《土壤環境質量標準》3級標準1.98倍。一份尚未收割的晚稻樣品，鎘含量高達1.62 mg·kg-1，超出標準8.1倍。另外，當地廢棄農田土壤中，鎘超標14.2倍[9]。湖南、陜西及江西都是我國礦藏資源較為豐富的省份，湖南更是我國水稻種植大省，不規范的開礦采礦行為，導致尾礦砂、含礦生產廢水污染周邊耕地，導致土壤受到不可逆的嚴重污染。

3 大米鎘污染的危害

聯合國環境規劃署曾將鎘列為12種在全球范圍內均具有危害意義的物質之首，而其對人體的毒性則名列第二[10]。鎘是人體非必需微量元素，有難去除和容易通過食物鏈在人體富集累積等特性，在人體內的半衰期長達20～30年[11]。鎘一旦進入人體后危害極大，主要的靶器官是肝臟和腎臟，其與體內低分子蛋白質結合后對肝腎造成損傷；再者，鎘對人的呼吸、心血管、免疫和生殖系統，甚至胚胎發育都表現出嚴重的毒性效應；另外肺癌、前列腺癌等多種癌癥也被證明與鎘有一定的關聯[12]。20世紀60年代，日本神通川流域的人民由于長期食用鎘大米，導致了大規模的鎘中毒，癥狀是骨頭有針扎般的劇痛，這就是臭名昭著的“骨痛病”。據報道，廣西某礦區居民已出現“骨痛病”癥狀，原因同樣是長期食用鎘大米[13]。據了解，以目前的醫療水平，仍無法有效排出或解除人體內的鎘毒素。

4 大米鎘污染的修復方法

4.1 物理方法

物理方法主要有深耕翻土法、客土法、排土法等，這幾種方法基本上都是移除替換污染土壤，有調查顯示可以降低稻米中50%的鎘含量[14]，此類方法雖然效果明顯，但需耗費大量人力物力和資金，有時由于深層土壤未能被替換，會導致二次污染發生，所以仍未能大范圍推廣。

4.2 化學方法

化學法是通過施用合適的改良劑，如磷酸鹽、石化、硅酸鹽等，通過吸附、降解、分化等作用令土壤pH值等理化性質改變，從而降低鎘的生物有效性。優點是費用低、操作簡便，但未能完全阻止鎘的再次活化，只能在受污染程度不高的區域使用。

4.3 生物方法

生物方法是利用某些特定的動物、植物和微生物的代謝活動，通過吸附、降解等方式降低土壤中鎘的污染程度，具有原位性、土壤擾動小等特點，且一般不產生二次污染。主要有微生物修復、動物修復、植物修復3種方法[15]。其中微生物修復是最具使用價值的一項技術，但也有局限性。①微生物修復遺傳穩定性差、易變化，難以去除所有污染物。②微生物修復對環境有一定的要求，溫度、pH能直接影響其修復效果，在實際應用前須通過反復的驗證試驗，確保微生物順利生長，才能實現修復效果。

4.4 其他方法

水稻親本除鎘技術是袁隆平院士在2017年國家水稻新品種與新技術展示現場觀摩會上宣布的，是水稻育種上的一項突破性技術，主要通過把親本中的含鎘或者吸鎘基因“敲掉”，從根本上改造水稻，將水稻變成對鎘吸收較少的植物，從而降低大米中鎘的含量[10]。2016年，佛山市獅山區一名高二學生憑借其創新作品《土壤-水稻生態系統中鎘污染與枯草芽孢桿菌關系分析》，奪得當年I-SWEEEP國際可持續發展項目奧林匹克競賽最高榮譽獎；文章指出，枯草芽孢桿菌能有效減輕鎘污染對水稻的影響，佛山科學技術學院食品與園藝學院副院長、教授聶呈榮表示此項研究成果很有前景[16]。

5 展望

大米鎘污染得到了各界的關注，政府亦制定了相關的政策法規，并啟動土壤污染治理與修復試點示范，防治工作取得積極進展，污染防治體系正在逐步構建和形成。但由于我國起步較晚，土壤污染治理仍存在修復技術不成熟、防治資金短缺、監測水平滯后等問題?，F在應該以預防為主，保護未受污染的耕地資源，從源頭控制污染源進入土壤；在改進傳統修復技術的基礎上，繼續探索新的修復方法。加強監督管理，落實“土十條”精神，完善防治體系，早日解決鎘污染問題，堅持可持續發展原則，實現生產和生態之間的平衡。