水稻汞污染研究進(jìn)展

劉慧，馬文，戴九蘭

（山東大學(xué)環(huán)境研究院，山東濟(jì)南250100）

水稻汞污染研究進(jìn)展

劉慧，馬文，戴九蘭*

（山東大學(xué)環(huán)境研究院，山東濟(jì)南250100）

汞是一種全球性的污染物，具有不可降解、易遷移和生物積累等特性，在一定條件下可轉(zhuǎn)化為毒性更大的甲基汞。水稻是重要的糧食作物之一，稻米對(duì)汞尤其是甲基汞有較強(qiáng)的富集能力，環(huán)境中的汞進(jìn)入水稻體內(nèi)可影響其正常生長，并通過食物鏈對(duì)人體產(chǎn)生危害。文章闡述了水稻中汞含量的現(xiàn)狀，分析了水稻中汞的來源，闡明了汞對(duì)水稻毒性的生理生化效應(yīng)，提出了降低水稻汞污染的調(diào)控措施；針對(duì)現(xiàn)階段水稻汞污染研究的不足，展望了水稻汞污染機(jī)理和調(diào)控等方面的研究趨勢(shì)。

水稻；汞；來源；生理生化毒性；調(diào)控措施

0 引言

汞（Hg）是有毒的、人體非必需的重金屬元素之一。由于生物放大作用，汞的毒性通常在食物營養(yǎng)鏈的頂端最為嚴(yán)重。日本曾發(fā)生的水俁病事件，將汞尤其是甲基汞對(duì)人體的毒害作用引起了人們的關(guān)注。工業(yè)的迅速發(fā)展使亞洲成為汞排放最多的地區(qū)，其排放量接近全球總排放量的一半，并對(duì)約1000～1500萬人的健康構(gòu)成了直接威脅。目前，汞污染問題已成為有關(guān)學(xué)者研究的熱點(diǎn)，引起了世界各地的廣泛關(guān)注。

水稻是世界上近一半人口的主食，最近研究發(fā)現(xiàn)，稻米對(duì)汞尤其是甲基汞有較強(qiáng)的富集能力，可食部分稻米中總汞含量是旱地作物的1.9倍，汞礦區(qū)稻米對(duì)甲基汞的富集能力一般高出無機(jī)汞800倍（最高可達(dá)40000倍）［1-2］。在我國西南汞礦區(qū)，當(dāng)?shù)鼐用褚缘久诪橹魇?，且水產(chǎn)品食用量較低，研究顯示該地區(qū)居民存在一定的汞暴露風(fēng)險(xiǎn)，大米攝入總汞和甲基汞的貢獻(xiàn)率分別高達(dá)42%和96%，計(jì)算得出的甲基汞暴露量超過目前的日容許攝入量，這一研究成果打破了傳統(tǒng)的食用魚類等水產(chǎn)品是人體甲基汞暴露的主要途徑的國際共識(shí)［3-4］。

有關(guān)重金屬對(duì)水稻污染的研究，大都集中在鎘、砷兩種金屬上［5-6］。雖然近年來國內(nèi)外對(duì)水稻汞含量現(xiàn)狀、汞污染來源、汞對(duì)水稻毒性的生理生化效應(yīng)和調(diào)控措施等方面開展了一些研究工作，但是關(guān)于汞對(duì)水稻污染的比較全面系統(tǒng)的研究卻鮮有報(bào)道，文章將對(duì)上述各研究領(lǐng)域取得的進(jìn)展進(jìn)行系統(tǒng)地分析和概述。

1 水稻中汞含量及來源

1.1 水稻中汞含量

水稻是重要的糧食作物，也是易吸收富集汞的農(nóng)作物之一。2000年中國總膳食汞攝入量的研究結(jié)果顯示，居民膳食中總汞攝入量的約50%來自谷類（主要為大米）［7］。研究發(fā)現(xiàn)中國稻米汞含量呈帶狀分布，受汞污染的情況由南到北和由東到西均呈現(xiàn)輕—重—輕的趨勢(shì)［8］。江西、湖北、湖南、廣東、廣西和四川等6省抽檢的1321份稻米樣品總汞含量范圍是0.8～63.4μg／kg，各省稻米平均汞含量分別為3.7、12.3、2.1、2.3、1.3、3.1μg／kg［9］。廣東、東北三省、江西、廣西、湖北、湖南、貴州、江蘇和上海等省市精米中總汞含量為0.86～47μg／kg，總平均值為9.5μg／kg，且我國稻米中總汞對(duì)居民健康風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)為1.7～12%［10］。由此可見，我國現(xiàn)階段水稻中汞含量分布是不均勻的，受汞污染較嚴(yán)重的地區(qū)，水稻中汞含量較高。

由于季節(jié)性灌溉，使稻田生態(tài)系統(tǒng)成為一種特殊的濕地生態(tài)系統(tǒng)。淹沒的濕地土壤為汞的甲基化提供了厭氧的環(huán)境以及硫酸鹽還原菌和鐵還細(xì)菌等重要的甲基化微生物［11］。所以，相比較其它農(nóng)作物，水稻具有更強(qiáng)的將無機(jī)汞轉(zhuǎn)化為甲基汞的能力。通過對(duì)南方7個(gè)省市市售稻米居民汞暴露健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究表明，稻米是居民甲基汞暴露的重要來源［12］。在低汞暴露的河南省信陽市水稻中甲基汞含量是旱地作物的12倍，汞甲基化能力是旱地作物的6.3倍［1］；高汞污染的貴州汞礦區(qū)稻米中甲基汞含量為4.85～16.85μg／kg［13］，且當(dāng)?shù)鼐用袷秤玫久讓?duì)攝入甲基汞的貢獻(xiàn)率為96%［4］。綜上研究表明，目前中國水稻存在一定程度的汞污染，尤其是在汞礦區(qū)等高汞污染的地區(qū)，且稻米對(duì)甲基汞的富集能力要高于無機(jī)汞。然而，現(xiàn)階段對(duì)分布面積最廣的低汞區(qū)稻田生態(tài)系統(tǒng)中稻米總汞和甲基汞含量及其甲基化機(jī)制國內(nèi)外研究較少，應(yīng)當(dāng)引起關(guān)注。

1.2 水稻中汞的來源

1.2.1 土壤

在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，土壤是重金屬汞在自然環(huán)境中遷移、轉(zhuǎn)化的重要場(chǎng)所，土壤汞無論其含量高低，都能持續(xù)不斷地向植物輸送，成為陸地食物鏈的汞源。土壤汞污染，會(huì)給農(nóng)產(chǎn)品帶來直接危害。貴州萬山汞礦區(qū)稻田土壤中汞含量可達(dá)790 mg／kg，其含量是國家農(nóng)田土壤汞含量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的1580倍（GB 15618—1995標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為0.5 mg／kg），水稻可食部分無機(jī)汞含量最高可達(dá)460μg／kg，甲基汞含量最高為44μg／kg，嚴(yán)重超出國家食品汞含量限值［2，14-15］。大量實(shí)地采樣結(jié)果顯示土壤中汞含量在一定范圍內(nèi)和水稻汞含量呈正相關(guān)［16-17］。對(duì)土壤投加不同濃度的HgCl2種植水稻的小區(qū)試驗(yàn)，也發(fā)現(xiàn)水稻籽實(shí)和莖葉中汞的殘留量與土壤汞處理濃度呈顯著正相關(guān)［18］。這是由于在水稻生長過程中根系會(huì)吸收土壤中的汞，在向上運(yùn)輸營養(yǎng)物質(zhì)的同時(shí)也將汞帶到水稻植株的其他部位，進(jìn)而造成汞的積累和危害。因此稻田土壤中的汞是水稻植株汞的一個(gè)重要來源，在受汞污染的土壤上種植的水稻質(zhì)量應(yīng)引起注意。

1.2.2 大氣

大氣中的汞，除了來源于火山、地?zé)峄顒?dòng)、土壤釋汞、自然水體釋汞、植物表面的蒸騰作用、森林火災(zāi)等自然來源外，人為污染也是大氣汞的一個(gè)重要來源。全球人為污染源每年向大氣排放的汞量約為1900～2200 t，其中燃煤與垃圾焚燒排放的汞量占70%，中國每年排放汞約500～600 t，約占全球汞排放總量的四分之一［19］；中國大氣汞的人為來源中有45%為有色金屬冶煉，38%來源于煤燃燒，其它17%大部分是由于電池和熒光燈的生產(chǎn)帶來的，其中廣東、貴州、湖南的大氣汞排放分別占全國大氣汞排放總量的8.3%、7.3%和6.0%［20］。大氣受到汞的污染后，對(duì)水稻汞累積的貢獻(xiàn)，主要是通過水稻葉片直接從大氣中的吸收汞［21-22］。在大氣汞含量為1652 ng／cm3的汞礦區(qū)附近，水稻葉中無機(jī)汞高達(dá)9.1 mg／kg［17］。這是因?yàn)槭芪廴镜目諝庵袣鈶B(tài)汞含量較高，可經(jīng)過水稻光合作用和蒸騰作用隨葉片氣孔開合進(jìn)入水稻植株中。另外，大氣汞在遷移轉(zhuǎn)化過程中，會(huì)通過干、濕沉降的形式進(jìn)入稻田生態(tài)系統(tǒng)。大氣干濕沉降輸入到農(nóng)田中的汞（3.54 g／hm2）大于通過灌溉輸入的汞（1.85 g／hm2）［23］，可見大氣汞沉降對(duì)土壤汞污染的貢獻(xiàn)較大，這些大氣汞沉降可能是水稻潛在的汞污染來源。沉降到稻田中的汞會(huì)通過水稻根系和葉片的吸收作用進(jìn)入水稻植株體內(nèi)，且研究表明新沉積的汞更容易被水稻富集以及轉(zhuǎn)化為甲基汞［24］。綜上表明大氣汞是水稻汞的重要來源，同時(shí)這也警示我們應(yīng)加大對(duì)水稻集中種植區(qū)大氣污染的治理。

1.2.3 污水灌溉

為了緩解水資源危機(jī)，真正實(shí)現(xiàn)污水資源化利用，20世紀(jì)60年代以來污水灌溉被廣泛應(yīng)用。由于污水中含有較高的氮、磷、鉀、鋅、鎂等營養(yǎng)元素，稻田生態(tài)系統(tǒng)越來越多地使用污水灌溉。工業(yè)污水含有一些不利于水稻生長的重金屬鹽類，所以污水灌溉常將汞元素帶入稻田，通過食物鏈帶來危害。我國污灌區(qū)遭受汞污染的稻田涉及15個(gè)省、市（自治區(qū)），生產(chǎn)的稻米中汞含量均已超過國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB 2762—2012標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為20μg／kg）［25-26］。污水灌溉對(duì)水稻的污染一方面是水稻直接吸收污灌水中的汞，水稻中的汞含量和灌溉水中的汞濃度呈顯著正相關(guān)［27］。當(dāng)灌溉水中的汞含量還未達(dá)到造成水稻生長發(fā)育的明顯外觀危害（0.37 mg／L）時(shí)，糙米中汞的含量就達(dá)到了對(duì)人體健康有危害的程度，說明污灌水中的汞在農(nóng)產(chǎn)品中的殘留危害比對(duì)產(chǎn)量的影響更為突出［28］。

另一方面，長期使用含汞污水灌溉會(huì)增加土壤的汞含量，若超過土壤自凈能力，會(huì)引起土壤汞污染，破壞微生物群落結(jié)構(gòu)，進(jìn)而污染水稻品質(zhì)［29-30］。印度加爾各答由污水灌溉的稻田土壤中汞含量高達(dá)9.65 mg／kg，超出農(nóng)田土壤汞限值的將近20倍［15，31］；沈撫污灌區(qū)土壤中汞含量超出農(nóng)田土壤汞限值4.5倍左右，生產(chǎn)的水稻汞含量超標(biāo)高達(dá)101.5倍［32］。對(duì)含汞污水灌溉的稻田進(jìn)行實(shí)地調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)水稻植株體內(nèi)汞濃度隨土壤汞含量增大而增大［33］。由此可見，污水灌溉在一定程度上會(huì)給水稻帶來汞污染危害。隨著城市工業(yè)類型的發(fā)展和變化，污水水質(zhì)也會(huì)發(fā)生變化，污水灌溉更長期的利用究竟會(huì)有什么后果是我們所缺乏的知識(shí)，應(yīng)成為今后研究的重點(diǎn)，現(xiàn)階段，我們要健全污水灌溉的標(biāo)準(zhǔn)體系，加強(qiáng)對(duì)污水灌溉技術(shù)的研究。

1.2.4 農(nóng)藥化肥

過量施用農(nóng)藥化肥雖保住了農(nóng)作物產(chǎn)量，卻污染了環(huán)境，施用含汞的農(nóng)藥（如烷基汞化合物、甲基汞、乙基汞和烷氧基烷基汞化合物等）和不合理的施用化肥，都可以導(dǎo)致土壤中汞濃度升高，進(jìn)而影響水稻品質(zhì)。研究顯示日本稻田土壤中汞殘留，部分是由于農(nóng)業(yè)殺菌劑的使用［34］；日本使用含汞農(nóng)藥的地區(qū)稻米中汞平均含量為900μg／kg［35］；長期使用含汞化合物作為保護(hù)劑的水稻種子，水稻中汞含量遠(yuǎn)超過此保護(hù)劑本身，這些都表明含汞農(nóng)藥的使用會(huì)造成農(nóng)藥中的汞在水稻中累積、殘留，影響稻米質(zhì)量安全，進(jìn)而污染食物鏈［36］。一些肥料中也含有重金屬汞，例如過磷酸鈣、三元復(fù)合肥（氮磷鉀肥）和有機(jī)—無機(jī)復(fù)合肥中平均汞含量分別為5.6、1.6和2.4 mg／kg，這些汞會(huì)隨著施肥過程進(jìn)入稻田土壤［37-38］。土壤中的汞濃度超過一定水平就會(huì)在水稻植株內(nèi)積累，致使稻米中汞含量日益增高。研究表明隨著施用磷肥量的不斷增加，水稻植株對(duì)汞的吸收與積累量顯著增加［39］。另外，有機(jī)肥中的溶解性有機(jī)質(zhì)含有大量的羧基、羥基、氨基以及羰基等官能團(tuán)，這些基團(tuán)可以與汞發(fā)生配位、絡(luò)合反應(yīng)，增大其在土壤溶液中的溶解度［40］。所以溶解性有機(jī)質(zhì)的存在能顯著地降低土壤對(duì)汞離子的吸附能力，提高汞的生物有效性，使汞更容易被水稻吸收。概括起來說，現(xiàn)代水稻生產(chǎn)中農(nóng)藥化肥的大量使用，在增加水稻產(chǎn)量的同時(shí)，也造成了土壤和稻米汞污染。農(nóng)藥帶來的污染主要是由于農(nóng)藥本身含有汞及其化合物，經(jīng)噴灑使用后帶來直接的汞積累；化肥的危害分為直接和間接，直接作用是含汞的肥料的使用，間接作用是化肥中溶解性有機(jī)物增大汞的遷移性促進(jìn)水稻植株對(duì)汞的吸收。

2 汞對(duì)水稻生理生化的影響

汞是植物的非必需元素，是對(duì)植物生長和發(fā)育毒性顯著的污染物質(zhì)。汞能夠在水稻植株各部位積累，嚴(yán)重影響其生長發(fā)育。隨著先進(jìn)的科學(xué)研究手段的應(yīng)用，有關(guān)汞對(duì)水稻生理生化影響的研究也越來越多。汞處理對(duì)水稻的影響整體呈現(xiàn)低濃度處理對(duì)水稻株高、穗重有促進(jìn)作用，對(duì)水稻分蘗影響不明顯；高濃度處理則顯著降低株高和穗重，分蘗數(shù)顯著降低［41-42］。汞對(duì)水稻毒性的生理生化效應(yīng)分為以下三個(gè)方面。

2.1 汞對(duì)水稻光合作用的影響

光合作用是水稻賴以生存的基礎(chǔ)，研究表明汞能抑制水稻葉片光合作用，從而影響水稻植株生長發(fā)育［43-45］。葉綠素含量、葉綠素a／葉綠素b比值和希爾反應(yīng)活力是水稻光合作用重要指標(biāo)。葉綠素含量以及葉綠素a／葉綠素b的比值是衡量葉片衰老的重要指標(biāo)，也是影響植物光合作用重要因素。用濃度為2.0 mmol／L HgCl2處理水稻幼苗5 d后葉綠素含量下降了53.6%，這說明汞離子對(duì)水稻幼苗葉綠素有較強(qiáng)的破壞作用［44］。希爾反應(yīng)是光合作用最本質(zhì)的部分，其反應(yīng)活力大小是葉片光合強(qiáng)度高低的一個(gè)重要指示。有研究指出盡管在低汞條件處理下，葉綠素含量以及葉綠素a／葉綠素b的比值會(huì)增加，但希爾反應(yīng)活力低于空白對(duì)照組，并且隨著汞處理濃度的增加而降低，這說明汞能抑制參與光合作用的酶活性［45］。此外，光系統(tǒng)是一個(gè)完整的、有許多色素和蛋白質(zhì)組成的獨(dú)立結(jié)構(gòu)，具有對(duì)光吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換的作用，分為光系統(tǒng)I（PSI）和光系統(tǒng)II（PSII），與電子傳遞體組成光合作用重要的電子傳遞鏈。研究表明汞對(duì)光合作用電子傳遞鏈有明顯的抑制作用，能在不同位點(diǎn)阻斷電子流動(dòng)，從而影響光合作用，并且汞離子對(duì)PSII的抑制作用較PSI大［43］。綜上可知，汞脅迫下會(huì)影響水稻光合作用中葉綠素含量、葉綠素a／葉綠素b的比值、參與光合作用的酶活性以及阻礙光合作用電子傳遞。

2.2 汞對(duì)水稻植株抗氧化酶和活性基團(tuán)的影響

水稻植株在重金屬元素汞的脅迫下會(huì)產(chǎn)生次級(jí)脅迫，直接或間接地產(chǎn)生過量的活性氧（ROS）自由基，對(duì)細(xì)胞膜系統(tǒng)和蛋白質(zhì)等大分子具有強(qiáng)烈的刺激作用。同時(shí)，水稻體內(nèi)存在的抗氧化酶—過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）是ROS自由基清除系統(tǒng)中重要的酶。汞離子能取代抗氧化酶中的必需元素而導(dǎo)致生物大分子構(gòu)象的改變，造成酶活性失調(diào)，從而干擾細(xì)胞的正常代謝過程。用濃度為0.25 mmol／L的HgCl2處理水稻幼苗根部能使CAT活性比對(duì)照組下降80.5%，POD活性上升3.2%，SOD活性下降54.6%，擾亂水稻體內(nèi)酶的活性和表達(dá)，阻礙水稻根系正常發(fā)育［46］。另外汞離子具有高度的親電子性，與水稻體內(nèi)電子供體的基團(tuán)如羰基、羧基、羥基、氨基和磷?；染泻軓?qiáng)的結(jié)合力，導(dǎo)致水稻植株體內(nèi)基團(tuán)和酶活性下降，尤其是汞與巰基基團(tuán)的結(jié)合會(huì)擾亂任何未受保護(hù)的蛋白質(zhì)的正常功能，是汞的毒性機(jī)制核心［47］。

2.3 汞對(duì)水稻蛋白質(zhì)磷酸化的影響

蛋白質(zhì)磷酸化是生物體內(nèi)存在的一種普遍的調(diào)節(jié)方式，與鈣濃度密切相關(guān)，在調(diào)節(jié)和控制蛋白質(zhì)活力和功能過程中占有極其重要的地位。汞作為極毒的重金屬元素能夠抑制磷酸化蛋白的表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，短期汞離子處理（4～8 h、0.1 mmol／L）可刺激水稻葉片細(xì)胞膜和根細(xì)胞膜上鈣離子通道短暫開放，葉片細(xì)胞中蛋白質(zhì)磷酸化作用得到提高，但根細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)磷酸化受到抑制；當(dāng)汞離子處理時(shí)間超過12 h后，葉片細(xì)胞中蛋白質(zhì)磷酸化也開始受到抑制［48］。由此可見，汞脅迫對(duì)水稻根系和葉片細(xì)胞蛋白質(zhì)磷酸化的影響是由于汞抑制了磷酸化蛋白質(zhì)本身的表達(dá)。

另外，特殊的稻田生態(tài)系統(tǒng)能使無機(jī)汞在微生物的作用下轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的甲基汞而產(chǎn)生危害［2］。研究顯示水稻中甲基汞含量要高出臨近旱地作物（玉米、蔬菜類）中甲基汞含量10～100倍［49］。但是有關(guān)甲基汞的研究大都集中在它的生物放大和生物富集等方面，而對(duì)水稻毒性的機(jī)理，目前還不明確。

3 稻田生態(tài)系統(tǒng)中汞污染調(diào)控措施

3.1 低積累水稻品種的篩選

研究水稻低吸收汞的遺傳機(jī)制及基因定位，并通過基因工程技術(shù)，培育出抗性強(qiáng)、產(chǎn)量高的水稻品種，以保證汞污染條件下和低汞暴露地區(qū)的水稻安全生產(chǎn)，已成為目前研究減少水稻汞污染的熱點(diǎn)與發(fā)展方向。大量研究顯示，不同水稻品種間的總汞含量有顯著差異（見表1），且水稻對(duì)汞的吸收具有基因型穩(wěn)定性，這表明可通過篩選低積累汞基因型來達(dá)到減少水稻對(duì)汞積累的目的［50-52］。余有見等通過對(duì)8個(gè)基因型水稻對(duì)汞耐性的比較發(fā)現(xiàn)，9311的耐汞性最強(qiáng)，其次為IR64，Azucena耐汞性最弱［53］；李冰在稻田土壤汞嚴(yán)重超標(biāo)的情況下（44.3 mg／kg），篩選出稻米總汞含量在國家食品安全標(biāo)準(zhǔn)以下的水稻基因型［54］；在貴州省萬山種植低汞積累水稻品種將減少當(dāng)?shù)鼐用窦谆┞陡哌_(dá)69%［51］。可見，篩選低汞積累型水稻品種，可以作為良好的低汞積累基因型在汞污染的土壤上生產(chǎn)［55］。然而，目前對(duì)水稻耐汞毒害和積累的機(jī)制所知甚少，因此，有關(guān)水稻低汞積累的機(jī)理以及控制基因等方面還需要進(jìn)一步深入研究。

表1 水稻耐汞品種（總汞）

3.2 噴施含硒肥料

元素之間的相互作用是指元素在土壤中或植物中產(chǎn)生相互的影響，也就是說，兩種元素之間能夠產(chǎn)生的促進(jìn)或拮抗作用。硒（Se）是一種重要的微量元素，在土壤和植物體內(nèi)可以和汞產(chǎn)生拮抗作用，緩解重金屬汞的毒性。最近有研究指出硒在限制水稻植株中汞的生物有效性和生物積累起到了重要的作用［56-57］。這是由于汞和硒在植物根系周圍產(chǎn)生了HgSe這種極難溶解的物質(zhì)（溶度積Ksp＝10-58），抑制了水稻對(duì)汞的吸附［58］。方勇等噴施濃度為75和 100 g／hm2的硒肥，可顯著降低了稻米中汞含量（P＜0.05）［59］。由此可見，在稻田中合理施用含硒肥料對(duì)提高水稻質(zhì)量、保證食品安全和進(jìn)一步探索提高我國汞污染區(qū)稻米質(zhì)量具有重要意義。另外，在實(shí)際應(yīng)用之前，必須充分認(rèn)識(shí)到過量硒的添加同樣可能對(duì)水稻造成硒-汞復(fù)合污染的新問題。

3.3 調(diào)節(jié)土壤pH

土壤pH不僅影響汞在土壤溶液中的形態(tài)，而且通過影響土壤顆粒表面交換性能而影響汞的生物有效性。土壤通常是電負(fù)性的，在土壤低pH值條件下，較高的氫離子會(huì)和汞離子競(jìng)爭(zhēng)吸附活性位點(diǎn)或者有限地吸附在土壤固體表面，此時(shí)汞離子會(huì)被釋放出，增加汞的遷移性，導(dǎo)致更多的汞被水稻植株吸收；相反在較高土壤pH環(huán)境中，土壤對(duì)汞離子的吸附作用增加，抑制汞的生物有效性，因而降低汞對(duì)水稻的危害。把土壤pH由3提高至5，土壤對(duì)汞離子最大吸附量將從56%提高到98%［60］。在汞污染的土壤修復(fù)方面常用于調(diào)節(jié)土壤pH的改良劑是石灰石，其在抑制土壤可溶性汞方面起到重要的作用［61］。施用石灰石除了增加土壤pH，鈣離子也能與汞離子爭(zhēng)奪植物根表面的代換位置，使植株吸收汞明顯減少［62］。因此，提高土壤pH，能夠有效減少水稻植株對(duì)土壤汞的吸附，但是土壤太酸或太堿卻不利于水稻的正常生長，所以探討既可以顯著降低土壤汞有效性，又有利于水稻生長的pH條件應(yīng)該成為今后研究的重點(diǎn)。

3.4 提高土壤有機(jī)質(zhì)含量

土壤有機(jī)質(zhì)不僅對(duì)土壤肥力有重要影響，而且對(duì)土壤中重金屬污染物的化學(xué)行為有不可忽視的影響。有機(jī)質(zhì)可以改變汞在土壤中的形態(tài)，絡(luò)合汞離子生成難溶的絡(luò)合物，降低汞在土壤中的遷移性［63］。在一定的土壤條件和時(shí)間限制下，土壤有機(jī)質(zhì)每增加1%，汞的固定率可提高30%，同時(shí)還能改變土壤汞的形態(tài)分布［64］。劉文拔等研究指出施用有機(jī)肥能夠降低土壤有效態(tài)汞高達(dá)54.10%［65］。因此，在富含有機(jī)質(zhì)的土壤中存在明顯汞的富集現(xiàn)象，增施有機(jī)肥等有機(jī)質(zhì)含量較高的肥料能減少水稻對(duì)汞的吸收。然而有機(jī)肥大量施用，會(huì)使土壤中溶解性有機(jī)質(zhì)也增加，從而提高汞的生物有效性，所以施加有機(jī)肥減少水稻汞污染的合理用量應(yīng)當(dāng)成為今后稻田施肥的研究重點(diǎn)。

4 展望

綜上所述，目前關(guān)于水稻汞含量的現(xiàn)狀研究大都集中在汞污染較嚴(yán)重的汞礦區(qū)，對(duì)低汞區(qū)稻米汞含量及其甲基化機(jī)制國內(nèi)外研究較少；有關(guān)水稻汞污染來源中大氣干濕沉降來源的關(guān)注度還不夠；針對(duì)甲基汞對(duì)水稻生理生化的影響研究著重點(diǎn)都放在其生物放大方面，對(duì)機(jī)理方面的研究卻鮮有報(bào)道；并且，水稻汞污染的控制措施都有一定的局限性。因此，針對(duì)現(xiàn)階段研究的欠缺和不足，今后的研究重點(diǎn)應(yīng)放在低汞污染區(qū)水稻汞污染研究、大氣汞干濕沉降對(duì)水稻生長帶來的影響、甲基汞對(duì)水稻生理生化效應(yīng)的機(jī)理研究以及尋找更加有效的調(diào)控水稻汞污染方法等方面。

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（學(xué)科責(zé)編：吳芹）

Research progress ofmercury pollution on rice

Liu Hui，Ma Wen，Dai Jiulan*

（Environment Research Institute，Shandong University，Jinan 250100，China）

Mercury（Hg）is a global pollutant，and it is non-degradable，easy to migrate and bioaccumulate in environment.Mercury may be methylated into extremely toxic methyl mercury（MeHg）in certain condition.Rice is one of the most important crops，however，it also had strong ability of enrichment mercury，especially methyl mercury.Moreover，mercury in environment can enter into the rice plant and affect its normal growth，then cause hazard to human body through food chain.In this review，we expounded the present situation ofmercury concentration in rice，summed up the sources of Hg in rice，summarized the physiological and biochemical toxicity of Hg to rice，and finally，put forward the available measures which could reduce mercury pollution to rice.Aiming at the shortcomings of the present studies，future researches about the mechanism and controlling methods ofmercury contamination in rice were discussed.

rice；mercury；sources；physiological and biochemical toxicity；controllingmeasures

X56

A

1673-7644（2015）02-0170-07

2014-10-20

中國科學(xué)院土壤環(huán)境與污染修復(fù)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目（2012005）；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41201318）；山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（ZR2013CM042）；山東省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（2012G0021706）

劉慧（1988-），女，在讀碩士，主要從事環(huán)境生態(tài)學(xué)等方面的研究.E-mail：liuhuilove1023＠126.com

*：戴九蘭（1975-），女，副教授，博士，主要從事環(huán)境生態(tài)學(xué)等方面的研究.E-mail：daijiulan＠sdu.edu.cn