“鎘大米”的現(xiàn)狀、危害及修復(fù)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(shù)服務(wù)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(yè)中有著重要作用。隨著科技的發(fā)展，加上治理方法仍未完善，鎘污染在電鍍業(yè)、冶煉廠、礦石開采等作為副產(chǎn)物出現(xiàn)，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(jù)統(tǒng)計全球每年向環(huán)境中排放的鎘總量達(dá)到3萬t左右，其中約85%進(jìn)入土壤，從而污染水源和農(nóng)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(biāo)的問題日益嚴(yán)峻，調(diào)查顯示，市場在售大米的鎘超標(biāo)率高達(dá)10.3%[3]。

1 大米中鎘污染的來源

國內(nèi)大米中鎘的污染主要來自3方面：①工業(yè)生產(chǎn)。工業(yè)生產(chǎn)過程中排出的廢氣、廢水、廢渣。②農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。農(nóng)藥的不合理使用。③礦產(chǎn)開發(fā)。有色金屬礦產(chǎn)的開發(fā)、冶煉。據(jù)美國農(nóng)業(yè)部的研究表明，水稻是對鎘吸收最強(qiáng)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(guān)，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(dǎo)致根系細(xì)胞受損，使鎘向地上部轉(zhuǎn)移受阻[4]。結(jié)合我國土壤中鎘污染現(xiàn)狀，可以認(rèn)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(xiàn)狀

我國耕地鎘污染調(diào)查于20世紀(jì)70年代中后期開展，相關(guān)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(dá)1.33萬hm2，其中有11處污灌區(qū)土壤鎘含量達(dá)到生產(chǎn)“鎘米”的程度[5-6]。隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)亦達(dá)到了前所未有的規(guī)模，而鎘污染的問題也日益加劇。工業(yè)產(chǎn)生的“三廢”進(jìn)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(nóng)藥中也含有鎘，過量無節(jié)制地使用也導(dǎo)致土壤受到了污染。2000年農(nóng)業(yè)部環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)檢測了我國14個省會城市共2 110個樣品，檢測數(shù)據(jù)顯示，蔬菜中鎘等重金屬含量超標(biāo)率高達(dá)23.5%。2014年《全國土壤狀況調(diào)查公報》顯示，全國耕地土壤點位超標(biāo)率為19.4%，其中最為嚴(yán)重的是鎘污染，點位超標(biāo)率達(dá)7%。南方土壤污染重于北方；長三角、珠三角和東北老工業(yè)基地等區(qū)域土壤污染問題較為突出，西南、中南地區(qū)土壤重金屬超標(biāo)范圍較大；鎘污染物含量分布呈現(xiàn)從西北到東南、從東北到西南方向逐漸升高的態(tài)勢。

早在2007年，就有研究顯示市場在售大米的鎘超標(biāo)率高達(dá)10.3%[3]。2010年，雷鳴等在湖南抽取了112份大米和稻谷樣本進(jìn)行砷、鉛、鎘等重金屬含量檢測，結(jié)果顯示鎘含量超標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)，而衡陽市場大米樣本中，鎘含量最高達(dá)3.7 mg·kg-1，是國家標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)大米流向廣東，鎘大米才得到了社會的廣泛關(guān)注。據(jù)廣州市食品藥品監(jiān)督管理局《2013年第一季度廣州市餐飲環(huán)節(jié)監(jiān)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(biāo)。2014年，有關(guān)機(jī)構(gòu)對陜西漢中74份大米進(jìn)行鎘含量檢驗，不合格率達(dá)55.4%，其中最高超標(biāo)7倍[8]。2017年，第三方檢測機(jī)構(gòu)結(jié)果顯示，志愿者從江西九江港口街鎮(zhèn)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(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》3級標(biāo)準(zhǔn)1.98倍。一份尚未收割的晚稻樣品，鎘含量高達(dá)1.62 mg·kg-1，超出標(biāo)準(zhǔn)8.1倍。另外，當(dāng)?shù)貜U棄農(nóng)田土壤中，鎘超標(biāo)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(guī)范的開礦采礦行為，導(dǎo)致尾礦砂、含礦生產(chǎn)廢水污染周邊耕地，導(dǎo)致土壤受到不可逆的嚴(yán)重污染。

3 大米鎘污染的危害

聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署曾將鎘列為12種在全球范圍內(nèi)均具有危害意義的物質(zhì)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(nèi)的半衰期長達(dá)20～30年[11]。鎘一旦進(jìn)入人體后危害極大，主要的靶器官是肝臟和腎臟，其與體內(nèi)低分子蛋白質(zhì)結(jié)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(tǒng)，甚至胚胎發(fā)育都表現(xiàn)出嚴(yán)重的毒性效應(yīng)；另外肺癌、前列腺癌等多種癌癥也被證明與鎘有一定的關(guān)聯(lián)[12]。20世紀(jì)60年代，日本神通川流域的人民由于長期食用鎘大米，導(dǎo)致了大規(guī)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(jù)報道，廣西某礦區(qū)居民已出現(xiàn)“骨痛病”癥狀，原因同樣是長期食用鎘大米[13]。據(jù)了解，以目前的醫(yī)療水平，仍無法有效排出或解除人體內(nèi)的鎘毒素。

4 大米鎘污染的修復(fù)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(diào)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(dǎo)致二次污染發(fā)生，所以仍未能大范圍推廣。

4.2 化學(xué)方法

化學(xué)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(zhì)改變，從而降低鎘的生物有效性。優(yōu)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(qū)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(chǎn)生二次污染。主要有微生物修復(fù)、動物修復(fù)、植物修復(fù)3種方法[15]。其中微生物修復(fù)是最具使用價值的一項技術(shù)，但也有局限性。①微生物修復(fù)遺傳穩(wěn)定性差、易變化，難以去除所有污染物。②微生物修復(fù)對環(huán)境有一定的要求，溫度、pH能直接影響其修復(fù)效果，在實際應(yīng)用前須通過反復(fù)的驗證試驗，確保微生物順利生長，才能實現(xiàn)修復(fù)效果。

4.4 其他方法

水稻親本除鎘技術(shù)是袁隆平院士在2017年國家水稻新品種與新技術(shù)展示現(xiàn)場觀摩會上宣布的，是水稻育種上的一項突破性技術(shù)，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(qū)一名高二學(xué)生憑借其創(chuàng)新作品《土壤-水稻生態(tài)系統(tǒng)中鎘污染與枯草芽孢桿菌關(guān)系分析》，奪得當(dāng)年I-SWEEEP國際可持續(xù)發(fā)展項目奧林匹克競賽最高榮譽(yù)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(xué)技術(shù)學(xué)院食品與園藝學(xué)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(guān)注，政府亦制定了相關(guān)的政策法規(guī)，并啟動土壤污染治理與修復(fù)試點示范，防治工作取得積極進(jìn)展，污染防治體系正在逐步構(gòu)建和形成。但由于我國起步較晚，土壤污染治理仍存在修復(fù)技術(shù)不成熟、防治資金短缺、監(jiān)測水平滯后等問題?，F(xiàn)在應(yīng)該以預(yù)防為主，保護(hù)未受污染的耕地資源，從源頭控制污染源進(jìn)入土壤；在改進(jìn)傳統(tǒng)修復(fù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，繼續(xù)探索新的修復(fù)方法。加強(qiáng)監(jiān)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(xù)發(fā)展原則，實現(xiàn)生產(chǎn)和生態(tài)之間的平衡。