稻米镉污染及其消减技术研究进展
易 江1，甘平洋1，陈渠玲1，张源泉1，裴健儒2，黄天柱2，毛青秀2，陈昌勇2
【摘 要】工业三废的偷排乱放，以及肥料、农药的滥施乱用，致使我国大米重金属污染问题日益严重。从我国耕地和稻米镉污染现状、镉的吸收机制及其在水稻中的分布差异、以及稻米镉消减技术方面进行综述，阐释了稻米行业发展现状和重金属镉污染问题，为今后稻米的安全生产指明了方向。 【期刊名称】湖南农业科学 【年(卷),期】2018(000)003 【总页数】4
【关键词】镉；重金属；分布；消减；综述
重金属一般是指密度在4.5 g/cm3以上的金属，包括金（Au）、银（Ag）、铜（Cu）、铅（Pb）、砷（As）、汞（Hg）、镉（Cd）和铬（Cr）等。重金属在人体中积累达到一定量后，会造成人体慢性中毒，尤其是砷、汞、铅、镉4种重金属元素毒性较强，在体内积累超过一定限量后会造成如“水俣病”“痛痛病”等疾病，严重影响身心健康[1-2]。近年来，随着工业化的飞速发展和城市化进程的不断加快，再加上化石燃料的大量使用，我国环境问题日益凸显，土壤重金属污染问题也越来越受到社会各界的关注。受重金属污染问题的影响，我国稻米质量安全受到严重威胁，造成粮食巨大损失[3]。据估算，我国每年约有1 200万t粮食直接或间接受到重金属污染，造成经济损失高达200亿元[4]。针对重金属污染问题，相关领域专家开展了大量研究和技术攻关，付出了大量心血和努力，虽取得了一定的成效，但面对复杂的土壤环境，稻米重金属污染问
题在未来一段时间内，仍然将是专家们重点研究的课题[5]。因此，笔者综述分析了我国耕地、稻米镉污染现状、镉的吸收机制及其在水稻中的分布差异，以及稻米镉消减技术，以期为今后开展稻米重金属镉消减技术研究提供参考。
1 耕地和稻米镉污染现状
我国土壤环境污染状况不容乐观，重金属污染已逐渐成为当下环境污染最突出的问题之一。土壤环境中重金属镉污染主要是通过大气沉降、污水灌溉、废土废渣农用以及化肥农药施用等途径输入造成的。土壤中富集的镉离子通过农作物根系被吸收，造成农作物镉污染问题。水稻是一种对镉敏感的作物，稻田土壤镉含量超标极容易引起水稻籽粒镉含量超标，继而引发大米镉污染问题。近年来，从有关研究报道来看，全国各地普遍存在不同程度的镉污染问题。吴洋等[6]在广西都安县全境范围内采集126个耕地土壤样品，对其重金属含量进行测定分析和生态风险评价，结果表明，都安县耕地重金属污染严重，74.6%耕地土壤点位超标，总体上表现出“中度”生态风险，其中镉的风险贡献度高达88%。罗小玲等[7]对珠江三角洲地区工业型和种植型两类耕地土壤进行监测和评价，结果表明，该地区工业型耕地以铜超标为主，超标率达22.2%，种植型耕地以镉超标为主，超标率达16.7%。宋伟等[8]对全国范围内138个最典型地区耕地污染数据进行整理分析，推算出我国耕地近六分之一受重金属污染，镉污染概率更是高达25.20%，这与2014年发布《全国土壤污染状况调查公报》统计的耕地近五分之一受重金属污染结果十分接近[9]。2015年，我国耕地总面积为1.35亿hm2，据此估算，我国耕地受污染面积有近2 700万hm2[10]。尽管造成大米镉超标问题的原因并不完全是由土壤污染带来的，但是土壤作为作物生长的环境，其镉含量超标仍然是稻米镉超标的主要原因。2007年，潘根
兴及其团队[11]的研究发现，全国部分市售大米中约有10%的样品存在镉含量超标现象。受土壤重金属污染的影响，我国稻米重金属镉超标情况严峻。开展水稻镉吸收机制研究和水稻中镉分布规律研究，并针对吸收机理和分布规律开发相应的阻断、消减技术具有重大意义。
2 镉的吸收机制及其在水稻中的分布差异
2.1 水稻中镉的吸收机制
普遍认为，水稻主要通过根系对镉进行吸收转运，土壤中游离的镉离子可通过根系共质体途径和质外体途径抵达维管束，并向叶片和籽粒转运沉积[12-14]。共质体途径是指镉离子通过转运蛋白进入细胞内，再利用胞间连丝不断在细胞之间移动，最后进入维管束。质外体途径则是镉离子不进入细胞内，利用细胞壁间的间隙在根内移动。共质体途径吸收较慢，质外体途径吸收较快，但是质外体途径中的凯氏带会阻止镉等重金属离子进入维管束，需要特色的转运蛋白才能将重金属离子运输到维管束[15]。 2.2 水稻中镉的分布
不同品种的水稻，其各组织器官的形态、结构及化学成分不同，对镉离子的吸收积累机制也因而不同，直接影响了镉在水稻中的积累和分布。一般来说，水稻成熟期时，不同部位镉积累规律为：根系＞茎叶＞稻壳＞糙米[16]。在水稻籽粒中，镉的分布也表现出明显的差异，田阳等[17]以不同镉含量的稻谷为原料，测定了砻谷、碾米过程中不同产物的镉含量，试验结果显示出不同产物的镉含量差异明显：糠层＞颖壳＞外层胚乳＞中间层胚乳＞核心层胚乳，这与杨居容等[18]的研究结果一致。但是由于水稻籽粒结构中主要部分是胚乳，大部分营养成分也集中在胚乳中，因此胚乳中的镉含量最多，可占籽粒镉总量的
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