糧食作物重金屬超標問題

近年來，我國重金屬污染事件頻發(fā)，“鎘米”“鎘麥”等事件的曝光，引起了全社會對水稻、小麥等主要糧食作物重金屬超標問題的廣泛關(guān)注。據(jù)報道，全國每年僅因重金屬污染而減產(chǎn)的糧食達?1?000?多萬噸，被重金屬污染的糧食也多達?1?200?萬噸，合計損失至少?200?億元人民幣。

水稻是我國種植面積最大、單產(chǎn)最高的糧食作物，也是對重金屬吸收最強的大宗谷類作物。鎘作為對人體危害性最強的重金屬元素之一，加上多數(shù)稻米對鎘具有超富集能力，使其成為影響稻米質(zhì)量安全的重要限制性因素。農(nóng)業(yè)部稻米及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心對我國部分地區(qū)稻米質(zhì)量安全普查結(jié)果表明，約有?10%?的稻米中?Cd?含量超過《食品中鎘限量衛(wèi)生標準》（GB15201294）限定標準值?0.2?mg/kg；我們通過對長江中下游某縣級市農(nóng)田土壤-水稻系統(tǒng)中重金屬近?10?年來的定位監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)?2006、2011?和?2016?年采集的稻米中?Cd?的點位超標率分別為?9.3%、22.2%?和?20.7%，10?年間稻米?Cd?超標率顯著增加。除鎘污染外，稻米中重金屬?Pb、Hg?和?As?元素含量超標現(xiàn)象也時有發(fā)生。

近年來，有關(guān)我國小麥重金屬超標的報道也逐漸增多，陸美斌等在中國黃淮海平原和長江中下游平原兩大優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)的?8?個省（市）采集的?393?份小麥籽粒中?Cd?的超標率分別為?0.7%?和?9.0%；陳京都等發(fā)現(xiàn)江蘇省某典型區(qū)農(nóng)田小麥籽粒中?Pb、鉻（Cr）、Hg、Ni?和?As?樣品超標率分別為?100%、58.97%、33.33%、10.26%?和?2.56%，而Cu、Zn?和?Cd?未超標；強承魁等發(fā)現(xiàn)高速公路兩側(cè)、污灌區(qū)以及污泥施用區(qū)等農(nóng)田土壤種植小麥中部分重金屬元素超標較嚴重。

目前，有關(guān)粗糧類、豆類、木薯、番薯和馬鈴薯等糧食作物中重金屬污染多見于實驗室和小區(qū)研究。區(qū)域尺度下針對這些糧食作物重金屬超標狀況報道較少，有待開展進一步的研究。

土壤與糧食作物重金屬之間的關(guān)系

農(nóng)田土壤生態(tài)系統(tǒng)中，土壤重金屬的積累與糧食作物吸收之間的關(guān)系復(fù)雜多樣。具體而言，糧食作物中重金屬含量受產(chǎn)地環(huán)境重金屬污染水平、土壤性質(zhì)、氣候、作物品種和種植管理水平等諸多因素影響。目前，大多數(shù)相關(guān)研究局限在盆栽試驗或田間小區(qū)尺度，控制條件與大田實際產(chǎn)地環(huán)境和生產(chǎn)操作存在較大的差異。由于缺乏大數(shù)據(jù)量以及多變量的監(jiān)測與分析，難以對全國土壤污染狀況調(diào)查結(jié)果與糧食作物重金屬超標之間進行統(tǒng)計學(xué)上的相關(guān)性分析，尤其是二者的空間對應(yīng)定量關(guān)系尚不清楚。土壤污染評價結(jié)果與糧食作物污染評價結(jié)果可能一致，也可能存在土壤重金屬超標而對應(yīng)作物中重金屬不超標，或者土壤重金屬不超標而生長的作物中重金屬超標的現(xiàn)象。而當前，學(xué)界對土壤污染問題關(guān)注較多，但對土壤-糧食作物系統(tǒng)重金屬污染及二者之間的定量化關(guān)系研究相對較少。

我們前期對長江中下游某縣級市稻米及其對應(yīng)土壤中的重金屬分析發(fā)現(xiàn)，稻米?Cd?與土壤總?Cd?含量呈顯著正相關(guān)。而對另一地點土壤及早稻（中早39）中重金屬調(diào)查結(jié)果則顯示，土壤As不超標，但對應(yīng)的稻米中As超標率達18.9%，統(tǒng)計結(jié)果分析表明稻米?As?含量與土壤中?As?的總量和有效態(tài)含量相關(guān)性均不顯著。

因此，需要明晰土壤重金屬形態(tài)與糧食作物吸收的耦合機理，厘清影響不同糧食作物對重金屬吸收的土壤關(guān)鍵因子以及驅(qū)動機制，并在此基礎(chǔ)上研發(fā)農(nóng)田土壤重金屬污染防控技術(shù)，為我國重金屬污染農(nóng)田土壤的安全利用提供決策支撐。