“我買的大米生長(zhǎng)的那塊地周邊明明沒有什么工業(yè)，一檢測(cè)怎么會(huì)是鎘超標(biāo)了呢？” “是不是水稻吸鎘能力超強(qiáng)？”……又到了稻米豐收季節(jié)，稻米的安全性（重金屬安全的）、哪里能吃到“好大米”等等又成為不少朋友關(guān)心的話題。
其實(shí)這些問題不能完全怪罪于水稻。根據(jù)有關(guān)研究，在不同種類的植物對(duì)鎘的吸收累積能力劃分中，水稻本身的吸收能力并非最強(qiáng)。此外，不同品種的水稻在鎘吸收能力上，本身也有差別，總體上秈稻的鎘吸收能力和稻米鎘含量會(huì)高于粳稻。
那么好米與生態(tài)環(huán)境究竟存在哪些錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系呢？怎樣才能種出安全的好大米呢？
水稻環(huán)境容易積累重金屬
在重金屬污染點(diǎn)或污染區(qū)周邊，水稻環(huán)境比旱作環(huán)境多了一條重金屬積累途徑，比起旱作更容易積累重金屬。原因在于水稻生長(zhǎng)在水作環(huán)境中，水里含有重金屬，重金屬隨著水流進(jìn)入稻田中而積累。
根據(jù)日本學(xué)者伊藤研究，當(dāng)水體中含有0.1微克/升時(shí)，90%左右的鎘會(huì)被水稻土壤所吸附，開始積累重金屬。通常情況下一畝地種一季稻需要1500噸水，河水中的鎘濃度為0.05-0.1微克/升，如果以標(biāo)準(zhǔn)0.01毫克/升的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，每畝地每季計(jì)入的鎘可達(dá)15克，以每畝土壤150噸計(jì)算，理論上可以使得土壤鎘濃度上升至0.1毫克/公斤。
此外，水作不同于旱作，水稻生長(zhǎng)需要一個(gè)平整的田面并覆蓋水層，以形成淹水環(huán)境，由于重金屬主要吸附在土壤中極細(xì)的黏粒部分，田塊在整平和灌水過程中，極細(xì)部分形成泥漿積累于表層，導(dǎo)致整地后播種前稻田土壤表面3厘米中的重鎘含量會(huì)高于其下土層一倍或者以上，因此污染的稻田此時(shí)就對(duì)水稻的重金屬吸收埋下了“隱患”。
當(dāng)外源鎘遇到酸化的土壤
中國(guó)的農(nóng)田有數(shù)千年的耕作歷史，近千年來，先民們不斷施用塘泥、動(dòng)物性肥料、綠肥進(jìn)行輪作，雖然每年為了培肥外加的物質(zhì)不少，但在工業(yè)污染之前，這些物質(zhì)含有害重金屬極少，土壤越來越肥沃，土壤卻越來越安全。在“六五”期間調(diào)查4095個(gè)土壤點(diǎn)，中國(guó)土壤的鎘很低，僅僅0.097毫克/千克。
但隨著礦山的大量開采、化石能源的廣泛應(yīng)用、金屬冶煉工業(yè)的極速發(fā)展，而環(huán)保措施并沒有同步控制有害重金屬向環(huán)境的排放，導(dǎo)致數(shù)十年間重金屬大量進(jìn)入土壤中。
與之相應(yīng)，在這個(gè)時(shí)期，大量化肥的施用讓土壤酸化，本來重金屬進(jìn)入土壤會(huì)不斷被土壤中的黏土礦物和鐵錳氧化物等不斷固定而“老化”，但在酸性條件下，這個(gè)老化過程變慢或不存在了，重金屬的活性一直很高，這為水稻吸收鎘，以及鎘大米的形成進(jìn)一步創(chuàng)造了條件。
此外，大量化肥的施用，使得土壤因缺乏高分子有機(jī)質(zhì)而降低了吸收重金屬的能力，另一方面也導(dǎo)致了土壤的板結(jié)，根系難以向下生長(zhǎng)，根系幾乎生長(zhǎng)在土壤表層。
研究表明當(dāng)表層土中鎘濃度為5毫克/千克時(shí)，水稻籽粒中的鎘含量則為0.264毫克/千克，超過國(guó)家糧食衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(0.2毫克/千克)；表層土壤未污染時(shí)，即使當(dāng)深層土壤鎘濃度為10毫克/千克時(shí)，水稻籽粒中鎘含量也僅為0.032毫克/千克，低于國(guó)家糧食衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。
同時(shí)，由于酸雨頻發(fā)，土壤積累了大量的硫，這導(dǎo)致土壤中的重金屬有效性提高。雖然在還原條件（土壤缺氧，同時(shí)也缺乏其他帶氧化性的物質(zhì)）下，有利于通過硫化物的形式讓重金屬“失效”，但一旦土壤干旱，通常稻田只要4天，鎘就可以從硫化鎘溶出來，讓鎘在土壤的含量達(dá)到淹水前的水平，在酸化環(huán)境下有效性很高，從而導(dǎo)致鎘的快速吸收。
水稻生長(zhǎng)環(huán)境對(duì)重金屬“敏感”
水稻生長(zhǎng)于淹水環(huán)境中，土壤中的氧化還原電位可低到在-100毫伏，在這樣環(huán)境下可以讓鎘、鉛等重金屬轉(zhuǎn)化為溶解性很低的金屬硫化物而不被水稻吸收。
很多科研工作者在進(jìn)行淹水種植水稻時(shí)，都發(fā)現(xiàn)被污染的農(nóng)田在長(zhǎng)期淹水的情況下大米的鎘、鉛不容易超標(biāo)。Bingham 等在1976年研究了在淹水和落干的條件下，鎘對(duì)水稻經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的影響。在淹水的還原狀態(tài)下, 土壤中鎘含量為320毫克/千克，對(duì)水稻產(chǎn)量并沒有產(chǎn)生影響； 而在落干的氧化條件下，土壤中鎘的濃度17毫克/千克，卻會(huì)造成水稻減產(chǎn)，可見長(zhǎng)期淹水的效果。
淹水管理也因此成為日本控制大米鎘積累的重要措施，在2007年實(shí)施了近60萬(wàn)畝耕地的淹水管理，總結(jié)其效果為在不淹水情況下大米鎘含量可達(dá)0.58毫克/千克，而有效的水分管理下大米鎘含量可達(dá)0.08毫克/千克。
為了促進(jìn)長(zhǎng)期淹水下的養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和控制分蘗，在農(nóng)作上，水稻有個(gè)中干排水的過程，此外后期由于天氣因素常常缺水，土壤從還原狀態(tài)轉(zhuǎn)化為氧化態(tài)，還原環(huán)境下形成的硫化鎘等迅速溶解，本來土壤中的鋅和鐵等可以通過根系的吸收競(jìng)爭(zhēng)抑制鎘的吸收。
有研究表明，在硫化物溶解過程中，硫化鋅等的溶出慢了半拍，導(dǎo)致土壤溶液中的鎘鋅比和鎘鐵比提高，鎘被根系的吸收因變得“暢通無阻”而容易被吸收，而這個(gè)時(shí)期根系吸收的鎘容易直接進(jìn)入籽粒，從而導(dǎo)致稻米的鎘含量的快速提高。
淹水環(huán)境對(duì)鎘、鉛的控制有著很好的作用，但如果有汞、砷的污染存在時(shí)，還原環(huán)境則強(qiáng)化了水稻的砷和汞的吸收，這是因?yàn)樵谘退畻l件下，砷以亞砷酸存在，汞在還原條件下容易被還原成甲基汞，這兩類物質(zhì)變得更毒，且更容易被吸收，因此在污染的條件下，稻米就容易積累這兩個(gè)元素（甲基汞和砷）。
大米的安全性與生態(tài)環(huán)境高度相關(guān)
進(jìn)入稻米中的重金屬并不僅土壤一條途徑。有人于2008年研究了離高速公路不同距離10米、 40米、100米、 200米、 300米 和450米的大氣污染對(duì)大米中的重金屬含量的影響，并以鉛同位素為研究對(duì)象，比較曝露與不曝露于高速公路污染下兩種情形。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，葉片中的鉛、 鎘、 鋅、莖中的鋅以及谷物中的鉛和鎘在兩種曝露情形下差別很大，谷物中約46%的鉛和 41%的鎘可以歸因于葉面從大氣的吸收， 而對(duì)于鉻、鋅和銅，大氣源對(duì)籽粒中的這三個(gè)重金屬則沒有明顯的貢獻(xiàn)。可見大氣污染對(duì)稻米安全也有著顯著的影響，同時(shí)也表明生長(zhǎng)于繁忙的高速公路兩側(cè)的作物的安全性需要更多的關(guān)注。
近年來，對(duì)鎘大米的關(guān)注讓我們發(fā)現(xiàn)大米的安全性與其生態(tài)環(huán)境高度相關(guān)。數(shù)年來我們也測(cè)定到很多重金屬含量很低的大米，分析發(fā)現(xiàn)，這些大米大都產(chǎn)自環(huán)境優(yōu)美的鄉(xiāng)村中。一方面，鄉(xiāng)村的重金屬源較少，另一方面鄉(xiāng)村的有機(jī)肥在肥料施用中的比例相對(duì)較高，有機(jī)肥的安全性也較高，土壤也不易板結(jié)等等。
值得欣慰的是，在中國(guó)廣袤的國(guó)土上，依然分布眾多美麗的鄉(xiāng)村，這些鄉(xiāng)村仍在默默地為我們生產(chǎn)著安全健康營(yíng)養(yǎng)的好大米。作為以大米為主食的我們，是時(shí)候要珍惜保護(hù)這些美麗的鄉(xiāng)村鄉(xiāng)土了。作者系廣
作者系省生態(tài)環(huán)境技術(shù)研究所研究員
中國(guó)鄉(xiāng)村發(fā)現(xiàn)網(wǎng)轉(zhuǎn)自：東方早報(bào) 2016年9月20日
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