水稻重金屬污染的研究進展 - 生態(tài)環(huán)境學報

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1、牟仁祥等：水稻重金屬污染的研究進展419水稻重金屬污染研究進展牟仁祥，陳銘學，朱智偉，應興華中國水稻研究所，農(nóng)業(yè)部稻米及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心，浙江杭州310006摘要：從水稻植株和籽實對重金屬的吸收富集規(guī)律、重金屬的分析方法、重金屬的賦存形態(tài)、受重金屬污染后水稻的生理生化效應等四個方面，介紹了水稻中重金屬污染的研究進展，并對今后控制水稻受重金屬污染的方向提了一些建議。關鍵詞：水稻；重金屬；吸收；分析方法；賦存形態(tài)；生理生化效應中圖分類號：X503.231文獻標識碼：A文章編號：1672-2175（2004）03-0417-03牟仁祥等：水稻重金屬污染的研究進展419工業(yè)“

2、三廢”的排放、城市生活產(chǎn)生的污水和垃圾的污染以及含有重金屬的農(nóng)藥、化肥的不合理使用，已使農(nóng)田土壤環(huán)境日益惡化，進而影響到我國的稻米質(zhì)量安全。因此，準確測定水稻根、莖、葉及籽實中重金屬的含量及形態(tài)，研究它們在水稻生長過程中的吸收富集規(guī)律，尋找籽實中重金屬可減少或消除的方法，為無公害稻米的生產(chǎn)技術創(chuàng)新提供科學依據(jù)和工程化基礎，具有重要的理論意義和實用價值。1水稻對重金屬的吸收富集規(guī)律在相同條件下，不同的水稻品種及同一品種的不同器官，由于外部形態(tài)及內(nèi)部結構的不同，吸收重金屬的生理生化機制各異，故其重金屬元素的累積量差異較大。蔣彬等[1]的研究發(fā)現(xiàn)，水稻籽實吸收重金屬存在基因型的差異

3、，他們將來自于全國不同地區(qū)的239份樣品種植在同一地區(qū)，發(fā)現(xiàn)各品種鉛、砷、鎘含量存在極顯著得基因型差異，并篩選出了一系列低鉛或低鎘或低砷的品種。王凱榮等[2]的研究表明雜交晚稻比常規(guī)稻對Pb、Cd的富集能力強；吳啟堂等[3]也得到類似的結果，認為高產(chǎn)品種重金屬含量高，低產(chǎn)品種重金屬含量低，由此給高產(chǎn)品種的育種提出了很大的挑戰(zhàn)。譚周镃[4]通過對8個早稻品種和10個晚稻品種累積重金屬的實驗，發(fā)現(xiàn)不同品種對重金屬吸收有顯著差異，篩選出了對重金屬較為鈍感的湘早秈19號和晚稻V46，以及對重金屬較為敏感的潭早秈1號和師大1911。研究[5]表明，重金屬在水稻植株內(nèi)的分布規(guī)律是在新陳代

4、謝旺盛的器官累積量較大，而在營養(yǎng)貯藏器官中累積量小，重金屬在水稻不同形態(tài)器官中含量順序是：根部>根莖部>主莖>穗>籽實>葉部。所以，雖說秸稈還田可以培肥改土，節(jié)水保墑，提高產(chǎn)量，但是也給土壤重金屬的污染治理帶來了困難。目前對水稻中重金屬分布的研究還不夠深入，引起根、莖、葉及籽實中重金屬含量的明顯差異的生理生化機制還有待進一步研究。水稻籽實各形態(tài)結構中重金屬的濃度分布極不均勻，胚中濃度顯著高于胚乳，皮層和穎殼中重金屬濃度也較高，但是從單位籽實中的重金屬總量分布看，胚乳中重金屬含量占絕對優(yōu)勢。不同重金屬在水稻籽實各形態(tài)結構的濃度順序也不一樣，Cd是皮層>胚>胚乳>穎殼；Cu和Pb

5、是胚>皮層>胚乳>穎殼[6]。由于重金屬在稻谷中分布不均勻，通過脫殼、磨精、拋光等加工過程除掉含重金屬較多的胚、皮層和穎殼等部位，得到的食用大米中重金屬含量相對稻谷低，查燕等[7]的研究也證實籽實中重金屬的濃度隨加工程度的升級而降低，從稻谷到精米，Pb、Cu、Cd的去除率分別是56.93%、41.00%、24.10%。研究表明，水稻籽實中重金屬主要來源于土壤[2,8]、灌溉水[9]、大氣[8]、收割、翻曬和加工設備[10]等，其中起主要作用的是土壤和灌溉水。在一定范圍內(nèi)，水稻籽實中重金屬的含量與土壤中重金屬的含量呈正相關[11]，當土壤中重金屬濃度很高時，會影響水稻根系的正常

6、生理功能，引起細胞受到損害，導致重金屬向地上部的轉(zhuǎn)移受阻。當然，不同的土壤類型，其有機質(zhì)、孔隙度、pH值、酶活性等理化性質(zhì)不同，直接影響重金屬在土壤中的遷移與固定，從而影響水稻對重金屬的吸收與富集。筆者認為，在影響水稻吸收富集微量污染元素的眾多因素中，土壤中有效態(tài)重金屬含量和土壤的氧化還原狀況是主要因素。陳懷滿等[12]對人工污染土壤、尾礦砂、污泥等三種類型的土壤的重金屬遷移規(guī)律以及水稻在這三種土壤上的重金屬富集進行了調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)富集順序是人工污染土壤>尾礦砂>污泥>尾礦砂+污泥，說明不同來源的重金屬進入土壤后對植物生長的影響不同，以人工污染土壤對水稻的影響最大。通過向土壤

7、中添加調(diào)控物質(zhì)來改變重金屬的化學活性，可以抑制水稻對重金屬的吸收。李玉紅等[13]試驗了EDTA、檸檬酸、草酸作為調(diào)控物質(zhì)對水稻吸收Pb的影響，認為檸檬酸和草酸抑制了土壤中Pb的活化，使有效態(tài)Pb含量下降，檸檬酸使水稻籽實中的Pb含量下降53%~66%，而草酸使水稻籽實中的Pb含量下降64%~72%。2籽實中重金屬的分析方法稻米中微量污染元素的檢測主要依靠先進的儀器檢測分析方法，如原子吸收光譜法（AAS）、原子熒光光譜法（AFS）、中子活化分析（NAA）、離子色譜法（IC）、微分脈沖極譜法（DPP）、原