[經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)]從“土”開始 治鎘之“疾”
背景圖為位于湖南湘潭的“南方地區(qū)稻米重金屬鎘污染綜合防控技術(shù)示范基地”,該基地一期建設(shè)面積100畝,包括6大功能區(qū),目前已入駐科研團(tuán)隊(duì)14個(gè),相關(guān)企業(yè)9家。 本報(bào)記者 常 理攝 |
“民以食為天,食以土為本”,土壤是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ),同時(shí)也是人類食物生產(chǎn)的主要基地。然而,隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn),土壤污染問題日益嚴(yán)重,給人們的生活帶來了很多安全隱患。
日前,中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院舉辦了南方稻區(qū)重金屬污染綜合防控協(xié)同創(chuàng)新行動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)會(huì),介紹了行動(dòng)推進(jìn)一年多來,科學(xué)團(tuán)隊(duì)在重金屬污染防治方面取得的進(jìn)展,并揭秘了鎘大米污染的特征與遷轉(zhuǎn)規(guī)律,為土壤重金屬的綜合治理提供了重要的科學(xué)依據(jù)。
重金屬污染不容小覷
我國(guó)是水稻生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó),約有65%的人口以水稻為主食。近年來,土壤、灌溉水和農(nóng)業(yè)投入品中的重金屬污染問題已經(jīng)嚴(yán)重影響到稻米質(zhì)量安全,鎘污染尤為嚴(yán)重,直接導(dǎo)致稻米鎘超標(biāo)事件頻發(fā),嚴(yán)重影響到人體健康和社會(huì)穩(wěn)定。
從環(huán)保部2014年公布的《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》中可以清楚地看到當(dāng)前土壤污染面臨的嚴(yán)峻形勢(shì):我國(guó)土壤總的點(diǎn)位超標(biāo)率為16.1%,鎘、砷、鎳的點(diǎn)位超標(biāo)率分別達(dá)到了7.0%、1.6%、4.8%。
與“七五”時(shí)期相比,土壤中鎘的含量在全國(guó)范圍內(nèi)普遍增加,在西南地區(qū)和沿海地區(qū)增幅超過50%,在華北、東北和西部地區(qū)增加10%至40%。
“土壤污染具有隱蔽性和滯后性,往往要通過土壤樣品分析、農(nóng)作物檢測(cè),甚至人畜健康的影響研究才能確定。而且,由于重金屬難以降解,導(dǎo)致重金屬對(duì)土壤的污染基本是不可逆的。治理土壤污染的成本高、周期長(zhǎng)、難度大。”農(nóng)科院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所研究員馬義兵告訴《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》記者。
面對(duì)這一系列棘手問題,我國(guó)對(duì)土壤污染治理的力度持續(xù)加大。農(nóng)業(yè)部、財(cái)政部2014年3月批準(zhǔn)啟動(dòng)湖南長(zhǎng)株潭地區(qū)重金屬污染耕地修復(fù)及農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的試點(diǎn);2015年國(guó)務(wù)院專門批復(fù)了《農(nóng)業(yè)環(huán)境突出問題治理總體規(guī)劃(2014-2018年)》和《全國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃(2015-2030)》,都把重金屬污染防治作為重要內(nèi)容,提出了明確要求和任務(wù);不久前出臺(tái)的“土十條”明確提出,到2020年,全國(guó)土壤污染加重趨勢(shì)得到初步遏制;到2030年,全國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量穩(wěn)中向好;到本世紀(jì)中葉,土壤環(huán)境質(zhì)量全面改善。
“重金屬污染所引發(fā)的問題受到我國(guó)政府和社會(huì)各界的高度關(guān)注,特別是2013年湖南等地‘鎘大米’事件以來,重金屬污染問題更是被提到了前所未有的高度。”中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院黨組書記陳萌山認(rèn)為,實(shí)施重金屬污染綜合防控工程,將極大降低重金屬鎘被稻米吸收和富集的概率,防止外源污染對(duì)稻米生產(chǎn)的影響,同時(shí)減少農(nóng)民群眾在生產(chǎn)和消費(fèi)過程中對(duì)重金屬鎘的暴露風(fēng)險(xiǎn),為人體健康建立有效的安全保障;在保障水稻安全生產(chǎn)的同時(shí)也保障了稻米的安全消費(fèi),減少污染農(nóng)產(chǎn)品對(duì)人體健康的危害,將極大提高社會(huì)各界對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的信心,有效促進(jìn)社會(huì)穩(wěn)定。
揭秘污染主要途徑
土壤重金屬污染是由多方面因素造成的。首先,自然背景值高是一些區(qū)域和流域土壤重金屬超標(biāo)的原因,如我國(guó)西南巖溶地區(qū)成土母巖為碳酸鹽巖,在土壤形成的過程中,巖石的主要化學(xué)成分碳酸鈣發(fā)生溶解淋失,而在巖石中含量很低的砷、鎘、鉛、汞強(qiáng)烈富集,可使土壤中砷、鎘、鉛、汞等元素含量比成土母巖富集10倍至20倍之多。其次,工礦企業(yè)排放的廢氣、廢水、廢渣污染了土壤,汽車尾氣排放導(dǎo)致交通干線兩側(cè)土壤鉛、鋅等重金屬和多環(huán)芳烴污染。第三,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中,污水灌溉、化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜等農(nóng)業(yè)投入品的不合理使用和畜禽養(yǎng)殖等,導(dǎo)致耕地土壤污染。
既然環(huán)境因素嚴(yán)重影響了土壤中的重金屬含量,我們所吃的糧食又必須種在土壤里,該如何解決?
“稻米中的重金屬鎘主要是在種植過程中從土壤、灌溉水和肥料轉(zhuǎn)移而來,土壤污染不等于農(nóng)產(chǎn)品污染也不等于食品污染,可以通過科學(xué)技術(shù)手段讓土壤中的重金屬元素不被吸收,或者不被運(yùn)輸?shù)椒N子中,這樣就降低了食用風(fēng)險(xiǎn)。”中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院南方稻區(qū)重金屬污染協(xié)同創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首席科學(xué)家劉仲齊告訴《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》記者。
科學(xué)團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn),非選擇性陽(yáng)離子通道是影響大多數(shù)水稻品種鎘吸收轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)鍵通道。水稻體內(nèi)生物膜對(duì)無機(jī)離子的跨膜運(yùn)輸有被動(dòng)運(yùn)輸和主動(dòng)運(yùn)輸兩種方式。被動(dòng)運(yùn)輸?shù)碾x子通道和主動(dòng)運(yùn)輸?shù)碾x子載體都會(huì)影響鎘的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)。
并且,環(huán)境因素對(duì)于植物體內(nèi)的鎘含量產(chǎn)生了影響:早稻灌漿期降雨量大,品種的遺傳背景對(duì)稻米的鎘含量有極顯著的影響;晚稻灌漿期蒸發(fā)量大,稻米鎘超標(biāo)率更為嚴(yán)重。秋季耕層土壤中鎘的富集是導(dǎo)致晚稻鎘超標(biāo)的主要原因。隨著生長(zhǎng)期的延長(zhǎng),水稻根、莖葉及籽粒中鎘逐漸增加,即成熟期>灌漿期>拔節(jié)期。
從植物的部位來看,穗軸和旗葉是稻米鎘的直接來源;根系、葉鞘、節(jié)間等營(yíng)養(yǎng)器官是稻米Cd的間接來源。土壤中的鎘會(huì)富集在作物的根系中,但是不一定會(huì)被傳導(dǎo)至稻米之中,而大氣中的鎘通過沉降在葉片中,會(huì)顯著影響稻米中的鎘含量。
協(xié)同治理效果好
土壤重金屬治理是一件復(fù)雜而精密的工作,中國(guó)農(nóng)科院開展協(xié)同創(chuàng)新以來,共有7個(gè)研究所、11個(gè)團(tuán)隊(duì)加入到協(xié)同攻關(guān)中來,對(duì)選種、種植、加工全過程進(jìn)行綜合治理,并取得了明顯成效。
中國(guó)水稻所副所長(zhǎng)胡松培告訴《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》記者,在品種篩選上,團(tuán)隊(duì)針對(duì)200余份南方主栽品種,通過重新篩選,選出了部分鎘積累相對(duì)較低的品種。并發(fā)現(xiàn)早熟品種鎘積累普遍較低,秈稻交雜交稻糙米鎘含量普遍較高,粳稻鎘積累整體上并不比秈稻要低。
環(huán)保所研究人員發(fā)現(xiàn),海泡石和坡縷石可顯著降低酸性稻田土壤中鎘的有效態(tài)浸提含量,降幅40%至70%,可以使中輕度鎘污染稻田生長(zhǎng)的水稻糙米鎘含量降低至0.2mg/kg的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)最大限量值以下。他們制備了羧基和巰基修飾海泡石作為鈍化材料,應(yīng)用成本顯著降低,修復(fù)效應(yīng)明顯提高,具有大規(guī)模推廣的潛力。
此外,麻類對(duì)于吸附鎘有著很好的效果。據(jù)麻類所研究員王玉富介紹,水稻鎘污染農(nóng)田經(jīng)過一年苧麻種植修復(fù)后,土壤含鎘量從1.22mg/kg降到了1.12mg/kg,土壤鎘含量降低了8.19%。水稻鎘污染農(nóng)田經(jīng)過一年紅麻種植修復(fù)后,土壤含鎘量從1.28mg/kg降到了1.23mg/kg,同時(shí)紅麻干皮產(chǎn)量保持了較高水平。
稻米從收獲到餐桌,要經(jīng)歷復(fù)雜的加工過程,在這個(gè)過程中,也可以通過技術(shù)手段去除稻米中的鎘元素。從稻米的營(yíng)養(yǎng)成分構(gòu)成來看,淀粉約占70%,蛋白質(zhì)約占10%,另外還有脂肪、維生素、纖維等成分,而鎘主要是和蛋白質(zhì)結(jié)合。“我們嘗試了在加工的最初環(huán)節(jié),用食用醋酸對(duì)稻米進(jìn)行浸泡,以去除蛋白質(zhì)中的鎘元素,目前看,效果比較明顯。”農(nóng)科院加工所研究員郭莉波告訴記者。
據(jù)介紹,目前加工所正在研制一種再造米,先把稻米全部粉碎,將淀粉蛋白質(zhì)分離,然后去除掉蛋白質(zhì)中的鎘元素,然后再根據(jù)營(yíng)養(yǎng)比例將稻米粉末制成米粒形式,形成脫鎘再造米。
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