童潛明

（湖南省地質(zhì)研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410007）

一 鎘對(duì)人體的有害性

鎘在地殼中的平均含量是0.2mg/kg，目前在自然界只發(fā)現(xiàn)硫鎘礦（CdS）、菱鎘礦（CdCO3）、方鎘礦（CdO）和硒鎘礦（CdSe）等4種獨(dú)立鎘礦物，鎘的絕大多數(shù)以分散狀存在于其它礦物和巖石中，其中以閃鋅礦中最多，可為閃鋅礦重量的0.1%～0.5%。在地表風(fēng)化條件下，巖石礦物中的鎘易被氧化生成硫酸鎘（CdSO4）而溶解于水體中，又因鎘有強(qiáng)主極化能力，故能被土壤的膠體溶液強(qiáng)烈吸附。因此雖然鎘十分分散和稀少，但在水體和土壤中分布卻很廣泛，并且常為農(nóng)作物吸收。農(nóng)作物中的鎘對(duì)人體健康是一個(gè)有害元素，即使是少量的鎘持續(xù)進(jìn)入人體可因長(zhǎng)期對(duì)組織器官造成損傷，使腎、肝、肺、骨骼、生殖系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、胃腸系統(tǒng)和胰臟系統(tǒng)病變，特別容易因?qū)趋赖钠茐亩霈F(xiàn)以骨痛、骨折為癥狀的“痛痛病”。不過人體鎘慢性中毒病癥的隱伏期比較長(zhǎng)，如“痛痛病”據(jù)日本的研究就長(zhǎng)達(dá)15～20年才有癥狀顯示，一旦顯示就難以醫(yī)治，因?yàn)殒k在人體內(nèi)的生物半衰期，即排除50%的蓄積量時(shí)間長(zhǎng)達(dá)20～40年，所以早在1972年，世界衛(wèi)生組織在關(guān)于食品污染的毒性報(bào)告中指出鎘是僅次于黃曲霉素和砷的有毒物質(zhì)；1984年聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署提出的具有全球意義的12種危害物質(zhì)中鎘被列為首位，相對(duì)于人體的毒害而言，僅次于汞而居第二位[1]。

農(nóng)作物的鎘含量多少才對(duì)人體有害，以稻米為例，有關(guān)研究披露：益陽市安化某鈾礦區(qū)40hm2農(nóng)田耕層土壤鎘含量平均10.67mg/kg，稻米含鎘，早稻米平均1.13mg/kg，晚稻米平均2.05mg/kg。人群中有高血壓、“痛痛病”流行[2]。株洲市清水塘地區(qū)16km2內(nèi)抽采樣，鎘含量均值稻田土0.87mg/kg，稻谷均值1.46mg/kg[3]。據(jù)湖南國(guó)土規(guī)劃院張建新教授查閱的1965～2005年7萬人的健康記錄資料，骨痛、骨癌發(fā)病率上升，血鎘、尿鎘是正常人的2～5倍。醴陵市賀家橋礦區(qū)23km2重污染區(qū)，稻土鎘含量均值4.53mg/kg，晚稻米鎘含量2.24mg/kg，以腰痛、駝背為癥狀的患病率為20%左右，而無污染的鄰村只有2%左右[4]。瀏陽市七寶山礦區(qū)的寶山河沿河長(zhǎng)10.5km、寬200m范圍內(nèi)稻土鎘含量均值6.01mg/kg，稻米鎘含量均值1.16mg/kg，出現(xiàn)了以骨痛為特征的“痛痛病”，如鐵山村紅橋組患腰腿痛村民超過20%[5]。按以上4例，稻田土壤鎘含量大于0.87mg/kg，稻米鎘含量大于1.13mg/kg，只有人們長(zhǎng)期食用，通過食物鏈人才會(huì)發(fā)生鎘中毒病癥。

二 洞庭湖區(qū)土壤和稻米的鎘含量及對(duì)人體健康的影響

通過對(duì)洞庭湖區(qū)3.96萬km2淺層土壤4.36萬個(gè)樣品和深層土壤0.97萬個(gè)樣品的鎘含量分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：淺層土壤中鎘含量為0.032～51.20mg/kg，剃出離群值后的均值為0.36mg/kg；深層土壤中鎘含量為0.020～12.26mg/kg，剃出離群值后的均值為0.14mg/kg。淺層土壤是深層土壤的2.57倍①[6]。

稻谷籽實(shí)鎘含量范圍早稻為0.27～0.07mg/kg，均值為0.06mg/kg；晚稻為0.76～0.07mg/kg，均值為0.16mg/kg①[6]。

防疫衛(wèi)生部門提供的統(tǒng)計(jì)資料顯示，腰腿等骨痛病發(fā)病率只有0.925%，這完全在一般疾病正常范圍之內(nèi)，故鎘對(duì)人體健康不存在影響①。

三 關(guān)于稻米鎘的四個(gè)問題

（一）鎘的土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和稻米食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)問題

我國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是鎘含量小于0.3～0.5mg/kg，稻米食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)是鎘含量小于0.2mg/kg；國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn)是前者小于1～5mg/kg，后者小于0.4mg/kg。為什么我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)要比國(guó)外大為嚴(yán)格呢？因?yàn)榇竺资俏覈?guó)的主要食品，但是曾深受鎘污染之苦，同樣是主要食品的大米其鎘含量標(biāo)準(zhǔn)在日本和我國(guó)臺(tái)灣也是小于0.4mg/kg，其中日本還是在2009年11月10日厚生勞動(dòng)省公布了《關(guān)于修改食品中鎘的殘留標(biāo)準(zhǔn)》，才將鎘殘留標(biāo)準(zhǔn)小于1mg/kg改為小于0.4mg/kg。如果考慮到蔬菜對(duì)全世界的人都是主要食品，那么我國(guó)和國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該一致，但我囯標(biāo)準(zhǔn)是小于0.05mg/kg，國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)則是小于0.2mg/kg，相差如此懸殊又如何解釋？這些標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)生態(tài)環(huán)境效應(yīng)法則，即是說由污染源到土壤到農(nóng)作物通過食物鏈?zhǔn)欠裼绊懭梭w健康而制定。從前已述及的湖南4例鎘影響人體健康的資料可以看出，稻米鎘含量至少超過1.13mg/kg且長(zhǎng)期食用才會(huì)影響人體健康。洞庭湖區(qū)晚稻米鎘含量有41.67%超標(biāo)，長(zhǎng)期食用并不影響人體健康①。因此我國(guó)稻米食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)鎘含量小于0.2mg/kg大可質(zhì)疑。筆者于2006年在洞庭湖生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查研究中就提出，雖然認(rèn)同者不少，但苦于是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，改動(dòng)談何容易。不過實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，因而國(guó)內(nèi)有學(xué)者已經(jīng)對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)提出了不同意見，例如中國(guó)農(nóng)科院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所的一項(xiàng)研究認(rèn)為，稻谷產(chǎn)地土壤中重金屬鎘的健康風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)值應(yīng)是小于2.3mg/kg[7]，明顯比現(xiàn)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)小于0.3～0.5mg/kg要求低，而為國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)小于1～5mg/kg的中值。據(jù)此稻米的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)鎘含量也應(yīng)可以降低，如果我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際接軌，即使是降低到與國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)一致，湖南的稻米特別是洞庭湖區(qū)的稻米超標(biāo)率就很低了，這就不但從實(shí)際，也從標(biāo)準(zhǔn)都認(rèn)可現(xiàn)在洞庭湖區(qū)稻米是安全的。

（二）施用磷肥的農(nóng)田土壤鎘面源污染問題

磷肥來自磷礦，自然界磷礦有巖漿和沉積成因兩種，全球磷礦石含鎘巖漿成因平均1.5mg/kg，沉積成因平均20.6mg/kg，而全球生產(chǎn)磷肥88%是沉積成因礦石，在生產(chǎn)過程中約有80%的鎘保留在磷肥中。因此磷肥中就含有一定量的鎘，如磷二銨含鎘10～100mg/kg，其中美國(guó)最高，其次是摩洛哥[8]，我國(guó)磷肥含鎘平均15.3mg/kg。

據(jù)西方國(guó)家估計(jì)，人類活動(dòng)對(duì)土壤鎘的貢獻(xiàn)中，磷肥占54%～58%，大氣降塵占39%～41%，灌溉水（污泥）占2%～5%。其中磷肥貢獻(xiàn)最大，由施磷肥帶入土壤中的鎘全球每年就有約66萬kg[9]。據(jù)報(bào)道，澳大利亞新南威爾士由于長(zhǎng)期施用磷肥（年約450kg/hm2），農(nóng)田土壤鎘上升了10倍以上；四川白繕泥耕作土壤連續(xù)施過磷酸鈣（含鎘0.51～1.59mg/kg）15 年（1125kg/hm2·a），土壤鎘含量上升了25%，由 0.0525mg/kg增加到0.0694mg/kg[10]。

隨施磷肥進(jìn)入土壤的鎘基本上殘存于土壤淺層，美國(guó)加利福尼亞洲Citrus農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)站對(duì)長(zhǎng)期施用磷肥的土壤中鎘的累積性進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明鎘含量隨土層加深而迅速下降，淺層土中鎘含量是30cm以下的深層土的14倍[11]。土壤淺層土鎘含量顯著高于深層土在我省近年來進(jìn)行的土壤鎘測(cè)定表現(xiàn)很突出：如近年來在有關(guān)研究中所采農(nóng)田土壤分析鎘含量結(jié)果都表明淺層土壤高于深層土壤一倍至數(shù)倍（見表1、表2），其中株樹橋水庫上游是完全無任何工業(yè)污染的凈土，而淺層土壤中的鎘含量平均為深層土壤中的3倍，且竟有一個(gè)樣品超過我國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)的稻米也超過我國(guó)食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；前已述及的洞庭湖區(qū)淺層土壤中的鎘含量是深層土壤中的2.57倍。因此施用磷肥是農(nóng)田土壤鎘的主要面源污染源是有依據(jù)的，而且從對(duì)消除鎘污染的治理中也可得到證明。

表1 長(zhǎng)沙縣靖港隆平高科農(nóng)業(yè)合作社土壤鎘含量（mg/kg）

表2 瀏陽市小溪河（株樹橋水庫上游）流域土壤及稻米鎘含量（mg/kg）

眾所周知，歐洲萊茵河在1950～1970年代遭受了嚴(yán)重的污染，1980年代全面治理，河水變清，空氣潔凈是其顯著標(biāo)志，治理后的萊茵河已成為世界環(huán)境保護(hù)的楷模。即使如此，但它的農(nóng)田土壤鎘污染并未徹底解決，據(jù)普林斯頓大學(xué)和國(guó)際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所一項(xiàng)研究披露：1970年降塵和灌溉水向農(nóng)田土壤排放鎘為349噸，通過治理后的1988年只有46噸，降塵和灌溉水的鎘減少了97%。如果土壤中的鎘只來源于降塵和灌溉水，農(nóng)田土壤的鎘也應(yīng)減少97%。但是農(nóng)業(yè)土壤的鎘1970年是100噸，治理后1988年還有43噸，1988年比1970年只少了57%，多出的40%的鎘來自那里，認(rèn)為是“施用磷肥使土壤鎘每年增加達(dá)36噸”[12]。這就是說，萊茵河流域大氣降塵和灌溉水中的鎘污染已經(jīng)解決，可施用磷肥的鎘污染并沒有解決，仍然有較多的鎘在土壤中累積。

為了解決鎘在土壤中的累積，按國(guó)內(nèi)外有關(guān)研究有兩種辦法：一是限制磷肥中的鎘含量，如歐盟專家2002年建議逐年減少磷肥的鎘含量，要求到2006 年為 60mg/kgP2O5，2010 年為 40mg/kgP2O5，2015年為20mg/kgP2O5[13]。二是為達(dá)到降鎘目的，除了選用低鎘磷礦石外，就是在生產(chǎn)中增加除鎘工藝，這樣就增加了磷肥成本，據(jù)推算，磷肥價(jià)格將提高5%～10%[13]，也有推算僅提高0.38%～1.51%[14]。

（三）土壤pH值與鎘生物活性問題

土壤pH值是影響鎘生物活性的重要因素，即使土壤鎘含量不增加，pH值下降，也會(huì)造成鎘的活化遷移而危及生態(tài)系統(tǒng)安全。按世界衛(wèi)生組織（WHO）推薦的人攝入鎘的極限400～500微克/周，以歐洲萊茵河1990年為例，同一鎘水平下，當(dāng)土壤pH為6時(shí)，鎘的生物活性降低，人體攝鎘量為238微克/周，大大低于WHO的極限；可是當(dāng)pH值下降半個(gè)單位為5.5時(shí)，鎘的生物活性大為提高，人體攝鎘量達(dá)524微克/周，超過了 WHO的極限[12，14]。

土壤pH值低的酸性環(huán)境里，在一定的時(shí)間內(nèi)鎘活化遷移土壤鎘減少，減少的鎘通過食物鏈將危害人體，目前的洞庭湖區(qū)就在按這種趨勢(shì)變化。洞庭湖區(qū)是我國(guó)酸雨和土壤酸化最嚴(yán)重地區(qū)之一，對(duì)3.96萬km2土壤采樣分析pH值，發(fā)現(xiàn)淺層土壤為5.76，深層土壤為6.75，表明鎘在淺層土壤中的生物活性很強(qiáng)[15]。

（四）稻谷品種與鎘富集問題

植物的生物學(xué)特性不同，生長(zhǎng)時(shí)富集的元素含量差異很大。以鎘為例，如上海市郊的蔬菜按對(duì)鎘的富集程度分為三類：低富集類，富集系數(shù)小于1.5%，有黃瓜、豇豆、花椰菜、冬瓜等；中富集類，富集系數(shù)小于4.5%，有萵苣、馬鈴薯、蘿卜、蔥、洋蔥和蕃茄等[16]；高富集類，富集系數(shù)大于4.5%，有菠菜、青菜、芹菜、小白菜等。洞庭湖濕地有一種野生優(yōu)勢(shì)植物叫萎蒿，它與野芹菜、蘆筍和蓼米被譽(yù)為洞庭湖“四珍”，是深受人們青睞的野生綠色蔬菜，但現(xiàn)已研究得出，萎蒿是一種強(qiáng)富鎘植物，可食部分鎘含量平均值為38.75mg/kg，是食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)0.05mg/kg的775倍，最高可達(dá)1 283倍，研究者認(rèn)為不能食用，但卻是一種前景廣闊的重金屬鎘污染修復(fù)植物[17]。

水稻是大宗谷類作物中的一種強(qiáng)富集鎘的農(nóng)作物，且按水稻品種差異性很大，一般是秈型稻大于粳型稻，超級(jí)雜交稻大于雜交稻大于常規(guī)稻，對(duì)此農(nóng)業(yè)科學(xué)家在這方面有很多研究成果：中科院長(zhǎng)沙農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究所王凱榮研究員認(rèn)為：“雜交水稻比常規(guī)水稻對(duì)鎘污染具有更大的敏感性”；“糙米鎘的累積率都是雜交稻高于常規(guī)稻”；“糙米鎘含量雜交稻比常規(guī)稻高33%～72%”[18，19]。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源和環(huán)境學(xué)院吳啟堂教授等認(rèn)為：“雜交稻較常規(guī)稻產(chǎn)量高47%，糙米鎘含量高133%，雜交稻達(dá)1.12毫克/公斤，常規(guī)稻只有0.48毫克/公斤?！盵20]南京農(nóng)業(yè)大學(xué)李正文2003年完成的博士論文指出：“相對(duì)普通雜交稻而言，超級(jí)稻品種具有籽粒高鎘低鋅的現(xiàn)象，酸性土壤更甚。因而對(duì)消費(fèi)者存在鎘暴露和鋅饑餓的潛在食物安全風(fēng)險(xiǎn)?！盵21]楊州大學(xué)、江蘇省作物栽培生理重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室李坤權(quán)認(rèn)為：“雜交稻產(chǎn)量顯著高于常規(guī)稻，糙米中鎘含量與稻谷產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，水稻產(chǎn)量越高，糙米鎘含量也越高，高產(chǎn)伴隨高鎘?！盵22]南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)資源與生態(tài)環(huán)境研究所潘根興、龔偉群研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為：一是超級(jí)雜交稻籽粒對(duì)鎘的累積強(qiáng)于一般雜交稻，更強(qiáng)于常規(guī)稻，為一般雜交稻的1～2倍，為常規(guī)稻的3～4倍；二是超級(jí)雜交稻籽粒對(duì)鎘累積的不利效應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其產(chǎn)量的增加效應(yīng)，如比一般雜交稻增產(chǎn)13%，而鎘累積卻增加57%；三是同一品種水稻籽粒的鎘，酸性強(qiáng)土壤顯著高于酸性弱土壤，超級(jí)雜交稻尤其如此，如弱酸性土壤中籽粒含鎘0.72毫克/公斤，而強(qiáng)酸性土壤中達(dá)1.66毫克/公斤[23，24]。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)史靜2008年完成的博士論文指出：“不同水稻品種中，超級(jí)雜交稻較普通雜交稻籽粒具高鎘低鋅的現(xiàn)象，就地消費(fèi)人群鎘的風(fēng)險(xiǎn)水平數(shù)倍于食用其它稻種籽粒的人群?！盵25]

以上內(nèi)容涉及到華南地區(qū)幾所主要的農(nóng)業(yè)大學(xué)和生態(tài)研究單位從1996年到2008年12年中對(duì)同一問題的研究，得出的結(jié)論是一致的，即鎘在水稻籽粒中的累積超級(jí)雜交稻高于一般雜交稻，更高于常規(guī)稻，酸性強(qiáng)土壤中更甚。因此出現(xiàn)了在同一土壤中同一鎘水平下，一般雜交稻和常規(guī)稻遠(yuǎn)達(dá)不到人體慢性鎘中毒限值，而超級(jí)雜交稻達(dá)到并超過了，且在酸性強(qiáng)土壤中尤其嚴(yán)重，故超級(jí)雜交稻籽粒中存在鎘的食品安全風(fēng)險(xiǎn)決不能忽視。

四 解決稻米鎘問題取決于無鎘累積的沃土和良田

雜交稻和超級(jí)雜交稻以其逐年攀升的高產(chǎn)給世人帶來巨大的經(jīng)濟(jì)利益是公認(rèn)的，按袁隆平院士的推測(cè)，超級(jí)雜交稻如果在適合種植的國(guó)家推廣，就能多養(yǎng)活四五億人口。因而推廣超級(jí)雜交稻將會(huì)是一種全球行為，而我國(guó)早在2004年初，農(nóng)業(yè)部就正式提出“以大力推廣雜交稻和超級(jí)雜交稻為主要戰(zhàn)略措施”。在實(shí)施這一主要戰(zhàn)略措施時(shí)，人們所看到的是它上世紀(jì)八九十年代以來，為我國(guó)糧食生產(chǎn)解決人們溫飽問題所作出的功德無量的貢獻(xiàn)，以及它迄今為止的世上無可企及的增產(chǎn)效果。但也切不可忽視袁隆平院士說的“良種還需沃土”，“良種、良方、良田是保證水稻增產(chǎn)的三個(gè)基本條件”，其中“良田是基礎(chǔ)”。

能夠提供水稻增產(chǎn)所需的有益組分，盡量降低或消除有害組分以保證稻谷沒有食品安全風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)是袁隆平院士所要求的對(duì)沃土或良田的起碼要求。有害組分中鎘首當(dāng)其沖，危害最大。盡管現(xiàn)在已有鎘影響大米食品安全的諸多報(bào)道，但是除個(gè)別點(diǎn)源鎘嚴(yán)重污染小范圍外，廣大農(nóng)田在現(xiàn)在的鎘水平及種植的現(xiàn)水稻品種，稻米食品是安全的。如果稻田土壤鎘還在累積，又種植富集鎘強(qiáng)勢(shì)的超級(jí)雜交稻，那么難免有一天會(huì)出現(xiàn)稻米食品不安全。因此不使現(xiàn)在水稻土壤有鎘的累積最為關(guān)鍵，這就必須考慮兩點(diǎn)：一是盡量降低施用磷肥的鎘面源污染。磷肥不能不施用，最有效的辦法是在高效磷肥生產(chǎn)工藝中增加去鎘工藝；目前則必須嚴(yán)格限制進(jìn)口磷肥的鎘含量，以及提高磷肥利用率而少施磷肥。二是充分認(rèn)識(shí)土壤中“化學(xué)定時(shí)炸彈”危害的嚴(yán)重后果。1988年歐洲科學(xué)家開始認(rèn)識(shí)到土壤具有接受和釋放污染物的雙重功能[14]，土壤對(duì)污染物吸收的同時(shí)，也會(huì)釋放污染物而被植物吸收，當(dāng)植物吸收污染物達(dá)到一定程度時(shí)，通過食物鏈危害人體健康，生態(tài)環(huán)境被破壞。據(jù)此提出了“化學(xué)定時(shí)炸彈”的概念，這里“定時(shí)”是以危害人體健康為標(biāo)志的生態(tài)環(huán)境被破壞的時(shí)候，其破壞程度就如炸彈爆炸一樣實(shí)然和嚴(yán)重?，F(xiàn)在施用磷肥的鎘面源污染使土壤鎘累增；現(xiàn)在用提高土壤的酸堿度（pH值）來降低植物的吸鎘性但增加了土壤的總鎘含量。這一現(xiàn)狀從某個(gè)意義上講，就在埋設(shè)“鎘定時(shí)炸彈”。因此稻米鎘問題的關(guān)鍵就是對(duì)已有鎘污染的土壤進(jìn)行降鎘修復(fù)，同時(shí)絕不能繼續(xù)使鎘輸入到土壤中去。

注 釋：

①參見湖南省國(guó)土資源廳湖南省洞庭湖區(qū)生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查項(xiàng)目部編《湖南省洞庭湖區(qū)生態(tài)地球化學(xué)調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)告》，2007年版，第84頁，第135-139頁。

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