水稻重金属污染的研究进展 - 生态环境学报

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1、牟仁祥等：水稻重金属污染的研究进展419水稻重金属污染研究进展牟仁祥，陈铭学，朱智伟，应兴华中国水稻研究所，农业部稻米及制品质量监督检验测试中心，浙江杭州310006摘要：从水稻植株和籽实对重金属的吸收富集规律、重金属的分析方法、重金属的赋存形态、受重金属污染后水稻的生理生化效应等四个方面，介绍了水稻中重金属污染的研究进展，并对今后控制水稻受重金属污染的方向提了一些建议。关键词：水稻；重金属；吸收；分析方法；赋存形态；生理生化效应中图分类号：X503.231文献标识码：A文章编号：1672-2175（2004）03-0417-03牟仁祥等：水稻重金属污染的研究进展419工业“

2、三废”的排放、城市生活产生的污水和垃圾的污染以及含有重金属的农药、化肥的不合理使用，已使农田土壤环境日益恶化，进而影响到我国的稻米质量安全。因此，准确测定水稻根、茎、叶及籽实中重金属的含量及形态，研究它们在水稻生长过程中的吸收富集规律，寻找籽实中重金属可减少或消除的方法，为无公害稻米的生产技术创新提供科学依据和工程化基础，具有重要的理论意义和实用价值。1水稻对重金属的吸收富集规律在相同条件下，不同的水稻品种及同一品种的不同器官，由于外部形态及内部结构的不同，吸收重金属的生理生化机制各异，故其重金属元素的累积量差异较大。蒋彬等[1]的研究发现，水稻籽实吸收重金属存在基因型的差异

3、，他们将来自于全国不同地区的239份样品种植在同一地区，发现各品种铅、砷、镉含量存在极显著得基因型差异，并筛选出了一系列低铅或低镉或低砷的品种。王凯荣等[2]的研究表明杂交晚稻比常规稻对Pb、Cd的富集能力强；吴启堂等[3]也得到类似的结果，认为高产品种重金属含量高，低产品种重金属含量低，由此给高产品种的育种提出了很大的挑战。谭周镃[4]通过对8个早稻品种和10个晚稻品种累积重金属的实验，发现不同品种对重金属吸收有显著差异，筛选出了对重金属较为钝感的湘早籼19号和晚稻V46，以及对重金属较为敏感的潭早籼1号和师大1911。研究[5]表明，重金属在水稻植株内的分布规律是在新陈代

4、谢旺盛的器官累积量较大，而在营养贮藏器官中累积量小，重金属在水稻不同形态器官中含量顺序是：根部>根茎部>主茎>穗>籽实>叶部。所以，虽说秸秆还田可以培肥改土，节水保墒，提高产量，但是也给土壤重金属的污染治理带来了困难。目前对水稻中重金属分布的研究还不够深入，引起根、茎、叶及籽实中重金属含量的明显差异的生理生化机制还有待进一步研究。水稻籽实各形态结构中重金属的浓度分布极不均匀，胚中浓度显著高于胚乳，皮层和颖壳中重金属浓度也较高，但是从单位籽实中的重金属总量分布看，胚乳中重金属含量占绝对优势。不同重金属在水稻籽实各形态结构的浓度顺序也不一样，Cd是皮层>胚>胚乳>颖壳；Cu和Pb

5、是胚>皮层>胚乳>颖壳[6]。由于重金属在稻谷中分布不均匀，通过脱壳、磨精、抛光等加工过程除掉含重金属较多的胚、皮层和颖壳等部位，得到的食用大米中重金属含量相对稻谷低，查燕等[7]的研究也证实籽实中重金属的浓度随加工程度的升级而降低，从稻谷到精米，Pb、Cu、Cd的去除率分别是56.93%、41.00%、24.10%。研究表明，水稻籽实中重金属主要来源于土壤[2,8]、灌溉水[9]、大气[8]、收割、翻晒和加工设备[10]等，其中起主要作用的是土壤和灌溉水。在一定范围内，水稻籽实中重金属的含量与土壤中重金属的含量呈正相关[11]，当土壤中重金属浓度很高时，会影响水稻根系的正常

6、生理功能，引起细胞受到损害，导致重金属向地上部的转移受阻。当然，不同的土壤类型，其有机质、孔隙度、pH值、酶活性等理化性质不同，直接影响重金属在土壤中的迁移与固定，从而影响水稻对重金属的吸收与富集。笔者认为，在影响水稻吸收富集微量污染元素的众多因素中，土壤中有效态重金属含量和土壤的氧化还原状况是主要因素。陈怀满等[12]对人工污染土壤、尾矿砂、污泥等三种类型的土壤的重金属迁移规律以及水稻在这三种土壤上的重金属富集进行了调查分析，发现富集顺序是人工污染土壤>尾矿砂>污泥>尾矿砂+污泥，说明不同来源的重金属进入土壤后对植物生长的影响不同，以人工污染土壤对水稻的影响最大。通过向土壤

7、中添加调控物质来改变重金属的化学活性，可以抑制水稻对重金属的吸收。李玉红等[13]试验了EDTA、柠檬酸、草酸作为调控物质对水稻吸收Pb的影响，认为柠檬酸和草酸抑制了土壤中Pb的活化，使有效态Pb含量下降，柠檬酸使水稻籽实中的Pb含量下降53%~66%，而草酸使水稻籽实中的Pb含量下降64%~72%。2籽实中重金属的分析方法稻米中微量污染元素的检测主要依靠先进的仪器检测分析方法，如原子吸收光谱法（AAS）、原子荧光光谱法（AFS）、中子活化分析（NAA）、离子色谱法（IC）、微分脉冲极谱法（DPP）、原